Aurinkokuvaus käytännössä

Fotosfäärin kuvausdemo

Esimerkki tarkentamisen vaikeudesta huonon seeingin aikaan varhain keväällä. Lisäksi pilvet kulkevat auringon kiekon editse. Jotta auringon kiekko ei ylivalotu, on käytössä histogrammi työkaluna. Kuva on osittain tai kokonaan ylivalottunut kuvaajan käyrän ja alapuolella näkyvän valkoisen palkin ylittäessä 100%. Esikatselussa tämä näkyy yleensä puhtaan valkoisena alueena. Vastaavasti alivalottunut kuva on syytä korjata pidemmällä valotusajalla.

Fotosfäärin koko kiekon kuvauksen voi tiivistää muutamaan vaiheeseen:

Valotuksen säätö, histogrammin maksimiarvo 80-90%
Tarkennus ja hienotarkennus joko auringonpilkkujen tai auringon kiekon reunan avulla
ROI (region of interest) eli kamerakennon alueen rajaus kiekon ympäriltä rajaten, orientaation korjaus
1000-3000 ruudun videon kaappaus SER.tiedostona 8 bittisenä, 3-5 videota seeingistä rippuen

Käytännössä barlowlinssin lisääminen myötä lähikuvien ottamiseen siirtyessä työvaiheet ovat samanlaiset. Erilaisista kokoopanoista riippuen kiinteä arvoa valotukselle ja gainille ei ole mahdollista antaa, sillä ND5 aurinkokalvolla valotusajat ovat luonnollisesti pidempiä kuin aurinkoprismalla, jonka kanssa käytetään esimerkiksi ND1.8 harmaasuodatinta. Alle neljän millisekunnin valotusajat auttavat kompensoimaan ilmakehän turbulenssia. Auringon pinta on alati muutoksen alainen, joten kaapatun videon kokonaiskesto on syytä olla enintään 20 sekuntia. Useamman videon kaappaus on usein suositeltavaa, jos kohdalle osuu sekä huono että hyvä seeingin vaihe eri videoiden aikaan.

Region of interest eli ROI on alue, jolta kamera tallentaa dataa. Mitä laajempi näkymä, sitä hitaampi FPS eli ruudunkappaus per sekunti. Myös tallennettava video on sitä suurempi, mitä suurempi näkymä on valittuna. Nopea (FPS +100-) on merkittävä apuväline ilmakehän turbulenssin "jäädyttämiseen". Tällöin hyvän ilmakehän rauhallisuuden aikana ehditään kuvata useampi ruutu, jotka voidaan valita kuvien pinoamisen yhteydessä huonojen joukosta.

Kuvaustila 8 tai 16bittisenä? Pääsääntönä 8bittinen tila on riittävä aurinkokuvauksessa, jolloin myös FPS säilyy nopeampana ja tiedostojen koko maltillisena. Esimerkiksi CaIIK valon protuberansseja kuvatessa 16bittinen kuvaustila on hyödyllinen.

Auringonpilkkujen ja fotosfäärin pinnan muiden yksityiskohtien lähikuvauksessa vaaditaan usein kohtalaista tai hyvää seeingiä. Yleensä tämän huomaa jo tarkentamisen myötä, onko mielekästä jatkaa vai olisiko sittenkin parempi kuvata epäotollisten kuvauskelien osalta sallivampia koko kiekon näkymiä. Esimerkkeinä hyvästä ilmakehän rauhallisuudesta on granulaation jyvämäisyyden selkeä erottuminen, auringon reunan rauhallisuus (vrt. lättypannun räiskälemäinen reunus), preumbran filamenttien säikeisyys.

Käytetyn kuvauskaluston kokoonpanosta riippuen on syytä muistaa, ettei auringonpilkun umbra oli pikimusta kuilu. Sopivalla valotuksella himmeät valosillat ja tarpeeksi suurella kaukoputkella voi saada näkyviin peräti umbran pisteet. Auringon kiekon keskialueella valotusajat on huomattavasti lyhyemmät kuin aivan kiekon reunalla. Erityisesti katoamaisillaan oleva auringonpilkku kiekon reunan alueella kaipaa sopivaa valotusaikaa erottuakseen hyvin.

Epätarkennus-flatti

Optiikan pitäminen puhtaana olisi syytä olla jokaisen harrastajan ylpeys, mutta aurinkokuvauksessa armoton kirkkaus tuo esiin pölypalleron jos toisenkin. Auringon kiekon ollessa koko kuvakentän taustalla, on epätarkkuus-flattiruutu kätevä työkalu optiikan epäpuhtauksien vähentämiseksi datasta. Yksinkertaisesti tarkennus joko manuaalisesti tai elektronisesti ohjaten vedetään niin kauas epätarkaksi, että kuva on täysin tasaisen samea. Hyvän lopputuloksen aikaansaamiseksi on usein kätevää siirtää näkymä hieman etäälle alueelle, jossa ei ole auringonpilkkuja. Olennaista on samankaltainen valaistus kuvatessa epätarkennusflättiä ja varsinaista dataa. Tämä on syytä pitää mielessä, jos kuvaa auringonpilkkuja lähellä kiekon reunaa ja keskellä kiekkoa. Valotusaikaa ei välttämättä tarvitse muuttaa, hieman lyhyempi arvo voi olla hyödyllinen.

Käytettäessä Daystar Filters'in Flatcappia tarkennukseen ei kosketa lainkaan, mutta valotusaikaa joudutaan nostamaan noin 60-80 % histogrammin aikaansaamiseksi.

Sharpcap'in vuosimaksullinen versio mahdollistaa flatti-ruudun kuvaamisen datan päälle, jolloin sitä ei enää erikseen tarvitse kuvankäsittelyssä lisätä pinottuun kuvaan. Toimenpidettä ei voi enää perua jälkikäteen, joten flattiruutu kannattaa ottaa huolella tai kuvata data sellaisenaan ja lisätä se jälkikäsittelyn myötä.

Hienotarkentaminen preumbran filamenttien avulla

Yllä oleva video esittelee menetelmää, jolla auringonpilkkujen lähikuva hienotarkennetaan preumbran filamenttien avulla. Menetelmää voi lähinnä hyödyntää kohtalaisen suurten auringonpilkkujen kanssa, kun preumbralla on kyllin paksuutta ja selvä viivamainen rakenne. SharpCap Pro:n maksullinen versio mahdollistaa livekuvan histogrammin venyttelyn, jolloin kuva säädetään kiekon alueelta kirkkaaksi, jolloin himmeämmät preumbran filamentit nousevat paremmin esiin. Histogrammin sijaan myös valotusaikaa nostamalla voidaan saada samankaltainen efekti. Hyvää ilmakehän rauhallisuutta kannattaa odottaa tovi jos toinenkin, jotta kriittisen tarkennuksen saa hyvin kohdilleen.

Sarjakuvaus pilvisen sään aikaan (hyvä seeing)

Joskus käy sellainen sattumus, että seeing olisi sangen erinomainen, mutta ohi lipuvat pilvet tekevät kuvauksesta haastavaa. Pilvien läpinäkyvyyden ollessa otollinen, ei niistä ole välttämättä erityisen suurta heikennystä pinotun kuvan laatuun. Sarjakuvauksen avulla on todennäköisempää saada talteen juuri sellainen ohitse kiitävä hetki, jolloin pilviä ei ole auringon kiekon edessä nimeksikään. Asetukset ovat käytännössä samat kuin animaatiota kuvatessa, joskin nyt on tavoitteena suuren datamäärän myötä löytää hyvät videot jälkikäsittelyyn. Esimerkiksi 10-50 videoita on hyvä määrä, jos näyttävää katseltavaa on tarjolla.

Videolla näkyy sveitsiläinen ilmakehän turbulenssia mittaava Solar Scintillation Monitor, jonka arvot eivät ole täysin realistisia pilvien kulkiessa auringon kiekon editse.

Vetyalfan kuvausdemo

Auringon kromosfäärin kuvaus vetyalfan aallonpituudella pääpiirteissään muistuttaa fotosfäärin kuvausta muutamin poikkeuksin. Erityisesti tarkoituksellinen ylivalotus on tästä hyvä esimerkki. Tavoitteena on yleensä himmeiden protuberanssien esiin tuominen, sillä kirkkausvaihtelut erityisesti purkautuvan protuberanssin osalta ovat usein suuria. Tällöin valotuksen säätäminen auringon kromosfäärin kiekon kirkkauden perusteella johtaisi voimakkaasti alivalottuineisiin protuberansseihin. Myös 16 bittinen kuvaustila on eduksi tämän kaltaisissa tilanteissa. Vastavuoroisesti voimakas alivalotus on työkalu roihupurkauksen eri vaiheiden esiin tuomiseksi. On myös mahdollista koostaa erilaisista valotuksista HDR (high dynamic range) eli korkean dynamiikan kuva jälkikäsittelyn myötä.

Kromosfäärin koko kiekon kuvauksen voi tiivistää muutamaan vaiheeseen:

Valotuksen säätö, histogrammin maksimiarvo 80-90%. Huomioi aktiivisten alueiden kirkkaus ja mahdolliset roihupurkaukset.
Tarkennus ja hienotarkennus joko kromosfäärin yksityiskohtien (iso auringonpilkku, filamentti, protuberanssi) tai kiekon reunan avulla
ROI (region of interest) eli kamerakennon alueen rajaus kiekon ympäriltä rajaten, orientaation korjaus suositeltavaa
1000-3000 ruudun videon kaappaus SER.tiedostona 8 bittisenä, 3-5 videota seeingistä rippuen

Vetyalfaputkella kromosfäärin kuvaus on yksinkertaista, kun etalonien tai vetyalfasuodattimen säädöt on saatu kohdilleen. Tällöin kromosfäärin yksityiskohdat näkyvät parhaiten ja protuberanssit näkyvät kiekon yksityiskohtien ohella, kun etaloni on viritetty vetyalfan keskikaistalle tai vähintään hyvin lähelle sitä. Vetyalfaputken virityksen haasteina aloittelijaille on etalonin säätöön liittyvät termit vetyalfan siivet, vetyalfan keskikaista ja Jaquinotin piste. Quark Chromospheren tapauksessa kuvakentän epätasaisuus johtuu usein tuotannollisesta laadusta, jota voi osittain kompensoida flatti-ruudun avulla.

Roihupurkauksen valotuksen arviointi

Äkilliset magneettikentän energian purkautumiset eli roihupurkaukset näkyvät vaihtelevan suuruisina ja kestoisina kirkkaina läiskinä auringon kiekon alueella kromosfäärissä (vetyalfa ja CaIIK). Käytännössä välähdys voi näkyä myös suurempien roihupurkausten osalta myös fotosfäärissä, mutta lyhyen keston ja fotosfäärin kirkkaudesta johtuen ovat haastavia bongata. Valkoisen valon roihupurkauksesta löytyy esimerkiksi ranskalaiselta harrastajalta (Thierry Legault) esimerkki täältä.

Roihupurkauksen tapauksessa lievä ylivalotus on ymmärrettävää, sillä kirkkausero on erittäin suuri purkauksen maksimin aikaan verrattuna kromosfäärin kiekon tavanomaisen kirkkauteen. Videolla punaisen ruudun osalta mitataan histogrammin käyrä, joka muuttuu siirrettäessä ruutu roihupurkauksen alueelta "hiljaisen auringon" alueelle. Termi hiljainen aurinko viittaa sellaiseen alueeseen, jolla ei esiinny erityistä magneettikentän aktiivisuutta.

Hyödyllinen työkalu ylivalotuksen välttämiseksi on SharpCapin FX valikosta löytyvä Highlight Over Exposed-toiminto, joka saa ylivalottuneet alueet kuvasta tuikkimaan kirkkaina valkoisina alueina. Valotusaikaa säätämällä voidaan estää ylivalotus. Kyllin suurella apertuurilla ja keskittymällä pelkästään roihupurkaukseen voidaan taltioida eri vaiheita, joita liittyy roihupurkauksen alun, maksimin ja lopun välillä. Tämä voi olla esimerkiksi purkauksen nostattama plasmapurkaus (purkautuva protuberanssi), joka myös laskeutuu myöhemmin. Toinen tunnusomainen näky on salaman kaltaiset plasman kuumentuminen. Kenties näyttävin näky on post flare loops, roihupurkauksen hiipumisvaiheen silmukat. Näitä esiintyy ajoittain kirkkaina, ajoittain himmeinä. Tällöin voi olla syytä hyödyntää kameran valotusajan pidentämistä ja mahdollisesti 16 bittisen kuvaustilan käyttöä himmeiden kaarimaisten rakenteiden esiin saamiseksi.

Newtonin renkaat ja epätarkennusflatti-demo

Vetyalfakuvauksessa esiintyy ajoittain erittäin ärsyttäviä Newtonin renkaita. Optiikan lasipinnoista johtuva interferenssikuvio ilmenee millä tahansa CMOS-kameralla tai kaukoputkella, eikä voida siten sanoa minkään kameran olevan tältä ongelmalta turvassa. Asiaan on onneksi olemassa hyvin yksinkertainen menetelmä ongelman poistamiseksi. Kameran pieni kallistus auttaa vähentämään näkyvät renkaat. Oikein himmeiden Newtonin renkaiden tapauksessa flatti-ruutu voi auttaa häivyttämään näiden näkyvyyttä, mutta ei tarjoa kunnollista tapaa näiden vähentämiseksi. Usein jälkikäsittelyssä tarkennuksen yhteydessä flatilla korjatut Newtonin renkaat tupsahtaa uudelleen näkyviin. Yllä olevalla videolla on esiteltynä Newtonin renkaiden selvä erottuvuus epätarkentamalla ja kuvan tarkentamisen aikana. Lisäksi optiikka on barlowlinssien osalta likainen, joka on tässä yhteydessä korjattu epätarkennusflatti kuvaamalla.

Tuplastakatun vetyalfaputken viritysdemo

Aloittelevalle aurinkokuvauksen harrastajalle vetyalfaputken virityksen säätäminen voi tuntua ensi alkuun kovin vieraalta, jota ei lainkaan auta edistyneiden harrastajien jargoni "off band" eli ei ole kaistalla, vetyalfan punainen ja sininen siipi, vetyalfan keskikaista... Vielä kun yhtälöön lisää viileän kevättalven vaikutuksen vetyalfaputken estosuodattimen toimintaan, voi tuntea olevansa täysin pientareella!

Yllä olevalla videolla annetaan suunta-antava esimerkki kahden etalonin virityksestä kohti vetyalfan keskikaistaa. Alkutilanteessa molempien etalonien painesäädön männät on ruuvattu irti (nollattu paine männän sisällä). Molempien etalonien ollessa paikallaan, kuva lähinnä tummuu ensimmäistä etalonia säätäessä kohti vetyalfan keskikaistaa. Käytännössä yhden etalonin virityksen tapauksessa histogrammin avulla voidaan päätellä, milloin ollaan keskikaistalla. Kuva on tummimmillaan, kun etaloni on viritetty keskikaistalle. Kahden etalonin virityksen tapauksessa erona on toisen etalonin lisäämisen yhteydessä tapahtuva kiekon kirkastuminen, kun kaksi etalonia on viritettynä keskikaistalle tai ainakin lähelle sitä.

Etalonin virityksen alkuvaiheessa ollaan vetyalfan punaisessa siivessä. Näkymä muistuttaa fotosfäärin Continuumia, ja vetyalfan keskikaistalta ollaan keskimäärin 2 Ånsgströmin päässä. Etalonin painesäädön mäntää alaspäin työntämällä ilmanpaineen avulla etaloni virittyy ensin punaisen siiven läpi kohti vetyalfan keskikaistaa. Kun näkymä alkaa muuttua taas yksityiskohdiltaan valjummaksi, ollaan ohitettu keskikaista ja siirrytty vetyalfan siniseen siipeen. Käytännössä sininen ja punainen siipi on molemmat kaistan ulkopuolella ("off band") ja muistuttavat pääpiirteiltään toisiaan, kun poissuljetaan filamenttien ja protuberanssien huomiointi. Erona näiden välillä on sinisen siiven alueella tapahtuvien dopler-ilmiöiden nousu ja vastaavasti punaisen siiven alueella plasma on laskeutuvaa, eli katsojan näkökulmasta siirtyy poispäin eli punasiirtymässä.

Esimerkki vetyalfan punaisen siiven näkymistä suhteessa keskikaistaan:

Yläpuolinen esimerkki Lunt80THa DSII kaukoputkella ja alapuolella oleva suuntaa-antava arvio noin 0.2 Ångstromin erosta kuvien välillä ei ole tarkkuusmitattu, sillä tarkoituksena on esitellä käytännön esimerkein aihepiirin tieteellistä puolta. Toisin sanoen kaksi kuvaa yläpuolella on molemmat tunnusomaisen kromosfäärin kaltaiset, ainoastaan piirun verran punaisen siiven puolelle tehty viritys esittelee karkeampaa "appelsiininkuori" rakennetta. Näkymä olisi myös kirkkaampi, jos molempien otosten valotusaika olisi sama. Alapuoliseen kaavioon on karkeasti hahmoteltu eri kiekkojen sijainnit käyrällä.

Yläpuolella oleva käyrä on JSol'Ex ohjelmalla laadittu aurinkospektograafin todellisesta mittauksesta (punainen käyrä) ja referenssidatasta laadittu vetyalfan intensiteettikäyrä (keltainen käyrä). Tästä saa hieman selkoa, miksi kuva on kirkas etalonia säädettäessä ensiksi ja tummenee lähestyessä keskikaistaa. Punainen tai sininen vetyalfan siipi ei viittaa väriin, vaan sini- tai punasiirtymään.

Alla esimerkkinä hieman pidemmällä vetyalfan punaisen puolella (karkeasti arvioiden +0.5 Å) näkymät ovat jo sangen koruttomat. Vetyalfan punaiselle ja siniselle siivelle tunnusomaista kuvastoa on kromosfäärin rakenteiden karkeus. Filamenttien ja protuberanssien näkyvyys vaihtelee siipien välillä sen mukaisesti, tapahtuuko niiden osalta puna- vai sinisiirtymää. Auringonpilkut erottuvat sitä paremmin, mitä kauempana ollaan vetyalfan keskikaistasta. Lähestyessä keskikaistaa auringonpilkut näkyvät edelleen, mutta usein niiden ympäristöön ilmestyy runsaammin plasmaa ja erilaisia kromosfäärin hienorakenteita. Numero 3 edellisessä käyrässä on karkea arvio alla olevan vetyalfan punaisen siiven näkymästä.

...

Ca II K valon kuvausdemo

Auringon spektri lähempänä sinistä aallonpituutta on huomattavasti herkempi huonolle seeingin vaikutukselle kuin fotosfääri Continuum suodattimella tai vetyalfan aallonpituus. Erityisesti kalsiumin II K valon kapeakaistakuvaus on tarkentamisen osalta usein haastavaa.

Ca II K valon koko kiekon kuvauksen voi tiivistää muutamaan vaiheeseen:

Valotuksen säätö, histogrammin maksimiarvo 80-90%
Tarkennus ja hienotarkennus joko auringonpilkkujen tai auringon kiekon reunan avulla
ROI (region of interest) eli kamerakennon alueen rajaus kiekon ympäriltä rajaten, orientaation korjaus
1000-3000 ruudun videon kaappaus SER.tiedostona 8 bittisenä, 3-5 videota seeingistä riippuen
Protuberanssien tapauksessa 16 bittinen kuvaustila suositeltavaa

Kalsiumin kapeakaistakuvauksessa on mahdollista nähdä joskus hyvinkin näyttäviä protuberansseja. Ne ovat kuitenkin usein vetyalfan protuberansseja himmeämpiä. Kirkkauserosta johtuen on suositeltavaa käyttää 16 bittistä kuvaustilaa protuberansseja kuvatessa lähikuvien osalta tai koko kiekon näkymän myötä. Myös roihupurkauksia voi kuvata, jolloin valotusaikaa on syytä asettaa liiallista ylivalotusta välttääkseen.

Kalsiumin II K valon osalta tarkennus voidaan tehdä auringonpilkkujen, auringon reunan tai kromosfäärisen verkoston avulla. Luntin kalsium valon moduulia käytettäessä on syytä huomioida enintään 100 mm apertuurin käyttörajoitus suodattimien kunnon säilyttämiseksi sekä kaukoputken polttoväli suhteessa kalsium-moduulin suodattimen kokoon.

B600: sopii enintään 100mm apertuurille ja 600mm polttovälille
B1200: sopii enintään 100mm apertuurille ja 1200mm polttovälille
B1800: sopii enintään 100mm apertuurille ja 1800mm polttovälille

Kuvakenttään muodostuu tumma läiskä (vinjetointi), kun käytetty polttoväli on kalsium-moduulin suositusta suurempi. Toinen tekninen piirre johtuen moduulin toisiinsa nähden kohtisuorassa linjassa olevista esisuodattimista on tunnusomainen heijastus auringon kiekon reunalla.

...