مباني عکاسي نجومي با دوربين هاي ديجيتال (1)

استقرار سمت -ارتفاعي
 

همان طور که از ترکيب نام آن پيداست، اين نوع استقرار در محورهاي «سَمت» و «ارتفاع» حرکت مي کند. ارتفاع نشان مي دهد که جرمي در آسمان چقدر با افق فاصله دارد و سمت، شبيه به قطب نما، جهت آن جرم را در افق نشان مي دهد. براي نشانه رفتن تلسکوپ به هر جرمي در آسمان مي توان با حرکت دادن اين نوع استقرار در اين دو محور از آن استفاده کرد. همچنين براي دنبال کردن جرمي در آسمان مي توان با چرخاندن هم زمان اين دو محور، حرکت ظاهري آسمان را خنثي کرد. از آنجايي که اين کار کمي پيچيده است، اين پايه ها معمولاً با کامپيوتر هدايت مي شوند.
تلسکوپ هاي «دابسوني» هم نمونه ي ديگري از استقرار سمت-ارتفاعي اند. برخي از مدل هاي آن، موتور ردياب دارند اما بيشتر آن ها چنين امکاني ندارند. اغلب کساني که تلسکوپ دابسوني دارند جرم مورد نظرشان را درون چشمي پيدا مي کنند، سپس با دست بدنه ي تلسکوپ را حرکت مي دهند و آن جرم را دنبال مي کنند. عکاسي نجومي معمولاً نيازمند نوردهي طولاني است بنابراين با تلسکوپ هاي دابسوني اي که موتور ردياب ندارند تقريباً ناممکن است. البته در مواردي مثل عکاسي از ماه که به زمان نوردهي زياد نياز ندارد مي توان از اين نوع تلسکوپ استفاده کرد.

استقرار استوايي
 

همانند استقرار سمت -ارتفاعي، با استقرار استوايي نيز مي توان هر جرمي را در آسمان با استفاده از دو محور پيدا کرد و نشانه رفت. اين دو محور عبارت اند از «محور قطبي» يا اصطلاحاً «بُعد» و محور عمود بر محور قطبي که به آن «مِيل» مي گويند. مزيت بزرگ استقرار استوايي اين است که وقتي جرمي را در آسمان نشانه رفتيد، براي دنبال کردن آن فقط کافي است محور قطبي را حرکت بدهيد. بنابراين جبران کردن حرکت زمين براي رديابي کردن جرم مورد نظرتان بسيار آسان خواهد شد.
اگر محور قطبي تلسکوپ به دقت با محور قطبي زمين هم خط شده باشد، که به اين کار «هم محور کردن قطبي» (يا به اختصار «قطبي کردن») مي گويند، تلسکوپ مي تواند زماني طولاني فقط با حرکت دادن محور قطب، جرم مورد نظر را دنبال کند. اين امر امکان نوردهي با زمان بسيار طولاني و در نتيجه با کيفيت بيشتر را براي گرفتن عکس هاي نجومي فراهم مي کند.

طول و عرض جغرافيايي زمين
 

در زمين، براي نشان دادن نقطه اي روي نقشه از مختصات طول و عرض جغرافيايي استفاده مي کنيم. خطوط فرضيِ طول جغرافيايي شمالي-جنوبي اند و در قطب هاي زمين به هم مي پيوندند. خطوط طول جغرافيايي براي معين کردن نقاط مختلف در جهات شرقي -غربي استفاده مي شوند. خطوط عرض جغرافيايي به موازات استواي زمين کشيده شده اند و عرض هاي شمالي و جنوبي را مشخص مي کنند. قطب شمال زمين در عرض 90 درجه ي شمالي و خط استوا در عرض صفر درجه واقع شده اند. صفر درجه ي طول جغرافيايي را «نصف النهار مبدأ» مي نامند که از گرينويچ انگلستان مي گذرد. هر نقطه از زمين رامي توان با مختصات طول و عرض جغرافيايي معين کرد. مثلاً، شهر تهران تقريباً در عرض 35 درجه ي شمالي و طول 51 درجه ي شرقي واقع شده است. يعني تهران 51 درجه از شرق گرينويچ و 35 درجه از شمال خط استوا فاصله دارد.

بُعد و مِيل آسماني
 

هر نقطه اي در آسمان را هم، مانند نقاط روي زمين، مي توانيم با مختصات آسماني مشخص کنيم. کافي است همان خطوط فرضي طول و عرض جغرافيايي را در آسمان امتداد بدهيم. اما در آسمان آن ها را به ترتيب بعد و ميل مي ناميم. در نقشه هاي آسمان درجات روي استقرارها تلسکوپ مي توانيد نمادهاي اختصاري اين محورها را، به صورت «RA» براي نشان دادن بُعد و «DEC» براي نشان دادن ميِل، ببينيد کره ي آسمان، کره اي است فرضي گرداگرد زمين که اجرام آسماني در سطح آن نقش بسته اند.
خطوط بُعد آسماني منطبق بر خطوط طول جغرافيايي زمين اند. اين خطوط شمالي-جنوبي در قطب هاي کره ي آسمان به هم مي رسند. خطوط بعد در آسمان به 24 ساعت تقسيم شده اند. بُعد نصف النهار مبدأ آسمان صفر ساعت است. اين همان خطي است که خورشيد هنگام آغاز بهار در نيمکره ي شمالي زمين با عبور از خط استواي سماوي به نقطه ي «اعتدال بهاري» مي رسد. «اعتدال» به معني مساوي بودن طول شب و روز است. بُعد از نقطه ي اعتدال بهاري به سوي شرق اسمان افزايش مي يابد.
خطوط ميل در آسمان متناظر با خطوط عرض جغرافيايي زمين اند. ميل قطب شمالي آسمان 90 درجه و مِيل استواي اسمان معادل صفر درجه است. خطوط ميل به واحدهاي درجه، دقيقه و ثانيه ي قوس تقسيم مي شوند.
مثلاً، درخشان ترين ستاره ي آسمان شب، يعني شباهنگ، در بُعد 6 ساعت و 45 دقيقه و 34 ثانيه ي شرق نقطه ي اعتدال بهاري و ميل 16-درجه و 43 دقيقه و 54 ثانيه قوس جنوب استواي سماوي واقع شده است. خطوط عرض و طول جغرافيايي زمين با خطوط ميل و بعد آسماني يکي-دو تفاوت دارند: اول اين که بُعد به جاي درجه به ساعت تقسيم شده و ديگري اين که عرض و طول جغرافيايي همراه با زمين مي چرخند در حالي که خطوط ميل و بعد در آسمان ثابت اند.

دهانه، فاصله ي کانوني و نسبت کانوني
 

جدا از نوع، کيفت اجزاي اپتيکي و مکانيکي هر تلسکوپ، بايد دهانه، فاصله ي کانوني و نسبت کانوني را مهم ترين ويژگي هاي آن دانست. عدسي يا آينه ي تلسکوپ، که کار گردآوري نور را انجام مي دهد، «شيئيِ اصلي يا اوليه» (و به اختصار شيئي) مي نامند. تلسکوپ هاي نيوتوني و اشميت-کاسگرين آينه ي کوچک ديگري براي بازتاب کردن نور به بيرون از لوله ي تلسکوپ دارند که به آن «آينه ي ثانويه» (يا به اختصار ثانويه) مي گويند.

دهانه
 

به گشودگي لوله ي تلسکوپ که نور از آن وارد تلسکوپ مي شود «دهانه» مي گويند. اندازه ي دهانه عملاً همان اندازه ي شيئي تلسکوپ است که نور را گردآوري مي کند. معمولاً وقتي مي گوييم دهانه ي تلسکوپ منظورمان همان اندازه ي قطر شيئي است ونه الزاماً قطر لوله ي تلسکوپ، چون گاهي قطر لوله ي تلسکوپ بزرگ تر از اندازه ي قطر عدسي يا آينه ي تلسکوپ است. اندازه ي دهانه ي تلسکوپ، که با اينچ يا ميلي متر بيان مي شود، مشخص مي کند که توان گردآوري نورِ آن تلسکوپ چقدر است. از ياد نبريم که بر خلاف تصور رايج، کار اصلي تلسکوپ گردآوري نور است و نه چيز ديگر. براي عکاسي نجومي، هر چه دهانه ي تلسکوپ بزرگ تر باشد فوتون هاي بيشتري گردآوري مي شوند و در نتيجه عکس بهتري به دست مي آيد. هر چه جرمي که مي خواهيد ازآن در آسمان عکاسي کنيد کم نورتر باشد بايد از تلسکوپي با دهانه ي بزرگ تر استفاده کنيد.
اندازه ي دهانه، ويژگي اصلي هر تلسکوپ است اما هنگام انتخاب تلسکوپ مناسب براي عکاسي نجومي، بايد ويژگي هاي ديگري را هم در نظر داشت، از جمله کيفيت اپتيک (عدسي يا آينه هاي به کار رفته در تلسکوپ). اگر تسکوپي با دهانه ي بزرگ داشته باشيم اما کيفيت اپتيک آن کم باشد تصوير خوبي از آن به دست نخواهد آمد.
نکته ي منفي درباره ي دهانه هاي بزرگ اين است که توليد اپتيک هاي بزرگ پيچيده و پر هزينه است. هر چه دهانه بزرگ تر باشد وزن شيئي بيشتر، فاصله ي کانوني بلندتر و در نتيجه توان بزرگ نمايي آن بيشتر مي شود. اما اين بزرگ نمايي بيشتر به همان نسبت عيوب اپتيکي را نيز بزرگ تر و آشکارتر نشان مي دهد. از طرفي وزن زياد شيئي بزرگ و لوله ي بلند، تلسکوپ را نيازمند پايه اي محکم و گران قيمت مي کند. براي منجمان عکاس تازه کار، داشتن تلسکوپي با دهانه ي بزرگ واجب نيست. وقتي تازه کاريد، با تلسکوپ هاي کوچک و مخصوصاً شکستي بسيار راحت تر است.

فاصله کانوني
 

فاصله کانوني تلسکوپ، فاصله ي بين شيئي آن تا نقطه اي است که نور نهايتاً در آن گردآوري (يا به اصطلاح کانوني) مي شود. اين فاصله هر چقدر بيشتر باشد تصوير بزرگ تري در نقطه کانوني شکل مي گيرد و در نيتجه بزرگ نمايي تلسکوپ بيشتر مي شود. فاصله ي کانوني را هم با واحدهاي اينچ و ميلي متر اندازه گيري مي کنند.
بزرگ نمايي بيشتر براي ديدن اجرام کوچکي مانند ستاره هاي دوتايي و سياره ها مناسب است. اما از طرفي بزرگ نمايي زياد عيوب تصوير ناشي از کيفيت پايين عدسي يا آينه، شرايط بد ديد، عدم دقت موتور ردياب و لرزش هاي سه پايه را بيشتر نمايان مي کند. استفاده از تلسکوپي با فاصله ي کانوني کوتاه براي عکاسان نجومي تازه کار بهتر است. در آسمان اجرام بسياري هستند که مي توانيد با تلسکوپي با فاصله ي کانوني کم از آن ها عکس بگيريد.

نسبت کانوني
 

نسبت بين اندازه ي دهانه و فاصله ي کانوني را «نسبت کانوني» مي گويند. براي به دست آوردن نسبت کانوني بايد اندازه گيري فاصله ي کانوني را بر اندازه ي دهانه تقسيم کرد. مثلاً نسبت کانوني تلسکوپي که فاصله ي کانوني اش 1000 ميلي متر و دهانه اش 1285 ميلي متر است چنين به دست مي آيد:
8=125|1000
مقدار نسبت کانوني را به صورت «عدد/f» نشان مي دهند. پس تلسکوپ مثال ما داراي 8/f است. اگر تلسکوپي با همان اندازه ي فاصله ي کانوني داشته باشيم ولي دهانه اش 250 ميلي متر باشد، پس نسبت کانو ني آن مساوي با 4=250 تقسيم بر 1000 يا 4/f خواهد بود.
تلسکوپي که در مقايسه با فاصله ي کانوني اش دهانه ي بزرگي دارد فوتون هاي بيشتري را گردآوري و در سطح کانونيِ تلسکوپ و در نتيجه سطح حس گر (سنسور) دوربين عکاسي متمرکز مي کند. از آن جايي که در دو تلسکوپي که فاصله ي کانوني هم اندازه دارند، آن که دهانه ي بزرگ تري دارد نور بيشتري گردآوري مي کند، پس مي توان در زمان کم تري (يا تندتر) عکس گرفت. تلسکوپي که در اين مثال دهانه ي بزرگ تري دارد «نسبت» به ديگري، تلسکوپي است با نسبت کانوني «تُند»تر.
س تلسکوپي با 4/f تندتر از تلسکوپي با 8/f است.
مقدار گردآوري نور هر تلسکوپ را ميتوان با به دست آوردن مساحت سطح شيئي آن تعيين کرد. بنابراين شيئي تلسکوپي که قطرش دو برابر شيئي تلسکوپي ديگر است
(مانند مثال اخير ما که يکي 250 وديگري 125 ميلي متر بود) چهار برابر تلسکوپ کوچک تر نور گردآوري مي کند.
شيئي هاي بزرگ با فاصله ي کانوني زياد نسبت به تلسکوپ هاي کوچک تر جزئيات بيشتري از جرم مورد نظر را نشان مي دهند. بزرگي دهانه ي هر تلسکوپ، به جز در شرايط بسيار خاص که مي توان اندازه ي دهانه را کاهش داد، تقريباً هميشه ثابت است. اما در عوض، فاصله ي کانوني و نسبت کانوني تلسکوپ را مي توان تغيير داد. عدسي هاي «بارلو» فاصله ي کانوني را بلند و عدسي هاي «کاهش دهنده ي کانوني» فاصله ي کانوني را کوتاه مي کنند. هنگامي که اندازه ي دهانه ثابت است و فاصله ي کانوني تغيير مي کند، نسبت کانوني هم تغيير مي کند. اگر از بارلو براي بلندتر کردن فاصله ي کانوني استفاده کنيم نسبت کانوني هم به همان نسبت زياد مي شود و سرعت ساختار اپتيکي تلسکوپ کُند مي شود اگر از کاهش دهنده استفاده کنيم، نسبت کانوني کاهش مي يابد و در نتيجه سرعت اپتيکي تلسکوپ تندتر مي شود.
مثلاً نسبت کانوني تلسکوپي با دهانه ي 125 ميلي متر و فاصله ي کانوني 1000 ميلي متر، 8/f خواهد بود. حالا اگر از بارلو 2 برابر (x2) استفاده کنيم فاصله ي کانوني آن را به 2000 ميلي متر و نسبت کانوني اش را به 16/f افزايش داده ايم. در نظر داشته باشيد که اندازه ي دهانه ي تلسکوپ هيچ تغييري نکرده است. اگر کاهش دهنده ي 0/75 (هفتاد و پنج صدم برابر) را به همين تلسکوپ 25 ميلي متري متصل مي کنيم، فاصله ي کانوني به 750 ميلي متر و نسبت کانوني 6/f کاهش پيدا مي کند و اندازه ي دهانه همچنان ثابت مانده است.

اجرام نقطه اي و اجرام گسترده
 

ستاره، جرمي «نقطه اي» است. هر چقدر هم آن را با بزرگ نمايي بيشتر ببينيم نمي توانيم چيزي از سطح آن تشخيص بدهيم و در هر صورت مانند نقطه اي نوراني ديده مي شود. ستاره هاي درخشان در عکس هاي گرفته شده با نوردهي بلند-مدت بزرگ تر از ستاره هاي کم نورتر ديده مي شوند، اما اين به آن علت نيست که واقعاً بزرگ ترند يا با بزرگ نمايي بيشتري روي حس گر دوربين ثبت شده اند. علت آن اين است که نور گسيل شده از ستاره ي درخشان آن قدر زياد بوده است که هنگام برخورد با حس گر دوربين به پيکسل هاي مجاور سرزير شده و در نتيجه ستاره بزرگ تر به نظر مي رسد.
سيارات، خورشيد، ماه، سحابي ها و کهکشان ها را «اجرام گسترده» مي نامند. بر خلاف اجرام نقطه اي، مي توان با بزرگ نمايي بيشتر جزئيات بيشتري از اجرام گسترده ديد.
کمترين نوري که جرمي نقطه اي بايد داشته باشد تا در دوربين ثبت شود، فقط و فقط بستگي به اندازه ي دهانه ي تلسکوپ دارد و ربط مستقيمي به نسبت کانوني آن ندارد. و اين که تا چه حد مي توان اجرام گسترده را در دوربين ثبت کرد فقط بستگي به نسبت کانوني تلسکوپ دارد و نه فاصله ي کانوني آن. اين موارد در دوربين هاي عکاسي هم صدق مي کند.

تلسکوپ ايده آل
 

در دنيايي آرماني، تلسکوپي عالي است که بزرگ ترين دهانه ي ممکن با مناسب ترين فاصله ي کانوني را داشته باشد تا بتواند کل جرم مورد نظرمان را در ميدان ديد خود جا بدهد. پس تلسکوپي خواهيم داشت که توان گردآوري بيشترين نور ممکن، و از طرفي بيشترين توان تفکيک ممکن را دارد. اما يادمان باشد که دهانه ي بزرگ تر هميشه دردسرهاي خود را به همراه دارد. هر چه دهانه بزرگ تر باشد، تلسکوپ سنگين تر مي شود و در نتيجه نيازمند پايه اي بزرگ تر و محکم تر است.
نتيجه آن که، در دنياي واقعي بايد سعي کنيم از تلسکوپي که اکنون در اختيار داريم بهترين استفاده ي ممکن را ببريم.
منبع: نجوم، شماره 194.