Fotografujeme noční oblohu (7): jak na dlouhé expozice

Při fotografování noční oblohy se často používá lepší vybavení, než jen obyčejný fotografický stativ. V dnešním dílu našeho seriálu si vysvětlíme, s jakým vybavením (a jak) se fotografují dlouhé expozice noční oblohy.  Princip tohoto způsobu fotografování je v podstatě stejný na celém světě, používá se i na profesionálních observatořích.

Když nestačí obyčejný stativ

Jak již bylo uvedeno v druhém dílu seriálu o fotografování noční oblohy, hvězdy a vesmírné objekty se na noční obloze pohybují. Některé jen zdánlivě (hvězdy, planety, mlhoviny, Měsíc) a některé doopravdy (družice, meteory, komety). A jelikož se noční obloha fotografuje při dlouhých expozicích (např. 5 minut), nelze s obyčejným stativem docílit toho, aby se tyto pohybující se objekty na fotce nerozmázly. Proto se na fotografování dlouhých expozic používá zařízení, které dokáže kompenzovat rotaci Země (paralaktický stolek či montáž) - výsledkem je snímek s bodovými hvězdami.

Vlevo: snímek pořízený z pevného stativu (hvězdy se vlivem rotace Země rozmáznou). Vpravo: snímek stejné části oblohy (souhvězdí Orion) z paralaktické montáže s pohonem.

Paralaktická  montáž - k čemu to slouží?

Tato montáž je jednoduše řečeno zařízení, které funguje jako spojka mezi stativem a fotoaparátem či dalekohledem. Skládá se z několika pohyblivých částí, které se otáčí ve dvou osách, a tím dokáže fotoaparát či dalekohled zaměřovat do stále stejné části oblohy (když ta se pomalu otáčí). Přesněji řečeno, montáž sama o sobě nedokáže sledovat pohyb hvězd, ale pokud je k ní připojen elektromotorek, pak je to možné.

Celá problematika se podobá situaci, kdy stojíme uprostřed nakloněného kolotoče a natáčíme dítě na kameru. Dítě na kolotoči se vůči nám pohybuje ve dvou směrech – rotuje kolem nás a navíc se kvůli nakloněné ose kolotoče vzdaluje a přibližuje k zemi. Zde by nám už nestačil běžný foto stativ, protože ten je primárně uzpůsobený pro pohyb v ose vodorovné a svislé. Dalo by se to vyřešit tím, že bychom jednu nohu stativu zkrátili, a tak naklonili celou podélnou osu stativu. Pak by videokamera při otáčení kolem této osy dokázala přesně sledovat pohyb dítěte na nakloněném kolotoči.

Stejného principu využívá i paralaktická montáž / paralaktický stolek. Hlavní osa tohoto zařízení míří na Polárku, protože právě téměř přesně do Polárky míří osa, kolem které se Země otáčí. Fotoaparát nebo celá sestava i s dalekohledem tak může naprosto přesně kopírovat pohyb hvězd na obloze. Hodinovým strojem pak nazýváme elektromotor (s ovládací elektronikou), který díky zpřevodování předává velmi pomalou a plynulou rotaci polární ose montáže. A to přesně takovou rotaci, aby fotoaparát či dalekohled připevněný na montáži mířil na stále stejné hvězdy.

Použití paralaktické montáže v praxi

Prvním krokem je správné ustavení montáže se stativem - tím se rozumí takové nasměrování montáže, aby její polární osa mířila přímo na Polárku. Tam míří i osa zemské rotace. Dělá se to buď použitím polárního hledáčku, nebo za pomoci automatického naváděcího systému montáže.

Polární hledáček je malý dalekohled, který se zasune (pokud tam již není předem namontován) do polární osy montáže (výše znázorněné oranžovou šipkou). V jeho zorném poli je vyznačeno několik souhvězdí a především Polárka. Cílem je postavit stativ s montáží na zem tak, aby reálná hvězda Polárka lícovala s tou nakreslenou v hledáčku. Díky tomu se docílí přesného zaměření polární osy paralaktické montáže na Polárku.

Vlevo: polární hledáček. Vpravo: pohled do polárního hledáčku.

Nyní lze fotoaparát na montáži nasměrovat na jakékoliv místo a bude stačit pomalu pohybovat pouze jedinou osou montáže, aby se hvězdy v hledáčku fotoaparátu zobrazovaly na stále stejném místě.

Pro uvedení této polární osy do pohybu slouží krokový elektromotorek, který se od běžného elektromotorku odlišuje tím, že umí vyvinout přesný počet otáček za jednotku času. Díky tomu lze dosáhnout přesného pohybu v polární ose montáže, což vede k kopírování pohybu hvězd. Nyní už jenom stačí zapnout pohon paralaktické montáže, upevnit na ní fotoaparát a fotit expozice dlouhé třeba pět minut. A hvězdy by měly být bodové.

Vlevo: paralaktická montáž s osou mířící na polárku. Vpravo: detailní pohled na ovládání a elektromotor montáže.

Fotoaparát na paralaktické montáži

Nejjednodušším způsobem fotografování s paralaktickou montáží, je upevnění fotoaparátu na montáž. Prakticky se jedná o sestavu stávající se ze stativu, paralaktické montáže (s elektromotorkem) a fotoaparátu. Ideální je použít zrcadlovku, protože míra šumu bude menší, než u kompaktních fotoaparátů. Navíc DSLR fotoaparáty umožňují obvykle fotit při delších expozicích.

Všeobecně se tento způsob používá pro fotografování celých souhvězdí, Mléčné dráhy, hvězdokup a jiných plošně rozlehlejších celků. Fotografování pouze fotoaparátem a širokoúhlým objektivem se používá také pro snímání meteorických rojů.

Jak nastavit fotoaparát:

• Manuální režim M.
• Clonové číslo co nejnižší (např. f/2 nebo f/2.8).
• Citlivost ISO vyšší (např. ISO 800 nebo i ISO 1600).
• Čas expozice podle světlosti fotografované oblohy a objektu (obvykle 30 sekund až 5 minut).
• Doporučuji fotografovat do souborů RAW.
• Aktivujte samospoušť (nebo použijte dálkovou spoušť).
• Na vyvážení bílé v podstatě nezáleží.

Vyrábíme paralaktický stolek

Paralaktická montáž je zařízení důmyslné, ale docela drahé. Levnější paralaktické montáže se pohybují cenově kolem čtyřech až šesti tisíc i se stativem. A to není tak moc, když to porovnáme s cenami dnešních fotoaparátů nebo samotných objektivů. Nicméně existuje velmi levné řešení, jak tuto složitou montáž nahradit. Nazývá se to "paralaktický stolek".

Je to zařízení, které si lze vyrobit doma během jednoho odpoledne a nahrazuje paralaktickou montáž. Není samozřejmě tak přesný, ale pro domácí kutily to bude hračka a na fotografování širokoúhlých snímků stačí. A k jeho výrobě není potřeba žádné speciální vybavení. Následující návod prosím berte jako orientační - je mnoho způsobů, jak jej vyrobit a níže uvedený je jenom jeden z mnoha.

Návod na výrobu pantového stolku

Paralaktický stolek někdy nazýváme „pantový“, protože se skládá ze dvou destiček, které jsou spojeny pantem. Tyto desky mohou být dřevěné, kovové nebo i z jiného tuhého materiálu. Délka každé destičky by měla být alespoň 25cm.

V textu o paralaktické montáži jsme si vysvětlili, že hlavní osa montáže musí mířit na Polárku - poté stačí rameno montáže v této ose pomalu otáčet, aby fotoaparát sledoval pohyb hvězd na obloze. Na stejném principu funguje i pantový stolek – jeho hlavní osou je pant, který v terénu namíříme na Polárku - poté stačí desky pantu pomalu rozevírat a fotoaparát připevněný na horní destičce bude kopírovat pohyb hvězd.

Spodní desku je potřeba připevnit na hlavu fotografického stativu - díky ní lze pohodlně pant namířit v terénu na Polárku. Otázkou ovšem je, jak destičky rozevírat, aby bylo dosaženo požadované rychlosti rozevírání.

Hvězdy vykonají na obloze obloukový pohyb 360 úhlových stupňů za 24 hodin. To je 15 stupňů za hodinu, což lze opět přepočítat na jednu čtvrtinu stupně za minutu. Z toho vyplývá, že cílem je rozvírat desky pantů stejnou konstantní rychlostí, a to čtvrt úhlového stupně za minutu. Pro tyto účely se často používá dlouhý šroub, který je na jedné desce uchycený a otáčením zvedá druhou desku. Místo matic se používají válečky se závitem.

Výhodné je zvolit takové stoupání šroubu a takovou vzdálenost od pantu, kdy je nutné šroubem otočit jednou za minutu. Takové rychlosti odpovídá šroub se stoupáním 1mm a vzdálenost od osy pantu 228,4mm. Pomocí základní matematiky lze samozřejmě zkombinovat i jiné hodnoty.

Na spodní část šroubu je výhodné přidělat kliku, kterou pak budeme šroubem točit rychlostí jedna otáčka za minutu.

Vlevo i vpravo: pantový stolek domácí výroby (autorem snímku je Jakub Kencl, převzato z knihy Fotografujeme noční oblohu).

Tip: Připevněte si na konec šroubu drátek jako ukazatel rychlosti otáčení a nějaký větší ciferník na pozadí drátku. Ciferník je potřeba přidělat k destičce napevno. Pomocí tohoto jednoduchého mechanismu můžete otáčet šroubem přesně jednu otáčku za minutu, protože lze ciferník s drátkem konfrontovat s pohybem sekundové ručičky na hodinkách.

Poté stačí připevnit na horní destičku fotoaparát a paralaktický stolek je hotový. Pro uchycení fotoaparátu ke stolku je potřeba použít nějakou flexibilní stativovou hlavu, kterou lze natáčet. Díky tomu lze fotoaparát natáčet do různých částí oblohy.

Trik je v tom, že jakmile je fotoaparát uchycený na správně usazeném stolku (panty míří na Polárku), lze objektivem mířit kamkoliv a na snímku se hvězdy zobrazí bodově.

Tím jsme s výrobou ručně ovládaného paralaktického stolku prakticky hotovi. V angličtině se toto zařízení nazývá "barn door mount" nebo "barn door tracker", takže stačí dát tento řetězec do vyhledávače a naleznete spoustu zahraničních zdrojů na výrobu a vylepšení stolku. Někteří lidé nahrazují ruční otáčení elektromotorkem, způsobů pro jejich vylepšení je celá řada.

V příštím pokračování našeho seriálu o focení noční oblohy si ukážeme, jaké jsou další možnosti pokročilého použití paralaktické montáže.