De invloed van atmosferische storing (seeing) op je foto's
Het gebeurt iedere astrofotograaf wel eens. Je staat midden in de nacht, de lucht is helder en je hebt je telescoop perfect uitgelijnd.
Je maakt een opname van Jupiter of de Maan en de eerste beelden die binnenkomen zijn scherp en gedetailleerd. Maar na een minuut lijkt alles ineens te smelten. De details vervagen, de randen worden bobbelig en de planeet lijkt wel een dansende bonk in de ruwe zee.
Wat je ziet is geen probleem met je apparatuur, maar met de lucht zelf. Dit fenomeen heet atmosferische storing, ofwel seeing.
Zie de atmosfeer niet als een lege, doorzichtige tunnel tot de sterren.
Het is een dikke laag lucht die voortdurend in beweging is. Door temperatuurverschillen en wind ontstaan er allerlei luchtstromen met verschillende dichtheden. Licht wordt gebogen als het door deze luchtstroomen gaat, net als een rietje dat kromtrekt als je het in een glas water doet. Dat is wat je ziet dansen op een warme zomerdag boven het asfalt. De atmosfeer is een gigantische, onrustige lens die boven je telescoop hangt.
Waarom is die onrustige lucht een probleem?
Voor het blote oog of bij het kijken met een telescoop is wat dansen vervelend, maar vaak nog wel te doen. Voor fotografie is het een echte spelbreker.
Een camera legt momentopnames vast. Als je een lange opname maakt, bijvoorbeeld met een planetaire camera zoals een ZWO ASI224MC of een Canon DSLR, legt de sensor al die trillingen en vervormingen over elkaar heen vast.
Het resultaat is een vaag, korrelig beeld waarin je de fijnste details kwijt bent. De seeing bepaalt de bovengrens van hoe scherp je foto's kunnen worden, ongeacht hoe goed je telescoop of camera is. Stel je voor dat je een foto probeert te maken door een bak water met kokende olie heen.
De olie beweegt constant en vervormt het licht. Zelfs als je camera en lens perfect zijn, krijg je geen scherp beeld.
De atmosferische storing werkt precies zo. Het limiet van de seeing wordt vaak uitgedrukt in boogseconden ("arcseconds"). Een waarde van 1 tot 2 boogseconden is extreem goed, terwijl 4 tot 5 boogseconden een typische waarde is voor een doorsnee avond. Alles boven de 5 is lastig voor gedetailleerd planetenwerk.
Hoe werkt die storing nu precies?
De boosdoeners zijn vooral de luchtlaagjes net boven de grond. Overdag warmt de aarde op en geeft die warmte 's avonds langzaam af.
Zelfs als het windstil lijkt, zijn er altijd micro-bewegingen en temperatuurverschillen. Hoe lager je kijkt in de hemel, hoe meer luchtlaagjes je licht moet passeren en hoe groter de kans op storing. Kijk je recht omhoog, naar het zenith, dan is de luchtlaag het dunst en is de seeing vaak het beste.
Kijk je laag boven de horizon, bijvoorbeeld naar Mars die laag staat, dan kijk je door een veel dikkere, onrustigere luchtlaag.
De beelden zijn dan vaak flink bewogen en onscherp. Je merkt het zelf het beste als je een heldere avond hebt en je richt op een felle ster. Probeer eens scherp te stellen (niet dat dat bij een ster hoeft, maar je ziet het effect). Je zult zien dat de ster niet stil hangt, maar een beetje flikkert en beweegt.
Dat is de seeing in actie. Als je dan je planetaire camera aanzet en gaat filmen (lucky imaging), zie je op de live-view hoe de planeet constant van vorm verandert. De ene seconde is de Grote Rode Vlek van Jupiter prachtig zichtbaar, de volgende seconde is het een vage vlek.
De oplossing: Lucky Imaging
Gelukkig hoef je je niet bij de grillen van de atmosfeer neer te leggen. De belangrijkste techniek om met slechte seeing om te gaan is 'Lucky Imaging'.
In plaats van een enkele lange belichting te maken, maak je met een planetaire camera (vaak met een hoge framerate) een heel filmpje van de planeet. Een typische opname bestaat uit duizenden tot tienduizenden frames. Wil je weten hoe je planeten fotografeert met lucky imaging? De software, zoals het populaire SharpCap of FireCapture, analyseert elk frame.
De frames die toevallig even scherp zijn (de 'lucky' momenten) worden uitgekozen en bij elkaar opgeteld (gemaakt).
De wazige frames worden weggegooid. Denk aan de analogie: je probeert een groepsfoto te maken met een groep kinderen die allemaal bewegen. Als je 100 foto's maakt, is er altijd wel eentje waar iedereen redelijk stil staat en de ogen open heeft. Die ene goede foto bewaar je.
De juiste apparatuur en techniek
Lucky imaging doet hetzelfde, maar dan met beelden die maar een fractie van een seconde scherp zijn. De software die je hiervoor gebruikt, zoals AutoStakkert!
(gratis), kan vervolgens de scherpste delen van de planeat combineren tot één eindresultaat dat vele malen scherper is dan welk enkel frame dan ook. Voor lucky imaging heb je het juiste spul nodig. Een camera met een relatief kleine sensor en hoge framerate werkt het best.
De ZWO ASI224MC (rond €350) is een klassieker voor planetaire fotografie vanwege zijn hoge gevoeligheid en snelheid.
De duurdere ASI290MM (rond €650) is een monochrome variant die nog iets meer licht vangt. Je sluit deze camera's direct aan op je telescoop, vaak met een Barlow-lens (bijvoorbeeld een 2x Barlow van Tele Vue, rond €150-€200) om de planeet groter op de sensor te krijgen. De sluitertijd moet heel kort zijn, vaak tussen de 5 en 20 milliseconden, om bewegingsonscherpte te minimaliseren.
Een ander cruciaal onderdeel is de planetaire filter. Een zogenaamde 'RGB-filter' (bijvoorbeeld van Baader Planetarium, rond €100 per stuk) of een 'IR/UV-cut' filter helpt om de kleuren te verbeteren en soms ook om door de bovenste luchtlaagjes heen te kijken.
Bij slechte seeing is een blauw filter vaak een uitkomst, omdat blauw licht minder door de atmosfeer wordt verstrooid en scherper kan zijn. De combinatie van een snelle camera, de juiste sluitertijd en een filter is je wapen tegen de onrustige lucht.
Praktische tips voor het omgaan met seeing
Hoewel je de seeing niet kunt controleren, zijn er wel dingen die je kunt doen om de impact te minimaliseren. Allereerst: tijd. De seeing is vaak het slechtst vlak na zonsondergang, omdat de grond nog veel warmte afgeeft.
Wacht tot het dieper in de nacht is, meestal na 01:00 uur, als de grond is afgekoeld. Ook de locatie is belangrijk. Zet je telescoop op een stabiele ondergrond, ver van verwarmingselementen of muren die nog warmte afstralen. Houd hierbij ook rekening met het dauwpunt en de luchtvochtigheid.
Als je een observatorium of schuur gebruikt, zorg dan dat de deur openstaat zodat de temperatuur binnen en buiten gelijk is.
Focus op het juiste moment. De seeing is niet constant. Soms heb je een paar seconden rust. Probeer dan je opname te starten.
Gebruik de 'Live Stacking' modus in SharpCap of de 'Capture' modus in FireCapture om direct te zien wat de software doet. Kijk niet alleen naar het gemiddelde beeld, maar analyseer de individuele frames.
Als je ziet dat de seeing plotseling verbetert, wees er dan snel bij! Een opname van 2 tot 5 minuten is vaak voldoende om genoeg 'gelukkige' frames te verzamelen. Het is een kwestie van geduld en timing.
Verder is het slim om je telescoop goed te acclimatiseren. Haal je telescoop een uur voordat je gaat fotograferen naar buiten.
De spiegels en buizen moeten op temperatuur komen, zodat je geen luchtstromen binnenin de buis zelf hebt (die zien eruit als trillende luchtstrepen). Als je met een Schmidt-Cassegrain telescoop (SCT) werkt, zoals een Celestron C8 of C11, kun je vaak de 'Cool Down' functie gebruiken om de spiegel sneller op temperatuur te brengen. Een kijkje door de zoeker kan helpen om te zien of de lucht boven je dak of bomen rustig is.
Onthoud dat astrofotografie een marathon is, geen sprint. Soms heb je een perfecte nacht met seeing van 1 boogseconde en kun je een prachtige mozaïek foto van de Melkweg maken die eruitziet alsof deze van de Hubble-telescoop komt.
Een andere nacht is het een chaos en ben je blij als er uberhaupt iets te zien is. Het begrijpen van de seeing helpt je om je verwachtingen bij te stellen en je techniek aan te passen.
Dus pak je laptop, start SharpCap, en kijk hoe de lucht danst. Met de juiste aanpak haal je er de scherpste beelden uit. Clear skies!