Západočeská pobočka

Určení časů T2 a T3 pomocí videozáznamu

Zadání:

Určit co nejpřesněji vzájemnou polohu Slunce a Měsíce v okamžiku zatmění v rektascenzi a deklinaci. Za předpokladu přesné znalosti relativní polohy Slunce a Měsíce je možné zjistit neobyčejně přesně polohu Měsíce.

Úvod do problematiky:

Začátek a konec úplného zatmění Slunce, tzv. druhý a třetí kontakt, by nastal v přesně vypočtený okamžik, kdyby Měsíc byl na obloze skutečně v místě udaném efemeridami. Ve skutečnosti tomu tak zcela přesně není a proto kontakty nastávají poněkud dříve nebo později než vychází podle teorie pohybu Měsíce. Určí-li se naopak s vysokou přesností okamžiky začátku a konce úplného zatmění, je možné zjistit hodnoty korekce polohy Měsíce.

K měření těchto časů se používá film nebo video záznam. Spolu s obrazem Slunce a Měsíce je potřebné zaznamenávat i  čas. U filmového pásu se volí co nejrychlejší posun filmu, u videokamery jsme omezeni standardní rychlostí 25 snímků za sekundu (lze využít i 50 půlsnímků za sekundu). Rovněž rozlišovací schopnost kamery je menší než rozlišení filmu s použitím mikroskopu. Rozlišení, které se může lišit až 25krát, je možno kompenzovat přesným zpracováním digitalizovaného obrazu. K zaznamenání času se používají sekundové značky promítané na film přes hranol. U kamer by bylo možno s výhodou využít zvukového záznamu vysílaného stanicí DCF77. Ušetří se tím stavba složitého optického zařízení.

Měření navíc komplikuje několik skutečností:

  • Měsíční okraj není rovný a proto se srpek Slunce v  posledních okamžicích před T2 a po T3 rozpadá na několik, tzv. Bailyho perel. Je proto třeba znát co nejpřesněji profil okraje Měsíce a okamžik zatmění určovat podle času zmizení několika vybraných "údolí".
  • Během přenosu časového signálu z vysílače do přijímače DCF a na pásek kamery vznikne jistá časová prodleva, konstantní přístrojová chyba, která nemusí být zanedbatelná. Rovněž je třeba ověřit časový rozdíl mezi záznamem času a zvuku.
  • Technika umožňující společnou digitalizaci zvuku a obrazu není dosud běžně dostupná a je potřeba najít možnost jejich použití.
  • Objektiv kamery bude vhodné chránit filtrem. Filtr propustný pouze v určité části spektra může zvýšit kvalitu pozorování.
Cíl experimentu:

Cílem pozorování je získat kompletní, nepřerušený obrazový záznam začátku a konce úplného zatmění s přesným časovým určením.


Materiální zabezpečení experimentu:
  • K experimentu je potřeba videokamera s videomagnetofonem - nejsnáze dostupný je amatérský kamkordér. Je vhodná maximální délka alespoň 60 mm. U některých typů kamer bude nutné použít ochranný filtr (nutno rozhodnout podle citlivosti kamery).
  • Pokud bude kamera umístěna na paralaktické montáži, bude moci pracovat bez obsluhy a zpracování výsledků bude přesnější a snažší. V případě nedostupnosti vhodné montáže je možno kameru umístit na libovolný stativ a provádět průběžně její ruční vedení za pomoci hledáčku.
  • Je třeba zajistit časové signály, protože přesnost vestavěných hodin není ověřena. Nejlepších výsledků lze dosáhnout spojením upraveného zvukového záznamu DCF77 přímo se zdířkou kamkordéru pro externí mikrofon. Pro hrubou orientaci stačí vestavěné hodiny. Toto propojení je možné obejít prostým užitím interního mikrofonu s vědomím, že bude snímán i  zvuk okolí.
  • Samozřejmým vybavením kamery je vhodná kazeta (délka až 1 hodina) a nabitá baterie, Běžným příslušenstvím kamer jsou baterie s kapacitou asi 30 minut. V prodeji jsou však velkokapacitní baterie (až 90 minut) stejně jako redukce pro napájení z autobaterie.

Provedení experimentu:

Před začátkem pozorování je potřeba provést kontrolu kamery, nabití baterie, kazety, přesnosti seřízení vnitřních hodin a připojení časového signálu. Před zahájením experimentu je nutné nasadit filtr (případně včetně nástavec telekonvertoru) a provést co nejpečlivější zaostření. Vlastní experiment vyžaduje pouze spuštění kamery v čase T2 - 2 minuty a její vypnutí v T3 + 2 minuty, po skončení úkazu. Dobu úplného zatmění je vhodné využít k filmování koróny. Je však nutno, aby kamera byla před třetím kontaktem včas připravena (opět opatřena filtrem případně nástavcem prodlužujícím ohnisko jejího objektivu) na snímání druhé části experimentu.


Zpracování výsledků:

Získaný záznam je třeba převést do zastavitelné podoby. To je možné třemi způsoby:

  • Pomocí videa s větším počtem hlav - u běžně používaných přístrojů není možné získat dostatečně klidný obraz a proto je tohoto postupu možno použít pouze pro získání předběžných, orientačních výsledků.
  • Pomocí přepisu na filmový pás - tato metoda způsobí ztráty informací a je náročná na přístrojové vybavení, je však použitelná jako náhradní řešení v případě nepoužitelnosti třetího uvedeného způsobu.
  • Digitalizace obrazu a zvuku - metoda umožňující získat nejpřesnější výsledky. Je náročná na techniku, která je však již nyní v Plzni např. na ZČU. Zpracování získaných materiálů tímto postupem umožní přesné určení časů jednotlivých snímků, ale dovolí i snadnou manipulaci s obrazem.

Na jednotlivých snímcích sekvence je potřeba ztotožnit jednotlivé Bailyho perly s reliéfem měsíčního povrchu a určit čas jejich zmizení (případně objevení se). Z přesných časů a znalosti vzdáleností jednotlivých okrajových oblastí od středu Měsíce je možno spočítat přesnou relativní polohu Slunce a Měsíce. Přesný postup výpočtu je uveden v publikaci "Výsledky pozorování zatmění Slunce 30. 6. 1954", ČSAV, Astronomický ústav, Nakladatelství ČSAV 1954.


Nároky na pozorovatele:

Nároky na pozorovatele jsou přímo závislé na zvoleném provedení experimentu. V případě minimální obsluhy stačí zapnutí kamery několik minut před druhým kontaktem a její vypnutí po konci úplného zatmění. V případě použití filtru a filmování koróny je potřeba filtr včas sejmout a opět včas umístit zpět. Při použití azimutální montáže vyžaduje kamera obsluhu po celou dobu trvání experimentu.


Zodpovídá: Petr Bečvář

Dodatek:

Jako vedlejší produkt tohoto experimentu je možno se pokusit o získání aktuální obrysové mapy Měsíce na základě vyhodnocení Bailyho perel, které bude tak jako tak nezbytné při určování přesné pozice Měsíce v časech druhého a třetího kontaktu.



Autor článku: Karel Halíř
Aktualizace: 9. 10. 2007

© 2006-2019 Západočeská pobočka České astronomické společnosti