Taivaankirkkaus_esimerkki laskut
Esimerkeissä on käytetty ohjelmia Photoshop Elements 2
(PE2) ja Cartes du Ciel (CdC), koska ne sattuvat olemaan laajalle levinneitä
ohjelmia ja koska ne sattuvat olemaan koneessani. Muut kuvankäsittelyt ohjelmat
käyvät myös analyysiin, mutta suosittelen CdC:ta sen helpon saatavuuden ja lisäominaisuuksien takia. Linkki
pääohjeissa. En tosin tiedä toimiiko ohjelma muissa käyttöjärjestelmissä kuin
Windowseissa.
Kameran mittakaava
Avaa kuvatiedosto johon olet kuvannut taivaan
napa-aluetta. Valitse PE2n tools ikkunasta (vasemmalla) viivatyökalu – kuten
osoitettu. Sitten avaa myös PE2:n Windows valikosta Info ikkuna ja laita se
ruudulle. Info ikkuna näkyy oikealla.
Valitse 2 sopivaa tähteä kummatkin noin 1/3
reunasta ja ”vastakkaisissa kulmissa”. Koeta muistaa missä 2 tähti on – ei ole
kauhean kriittinen että osut oikeaan. Huomaa että palkit kuva-alueen reunassa
näyttävät että kenttä on suunnilleen ylä- ja oikeassa kolmanneksessa. Siirry
ekan tähden päälle ja lisää suurennusta vaikka 300%iin. Klikkaa ekan tähden
päälle ja vedä hiirellä vastakkaista kulmaa kohti. Hae sieltä sopiva tähti. Älä
vapauta hiiren näppäintä vaan koeta kirjoittaa ylös info-ruudun
ylemmässä oikeassa neljänneksessä oleva luku D = merkin jälkeen. Se ei näy allaolevassa leikkeessä koska kyseinen luku
muuttuu kun siirrät hiirtä, ja katoaa tykkänään kun nostat sormen
hiireltä. Tässä tapauksessa
Info ruudussa luki seuraavat tiedot
R=(tyhjä) ΔX
= −1331.33
G=(tyhjä) ΔY= − 478.67
B=(tyhjä) A= 19.8
D= 1414.77
X=2090
Y=798
Tämä D on siis viivasi pituus pikseleissä. Älä
tallenna tiedostoasi, vaan pidä se edelleen auki.
Vaihda kenttäsi sellaiseksi että näet koko kuvan. Nyt alat selvittää mitä valitsemasi tähdet ovat ja mikä niiden välimatka on kaarisekunneissa. Kuvakenttäsi pitäisi näyttää suunnilleen seuraavalle. Kuvan keskellä olevan valkoinen viiva on mittausviivasi ja kirkas tähti keskellä kenttää on pohjantähti. Tämän kentän orientaatiossa auttaa suunnattomasti Pohjantähden lähellä näkyvä himmeä tähti joka on tässä noin klo 11 suunnassa viivan ja pohjantähden välissä.
Tietokoneellasi on jo
asennettuna Cartes du Ciel (tai joku muu sopiva tähtiohjelma): Olen valinnut 15
asteen näkökentän ja
pohjantähden lähelle keskustaa.
Olet kanssa kiertänyt näkökentän suunnilleen oikean suuntaiseksi. Tunnistat
ekaksi viivan oikeassa päässä olevan tähden. Klikkaat hiiren oikeanpuoleisella
näppiksellä ekan tähden päälle. Ilmestyneestä valikosta klikkaat nearest object.
Sen jälkeen näyttöön ilmestyy Identification ruutu, josta ilmenee monenmoista tietoa
tähdestä.
Seuraavaksi tunnistat viivan
vasemmassa päässä olevan tähden. Alla olevassa kuvassa näytetään miten tämä
tehdään. Klikkaat tähteä taas oikealla hiirellä ja valitse sitten ilmestyvästä
valikosta nearest object. Näkyviin
ilmestyy taas identifikaation ruutu.
Identifikaation ruudukon alareunassa on luku jota etsimme. Distance to the last object kertoo miten pitkä tuo viiva on.
Esimerkissämme kahden tähden välimatka taivaalla on r =
10º 17´ 29.5´´. Muutetaan tämä kaarisekunneiksi
r=10×3600+17×60+29.5 = 37049.5
Kameran kuvassa välimatka oli D=1414.77 pikseliä, joten
kuvan mittakaava on
S=r/D=37049.5/1414.77
= 26.188´´/pikseli
Tallentamatta tiedostoa sulje se, ellet välttämättä
halua piirtämäsi viivaa kuvaan. Jos käytyä aina tätä samaa linssiä, ei sinun
välttämättä tarvitse toistaa mittausta. Jos vaihdat linssiä, tai kameran
runkoa, tai jos niitä huolletaan perusteellisesti (esim. siirretään
fokuspistettä), niin toista mittakaavan mittaus uudelle järjestelmälle.
Taustan mittaus
Taustan mittaus tehdään ensisijaisesti zeniitistä otetusta kuvasta. Toissijaisesti voidaan ottaa sarja pääilmansuunnista noin 30° korkeudelta. Oma kuuden kuvan sarjani on tavallisesti P(olaris), Z, N, W, S, E. Seuraavaksi esitellään miten taustan mittaus määrätään. Analyysi suoritetaan ensisijaisesti vihreän valon kaistalle. Monissa kameroissa tämä vastaa suunnilleen fotometristä V kaistaa, jolle magnitudit on helposti saatavissa. Asetusten standardoimiseksi kuvat tulisi ottaa päivävalo asetuksella – mikäli mahdollista - myohemmin voidaan myös analysoida R ja B kaista erikseen. B ja R kaista vastaavat ainakin Canonin D20:ssa likimain B ja R kaistoja. Alkuperäiset kuvat kannattaa pitää tallessa, sillä niitä voidaan tutkia myöhemminkin. Toistaiseksi siis vihreän värin kirkkaus on tärkein. Alla olevat esimerkit on annettu kokonaiskirkkaudelle. Vihreälle värille saadaan laskettua vastaavat tulokset valitsemalla histogrammissa Channel: Green.
Ellei kamerassa ole ohjemallista pimeän ruudun
poistomahdollisuuta, on sinun tehtävä
erillinen pimeän kohinan poisto
Avaa PE2:lla analysoitava kuvasi. Tunnista kenttä ja
sopiva mittaustähti vertaamalla kenttää CdC:n karttaan. Tähden tulisi lähellä
kuvan keskiosaa – ja mahdollisimman kirkas. Erityistä huolellisuutta on syytä
pitää että tähti ei ole saturoitunut – eli mikään sen pikseleistä ei ole
arvoltaan 255. Sopivat tähdet ovat 20D+50f2.5 yhdistelmällä noin suurusluokkaa
7,5-8,5. Alla on tunnistettu tähti. Magnitudi 7.89 kannattaa kirjoittaa ylös.
Käytä lukua joka on annettu kohdassa Visual Magnitude.
VT
Valittu tähti on hieman länteen (oikealle) 8 Lyncis
tähdestä. Alue sijaitsee Ilveksen
(Lynx) ja Pikkuleijonan (LMi):n raja-alueella. Kyseinen kenttä oli esimerkki
siitä miten tärkeitä ovat hyvät muistiinpanot HETI kuvia otettaessa. Kuvion
löytäminen CdC:sta kesti useita tunteja koska luotin siihen että kameraan
tallentuvat tiedot riittäisivät.
Muistiinpanomerkintä kuvaussuunnasta olisi ollut mittausta merkittävästi
edistävä asia.
Varsinainen mittaus etenee seuraavasti. Valitse PE2:n
toolboxista, alue työkalu. Olen valinnut sen ympyräksi, ks työkalupalkkia 2
kuvaa alaspäin. Palkin vasemmassa yläreunassa. Valitsin kanssa työkalun asetuksista
fixed ratio, height 1 ja width 1, näin saan ympyrän muotoisen alueen. Seuraavaksi
klikataan hiiren vasemmalla näppäimellä vertaustähden lähelle. Vedetään
mittausalue tarpeeksi suureksi siten että sen läpimitta on hieman suurempi kuin
tähden viiva. Kun rengas on tehty. Vapautetaan hiiri ja painetaan uudelleen
vasenta näppäintä renkaan sisällä keskistetään rengas tähden päälle (alla
olevakuva). On syytä tarkistaa että renkaan sisällä ei ole muita (himmeitäkään
tähtiä). Tämän jälkeen valitaan PE2:n yläpalkista Edit ja sen valikosta histogram. Tässä
histogrammissa on tärkeitä asioita tarkistettavana. Histogrammi antaa tietoa
mittausympyrän arvioista. Ensiksi tarkistetaan, että histogrammin pienet mustat
pykälät eivät jatku oikeaan reunaan eli ole saturoituneet. Toiseksi tässä kohtaa voit mitata joko
vihreän kaistan valitsemalla (green)
(tai esim. koko
kirkkauden (luminosity)). Kolmanneksi, tärkeimmät luvut tässä kuvaajassa ovat Mean ja Pixels, joiden arvot ovat MS=20,14 ja P=716. Edellinen on
tähti+taustan mittaus ja jälkimmäinen on pikselien määrä renkaassa. Kirjaa ne
ylös.
Sulje histogrammi ikkuna.
Seuraavaksi. Ota renkaasta hiiren vasemmalla
näppäimellä kiinni ja siirrä se lähellä sijaitsevaan kohtaan jossa on pelkkää
taustaa.
Toista taas Edit –Histogram saat tästä taas
histogrammin. Tämä on pelkän taustan histogrammi. Käytä samaa kanavaa kuin
edellisessä kohdassa. Histogrammin tiedoissa pikselien määrä pitäisi olla sama
kuin aiemmin. Keskiarvo mean on kuitenkin eri. Tässä esimerkissä sen arvo on MB=14.78
Nyt voimmekin laskea taivaan taustan kirkkauden. Kasassa olevat mitatut suureet ovat
Tähti+taustan keskiarvo renkaassa MS = 20.14
Pelkkä taustan keskiarvo renkaassa MB = 14.78
Pelkkä tähti vastaa siis arvoa 5.36 ja sehän oli
magnitudiltaan V = 7.89.
Taustan kirkkaus arvo on 14.78 on 2,7575 kertaa
tähteen verrattuna. Tämä kirkkaus on kokonaiskirkkaus P = 716
pikselistä.
Kuvan mittakaava on S
= 26.188´´/pikseli, joten yhden pikselin ala on 467,37
neliökaarisekuntia. Renkaan pinta-ala on siis 334641,2 neliökaarisekuntia.
Joten neliökaarisekuntia kohti tulee taustasta
valoa joka on 2,7575/334641,2 = 8,24006·10-6 kertaa tähden kirkkaus.
Magnitudeissa tämä vastaa 12,71 magnitudin eroa
Taustan kirkkaus on siis Turkissa Chimeran
alueella 7.89+12,71= 20,60 mag/neliokaarisekunti..
Suora kaava taivaan taustakirkkauden laskemiseksi
on