10 лет назад, в июле 2015 года, космический аппарат NASA под названием «Новые горизонты» пролетел мимо Плутона и сделал серию фотоснимков. Полет до места назначения занял 9,5 лет. При этом последние 8 лет из этого срока станция, с целью экономии ресурса и затрат на управление, провела в спящем режиме.
И опять под фотографиями НАСА появляется извечный вопрос: "Где звёзды?"
Должны ли быть на фотографиях Плутона звёзды? Давайте посчитаем, какая там, на поверхности Плутона, освещённость и какая для фотосъёмки понадобится выдержка?
Мы знаем, что орбита Плутона сильно вытянута и наклонена, наклонение составляет 17 градусов. Степень вытянутости орбиты характеризуется величиной эсцентриситета, это значение 0,25. Минимальное расстояние от Солнца до Плутона составляет 4,4 млрд км, а максимальное — 7,4 млрд км, он то приближается к Солнцу, то удаляется.
Другими словами говоря, расстояние от Солнца до Плутона меняется от 29 до 49 астрономических единиц. За 1 а.е., как вы помните, принято расстояние от Солнца до Земли.
Для расчёта возьмём среднее расстояние, 39 а.е. Поскольку расстояние до Плутона в 39 раз больше, чем до Земли, то освещённость на поверхности планеты будет меньше в 1520 раз (закон обратных квадратов). Округлим до значения 1500.
Если в солнечный день в средней полосе на поверхности Земли освещённость составляет 50.000 люкс, то на Плутоне значение уменьшится в 1500 раз, до 33 люкс. Учитывая, что земная атмосфера задерживает часть света, а на Плутоне атмосферы нет, то освещённость будет чуть-чуть выше полученного нами значения, что-то около 40 люкс. Много это или мало?
В наших квартирах освещённость вечером на уровне рабочего стола по санитарным нормам не должна быть ниже 150 люкс.
40 люкс - это малоосвещённый коридор, типа лестничного пролёта. Или как в кинотеатре перед выключением света. Другими словами говоря, освещённость на Плутоне очень низкая, но вполне достаточная для того, чтобы глаз легко адаптировался к такому уровню. Какие же выдержки должны быть выставлены на фотоаппарате во время фотосъёмки? Давайте разберём на примерах.
Когда-то самым популярным в СССР был фотоаппарат "Смена-8м". Для фотолюбителей, у которых не было фотоэкспонометра, чтобы оценить освещённость при съёмке, производители фотоаппарата нанесли значки (пиктограммы) в виде подсказок. На чёрном кольце оправы объектива вы видите следующие обозначения: тучи грозового характера, облачно (всё небо покрыто облаками), переменная облачность, солнце в дымке, яркое солнце.
Когда красная риска находится на средней пиктограмме, это соответствует выдержке 1/60 с.
А при ярком солнце фотоаппарат отсекал выдержку 1/250 с - она крайняя справа. (При этом для фотоплёнки с чувствительностью 65 ед.ГОСТ выставлялась диафрагма 5,6).
На современных цифровых фотоаппаратах в солнечный день выставляется, как правило, минимальная светочувствительность, это 100-200 единиц (ISO) и выдержка 1/500 с.
А теперь представим, что мы на Плутоне. И здесь освещённость днём в полторы тысячи раз ниже. Следовательно, выдержку при съёмке нужно выставить в 1500 раз длиннее. Вместо 1/500 c это будут уже 3 секунды.
Появятся ли звёзды на снимке при выдержке 3 секунды? Ну, конечно, появятся. Я уже размещал гиф-ку, как выглядит звёздное небо при разных выдержках. Причём ставил специально низкую чувствительность на фотоаппарате, 160 единиц - такой по чувствительности была кинопленка SO-368, на которую НАСА проводило киносъёмку в 1969 году. И воспроизводил я таким образом условия условия экспонирования в "лунных экспедициях". Во время наших съёмок Луна находилась в созвездии Близнецов.
Первый кадр был сделан на выдержке в 30 секунд при фокусном расстоянии объектива 24 мм.
Мы видим, что при таком, столь длительном времени экспонирования, звёзды успели сдвинуться из-за суточного вращения Земли, и вместо ярких точек получились короткие штрихи. Диск луны - в сильной передержке. Атмосфера рассеивает свет уличных фонарей, и поэтому небо, особенно в нижней части, получилось совсем светлым. Внизу по середине мы видим неосвещенное дерево, и оно гораздо темнее неба.
В следующем кадре время экспонирования уменьшено вдвое, в левом верхнем углу есть подсказка - 15 секунд:
На фоне яркого экрана компьютера или телефона картинка звёздного неба кажется очень тёмной. Вы просто кликните на неё и немного увеличьте, чтобы белые поля ушли - и вы заметите в кадре массу звёзд!
Конечно, во время съёмок с поверхности Земли свет луны рассеивается в атмосфере и создаёт "световую вуаль" по кадру. А звёзды различимы только тогда, когда их яркость превышает яркость "световой вуали". Не будь луны в кадре, небо было бы темнее и звёзд было бы больше. Это знает любой астроном-любитель.
Далее идут кадры со временем экспонирования 8 и 4 сек. Самая яркая точка на снимке - это планета Юпитер. А звёзды Кастор и Поллукс находятся у края веток левого дерева.
На этом фотоснимке разместил звездные величины наиболее ярких звёзд:
Кадры были сняты на фокусном расстоянии 24 мм.
Более подробно об этой съёмке вы сможете прочитать в статье:
Следующий кадр я отснял на фокусном расстоянии 35 мм в том же направлении. Следует учесть, что фотосъёмка звёздного неба производилась с Луной в кадре, и была сильная засветка неба. Без этой засветки звёзд было бы больше. Кликните на картинку для лучшего рассматривания.
Итак, простой эксперимент показал, что при выдержке 3-4 секунды на снимке видны не только самые яркие звезды, но и звёзды +3 величины. На небе более 40 звезд первой и второй величины и больше сотни - звёзд третьей величины. Поэтому при съёмке с поверхности Плутона в солнечный день они все будут хорошо видны.
А при съёмке на закате, когда лучи солнца едва скользят по поверхности Плутона, освещенность резко падает и выдержка должна быть эквивалентна 15 или 30 секундам (при прежней выставленной светочувствительности). И тогда должны стать видимыми уже больше тысячи звёзд. Фотография должна быть просто усеяна звёздами!
В интеренете можно легко найти вот такой снимок от НАСА, где вокруг Плутона на закате видна атмосфера и видны коротки яркие штрихи на чёрном фоне, по-видимому, следы звёзд. Но с чего вдруг они получились в виде штрихов - совершенно непонятно, ведь аппарат во время экспонирования висит в космосе неподвижно относительно звёзд.
Конечно, это никакая не фотография, а сгенерированная на компьютере трёхмерная графика, выполненная в программе типа Lightwave 3d.
Интересен вот такой снимок Плутона "от НАСА". Приведу описание к нему.
Всего через 15 минут после того, как аппарат максимально приблизился к Плутону 14 июля 2015 года, камеры космического корабля «оглянулись» назад на Солнце. При этом удалось сделать уникальные кадры заката над ледяными горами и плоскими ледяными равнинами, простирающимися до горизонта Плутона.
По-моему, это изображение вообще не имеет никакого отношения к фотосъёмке. Это трёхмерное (3D) компьютерное моделирование.
На мой взгляд, большая часть фото и видеоматериалов, что выдаётся за снимки Плутона и его спутника-близнеца Харона, с космической станции "Новые горизонты", совершенно однозначно является компьютерной графикой. Об этом мы писали в статье "Являются ли достоверными новые фотографии Плутона?" и там же высказали мысль, что подобные фотографии были сделаны с земного телескопа (или с телескопа "Хаббл", находящегося на низкой околоземной орбите), а потом были улучшены с помощью нейронных сетей по типу того, как сейчас "восстанавливают" старые фотографии:
Вот ссылка на статью:
Конечно же, на снимках Плутона обязательно должны присутствовать звёзды, начиная от самых ярких и включая звёзды третьей величины. Освещённость на поверхности самой дальней планеты нашей солнечной системы очень низкая, что требует для нормального экспонирования продолжительной выдержки, при которой многие звёзды прорабатываются.
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!
P.S.