Tähtikuvausmatka Teneriffalle 10.-17.6.2018

Kirkkonummen Komakallion aktiivikuvaajien kesken oli jo pitkään ollut keskustelua matkasta etelään kuvaamaan kohteita, joita Suomeen ei näy, sekä nauttimaan pimeistä öistä kesäaikaan, kun Suomessa on ympäri vuorokauden valoisaa. Päädyimme lopulta järjestelemään matkaa Kanariansaarten Teneriffalle. Saari oli osalle meistä entuudestaan tuttu, ja tiesimme saaren olevan verrattain halpa matkakohde.

Teneriffa on vulkaaninen saari, jonka keskellä on UNESCOn suojelema Teiden kansallispuisto. Puiston keskellä on nimensä mukaisesti Teide, Espanjan korkein vuori. Korkeutta vuorella on 3718 metriä. Vuorta ympäröi tulivuoren muinaisessa romahduksessa syntynyt kaldera. Turistien suosimista suurista rantakohteista huolimatta kansallispuisto on varsin pimeä paikka, varsinkin Etelä-Suomen olosuhteisiin tottuneena.

Matkan ajankohta valittiin tieteellisen tarkasti sen mukaan milloin on mahdollisimman paljon kuuttomia öitä ja kiinnostavia kohteita näkyvillä järkevään aikaan. Lauri kehitteli komean kaavion, josta matkan paras ajankohta on helppo päätellä.

lauri-kaavio

Vaaka-akseli edustaa päivämäärää ja pystyakseli paikallista kellonaikaa. Pystyakselin keskellä on keskiyö. Vihreä viiva näyttää todellisen keskiyön auringon mukaan. Yhtenäisestä keltaisesta viivasta näkee mihin kellonaikaan Antareksen seutu on etelässä. Keltaiset katkoviivat näyttävät Antareksen nousu- ja laskuajan. Kaavion väristä voi päätellä taivaan tummuuden kunakin ajanhetkenä.

Kaiken tämän tiedon ja tarjolla olevien lentojen perusteella valitsimme matkan ajankohdaksi 10.-17.6. Matkaseurueeksi valikoitui lopulta Jari Saukkonen, Lauri Kangas, Aarni Vuori sekä meikäläinen.

Lähdimme matkaan päivällä sunnuntaina 10.6. Kesäaikaan Teneriffalle ei ole tarjolla suoria lentoja, vaan teimme välilaskun Tukholmassa.

lentokone-teide

Teide kurkotti hienosti pilvien yläpuolelle kun laskeuduimme Teneriffalle.

Lopulta olimme perillä noin 21:30 paikallista aikaa. Vuokrasimme Cicarilta auton lentokentältä. Yritimme etukäteisvarauksen yhteydessä valita mahdollisimman tilavan auton, mutta matkatavaroiden kanssa tuli silti hieman ahdasta.

Olimme varanneet AirBnB:n kautta kokonaisen talon noin 1400 metrin korkeudella sijaitsevasta Vilaflorin kylästä. Talon omistaja Bruce tuli meitä vastaan lentokentälle, opasti meidät perille ja esitteli koko talon. Majapaikka oli meidän tarpeisiimme erinomainen. Tilaa oli riittävästi, ja talosta löytyi lisäksi pingispöytä ja (lämmittämätön) uima-allas.

villa

Vaatimaton majapaikkamme.

Halusimme majoittua nimenomaan Vilaflorin kylään, sillä sieltä on alle puolen tunnin ajomatka hyville havaintopaikoille kansallispuistoon, ja tarpeen tullen havaintoja oli mahdollista tehdä suoraan asunnon terassilta. Ryhdyimmekin heti Brucen lähdettyä tositoimiin ja pystytimme kuvauslaitteet terassille. Linnunrata näkyi hienosti etelätaivaalla. Paksu pilvikerros aaltoili juuri Vilaflorin alapuolella peittäen sopivasti rannikon kaupunkien valot. Vilaflorin paikalliset valot pääsivät kuitenkin jonkin verran paistamaan terassille. Yölämpötila Vilaflorissa oli arviolta hieman yli 10°C.

eka-ilta-valmistelua

eka-ilta-terassi

Maanantaina kiertelimme hetken Vilaflorissa mutta läksimme ruokaostoksille Granadillan kylään, sillä löysimme Vilaflorista vain yhden pienen ruokakaupan, joka sekin oli juuri ostosreissun aikaan kiinni (ilmeisesti siestan vuoksi). Illansuussa ajoimme kansallispuistoon ihailemaan maisemia ja kartoittamaan sopivia havaintopaikkoja tulevia öitä varten, mutta palasimme vielä yhdeksi yöksi Vilafloriin kuvaamaan.

samuli-lauri-vilaflor

Vilaflorissa käppäilemässä. Kuva: Jari Saukkonen

teide-nakyvissa

Teide näkyvissä!

 

Tiistain vietimme asunnolla edellisen yön kuvia peraten. Noin iltaseitsemän aikaan lähdimme kansallispuiston laidalla olevalle Mirador Caramujo -näköalapaikalle katsomaan auringonlaskua. Auringonlaskua odotellessa koetimme bongailla kirkkaimpia planeettoja päivätaivaalta. Onnistuimme harmiksemme löytämään vain Venuksen.

Saimme pystyttää kuvauslaitteet rauhassa, mutta juuri ennen auringonlaskua paikalle pölähti kaksi bussilastillista turisteja muoviset kuohuviinilasit kädessä. Väenpaljouden sai onneksi pääasiassa rajattua kuvien ulkopuolelle. Auringonlaskun jälkeen matkalaiset lähtivät takaisin busseille, mutta harmillisen moni jätti muoviset kuohuviinilasit maahan.

eka-auringonlasku

Unelmien auringonlasku. Taustalla näkyy 140 km päässä sijaitseva La Palman saari.

auringonlaskuturistit

Kameran toisella puolella riitti väkeä.

Heti auringon laskettua Jupiter löytyi helposti, ja Kansainvälinen avaruusasema lipui taivaankannen poikki. Myöhemmin näkyviin tulivat myös Saturnus ja Mars. Hetken vielä iltataivasta pällisteltyämme suuntasimme takaisin kalderaan kuvaamaan. Teiden kaapelikärryaseman läheltä oli edellisenä iltana löytynyt sopivan tuuleton ja rauhallinen pysähtymispaikka kuvaamista varten.

Astronominen pimeä tuli Suomeen verrattuna nopeasti, ja Linnunrata alkoi nopeasti nousta korkeammalle. Yläpilvistä ei ollut tietoakaan. Tulomatkalla näimme, että rannikkoalueita peittää paksu keskipilvikerros, joka estää rannikkokaupunkien valosaastetta pääsemästä Teidelle asti. Kuvasimme paikalla noin aamuneljään asti. Lämpötila oli kylmimmillään noin 5,5°C, ja välillä täytyikin mennä autoon lämmittelemään ja torkkumaan.

kalansilma-linnunrata

Tällaiset havainto-olosuhteet oli ensimmäisenä yönä kalderassa.

Keskiviikkona lähdimme jo päiväsaikaan liikkeelle. Olimme varanneet etukäteen kiertokäynnin Teiden observatoriolle, joka sijaitsee 2390 metrin korkeudessa noin 14 kilometriä Teidestä itään. Observatorion portilla odotti samaiselle kiertokäynnille tulossa oleva brittiläispariskunta. Odottelimme opasta ja turisimme pariskunnan kanssa niitä näitä. Mies kertoi myös harrastavansa tähtikuvaamista, ja kysyikin meiltä, että olemmeko kuulleet kätevästä apuohjelmasta nimeltä Astrotortilla… 😀

Hetken odottelun jälkeen meidät tultiin päästämään sisään observatorioalueelle ja vieraitakin tuli pari lisää. Ystävällinen ja innostunut opas kierrätti meitä ympäri observatorioaluetta ja kertoi eri tornien käyttötarkoituksista ja alueen historiasta. Teiden observatorio on erikoistunut auringon havaitsemiseen, vaikka paikalla on paljon myös varsinaisia tähtikaukoputkia. Aurinkokaukoputkien korkeat tornit olivat vaikuttava näky.

obsis-kaukaa

Kuva: Jari Saukkonen

obsis-kyltti

obsis-lahelta

Kuva: Aarni Vuori

Vieraille oli pystytetty Lunt-aurinkokaukoputki ja yksi tavallisella aurinkokalvolla varustettu linssiputki auringon katselua varten. Auringon pinnalla näkyi yksi pieni pilkku, mutta ei juuri muuta. Pääsimme kiertokäynnin lopulla tutustumaan pariin torniin myös sisältä käsin. Opas esitteli meille sekä 152-senttisen Telescopio Carlos Sánchezin että 80-senttisen IAC80-kaukoputken.

iac80

IAC80-teleskooppi. Kuva: Aarni Vuori

tcs

Telescopio Carlos Sánchez.

Observatoriovierailun jälkeen jatkoimme ajamista itään katsomaan maisemia, ja kiersimme etelärannikkoa pitkin takaisin Vilafloriin. Myöhemmin illalla lähdimme taas kalderaan yöksi kuvaamaan tähtiä. Tähtäsimme tutulle paikalle hieman ennen astronomisen pimeän tuloa. Tämä oli selvästi viikon pimein yö. Oli hulppeaa nähdä monia syvän taivaan kohteita paljain silmin ja Linnunradan monet pölypilvet erottuivat hyvin selkeästi tähtipaljoutta vasten. Varsinkin kiikareilla oli mahtavaa surffailla pitkin Linnunrataa. Hieman aamuneljän jälkeen suuntasimme takaisin Vilafloriin nukkumaan.

Koko torstai meni edellisestä yöstä toipuessa ja kuvia käsitellessä. Iltapäivällä pidimme pingisturnauksen, jonka meikäläinen auttamatta hävisi. Illalla koetimme mennä ajoissa nukkumaan, sillä seuraavana aamuna oli tiedossa vierailu Teide-vuoren huipulle.

pingisturnaus

Aamulla veimme auton hieman ennen kahdeksaa Teiden kaapelikärryaseman parkkipaikalle. Halusimme olla ajoissa paikalla, sillä vuori on suosittu kohde ja parkkipaikka tulee nopeasti täyteen. Kärryt alkoivat kulkea vasta yhdeksän jälkeen, joten meillä oli tunti luppoaikaa. Kävelimme jonkin matkan päässä olevalle mäelle ja takaisin. Mäelle kiipeäminen meinasi käydä kunnon päälle, mutta syytän 2300 metrissä olevaa ohuempaa ilmaa.

Lopulta pääsimme kaapelikärryn kyytiin, ja 8 minuutin kuluttua olimme vuorella. Ilman erikoislupaa aivan huipulle ei pääse, mutta pääsimme kuitenkin 3555 metriin asti. Huipulle oli matkaa vielä noin 160 metriä pystysuunnassa. Erikoislupa ei maksa mitään, mutta se olisi pitänyt anoa kuukausia etukäteen, ja luulen että kiivetessä olisi voinut kunto loppua kesken entistä ohuemman ilman vuoksi.

melkein-huipulla

Tämän lähemmäksi huippua emme päässeet.

matkalaiset-teidella

Koko kööri Teidellä.

Vuorella sai viettää tunnin, ja käytimme ajan kiertämällä paria kivettyä patikkareittiä huipun ympäristössä, jotta näkisimme hieman saaren eri puolille. Maisemat olivat hulppeat. Joka puolella oli vulkaanista kiveä, ja paikoin vuorella oli myös voimakas rikkidioksidin katku. Viimeksi Teide on purkautunut 1909. Meidän onneksemme vuori pysyi rauhallisena.

teide-kivia

Lopulta lähdimme kaapelikärryllä takaisin alas kalderaan, ja jatkoimme autolla saaren pohjoisrannikolle Puerto de la Cruziin lounaalle. Ruoan jälkeen kävelimme jonkin aikaa Atlantin rantaa ja ajoimme takaisin Vilafloriin.

kaapelikarry-kuvauspaikka

Jari näppäsi kaapelikärryn kyydistä kuvan, jonka keskellä näkyy useana yönä suosimamme kuvauspaikka tien varressa. Kuva: Jari Saukkonen

puerto

Puerto de la Cruzissa.

Illalla suuntasimme vielä viimeisen kerran koko yöksi kansallispuistoon kuvaamaan. Huomasimme jo päivällä, että rannikkoseutuja peittänyt pilvikerros oli paikoin kadonnut, ja taivas olikin tuona yönä selvästi edellisiä öitä valoisampi. Pysyimme puistossa kuitenkin aamuviiteen asti.

Lauantai olikin viimeinen kokonainen päivä saarella. Nukuimme pitkään edellisen yön valvomisen vuoksi, ja osa päivästä menikin jo pakkaillessa ja taloa siivotessa. Huomasimme tähtikarttoja pyöritellessä, että illalla Kuu tulisi laskemaan La Palman saaren taakse kansallispuiston koillisreunalta katsottuna. Palasimme illalla samoille seuduille, joilla olimme aiemmin viikolla olleet katsomassa auringonlaskua. Valitsimme hieman eri näköalapaikan (Corral del Niño), ja saimmekin olla suurilta turistijoukoilta jotakuinkin rauhassa.

mantelipilvia

Illan aikana Teiden ylle oli muodostunut hienoja mantelipilviä, ja laskeva aurinko värjäsi ne upean värisiksi. Yritimme jälleen sihtailla planeettoja päivätaivaalta, ja onnistuimme paljain silmin viimein löytämään Venuksen lisäksi myös Merkuriuksen ja Jupiterin. Pystyimme auringonlaskun jälkeen havaitsemaan Merkuriusta aivan horisonttiin asti (ja hieman sen alapuolellekin). Merkurius vilkkui ärhäkän punaisena juuri ennen katoamistaan meren taa. Jari onnistui kuvaamaan Merkuriuksella selvästi vihertävän reunan laskun viimeisinä sekunteina. Jäimme innolla odottamaan Venuksen ja Kuun laskua.

Jonkin aikaa Merkuriuksen laskun jälkeen näimme Hubble-avaruusteleskoopin kiitävän liki suoraan ylitsemme. Hubblen radan inklinaatio on sen verran pieni, että se ei ole koskaan nähtävissä Suomesta.

Hieman ennen puoltayötä Kuu ja Venus lähestyivät horisonttia, Venus edellä. Avoin tähtijoukko M44 näkyi hienosti Kuun ja Venuksen vieressä. Jälleen planeetta vilkkui ajoittain hyvin punaisena horisontissa, kunnes lopulta katosi näkyvistä kokonaan. Hetkeä myöhemmin Kuu ja hienosti näkyvä maatamo alkoivat painua La Palman huippujen taakse. Haaveilimme, että saisimme kuviin jonkin La Palmalla sijaitsevista tähtitorneista kuuta vasten. Meikäläisen 100 mm polttoväli ei tähän aivan riittänyt, mutta Jari sai torneja näkyviin 300 mm polttovälillä. Liki punainen, hieman litistynyt kuu horisontissa oli huima näky. Kuun kadottua La Palman taa lähdimme ajamaan takaisin Vilafloriin. Pääsimme noin klo 01 paikallista aikaa perille ja lepäämään.

viimeinen-venus

Venus juuri ennen katoamistaan.

not-kuu

Jarin mahtava kuva, jossa kuuta vasten erottuu pohjoismaiden yhteinen teleskooppi NOT La Palmalla! Kuva: Jari Saukkonen

Sunnuntaiaamuna hoidimme viime hetken pakkailut ja siivoilut, minkä jälkeen suuntasimme lentokentälle. Kotimatka Lontoon Gatwickin kautta sujui sen suuremmitta kommelluksitta, jonkin verran myöhästynyttä jatkolentoa lukuunottamatta. Pääsimme puoliltaöin Helsinki-Vantaalle, ja matkalaukkujen pitkäksi venähtäneen odottelun jälkeen suuntasimme kotiin nukkumaan.

lentokone-teide-lahto

Lähtiessä Teneriffalta pilviä oli huomattavasti vähemmän kuin tullessa.

Lauri otti itsestään pokkarilla hienon Linnunrata-omakuvan viikon alussa, ja siitä innostuneena jokainen meistä otti viikon mittaan omanlaisensa omakuvan:

lauri-omakuva

Kuva: Lauri Kangas

samuli-omakuva

Kuva: Samuli Vuorinen

aarni-omakuva

Kuva: Aarni Vuori

jari-omakuva

Kuva: Jari Saukkonen

Ainakin omasta mielestäni matka oli menestys! Sää suosi ja eikä tapahtunut mitään kauhean suuria vastoinkäymisiä. Itselläni on vielä(kin) kuvien käsittely hieman kesken, mutta Jari ja Aarni ovat jo ehtineet julkaista omia kuviaan eri medioissa. Ainakin seuraavista osoitteista löytyy kuvia reissusta:

Aarnin AstroBin: https://www.astrobin.com/users/Lave/
Jarin AstroBin: https://www.astrobin.com/users/vehnae/
Meikäläisen Taivaanvahti-havainnot: https://www.taivaanvahti.fi/observations/browse/list/2497994/observation_id/desc/0/20
Jarin Taivaanvahti-havainnot: https://www.taivaanvahti.fi/observations/browse/list/2497938/observation_id/desc/0/20
Meikäläisen Instagram: https://www.instagram.com/samuli.vuorinen/
Jari Instagram: https://www.instagram.com/jarisaukkonen/

Mainokset

Kuulumisia

Edellisestä kirjoituksesta onkin vierähtänyt liki vuosi. Edellisestä havaintokaudesta ei jäänyt kovin paljon kerrottavaa. Ostin viime kesänä Losmandy G11 -jalustan, jota käytin aiemman EQ6:n sijaan. Laitteiden kanssa oli erinäisiä ongelmia koko kauden, mutta nyt ongelmista on toivottavasti selvitty.

Päädyin tänä kesänä myymään Losmandyn Porin Karhunvartijoille, ja tilaamaan itselleni iOptronin CEM60-jalustan. Jalusta saapunee parin viikon sisällä, ja pääsen kasaamaan kuvauslaitteet.

Sain viimein hyppysiini myös Komakalliolla kehitetyn KomaHub-sähkölaatikon, joka tulee korvaamaan aiemmin käyttämäni Rigrunner-virranjakajan ja lämmityspantaohjaimen.

Teimme kesän aikana pienellä Komakallio-porukalla tähtikuvausmatkan Teneriffalle, laitan siitä piakkoin blogikirjoituksen linjoille.

Täydellinen auringonpimennys 21.8.2017

Teimme avovaimoni kanssa jo kauan sitten päätöksen, että lähdemme elokuussa 2017 Yhdysvaltoihin katsomaan täydellistä auringonpimennystä. Tänä vuonna päätös tuli viimein ajankohtaiseksi, ja matkaan lähdettiin sunnuntaiaamuna 13.8.

Pimennysreitti tulisi kulkemaan Yhdysvaltojen poikki länsirannikolta kohti itärannikkoa, alkaen Oregonista ja päättyen Etelä-Carolinaan. Suunnitelmana oli nähdä pimennys Tennesseen osavaltiossa Nashvillen seudulla.

Pimennysvyöhyke kartalla

Pimennysvyöhyke kartalla. Kuva: Michael Zeiler, http://www.GreatAmericanEclipse.com

 

Emme kuitenkaan halunneet viettää koko matkaa Tennesseessä, vaan lensimme ensin New Yorkiin pariksi päiväksi katselemaan nähtävyyksiä ja tutkimaan kaupunkia. Onnistuimme saamaan kohtuuhintaisen pienen huoneen Da Vinci Hotelista 56th Streetiltä keskuspuiston kupeesta. Tulomatkan jälkeen aikaerokaan ei vielä vaivannut kauheasti. Paluumatkan jälkeen se vaivasi sitten senkin edestä.

Vierailimme New Yorkissa ollessamme mm. American Museum of Natural Historyssa, jossa yllättäen sattui olemaan samana päivänä tunnin mittainen medialle suunnattu mutta kaikelle yleisölle avoin tiedotustilaisuus auringonpimennyksestä. Tiedotustilaisuutta vetivät astrofyysikko Neil deGrasse Tyson, tähtitieteilijä Jackie Faherty ja meteorologi Joe Rao.

Tiedotustilaisuus

Neil deGrasse Tyson, Jackie Faherty ja Joe Rao pitämässä tiedotustilaisuutta auringonpimennyksestä.

 

15.8. kirjauduimme ulos hotellista, vuokrasimme auton Newarkin lentokentältä ja lähdimme ajamaan kohti Nashvilleä. Olimme varanneet Airbnb-asunnon Nashvillestä 19.8. eteenpäin, joten meillä oli muutama päivä aikaa ajaa noin 1000 mailin matka. Matkan varrella yövyimme motelleissa, joita löytyi lähes jokaisesta moottoritieliittymästä.

Toisena ajopäivänä piipahdimme Chantillyssa, Virginiassa sijaitsevassa Steven F. Udvar-Hazy Centerissä, joka on osa Smithsonian National Air and Space Museumia. Udvar-Hazy Centerissä oli kaksi lentokonehallia ääriään myöten täynnä ilmailun ja avaruusmatkailun historiaa. Museossa olivat näytillä mm. avaruussukkula Discovery, Concorde-matkustajakone, SR-71 Blackbird -tiedostelulentokone sekä pommikone Enola Gay, joka pudotti atomipommin Hiroshimaan vuonna 1945.

 

Kolmantena päivänä piipahdimme pienessä Mill Mountain Zoo -eläintarhassa Roanokessa. Siitä pari seuraavaa päivää menivät pitkälti ajaessa ja maisemia katsellessa. Viidentenä päivänä pääsimme lopulta perille Nashvilleen. Nashvillen Greyhound-bussiasemalta mukaan tarttui myös Komakallio-aktiivi Lauri Kangas, joka oli edeltävänä iltana lentänyt Helsingistä Atlantaan.

Alla olevaan karttaan on merkitty suurin piirtein ajoreitti jota kuljimme. Ruokakauppa- ja havaintopaikanetsintäreissuja kartassa ei näy. Yhteensä ajoa matkan aika kertyi arviolta 1100 mailia. Sää oli ajomatkalle suosiollinen. Matkan aikana satoi vain kerran. Muutamaa päivää myöhemmin samalle reitille annettiin monin paikoin tornadovaroituksia.

Reittikartta

Reitti New Yorkista Nashvilleen. Kuva: Google Maps 2017

 

Pääsimme Nashvilleen 19.8. lauantaina iltapäivällä, ja pimennyksen oli määrä tapahtua maanantaina 21.8. Meillä oli siis pari päivää valmistautua. Tutustuimme auton kanssa lähiseutuun ja kartoitimme sopivia paikkoja pimennyksen katseluun. Majapaikkamme oli pimennysvyöhykkeellä, mutta halusimme päästä vielä lähemmäs pimennysvyöhykkeen keskilinjaa pimennyspäivänä. Keskilinjalle meneminen pidentäisi pimennystä parhaimmillaan 20 sekuntia.

Halusin kuvata pimennyksen alusta loppuun mahdollisimman kattavasti, mutta en halunnut koskea kameraan laisinkaan pimennyksen aikana, vaan nauttia pimennyksen havainnoinnista omin silmin. Siispä ulkoistin kameran ohjaamisen tietokoneelle.

Pimennysten kuvaamiseen on tarjolla useampi eri ohjelmisto, joista itse päädyin käyttämään Eclipse Orchestratoria. Ohjelma osaa ohjata useimpia järjestelmäkameroita USB-yhteyden kautta. Erinäisistä syistä kuvaamiseen saa vielä lisää vauhtia ja tarkkuutta kun askartelee USB-sarjaporttiadapterista ja muutamasta komponentista kaukolaukaisinjohdon tietokoneen ja kameran välille normaalin USB-johdon lisäksi. Avaruus-foorumilta löytyy myös Laurin hieman paranneltu versio tuosta kaukolaukaisinjohdosta. Kahta johtoa käyttäessä kuvausasetukset kuten aukko, ISO-lukema ja valotusaika siirtyvät tavallisen USB-johdon yli kameraan, mutta itse laukaisu tapahtuu kameran kaukolaukaisinliitännän kautta.

Kuvauskalustoksi otin mukaan Canon EOS 60D -järjestelmäkameran, Canon 300/4L -teleobjektiivin sekä kevyen Skywatcher Star Adventurer -seurantajalustan kevytrakenteisella kamerakolmijalalla. Pimennyksen osittaisten vaiheiden aikana objektiivin edessä olisi Astrosolar-aurinkosuodatinkalvo suojaamassa kameraa polttavalta auringolta. Lauri oli hyvin samanlaisen kokoonpanon kanssa liikenteessä, mutta objektiivi oli Sigman 500/4,5. Lauri ei myöskään halunnut kuskata vastapainoa Suomesta asti Yhdysvaltoihin, joten hän suunnitteli ja 3D-printtasi itselleen pidikkeet, joilla vastapainotankoon saa kolme tai neljä juomatölkkiä. Pidikkeet perustuvat kaupalliseen tuotteeseen, mutta valmis tuote olisi Suomeen toimitettuna maksanut liki sata dollaria.

Kuvauskamppeiden lisäksi tietokoneeseen oli kytkettynä GPS-mokkula, jolta Eclipse Orchestrator osaa kysyä tarkan kellonajan ja sijainnin. Pimennyksen täydellisen vaiheen pituus ja ajankohta vaihtelevat maantieteellisen sijainnin mukaan. Täydellisen vaiheen alussa ja lopussa näkyvät ilmiöt kuten Bailyn helmet näkyvät vain muutamia sekunteja, joten ajoitus on ehdottoman tärkeää.

Eclipse Orchestratoriin ohjelmoidaan kuvaussekvenssi yksinkertaisella skriptikielellä. Yksinkertaisimmillaan skriptiin kirjataan millä asetuksilla kukin kuva halutaan ottaa, ja milloin kuva pitää ottaa suhteessa pimennyksen eri vaiheisiin, kellonaikaan tai edellisiin kuviin. Ohjelman saa myös huutelemaan äänimerkkejä haluttuihin aikoihin, kuten juuri ennen pimennystä, kun aurinkosuodatin tulee ottaa pois kameran edestä.

Ohjelman mukana tulee paljon erilaisia esimerkkiskriptejä, ja ohjelma osaa myös generoida skriptejä tiettyjen ehtojen perusteella. Itse käytin tällaista generoitua skriptiä pohjana, mutta päädyin vielä viimeisenäkin iltana muokkaamaan skriptiä aika runsaasti.

Kun viimeisetkin säädöt oli tehty, suoritimme vielä kuvausten kenraaliharjoituksen keskellä asunnon olohuonetta. Halusimme varmistua, että laitteiden akut kestävät vähintään osittaisen vaiheen alusta täydellisen vaiheen loppuun. Kenraaliharjoituksessa kaikki toimi ja akkuakin jäi ihan mukavasti jäljelle niin läppäriin kuin kameraankin. Yöksi laitettiin vielä kaikki mahdolliset akut lataukseen seuraavan päivän pimennystä varten.

Kuvausharjoittelua

Pimennystä edeltävä iltana suoritettiin vielä kuvausten kenraaliharjoitus.

 

Heräsimme pimennyspäivänä jo ennen aamukuutta, jotta pääsisimme ajoissa liikkeelle. Halusimme välttää mahdolliset pimennyksestä johtuvat liikenneruuhkat, ja seurailla vielä rauhassa satelliittikuvia ja sääennusteita. Pimennysvyöhykkeelle oli ennustettu kovia ruuhkia. Michael Zeiler arvioi, että Tennesseehen saapuu 360 000 – 1 440 000 kävijää pimennyksen takia. Lopulta päätimme suunnata Nashvillen koillispuolella sijaitsevaan Gallatinin kaupunkiin, jonka läpi pimennyksen keskilinja kulkisi. Viime tingassa mukaamme päätti lähteä myös Yhdysvalloissa työmatkalla ollut tuttu Tuure Laurinolli.

Noin puolen tunnin ajomatkan jälkeen saavuimme Gallatiniin. Kello oli vasta kahdeksan aamulla, joten meillä oli neljä tuntia aikaa pimennyksen osittaisen vaiheen alkuun. Ruuhkista ei ollut vielä tietoa tähän aikaan aamusta, ja vältimme tulomatkalla moottoritietä varmuuden vuoksi.

Aloimme pystyttää kuvauslaitteita paikalllisen Walmartin parkkipaikan reunalle. Gallatinin toisella puolella olevassa puistossa olisi ollut suuri pimennystapahtuma, mutta päätimme olla menemättä sinne. Puistossa olisi luultavasti ollut paljon väentungosta ja kova meteli konserttien takia. Lisäksi Walmartissa oli hyvät julkiset WC-tilat ja kaupasta sai eväitä ja virvoitusjuomia.

Hieman ennen puoltapäivää moni paikallinen oli jo käynyt jututtamassa meitä ja muutamat pimennysintoilijat pystyttivät aurinkokatoksia ja kuvauslaitteita läheiselle nurmikolle. Porukkaan liittynyt brittimatkailija oivalsi käydä ostamassa kaupasta tilanteeseen sopivaa Corona-olutta.

Walmart-jalusta

Tuuren ”Walmart-jalusta”.

 

Pimennysleiri

Pimennyksen alkuun mennessä parkkipaikalla oli jo runsaasti havaitsijoita.

 

Osittaisen vaiheen alku alkoi lähestyä, mutta törmäsin teknisiin ongelmiin. Eclipse Orchestrator osaa näyttää kameran livekuvan tietokoneen näytöllä ja ohjata objektiivin tarkennusmoottoria, mutta jostain syystä livekuvan avaaminen jumitti koko yhteyden kameraan. Vielä edellisenä päivänä kaikki oli toiminut moitteetta. Sain onneksi tarkennettua kameran katsomalla livekuvaa kameran näytöltä käyttämättä tietokonetta.

Kuvaussekvenssi lähti viimein käyntiin, mutta missasin täpärästi 11:59 tapahtuneen ensimmäisen kontaktin, eli osittaisen vaiheen alun. Jäin joksikin aikaa seuraamaan kuvausten edistymistä, ja yllättäen yhteys kameraan hyytyi taas. Näin tapahtui pari kertaa osittaisen vaiheen alkupuolella, mutta sen jälkeen ongelma lakkasi. Epäilen, että musta kamera on saattanut tykätä kyttyrää kuumuudesta ja suorasta auringonpaisteesta, tai sitten USB-johdossa oli jonkin sortin kosketushäiriöitä. Lämpötila oli puoliltapäivin noin 35°C. Osittaisen vaiheen edetessä lämpötila onneksi alkoi pudota ja kameraongelmat loppuivat.

Seurasin pimennyksen etenemistä Suomesta ostamillani pimennyslaseilla. Yhdysvalloissa pimennyslasit olivat olleet monin paikoin loppu jo pitkään. Jonkin verran osittaisen vaiheen alun jälkeen aloin kiinnittää huomiota siihen millaisia varjoja läheiset puut heittivät maahan. Puiden lehtien väliset raot toimivat kuin neulanreikäkameran reiät ja projisoivat maahan pieniä auringon kuvia. Normaalisti tähän ei tule kiinnitettyä huomiota sillä kuvat ovat auringon tapaan pyöreitä. Pimennyksen aikana kuvissa näkyy kuitenkin selvästi osittain pimentyneen auringon sirppi.

wp-image-1166828240

Puun lehvästön läpi siivilöityviä auringon kuvia.

 

Iltapäivän edetessä taivaalle nousi matalia kumpupilviä, joista osa ajelehti uhkaavasti kohti aurinkoa, mutta pilvet alkoivat onneksi haihtua ennen H-hetkeä. Jonkin verran ennen täydellisen vaiheen alkua ympäristön valaistus alkoi tuntua äärimmäisen kummalliselta. Oli aurinkoinen päivä, mutta silti hämärää. Aivan kuin silmillä olisi ollut aurinkolasit. Pimennyksen täydellisen vaiheen oli määrä alkaa 13:27. Juuri ennen tätä maisema alkoi selkeästi pimentyä ja auringon näkyvä osa kapeni kapenemistaan pimennyslaseilla katsoen. Venus ilmestyi selvästi näkyviin päivätaivaalle.

Kameraa ohjaava tietokone ilmoitti kovaan ääneen pimennyksen alkavan kohta ja otin aurinkosuodattimen pois objektiivin edestä. Samalla huomasin asfaltilla selvästi varjonauhoja, jotka tämän hetken ymmärryksen mukaan syntyvät hyvin kapeana sirppinä näkyvän auringon ja ilmakehän väreilyn yhteisvaikutuksesta juuri ennen pimennystä ja heti sen jälkeen.

Aurinko alkoi jo muistuttaa häikäisevää timanttisormusta, ja näkyä pystyi pikkuhiljaa katselemaan paljain silmin. Yhtäkkiä aurinko pimeni kokonaan. Jäljelle jäi vain hohtava korona, josta erottui ulospäin kurottuvia säikeitä ja kuituja. Taivaalla erottui jo useita tähtiä ja planeettoja, joista tunnistin Venuksen lisäksi Jupiterin ja Siriuksen. Horisontti oli joka suunnassa iltaruskon värinen, ja taivaanlaki kohtalaisen pimeä. Lauri teki havaintoja kiikarilla, itse en moista muistanut ottaa mukaan matkaan. Lähellä täydellisen vaiheen loppua kuun reunan takaa alkoi paljaallakin silmällä erottua vaaleanpunainen kromosfääri ja muutama selkeämpi protuberanssi.

Lopulta näytelmä päättyi yhtä nopeasti kuin se oli alkanutkin. Täydellinen vaihe kesti 2 minuuttia ja 39 sekuntia. Pimennys veti sanattomaksi, tunnelmaa oli vaikea kuvata mitenkään. Se oli huima kokemus, jonka tulen muistamaan lopun ikääni. Pimennys ei toivottavasti tule jäämään myöskään viimeiseksi näkemäkseni. Jäimme kuvaamaan osittaisen vaiheen loppuun asti, vaikka olisin malttamattomana halunnut päästä jo selaamaan kameraan jääneitä kuvia.

Juuri ennen osittaisen vaiheen loppua yhteys kameraan alkoi pätkiä taas, ja aloin pakata kuvauskamppeita pois. Tarkkaa syytä pätkimiselle en ole vieläkään löytänyt. Onneksi yhteys toimi pimennyksen tärkeimpinä hetkinä.

Ohessa on Laurin GoPro-kameralla kuvaama video pimennyksestä.

Kun pääsimme takaisin asunnolle, ryhdyimme tutkimaan kuvia kuumeisesti. Kukaan meistä ei ollut syönyt vielä lounasta, se sai nyt odottaa. Kuvat onnistuivat jopa paremmin kuin uskalsin odottaa. Liitin tähän alle onnistuneimmat otokset.

Bailyn helmiä

Bailyn helmiä täydellisen vaiheen alussa.

 

Korona-yhdistelmäkuva

Yhdistelmäkuva monesta erimittaisesta valotuksesta. Auringon ympärillä erottuu hyvin koronan muotoja.

 

Kromosfääri

Kuun reunan takaa pilkistää auringon kromosfääri ja useita protuberansseja.

 

Timanttisormus.

Timanttisormus pimennyksen täydellisen vaiheen lopussa.

 

Baily-yhdistelmäkuva

Yhdistelmäkuva Bailyn helmistä ennen ja jälkeen pimennyksen täydellisen vaiheen.

Seuraavana päivänä Lauri lähti takaisin Atlantaan odottamaan paluulentoaan, ja jäimme avovaimon kanssa vielä viimeiseksi illaksi Nashvilleen. Kiertelimme laitakaupungin kauppoja ja illalla kaupunkiin iski kohtalaisen tiheästi salamoiva ukkoskuuro, jonka myötä asunnolta katkesivat sähköt noin puoleksitoista tunniksi. Sähköjen palattua jatkoimme pakkaamista.

Viimeisenä päivänä ajoimme lentokentälle, palautimme vuokra-auton ja lähdimme kotimatkalle. Parin kaoottisen vaihdon ja pitkän Atlantin ylityksen jälkeen pääsimme viimein turvallisesti Helsinki-Vantaalle ja matkalaukkukin selvisi perille. Seuraava viikko menikin 8 tunnin aikaerosta toipumiseen. Matka oli kuitenkin sen arvoinen!

Koska kuvasin pimennyksen (lähes) alusta (lähes) loppuun asti, halusin tehdä timelapse-videon koko pimennyksestä. Meni kuitenkin jonkin aikaa, että onnistuin kohdistamaan kaikki kuvat järkevästi. Seurantajalustasta huolimatta aurinko ja kuu vaeltelivat jonkin verran kuvakentässä ja välillä kääntelin jalustaa hieman keskittääkseni auringon paremmin. Tänään sain kuitenkin valmiiksi ensimmäisen hyvin kohdistetun videon aikaiseksi. Video löytyy alta.

Aalto-1 toiminnassa

Otaniemen Aalto-yliopistossa suunniteltu ja rakennettu satelliitti Aalto-1 lähti useiden viivästysten jälkeen viimein matkaan juhannusaattona 23.6.2017 klo 6:59 Suomen aikaa. Satelliitti lähti avaruuteen Intiasta PSLV-kantoraketin kyydissä, ja kulki suoraan Suomen yli ensimmäistä kertaa noin 11:30 Suomen aikaa. Satelliitti kävi kyllä jo noin klo 10:00 hieman horisontin yläpuolella, jolloin siihen saatiin hetkellinen yhteys Otaniemen maa-asemalta.

Aalto1_kuva1_photo_Mikko_Raskinen.jpg

Aalto-1 valmiina lastattavaksi raketin kyytiin. Kuva: Mikko Raskinen / CC-BY-SA 4.0

Aalto-1 lähettää kolmen minuutin välein majakkasignaalin taajuudella 437,220 MHz. Majakkasignaalin aluksi satelliitti lähettää oman nimensä Morse-koodilla, jonka jälkeen tulee lyhyt GFSK-moduloitu AX.25-muotoinen telemetriapurske.

Halusin olla ensimmäisten joukossa vastaanottamassa satelliitin lähetystä, ja sain kuin sainkin majakkasignaalin kuuluviin. Tallensin lähetystä koko ajan, mutta omien mokailujen vuoksi parhaat osat tallenteesta menivät harakoille. Juhannuksen mökkireissun jälkeen halusin revanssin ja kuuntelin jälleen satelliitin ylitystä juhannuspäivän iltana. Tällä kertaa sain koko ylityksen tallennettua onnistuneesti! Alla on äänitallenne majakkasignaalista, sekä vesiputouskuva, josta viesti on helppo tulkita. Kuvan vaaka-akselilla on taajuus (kasvaa oikealle) ja pystyakselilla aika (kasvaa ylöspäin).

2017-06-24-aalto1-morse.png

Aalto-1 lähettää kolmen minuutin välein oman nimensä Morse-koodilla, jonka jälkeen tulee lyhyt telemetriapurske. Kuvan pystyakselilla on aika ja vaaka-akselilla taajuus.

Vastaanottopaikka ja välineet jättävät vielä toivomisen varaa, mutta yritin silti saada telemetriaa luettua. Löysin Windowsille Direwolf-ohjelman, joka kykenee tulkkaamaan AX.25-paketteja FM-demoduloidusta äänisignaalista. Yllättäen ohjelma sai tallenteesta yhden paketin purettua! Valitettavasti sen sisältö ei ollut kovin mielenkiintoinen, sillä se oli lähetyksen ensimmäinen paketti, joka sisältää vain lähettäjän ja vastaanottajan kutsumerkit: ”OH2A1S-11>OH2AGS:”

Homma lähti kuitenkin lupaavasti käyntiin! Saan toivottavasti ensi viikolla esivahvistimen antennin ja radiovastaanottimen väliin, jolloin yritän saada parempilaatuista dataa talteen. Esivahvistimen avulla telemetriasta aukeaa toivottavasti useampikin kuin yksi datapaketti.

Sääsatelliittien vastaanotto ohjelmistoradiolla

Maan kiertoradalla viuhuu monia sääsatelliitteja, jotka kuvaavat Maata ja sen säätilaa yötä päivää valon eri aallonpituuksilla. Harva tietää, että sääsatelliittien radiolähetyksiä voi nykyään kuka tahansa vastaanottaa kotikonstein varsin halvalla. Tarvitaan vain antenni, tietokone ja tietokoneen USB-väylään kytkettävä sopiva digi-TV-tikku.

Digitelevision vastaanottamiseen tarkoitettuja hyvin halpoja USB-laitteita on ollut myynnissä jo useamman vuoden. Osa laitteista perustuu Realtekin valmistamaan RTL2382U-piiriin, joka vastaa signaalin digitoinnista, demoduloinnista ja USB-yhteydestä. Vuonna 2012 Antti Palosaari muutaman muun harrastajan kanssa onnistui ohjaamaan laitetta siten, että tietokoneella oli mahdollista tallentaa radiosignaalia miltä vain laitteen kuulemalta taajuudelta. Laitteiden suosio räjähti ja niitä käytetään nykyään laajasti halpoina radiovastaanottimina. RTL-piirin lisäksi laitteissa on viritinpiiri, joista yleisimmät ovat nykyään E4000, R820T ja uusimpana edellisiä vähäkohinaisempi R820T2.

Tällaisen vastaanottimen käyttöön viitataan usein termillä RTL-SDR, jossa RTL tarkoittaa Realtekin piiriä. SDR on taas lyhenne sanoista Software-Defined Radio, eli ohjelmistoradio. Ohjelmistoradio tarkoittaa sitä, että radiovastaanotin muuntaa vastaanottamansa signaalin digitaaliseen muotoon ja syöttää sen suoraan tietokoneelle, joka on vastuussa signaalin demoduloinnista ja dekoodaamisesta. Ennen tämä on yleensä hoidettu erillisellä tarkoitukseen valmistetulla analogielektroniikalla. Signaalinkäsittely tietokoneella on halvempaa ja joustavampaa, mutta vaatii kohtalaisen paljon laskentatehoa.

Olen ostanut Ebaysta muutamia hyvin halpoja digi-TV-vastaanottimia kaikenlaisia kokeiluja varten, ja jokin aika sitten ostin hieman laadukkaamman vastaanottimen rtl-sdr.com-sivustolta. Vastaanottimessa on herkkä R820T2-viritinpiiri, häiriöiltä suojaava alumiinikotelo sekä mahdollisuus syöttää jännitettä vastaanottolinjaa pitkin etuvahvistimen tai muiden laitteiden käyttämiseksi ilman erillisiä virtalähteitä. Tikussa on radiokäytössä yleinen SMA-liitin antennia varten. Ebayn halvemmissa tikuissa on usein hieman hankalampi MCX-liitin. Vastaanottimen mukana tuli myös kaksi kohtalaisen laadukasta teleskooppiantennia, yksi pieni ja yksi suuri. Tikku pystyy vastaanottamaan taajuuksia 24 – 1766 MHz.

rtl-sdr-v3.JPG

Kuvassa rtl-sdr.com-sivustolla myytävä vastaanotintikku. Kotelon teksti on jo hieman kulunut käytössä pois.

Vastaanottimen käyttämiseen on saatavilla useita ilmaisia ohjelmia. Windows-puolella näistä yleisin lienee Airspy SDR#. Ohjelmaan on saatavissa useita lisäkkeitä, joilla voi esimerkiksi lennosta demoduloida tiettyjä signaaleja tai olla yhteydessä satelliitinseurantaohjelmiin kuten Orbitron. SDR#:lla voi tallentaa signaaleja kovalevylle tai lähettää ne eteenpäin muille ohjelmille joko lisäkkeiden avulla tai äänisignaalina.

Yleisimmät harrastajien kuuntelemat sääsatelliitit ovat Yhdysvaltalaisia NOAA-satelliiteja, joita on edelleen aktiivisena kolme kappaletta. Satelliitit lähettävät 137-138 MHz taajuuksilla Automatic Picture Transmission (APT) -muotoista analogikuvaa yksi rivi kerrallaan sitä mukaa kun satelliitti etenee kiertoradallaan. NOAA-satelliitit lähettävät siis ”suoraa lähetystä” näkymästä, joka on kullakin hetkellä satelliitin alapuolella. Tarkemmat lähetystaajuudet näkyvät alla olevassa taulukossa.

Satelliitti Taajuus (MHz)
NOAA-15 137,6200
NOAA-18 137,9125
NOAA-19 137,1000

 

NOAA-satelliitit kiertävät Maapalloa niin kutsutulla aurinkosynkronisella polaariradalla, mikä tarkoittaa sitä että ne näkyvät joka päivä samaan aurinkoaikaan samassa paikassa. Suoraan Suomen ylitse ne viilettävät joka päivä aamulla ja illalla.

Useimpien satelliittien lähetys on pyöröpolarisoitua, jotta satelliitin ja vastaanottajan keskinäinen asento ei vaikuttaisi vastaanotetun signaalin voimakkuuteen. Lineaaripolarisoituneet antennit kuten monopoli- ja dipoliantennit vastaanottavat signaalia huonommin kuin tarkoitukseen valmistetut antennit, mutta niitä on helppo valmistaa. Olen saanut vastaanotettua NOAA-satelliittien kuvia jopa vastaanottimen mukana tulleella monopoliantennilla omalta parvekkeeltani. Kuvaan kuitenkin jää väkisinkin kohinaa ja kuuluvuus matalalla horisontissa on huono. Signaalin saa paljon paremmin kuuluviin tarkoituksenmukaisella antennilla ja aukealla havaintopaikalla kaukana esteistä tai häiritsevistä radiolähettimistä.

Omaan käyttööni rakensin yksinkertaisen V-dipoliantennin rtl-sdr.comin blogissa olleen artikkelin perusteella. Antenniin ei tarvita muuta kuin kaksi sopivanmittaista alumiinitankoa, ”sokeripalan” ja hieman koaksiaalikaapelia. Antenni on palvellut yksinkertaisuuteensa nähden varsin hyvin ja se on helppo purkaa osiin kuljetusta varten. Seuraavaksi voikin kokeilla pyöröpolarisoidun ristidipoli- tai QFH-antennin rakentamista.

antenni

Simppeli V-dipoliantenni.

NOAA-satelliiteista tulevaa APT-signaalia voi tulkita ainakin ilmaisella WXtoImg-ohjelmalla. Lähetyksen mukana tulee telemetriatietoa satelliitista sekä kaksi harmaasävykuvaa, joista yksi on kuvattu pitkäaaltoisella infrapunalla (10,8 mikrometrin aallonpituudella) ja toinen vaihdellen joko lähi-infrapunalla (0,86 mikrometriä) tai keskipitkällä infrapunalla (3,75 mikrometriä).

APT-kuvien tarkkuus on noin 4 kilometriä per pikseli. NOAA-satelliiteista on mahdollista vastaanottaa myös digitaalisia kuvia 1,1 km/pikseli tarkkuudella, mutta lähetys tapahtuu noin 1,7 GHz taajuudella, jonka vastaanottaminen vaatii erilaisen antennin.

Alla on NOAA-15-satelliitista vastaanottamiani kuvia sunnuntailta 18.6.2017.

noaa-15_channel_a.png

Pohjois-Eurooppa NOAA-15-satelliitin silmin 860 nanometrin aallonpituudella.

noaa-15_channel_b.png

Sama näkymä 10,8 mikrometrin aallonpituudella.

WXtoImg osaa myös analysoida kuvia ja tuottaa karttoja esimerkiksi meriveden lämpötilasta tai mahdollisista sadealueista. Ohjelma ei osaa suoraan käyttää SDR-laitetta, vaan vastaanotto on tehtävä SDR#:lla tai muulla vastaavalla, josta FM-demoduloitu äänisignaali voidaan lähettää esimerkiksi Virtual Audio Cable -ohjelman avulla WXtoImg:lle.

noaa-15_sea_surface_temperature.png

Meriveden lämpötila 18.6.2017 satelliittikuvien perusteella.

Tarkempi ohje NOAA-satelliittien vastaanottoon löytyy englanniksi jälleen rtl-sdr.comista. Jos et ole jo huomannut, sivusto on seuraamisen arvoinen!

Myös venäläinen METEOR-M2 -sääsatelliitti lähettää kuviaan 137,9 MHz taajuudella. Kuvat ovat NOAA-kuvista poiketen digitaalikuvia, ja niiden tarkkuus on huikeat 1 km/pikseli. Hyvälaatuisen digitaalisignaalin vastaanottaminen luotettavasti vaatii kuitenkin hyvän antennin, ja olen itse onnistunut saamaan satelliitista kuvia vain hetkittäin. Signaalin tulkkaamiseen tarvitaan eri ohjelmia kuin NOAA:n tapauksessa, ja venäläisten harrastajien tekemät ohjelmat ja ohjeet eivät ole aina kovin selkeitä. Tilanne kehittyy kuitenkin koko ajan ja parempia ohjelmia tulee jatkuvasti saataville. Lisätietoa satelliitin vastaanottamisesta löytyy täältä.

Laitoin näistä kokeiluista innostuneena tilaukseen Uputronicsin vähäkohinaisen etuvahvistimen, joka toivottavasti saapuu tällä tai ensi viikolla. Vahvistimen avulla on odotettavissa parempaa signaalia, ja METEOR-satelliitistakin saa toivottavasti enemmän kuvaa talteen.

Radiovastaanotto tarjoaa hyvän keinon jatkaa avaruuden tarkkailua näin kesäaikaan kun taivas on liian vaalea valokuvaamiseen ja visuaalihavaintoihin. Alkuinvestoinnitkaan eivät ole kummoisia. Tällä hetkellä käyttämäni tikku näyttää maksavan 20 dollaria plus toimituskulut. Jos satelliittien vastaanotto ei ota onnistuakseen, tikulla voi aina kuunnella tavallista FM-radiota tai katsoa digitelevisiota!

Valo ja värit

Varoitus: Luvassa on kuivakkaa (mutta ihan hyödyllistä) teoriatietoa!

Valokuvaajille värien ymmärtäminen on keskeinen asia, mutta silti väreistä on liikkeellä paljon väärinymmärryksiä. Erityisesti tähtivalokuvauksen kannalta asia on tärkeä ymmärtää hyvin, sillä kuvien käsittely hoidetaan alusta asti itse, eikä sitä voi ulkoistaa kameralle tai Adobe Lightroomille. Värit ovat monille niin itsestäänselvä asia, että niitä ei tule mietittyä sen tarkemmin. Mitä väri tarkkaanottaen on? Onko väri aineen ominaisuus? Tai valon ominaisuus? Ei varsinaisesti kumpaakaan!

Väri on valon aiheuttama aistimus ihmisen näköjärjestelmässä. Valo puolestaan on sähkömagneettista säteilyä, aivan kuten radioaallot, mikroaallot, röntgensäteet ynnä muut. Nämä eri säteilytyypit erottaa toisistaan ainoastaan säteilyn aallonpituus. Valo käyttäytyy kummallisesti yhtä aikaa niin hiukkasina kuin sähkömagneettisina aaltoina. Näiden aalton aallonpituus määrää miten silmä reagoi niihin, vai reagoiko laisinkaan. Tässä tapauksessa helpointa lienee ajatella valo pieninä hiukkasina, eli fotoneina, joihin jokaiseen on kiinnitetty numero, sille ominainen aallonpituus.

Ihmissilmä reagoi fotoneihin, joiden aallonpituus on karkeasti 400 ja 700 nanometrin välillä. Pitkät aallonpituudet havaitaan punertavina ja lyhyet sinertävinä. Näiden välissä olevat aallonpituudet havaitaan vihertävinä. Arkielämässä kohdataan kuitenkin harvoin valonlähteitä, jotka säteilevät vain yhdellä aallonpituudella (tällaista valoa kutsutaan monokromaattiseksi). Sen sijaan yleisimmät valonlähteet säteilevät valoa monilla valon aallonpituuksilla. Kun fotoneja on suuri joukko, voidaan tarkastella fotonijoukon aallonpituuksien jakaumaa. Tätä jakaumaa kutsutaan valon spektriksi. Spektri kuvaa käytännössä miten kirkas valo on kullakin aallonpituudella.

Miten väriaistimus muodostuu?

Ihmissilmässä on tappisoluiksi kutsuttuja soluja, joiden avulla ihminen aistii valoa ja sen värejä. Tappisoluja on kolmenlaisia, ja erilaiset tappisolut ovat herkkiä valon eri aallonpituuksille. Tappisolujen ansiosta ihmisen näköjärjestelmä kykenee erottelemaan eri spektrejä toisistaan, eli eri spektrit tuottavat eri väriaistimuksen. Tappisolut eivät kuitenkaan toimi hämärässä valaistuksessa. Tällöin apuun tulevat sauvasolut, joita on vain yhdenlaisia. Koska sauvasoluja on vain yhdenlaisia, ne eivät kykene erottelemaan erilaisia spektrejä toisistaan, vaan ne havaitsevat eri spektrit vain kirkkauseroina. Tämän takia ihminen ei kykene havaitsemaan värejä hämärässä.

Eri tappisolutyypit on nimetty S-, M- ja L-tappisoluiksi. Kirjaimet viittaavat sanoihin Short (lyhyt), Medium (keskipitkä) ja Long (pitkä), joilla tarkoitetaan aallonpituuksia, joille tappisolut ovat kaikkein herkimpiä. S-tappisolut ovat herkkiä lyhyille aallonpituuksille (siniselle valolle), M-tappisolut keskipitkille aallonpituuksille (vihreälle valolle) ja L-tappisolut pitkille aallonpituuksille (punaiselle valolle). Oheisesta kuvasta voi nähdä eri tappisolutyyppien suhteelliset herkkyydet valon eri aallonpituuksille.

1016px-cones_smj2_e-svg

Tappisolujen herkkyyskäyrät. © User:Vanessaezekowitz / Wikimedia Commons / CC-BY-3.0

Kunkin tappisolutyypin vaste tiettyyn spektriin voidaan laskea suoraan painottamalla spektri tappisolun herkkyydellä ja laskemalla käyrän alle jäävä pinta-ala (ts. integroimalla). Kaikki spektrit, jotka tuottavat keskenään samat tappisoluvasteet, näyttävät ihmissilmällä samalta. Näin mikä tahansa väriaistimus voidaan ilmoittaa yksinkertaisesti kolmella numerolla. Asiaa mutkistaa hieman se, että ihmisen näköjärjestelmä mukautuu ympäröivään valaistukseen, mikä muuttaa väriaistimuksia, mutta siihen emme perehdy tässä sen syvemmin.

Tätä tappisolujen vasteiden määrittämää esitystapaa kutsutaan LMS-väriavaruudeksi. Erinäisistä syistä LMS-väriavaruutta ei juurikaan käytetä, vaan värejä pyöritellään sellaisissa väriavaruuksissa kuten sRGB, CIEXYZ ja CIELAB. Kaikki väriavaruudet nojaavat kuitenkin pohjimmiltaan siihen, että kolme numeroa ja tieto käytetystä väriavaruudesta määrittävät yksikäsitteisesti väriaistimuksen.

Kameran tallentamat värit

Normaali värikamera toimii hyvin samalla periaatteella kuin silmän tappisolut. Kameran sensori koostuu yksittäisistä valoherkistä pikseleistä, joista jokaisen päällä on punainen, vihreä tai sininen värisuodatin, kuten oheisessa kuvassa. Koska jokaisen pikselin päällä on vain yksi värisuodatin, täytyy puuttuvien suodattimien informaatio laskea naapuripikselien perusteella. Näin saadaan aikaiseksi kuva, jonka jokaisessa pikselissä on kolme numeroa kuvaamassa pikseliin osuneen valon väriä.

1024px-Bayer_pattern_on_sensor.svg

Värikameran kennolla olevat värisuodattimet. © User:Cburnett / Wikimedia Commons / CC-BY-SA 3.0

Tähtivalokuvaajat käyttävät usein värikameroiden sijasta harmaasävykameroita, jotka kykenevät tallentamaan vain kirkkauseroja. Tällaisilla kameroilla voidaan kuitenkin tehdä värikuvia vaihtamalla kameran eteen vuorotellen erilaisia värisuodattimia. Näin lopputulema on sama kuin värikameran kanssa, eli jokaista pikseliä kohden tallessa on kolme numeroa. Usein näistä numeroista puhutaan pikselien RGB-arvoina.

Tässä kohtaa tähtikuvaajat ovat yleensä tyytyväisiä, ja kuvia lähdetään valkotasapainottamaan, venyttämään ja käsittelemään eteenpäin. Tämä ei tarkkaanottaen ole kuitenkaan ihan oikein. Kameran raakakuvasta luetut RGB-arvot eivät vielä suoraan kerro minkälaisen värihavainnon ihmisen näköjärjestelmä olisi saanut samasta näkymästä. Tietyn spektrin tuottamat RGB-arvot riippuvat täysin kameran sensorin herkkyydestä valon eri aallonpituuksille ja käytettyjen värisuodattimien päästökaistoista. Oheiseen kuvaajaan on piirretty järjestelmäkameran punaisten, vihreiden ja sinisten pikselien tyypilliset herkkyydet.

Picture1

Canon EOS 60D -järjestelmäkameran herkkyyskäyrät.

Kameran tuottamia RGB-arvoja voidaan muuttaa mielivaltaisesti vaihtamalla sensoria tai värisuodattimia, vaikka pikseliin tullut spektri todellisuudessa tuottaisi ihmissilmässä aivan tietynlaisen väriaistimuksen. Alla olevaan kuvaajaan on piirretty käyttämäni Atik 460EX -kameran herkkyys Astrodonin värisuodattimien kanssa. Kuten kuvasta näkyy, suodattimien päästökäyrät ovat vallan erilaiset kuin esimerkiksi järjestelmäkameralla, eli samanlainen valon spektri tuottaa aivan erilaiset RGB-arvot järjestelmäkameralla kuin tähtikuvauskameralla.

astrodon_icx694

Atik 460EX -tähtikuvauskameran herkkyys valon eri aallonpituuksille Astrodonin värisuodattimien kanssa.

Ongelmaa voi havainnollistaa miettimällä mitä tapahtuu, jos esimerkin kameralla ja suodattimilla kuvaisi planetaarista sumua, jossa ionisoitunut happi säteilee monokromaattista valoa 500 nanometrin aallonpituudella (tämä on siis sama asia kuin tähtikuvaajille tuttu OIII-emissio). Ihmissilmällä 500 nanometrin säteily näkyy sinertävän vihreänä.

Astrodonin vihreän ja sinisen suodattimen päästökaistat menevät päällekäin 500 nanometrin kohdalla, joten valo aiheuttaa suunnilleen yhtä voimakkaan vasteen molempien suodattimien kanssa, eikä lainkaan vastetta punaisen kanssa. Sumu näyttäisi siis jotakuinkin oikean väriseltä, jos RGB-kuvaa käytettäisiin sellaisenaan. Päästökaistat menevät tässä kohtaa päällekäin juuri tämän vuoksi. Astrodon on suunnitellut suodattimet tähtikuvaajia varten. Sen sijaan jos vihreän suodattimen päästökaistaa siirrettäisiin hieman pitkiä aallonpituuksia kohti, lakkaisi 500 nanometrin säteily aiheuttamasta kamerassa minkäänlaista vastetta vihreän suodattimen kanssa, ja sumu näyttäisi sellaisenaan käytetyssä RGB-kuvassa täysin siniseltä.

Miten korjata tilanne?

Jos tavoitteena on valokuva, jonka värit vastaavat ihmisen näköjärjestelmän tuottamia väriaistimuksia samasta näkymästä, täytyy luoda jonkinlainen linkki kameran RGB-arvojen ja todellisten värien välille. Voidaan ajatella, että kameran kuvasta mitatut RGB-arvot ovat laitteen omassa laiteriippuvaisessa väriavaruudessa, jonka suhde johonkin laiteriippumattomaan väriavaruuteen täytyy selvittää. Tavoitteena on siis luoda muunnos, joka muuntaa laiteriippuvaiset RGB-arvot johonkin tunnettuun väriavaruuteen. Normaalitilanteessa kameravalmistaja on vastuussa tästä, ja kamera tekee muunnoksen (ja kaiken muunkin käsittelyn) valmiiksi. Tähtivalokuvien tapauksessa kaikki käsittely täytyy tehdä itse.

Tällaisia värimuunnoksia on monenlaisia, ja niiden kehittäminen ei ole aivan suoraviivaista. Yleisin ja yksinkertaisin tapa on kuvata jotakin tunnettua värikarttaa tunnetussa valaistuksessa. Kun tiedetään minkä värisiä värikartan värinäytteet ovat todellisuudessa ja kuvasta mitataan niiden tuottamat RGB-arvot, voidaan tällainen muunnos luoda. Alla on kuva yleisesti käytössä olevasta värikartasta.

gretag-macbeth_colorchecker

GretagMacbeth ColorChecker -värikartta.

Valaistuksen spektrin mittaaminen ja värikartan kuvaaminen kaukoputkella ovat kuitenkin vähintään haastavia toimenpiteitä, eikä maanpäällisille kohteille normaaleissa valaistusolosuhteissa optimoitu muunnos välttämättä toimi kovin hyvin tähtikuvissa, sillä avaruuden kohteiden säteilemät spektrit poikkeavat merkittävästi spektreistä, joita tavataan arkielämässä Maapallolla.

Sopiva muunnos voidaan tehdä myös laskennallisesti, jos suodattimien päästökaistat ja kameran herkkyys valon eri aallonpituuksille tunnetaan, sillä näillä esitiedoilla voidaan laskea millaisen RGB-arvon minkäkinlainen spektri tuottaa kamerassa. Asiaa mutkistaa se, että tähtivalokuvauksessa käytettyjen värisuodattimien päästökaistoissa tapahtuu yleensä jyrkkiä vaihteluita, ja eri suodattimien päästökaistat eivät mene juurikaan päällekkäin. Erinäisistä syistä tämä vaikeuttaa sopivan muunnoksen tekemistä. On helppo tehdä muunnos, joka korjaa muutaman värin hyvin lähelle oikeaa, mutta loput muuttuvat entistäkin huonommiksi. Aiemmin kuvatuille järjestelmäkameran päästökaistoille on huomattavasti helpompi tehdä toimiva värimuunnos.

Tähtikuvaamisen tapauksessa värien korjaaminen lähemmäs totuutta on sen verran haastavaa, että useimmissa tapauksissa on helpointa jättää korjaus tekemättä. Käytännössä kaikki avaruuden kohteet ovat niin himmeitä, että ihmissilmä ei kykene näkemään niissä värejä, joten ihmisellä ei ole mitään suoraa kokemusta siitä minkä väriseltä minkäkin kohteen pitäisi näyttää. Maanpäällisiä kohteita kuvatessa tilanne on aivan erilainen, sillä ihminen huomaa heti jos esimerkiksi Fiskarsin sakset tai Coca-Cola-tölkit ovat väärän värisiä, iho vihertävää tai puiden lehdet sinertäviä. Tällaisia hyvin tuttuja värejä kutsutaankin muistiväreiksi.

Muistivärien takia on tärkeää, että värit korjataan mahdollisimman lähelle todellista näköaistimusta. Avaruudessa muistivärejä ei juuri ole, joten tarkalla värientoistolla ei ole läheskään niin suurta merkitystä. Yleensä riittää, että kuvat ovat miellyttävän värisiä.

Näyttölaitteet ja värienhallinta

Kauniit tähtikuvat tietokoneen kovalevyllä eivät juuri lämmitä, jos niitä ei pääse näkemään. Kuvia yleensä katsellaankin erilaisilla näyttölaitteilla, ja näyttölaitteella on keskeinen merkitys sille miltä kuvat lopulta näyttävät.

Siinä missä kamera vastaanottaa valoa ja tallentaa havaitsemansa spektrin kolmeksi numeroksi, näyttölaite tekee päinvastoin. Näyttölaite vastaanottaa tietokoneelta kolme numeroa, ja tuottaa niiden perusteella valoa, jonka spektri toivottavasti tuottaa oikeanlaisen väriaistimuksen ihmisen näköjärjestelmässä.

Jotta näyttö näyttäisi halutut värit oikein, näytöille tehdään samankaltainen värimuunnosoperaatio kuin kameroille, paitsi käänteisesti. Näytölle annetaan käskyjä näyttää erilaisia värejä, ja tarkoitukseen valmistetulla mittarilla (esim. X-Rite i1 Display Pro) mitataan millaista valoa näytöstä todellisuudessa säteilee. Näin voidaan näytölle annettuja värejä korjata siten, että lopputulos on haluttu. Tätä mittausoperaatiota kutsutaan näyttölaitteen profiloinniksi.

Värienhallinnassa on siis pohjimmiltaan kyse vain siitä, että tutkitaan miten erilaiset laiteriippuvaiset väriavaruudet suhtautuvat laiteriippumattomiin väriavaruuksiin, jotta värit pystytään säilyttämään oikein siirryttäessä avaruudesta toiseen. Koko ketju kamerasta tietokoneen kautta näyttölaitteelle saattaa mennä karkeasti seuraavanlaisesti. Kameran kennolle lankeaa ulkomaailmasta valoa, jonka kamera muuttaa RGB-arvoiksi. Muunnos laitteen omista laiteriippuvaisista RGB-arvoista johonkin laiteriippumattomaan väriavaruuteen kuten CIEXYZ-avaruuteen saadaan laitevalmistajalta tai se voidaan määrittää itse. Kun muunnos on tiedossa, RGB-arvot voidaan muuntaa tähän väriavaruuteen. Kun näyttölaite on profiloitu, eli tunnetaan muunnos esimerkiksi CIEXYZ-avaruudesta näyttölaitteen omaan väriavaruuteen, voidaan kuvan muuntaa taas tähän laiteriippuvaiseen väriavaruuteen ja lähettää näytölle, joka puolestaan tuottaa valoa, joka toivon mukaan aiheuttaa samanlaisen väriaistimuksen kuin alkuperäinen näkymä, jonka kamera näki.

Yleensä kuvatiedostojen metatietoihin tallennetaankin tieto siitä, että missä väriavaruudessa kuvatiedostoon tallennetut numeroarvot on ilmoitettu. Tämä tieto väriavaruudesta erottaa mielivaltaiset kolmen numeron yhdistelmät varsinaisista väreistä. Normaali kuluttajakamera tuottaa värikuvan, johon tallennetut RGB-arvot ovat tyypillisesti sRGB-väriavaruuden koordinaatteja. sRGB on hyvin yleisessä käytössä oleva väriavaruus, ja esimerkiksi internet-selaimet olettavat yleensä avaamansa kuvat sRGB-kuviksi, jos kuvaan ei ole upotettu tietoa jostakin muusta väriavaruudesta. Myös kuluttajille suunnatut näytöt säädetään yleensä noudattelemaan sRGB-väriavaruutta.

Maalia pintaan

Komakallion uusi havaintosuoja kesti läpi viime talven pelkällä pohjamaalilla. Heinäkuun lopulla maalasimme kopin seiniin toisen kerroksen pohjamaalia, ja sen jälkeen Komakallion muiden rakennusten väriä noudattelevan julkisivumaalin.

etelaseina

Kopin eteläpuoli

pohjoisseina

Kopin pohjoispuoli

Seuraavana suunnitelmissa on liukukaton motorisointi, siitä lisää myöhemmin!