دید و شفافیت آسمان در عکاسی نجومی
نویسنده : پدرام محمدطاهری
عکاسی نجومی و رصد آسمان شب از جمله ی یکی از پرچالش ترین فعالیت های علمی محسوب می شود و همواره برنامه ریزی برای یک شب رصدی از انتخاب محل رصد گرفته تا آماده سازی خود آن هم در جغرافیای متنوع ایران یکی از سخت ترین مراحل این کار است. همه می دانیم که رصد آسمان شب و عکاسی نجومی ارتباطی تنگاتنگ با وضعیت آب و هوایی محل رصد دارد اما واقعیت این است که صاف و بدون ابر بودن آسمان و حتا دوری از آلودگی نوری و غبارهای شهری به تنهایی نمیتواند تضمینی برای یک آسمان خوب به ویژه برای عکاسی نجومی باشد.ی
در این مقاله می خواهم شما را با دو شاخص مهم ، یکی شاخص «دیدِ نجومی» و دیگری شاخص «شفافیت جوی» آشنا کنم که نقش مهمی در کیفیت رصد و عکاسی نجومی بازی می کند.ی
شبی صاف و بدون غبار در کویر طبس و طلوع ستارگان آسمان زمستانی . عکس از: پدرام محمدطاهری
شبی صاف و بدون غبار در حوالی فصل زمستان را تصور کنید که پس از چند شب بارش بی وقفه ی برف و باران ، آسمان چنان شفاف و بلورین شده که کم فروغ ترین ستارگان را هم می توانید با چشم معمولی نظاره کنید؛ ستارگانِ آسمانِ زمستانی در حال چشمک زدن هستند و شباهنگ پرفروغ تر از همیشه بنظر می رسد. می روید تا برای یک شب رصدی تمام و کمال آماده شوید و در این بین نظر دوست عکاستان را هم در مورد وضعیت آسمان جویا می شوید. اما دوست عکاس شما که در حال آماده کردن دوربین خود برای ثبت تصویری از کهکشانی دوردست است برخلافتان از کیفیت آسمان چندان رضایت ندارد!ی
مشکل کجاست ؟ چرا شبی که برای رصد آسمان ایده آل است برای عکاسی از اعماق آسمان مناسب نیست ؟
الف. شاخص دیدِ نجومی
سیارهی زمین دارای جوی نسبتا ضخیم است و نورِ ستارگان و سایر اجرام کیهانی قبل از اینکه توسط ما رصدگران و عکاسانِ زمینی ثبت شود باید از خلال این جو ضخیم عبور کند. لایه های جو زمین هر یک دماهای گوناگونی دارد که باعث می شود سرعت نور در حین عبور از هر یک از این لایه ها تغییر کند و در نتیجه بر کیفیت تصویری که به ما می رسد تاثیر مستقیم بگذارد و در نهایت نور نتواند در مسیری کاملا مستقیم و بی عیب و نقص به ما برسد .حتا در بسیاری از مواقع این لایه ها تحت تاثیر آشفتگی های متعدد دچار تلاطمی مضاعف نیز می شوند و نور ستارگان با اعوجاجی بیشتر به ما می رسد . به همین دلیل برخی شب ها ستارگان و یا حتا سیارات بیشتر از معمول چشمک می زنند و یا از پشت تلسکوپ به شدت لرزان و رقصان به چشم می آیند.ی
اصطلاح «دیدِ نجومی» در واقع شاخصی است برای سنجش این تلاطم جوی که با کمک آن میزان لرزش و اعوجاج تصاویرِ حاصل پیش بینی می شود. دید نجومی در کیفیت عکاسی نجومی تاثیر بسزایی دارد. تصور کنید در نور روز از یک دونده ی سرعت در حال عکاسی هستید خوب می دانید که اگر سرعت شاتر دوربین شما کند باشد عکس دونده بخاطر حرکت اش تار و محو ثبت می شود. حالا شبی را با تلاطم جوی زیاد تجسم کنید که همه چیز از پشت تلسکوپ و یا دوربین عکاسی لرزان به نظر می رسد و ستارگان بیش از پیش چشمک می زنند در چنین شرایطی ثبت تصویر ستارگان ، سیارات و یا اجرام اعماق آسمان که مدت زمان نوردهی بالایی را می طلبد به تصاویری محو و کم جزئیات خواهد انجامید.ی
سیاره ی کیوان در اینجا موضوع خوبی برای درک شاخص دید است . تصویر چپ (رصدگاه 1 ) در منطقه ای با شاخص دید بسیار خوب تهیه شده و جزئیات زیادی از سیاره در عکس دیده می شود اما در عکس راست ( رصدگاه 2 ) که در منطقه ای کوهپایه ای و با شاخص دید نامناسب گرفته شده بسیاری از جزئیات سیاره غیر قابل پردازش است . ( تصویر شبیه سازی شده )
شاخص دید نجومی یا به طور خلاصه «دید» معمولا بر اساس ثانیه ی قوس سنجیده می شود، مقیاسی بر حسب کسری از واحد زاویه ، که فاصله ی ظاهری اجسام بر روی کره سماوی را تعیین می کند. اگر میزان دید ۶ ثانیه ی قوس بود، به این معنی است که می توان انتظار داشت که هر یک از ستارگان در حاشیه ی داخلی دایره ای به قطر ۶ ثانیهی قوس تحرک و لرزش از خود نشان دهند . دیدِ ۱ ثانیه ی قوسی ۶ بار بهتر خواهد بود و بازده ی پر جزئیات بیشتری خواهد داد ، ستارگان کم تر در عکس محو می شوند و به همین میزان جزئیات بیشتری از اجرام اعماق آسمان و یا سیارات را می توانیم ثبت کنیم.ی
دیدِ نجومی معمولا بعد از عبور یک جبههی آب و هوایی مثل طوفان ها و بارش های شدید به مدت یک روز یا بیشتر به شدت نامناسب می شود همچنین در فصل زمستان شاخص دید معمولا نامناسب است. دید ارتباط مستقیمی با ویژگی های جغرافیایی محل رصد هم دارد. مشخصا در نقاطی که از لحاظ جغرافیایی خیلی هموار و مسطح هستند دید بهتر خواهد بود زیرا توده های هوا بر فراز سرزمین هایی که پستی و بلندیهای معدودی دارند خیلی یکنواخت تر حرکت می کند.ی
در این دیاگرام می توانید به خوبی تاثیر عوارض جغرافیایی را بر روی لایه های جوی مشاهده کنید. با برخورد لایه های منظم و موازی جو با عوارضی مثل کوه ها نظم و یکپارچگی آنها بهم می خورد و در هم آمیخته می شوند. رصدگاه 1 را جایی که عکس بالا گرفته شده بود به عنوان منطقه ای دورتر از کوهستان ، نظیر کویر طبس و رصدگاه 2 را محلی کوهپایه ای فرض کنید که شاخص دید نامناسبی به واسطه ی آشفتگی جوی دارد.ی
مناطق کوهستانی و دارای پستی بلندی های متعدد و حتا نواحی پیرامونی آن معمولا شاخص دید نامناسبی ارائه می دهد. بادهایی که از فراز کوهستان گذر می کند مانند نهرهای آب جاری که بر روی تخته سنگهای عظیم جملگی به یکدیگر میپیوندند و در هم غلیان می کنند ، آشفتگی زیادی در جو اطراف خود پدید می آورند. مشابه همین وضعیت در مناطق بزرگ شهری با سازه های متنوع به چشم می خورد چراکه تنوع پستی بلندی های مصنوعی شهرها نمی تواند گرمای روز را بطور یکنواخت در طول شب تخلیه کند و همین باعث اعوجاج و افت کیفیت دید می شود. مکان هایی نزدیک چمن زارها و دریاچه های بزرگ در چنین مناطقی معمولا شاخص دید بهتری دارد.ی
عکاسی در شرایط دید نامناسب
اگر شاخص دید نامناسب بود بهتر است به سراغ سوژههایی در حوالی سرسو (خالِ آسمان) بروید و از لنزهایی با فاصلهی کانونی کم (لنز واید یا لنز نرمال) بهره ببرید و موضوعات وسیع تری مثل صورت های فلکی را برای عکاسی انتخاب کنید. عکاسی با لنزهای تله یا عکاسی با تلسکوپ از سوژه هایی مثل سیارات و اجرام اعماق آسمان در چنین شرایطی فقط با کمک پُستپردازش آنهم تا حدودی قابل جبران خواهد بود.ی
ب. شاخص شفافیت
شفافیت تعریفی بسیار سادهتر دارد و به میزان شفاف یا کدر بودن جو بستگی پیدا می کند. جو زمین علاوه بر غبار و ابر و مه ، به شکل های نامحسوس دیگری رطوبت را در خود پنهان می کند. واقعیت این است که لایه های بسیار نازک از رطوبت و بخار در جو درست مانند دود و سایر آلاینده ها میزان شفافیت آسمان را کاهش می دهد و درست مانند آلودگی نوری بسیاری جزئیات ظریف و کم سوی تصاویر نجومی را محو می کند. حتا شفافیت کم و کدر بودن جو می تواند تاثیرات آلودگی نوری محل رصد را دو چندان کند.ی
اگر در محلی رصد می کنید که در چند کیلومتری آن شهری نسبتا بزرگ واقع شده طی شبهای مختلف سال درخواهید یافت که با تغییر میزان شفافیت هوا ، میزان گسترش آلودگی نوری شهر در پهنای آسمان نیز تغییر می کند به عبارت دیگر میزان آلودگی نوری که با چشم تشخیص می دهید به عنوان یک شفافیت سنج عمل خواهد کرد . هرگاه نور شهر و هر منبع آلودگی نوری که سراغ دارید بیشتر از همیشه در گنبد آسمان گسترش یافت ، نشان از کاهش شفافیت آسمان در آن شب دارد.ی
رصدخانه ها را عموما بر فراز کوهستان های مرتفع بنا می کنند . شاید عکاسی در کنار یکی از این رصدخانه های عظیم بتواند مساوی انتخاب بهترین مکان برای رصد عکاسی آسمان شب و یا رصد باشد.ی
Credit:
CTIO/NOIRLab/SOAR/NSF/AURA/M. Paredes
برای یافتن آسمانی با شفافیت مناسب بهترین راه افزایش ارتفاع است هرچه به مناطق مرتفع تری برویم معمولا از رطوبت و بخار و غلظت جو کاسته می شود و این اصلی ترین دلیلی است که چرا رصدخانه های بزرگ را بر فراز کوه ها بنا می کنند. بعلاوه در روزهای بعد از بارش های شدید که آسمان بیشترِ رطوبت و غبار خود را تخلیه می کند می توانیم انتظار شفافیت بسیار خوبی را داشته باشیم.ی
شفافیت نامناسب و عکاسی
در مواردی که شفافیت مناسب نیست عکاسی و رصد سوژه های پرفروغ تر یا اجرامی که ارتفاع زیادی از افق دارد گزینهی بهتری است همچنین گاهی با پردازش تعداد پرشماری تصویر می توانیم نسخهی بهبود یافته ای را بدست بیاوریم.ی
شفافیت یا دید ، کدام یک مهم است ؟
اما سوالی که ممکن است پیش بیاید این خواهد بود که اگر در مناطق کوهستانی دیدِ نجومی نامناسب است و در عوض شفافیت بسیار چشمگیر می شود ، پس چرا رصدخانه های معروف جهان در مناطق کوهستانی ساخته شده اند؟ آیا فقط شفافیت برای فعالیت آن ها مهم است ؟
پاسخ این سوال به خود جو زمین برمی گردد همانطور که در آغاز به آن پرداخته شد زمین دارای جوی نسبتا ضخیم است با درک این واقعیت ، افزایش بسیار زیاد ارتفاع قطر جو بالای سرمان را کاهش می دهد. به عبارت دیگر اگر از حدی بیشتر از معمول ارتفاع بگیریم مثلا بر بلندای قلههای بسیار مرتفع عکاسی کنیم ، آنگاه تمام لایههای پرتلاطم جو را زیر پا گذاشته ایم و اکثر آشفتگیهای جوی در پایین دست ما در حال وقوع است. در چنین شرایطی هم شفافیت و هم دید شاخص مطلوبی خواهد داشت.ی
کوتاه سخن ، برای عکاسی نجومیْ شاخص دید و برای رصد آسمان شبْ میزان شفافیت است که اولویت دارد اما برای دست یافتن به هر دوی اینها نیازمندیم که بتوانیم این شاخصها را قبل از برنامه ریزی برای رصد یا عکاسی پیش بینی کنیم . خوشبختانه منابع آنلاین بسیاری در دسترس است که می توانیم چند شب قبل از شروع کار برآورد دقیقی از وضعیت آسمان در شب رصد داشته باشیم.ی
سایتها و برنامههای پیش بینی شاخص دید و شفافیت
کلیر اوت ساید : این اپلیکیشن بصورت اختصاصی برای رصدگران طراحی شده که علاوه بر پیش بینی میزان شفافیت جوی اطلاعات بی نظیر دیگری را در اختیار شما می گذارد . نسخه های اندروید و آی او اس آن به صورت رایگان قابل دانلود است . ی
خود را محدود نکنید
اگر عزم عکاسی و رصد آسمان را دارید هرگز خود را به این دو شاخص محدود نکنید. آسمان ، همیشه آسمان است حتا اگر شفاف نبود و شاخص دیداش نامناسب به کارتان ادامه دهید شاید یکی از بهترین عکسهایتان را در همین شرایط گرفتید به خصوص آنکه با شرایط کنونی ترتیب دادن یک شب رصدی بسیار گرانبهاست.ی
نقل، تکثیر و انتشار مطالب این مقاله با ذکر واضح ماخذ یا نام نویسنده مجاز است.ی