§ 32. Фотографирование небесных светил

Инструмент, с помощью которого получают фотографические снимки звездного неба, астрограф, состоит из ведущей трубы (гида) и фотографической камеры, установленной параллельно гиду. Так как снимки звездного неба получают с длительными экспозициями, доходящими до часа и более, астрограф устанавливается на экваториальной монтировке и гид используется для непрерывного контроля за ходом часового механизма.

Любитель может без больших трудностей превратить свой экваториал в астрограф; для этого надо изготовить хотя бы простейшую прочную фотографическую камеру.

Прежде всего нужно приготовить из железного или дюралевого уголка жесткий каркас (рис. 70). Затем его следует обшить с боков и в передней части фанерой, которую полезно оклеить черной бумагой. Поперечные размеры камеры должны немного превосходить размеры используемой пластинки, а длина примерно равна главному фокусному расстоянию объектива.

Рис. 70. Устройство широкоугольной фотокамеры для звездных снимков

В передней стенке камеры проделывают круглое отверстие для ввода в камеру объектива. Однако объектив укрепляется не на этой передней фанерной стенке, а на прочной негнущейся металлической пластине, которая привинчивается к каркасу камеры тремя зажимными винтами, расположенными в вершинах равнобедренного треугольника. Эта пластина должна иметь возможность наклоняться в небольших пределах по отношению к продольной оси камеры, что достигается при помощи трех стопорных винтов; эти винты ввинчиваются в пластину и могут отводить пластину от каркаса.

В середине этой пластины проделывают круглое отверстие и укрепляют кольцо с винтовой нарезкой, в которую ввинчивают объектив таким образом, чтобы было возможно его перемещение вдоль оптической оси при вращении в нарезке.

К каркасу противоположной части камеры прикрепляют металлические пазы, в которые вдвигается кассета. Чтобы кассета плотно прижималась к камере и всегда находилась при фотографировании в одном и том же положении, полезно сделать в этих пазах два отверстия с нарезками, в которые после установки заряженной кассеты ввертываются два прижимающих кассету винта. Они будут фиксировать ее в постоянном положении.

После того как камера готова, ее надо прикрепить параллельно телескопу, который выполняет роль гида. Камера укрепляется на продолжении оси склонений не вплотную к гиду, а на некотором расстоянии от него, чтобы объективный конец телескопа не загораживал ее поля зрения. Для этого нужны стойки (или прокладки) достаточной длины.

Если мы хотим получать снимки звездного неба с продолжительными экспозициями, то нет необходимости в затворе: можно закрывать объектив картонной крышкой.

Теперь надо отрегулировать камеру. При хорошо налаженной камере на проявленном негативе будут видны точечные изображения звезд. Именно этого мы и должны добиться при регулировке и фокусировке камеры. Процесс фокусировки состоит из нескольких этапов. Сначала мы производим грубую фокусировку: вместо кассеты устанавливаем матовое стекло и наводим астрограф на Луну. Вращая объектив в нарезке кольца, мы будем изменять его расстояние от матового стекла до тех пор, пока изображение Луны не станет наиболее четким, а его размеры минимальными.

После этого проводится тонкая фокусировка по фотографиям звезд при неподвижной камере. Допустим, что мы нашли грубое положение фокуса, вдвигая объектив внутрь камеры. Теперь его надо несколько выдвинуть, например, на 3 - 4 оборота в кольце. Сняв крышку с объектива, производим короткую экспозицию. Закрыв объектив, ввинчиваем его на один оборот и снова производим экспозиции. Продолжаем эти операции восемь - десять раз, записывая номера экспозиций. Что должно выйти на таком снимке?

Так как камера оставалась неподвижной, на негативе после его обработки получатся изображения суточных параллелей звезд. Каждая звезда даст столько изображений отрезков суточной параллели, сколько было сделано экспозиций. Некоторые из изображений будут размытыми, внефокальными. Из всех изображений мы отбираем наиболее четкое. Заметив его «номер», мы возвращаем объектив в такое положение, которое соответствует номеру поворота; камера отфокусироваыа. Рассматривая изображения разных звезд, получившиеся в различных местах снимка, мы сможем судить о наклоне оптической оси и соответствующим образом его исправить стопорными и зажимными винтами. Процесс фокусировки и юстировки камеры более или менее длительный, и она редко удается с первого или второго раза. Повторив описанные операции несколько раз, так сказать, «последовательными приближениями», мы должны добиться наилучших результатов.

Масштаб снимков, получаемых широкоугольной камерой, мал, но зато велико поле зрения. Вместе с тем любитель может захотеть получить индивидуальный снимок того или иного объекта в крупном масштабе, например, Луны, Солнца и даже планет. Широкоугольная камера для этой цели непригодна.

Для получения такого снимка можно воспользоваться самим телескопом, если изготовить специальную камеру, прикрепляемую к его окулярному концу (рис. 71).

Рис. 71. Окулярная фотокамера: А - камера, в - перегородка, С - щель для затвора, D - планки для светофильтров, Е - пазы для кассеты

Можно предложить различные системы окулярных камер, но лучше всего использовать фабричный фотоаппарат, так как в нем имеется затвор. Вывинтив из него объектив, используем оставшуюся часть как окулярную телескопическую камеру. Для ее крепления к окулярному концу телескопа надо изготовить переходный тубус. Для фокусировки камеры надо будет изменять ее расстояние от объектива. Это теперь достигается при помощи кремальеры, выдвигающей окулярную часть. Чтобы знать, насколько выдвинута или вдвинута окулярная часть, надо иметь на ней продольную шкалу.

Если не ставить окуляр, то снимки можно получать в главном фокусе телескопа. Масштаб такого снимка будет большим, чем при использовании светосильной широкоугольной камеры, но может все же оказаться недостаточным для нашей цели. Тогда нашу камеру можно превратить в увеличительную, если в то место, где находился объектив фотоаппарата, поместить окуляр. Мы уже упоминали, что, расположив на некотором расстоянии от окуляра экран, можно получить на нем увеличенное изображение объекта. В данном случае экран заменен фотографической пластинкой, и остается только найти нужное положение камеры, т. е. отфокусировать ее. Для этого камера перемещается кремальерой, по продольной шкале которой отмечается ее положение. Так как окулярная камера имеет малое поле зрения, то, получая фокусировочные снимки звезд неподвижным телескопом, надо после каждой экспозиции подправлять его положение, пользуясь искателем. При этом надо сдвигать трубу по склонению с тем, чтобы снимки не налагались друг на друга.

Затвор к камере необходим потому, что для получения снимка Луны нужна экспозиция около секунды (или ее долей). Если же мы хотим получить снимки поверхности Солнца, то экспозиции должны измеряться сотыми и даже тысячными долями секунды. При этом появляется опасность повреждения шторки затвора - он может сгореть. Поэтому рекомендуется при снимках Солнца диафрагмировать объектив, устанавливая перед ним непрозрачный кружок с небольшим центральным отверстием.

Окулярная камера не может дать снимков, пригодных для точных измерений, пока на ней нет ориентира. Таким ориентиром может служить нить, которую можно натянуть непосредственно перед пленкой или пластинкой - она отпечатается на снимке в виде светлой линии. Вращая всю камеру вокруг продольной оси, можно и нужно ориентировать нить по суточному движению небесной сферы. Это лучше всего сделать по изображению экваториальной звезды, например, 6 Ориона. При этих установочных наблюдениях надо воспользоваться матовым стеклом. Такие ориентированные снимки нужны при изучении солнечной поверхности. Ориентировав один раз, надо закрепить камеру в таком положении, чтобы ее ориентация больше не могла изменяться.

Количество объектов наблюдения для окулярной камеры весьма ограничено. Однако она может принести большую пользу при наблюдениях солнечных и лунных затмений и при наблюдениях прохождений Меркурия и Венеры перед диском Солнца.

Большинство астрофотографических работ производится на специальных фотопластинках. Фотопленка применяется только для некоторых специальных наблюдений. Выбор фотопластинок (и фотопленки) определяется той задачей, которую поставил перед собой наблюдатель. Для фотографирования солнечной поверхности надо использовать пластинки низкой чувствительности, например, диапозитивные. Они, кстати сказать, мелкозернистые, что хорошо для получения четких изображений. Для звездных снимков нужны возможно более чувствительные пластинки. Они изготовляются по особому заказу. Имеющиеся в продаже фотопленки чувствительнее обычных пластинок. Звездные снимки получать на них можно, но при этом пленку приходится прижимать к чисто протертому стеклу, сквозь которое приходится фотографировать.

Как пластинки, так и пленки бывают нескольких типов. Обычные, так называемые несенсибилизированные фотоматериалы не чувствительны к красным лучам. Ортохроматические и панхроматические пластинки и пленки чувствительны также и к красным лучам. На рис. 72 изображены кривые чувствительности различных фотоматериалов в зависимости от длины волны излучения. Зарядку кассет и обработку снятых пластинок лучше всего производить в полной темноте, за исключением малочувствительных диапозитивных пластинок, которые можно проявлять при красном свете.

рис. 72. кривые относительной чувствительности эмульсий: обычнвя (пунктир), ортохроматическая (штрих) и панхроматическая (сплошная). На горизонтальной оси отложены длины волн в миллимикронах (ммк)

Существует много различных рецептов проявителей и фикса-жей. Однако для любительских снимков можно пользоваться стандартными проявителями и фиксажами, имеющимися в продаже. Растворы следует приготовлять па дистиллированной воде. При проявлении снимков надо поддерживать нужный температурный режим. Так как процесс обработки снимка производится в темноте, надо к нему хорошо подготовиться.

Необходимо использовать четыре кюветы, поставленные на достаточных расстояниях друг от друга, чтобы брызги не попали из одной кюветы в соседнюю. В кювету № 1 наливают достаточное количество дистиллированной воды. В ней «купают» пластинку перед проявлением. Зачем это нужно? Практика показывает, что погруженная в проявитель пластинка не всегда равномерно покрывается раствором и на ней образуются воздушные пузыри. Чтобы этого не происходило, полезно пластинку хорошо выкупать в воде перед проявлением. Вынув пластинку из воды, надо дать возможность воде стечь, после чего погрузить желатиновым слоем вверх в проявитель (кювета № 2) на срок от 6 до 8 минут, в зависимости от крепости раствора. В это время кювету покачивают, чтобы проявитель не застаивался над одним и тем же местом пластинки. Вынув пластинку из кюветы № 2, ее погружают в кювету № 3 с дистиллированной водой для промывки снимка. После этого ее погружают в последнюю кювету, № 4, куда налит фиксаж. Здесь пластинка остается 15-20 минут, пока фиксаж растворяет остатки светочувствительного слоя и делает пластинку прозрачной.

Заметим, что время проявления для данных пластинок и сорта проявителя должно быть установлено опытным путем. Недопроявленная пластинка бедна изображениями звезд; слабые звезды не дают своих изображений. Перепроявленная пластинка покрыта слишком темным фоном, и слабые звезды также не дают на ней изображений. Фиксирование пластинки - также важная операция. Недофиксированный снимок с течением времени гибнет. Он начинает желтеть, покрываться муаровыми разводами и становится непригодным для тех или иных измерений.

После того как пластинка отфиксирована, ее помещают в бачок с проточной водой в вертикальном положении и промывают в течение двух-трех часов, чтобы удалить остатки солей и пылинки.

Вынимая пластинку после промывки, полезно взять кусочек ваты, обильно смочить его водой, поставить пластинку под струю текущей из крана воды и, проводя ваткой подобно кисточке, без какого-либо нажима на желатиновый слой, смыть последние следы грязи. Затем надо установить пластинку в вертикальном положении на стойку, и после нескольких часов она высохнет. Держа затем пластинку в руках таким образом, чтобы не касаться пальцами желатинового слоя, можно осмотреть снимок, помещая лупу со стороны стеклянного слоя.

Несколько труднее проявлять и фиксировать пленку, так как она в кювете коробится, и проявление получается неравномерным. Поэтому рекомендуется свернуть пленку в виде цилиндра и вставить в широкую свободную петлю из ленточки. Кюветы надо заменить вертикальными, достаточно высокими сосудами и проявлять и фиксировать пленку в вертикальном положении.

Хранить снимки лучше всего в конвертах, кладя в конверт только одну пластинку или пленку. На желатиновом слое с краю можно написать чернилами или тушью название снятой области или объекта, дату и момент снимка. Конверты надо складывать в сухой шкаф подобно книгам, в вертикальном положении; нельзя складывать пластинки одна на другую, стопкой. Сухое место хранения необходимо для того, чтбы не появилась плесень, которая полностью съедает желатиновый слой вместе с изображениями. Надо помнить, что снимки, полученные в прежние годы, не менее (если не более) ценны, чем новые, так как дают возможность исследовать те явления, которые произошли в прошлом.