Серебристые облака

 

 

Фотометрия, колометрия и поляриметрия серебристых облаков

 

Исследование оптических свойств серебристых облаков удобнее всего проводить методами фотографической фотометрии и колориметрии. Колориметрия – это та же фотометрия, но проводимая через светофильтры. Наконец, по фотографиям, снятым через поляроиды, можно проводить поляриметрию. Методика получения и обработки фотографий во всех трех методах одна и та же, поэтому мы будем описывать их параллельно.

 

Для того чтобы фотографии серебристых облаков были пригодны для фотометрической обработки, они должны быть высокого качества, хорошо проявлены, отфиксированы и промыты. Но этих требований недостаточно. Фотографии, предназначенные для фотометрии, должны быть калиброваны и стандартизованы.

 

Калибровка фотографий . Чтобы по почернению негатива определить отношение, яркостей объекта в различных точках (или разных объектов), нужно получить соотношение между почернением и освещенностью. Почернение измеряется с помощью микрофотометра по поглощению луча, проходящего в приборе сквозь изображение на негативе и регистрируемого отсчетами на шкале микрофотометра.

 

Если мы произведем засветки на фотопластинке или плёнке при измерении освещенности в геометрической прогрессии, а затем измерим оптические плотности на микрофотометре, то мы сможем построить характеристическую кривую  фотоэмульсии, выражающую соотношение между освещенностью Е  и оптической плотностью почернения D  ( 45).

 

Характеристическая кривая состоит из нескольких участков. Начальный участок, где кривая идет полого, называется участком или областью недодержек . Следующий участок, где кривая близка к прямой, – это область нормальных выдержек  (времени экспозиции). Наконец, верхний участок, где наклон кривой снова уменьшается, – область передержек.

 

При фотометрии серебристых облаков нужно стремиться к тому, чтобы изображения облаков оказались в области нормальной экспозиции. С другой стороны, при фотографической фотометрии необходимо все снимки делать с одинаковым временем экспозиции. Поэтому, учитывая многолетний опыт наблюдателей, будем делать все снимки (включая калибровочные и стандартизационные) с временем экспозиции 30 секунд. Чувствительность пленок должна быть 90–130 единиц ГОСТ.

 

Для калибровки можно использовать трубчатый фотометр, подробно описанный в книге «Солнечное затмение 31 июля 1981 года и его наблюдения» (М.: Наука, 1981). Однако в этот фотометр пленку надо заряжать отдельно, что сопряжено с некоторыми неудобствами. Лучше поэтому для калибровки снимков серебристых облаков использовать рекомендуемый О. Б. Васильевым калибровочный фонарь, который нетрудно сделать самому. Устройство его следующее ( 46).

 

Нужно сделать прочный и светонепроницаемый ящик из толстой многослойной фанера длиной 40 см и сечением 20х26 см. Передняя и задняя крышки его должны быть съемными, но прочно соединяться с корпусом. На задней крышке с внутренней стороны укрепляем несколько электроламп так, чтобы они давали равномерное освещение передней рамки, куда вставляется для проверки равномерности освещения матовое стекло 18х24 см.

 

Возьмем лист плотной черной бумаги или тонкого картона такого же, как и стекло, формата и вырежем в нем 8 круглых отверстий диаметром 3 см. На каждое отверстие наклеим заранее засвеченные и проявленные кусочки пленки (лучше использовать пленку 6x6 см и слегка обрезать ее по краям). Засветку этих пленок надо сделать с временем экспозиции, возрастающим в геометрической прогрессии: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 секунд. Чтобы засветки не получились в области передержек, источник света надо подобрать достаточно слабый. Можно использовать для этого тот же фонарь, закрытый одним матовым стеклом, а яркость ламп понизить с помощью реостата, включенного последовательно с фонарем. Пленки вставляются в кассеты, устанавливаемые в нескольких метрах от фонаря, крышка кассеты открывается так, чтобы пленка была обращена эмульсией к фонарю, а фонарь включается выключателем на нужное число секунд. После выключения фонаря закрываем крышку кассеты и ставим на ее место другую и т. д. Работа должна производиться в полной темноте, никаких других источников света, кроме фонаря осветителя, не должно быть. Лучше всего эту часть работы провести ночью.

 

После проявления, фиксирования, промывки и просушки засвеченные таким образом пленки надо в свою очередь прокалибровать, так как плотности засветок не пропорциональны времени экспозиции. Сделать это можно с помощью фотоэлектрического фотометра, пропуская свет от стандартного источника сквозь наши пленки и замеряя показания фотометра.

 

После калибровки (результату которой надо записать в специальную таблицу) пленки, как уже было сказано, наклеиваются на отверстия в листе бумаги или картона, который зажимается между двумя матовыми стеклами 18х24 см, после чего весь этот «слоеный пирог» вставляется в переднюю рамку калибровочного фонаря (только что служившего нам осветителем). Прибор готов.

 

Добавим еще, что фонарь надо покрасить снаружи черной матовой, а внутри – белой матовой краской.

 

Фонарь устанавливается в 10–12 м от фотоаппаратов, которыми мы будем вести съемку серебристых облаков, так чтобы он был на 2° выше линии горизонта. Лампы фонаря включаются в сеть или питаются от аккумуляторов. В цепь вводятся реостат, которым можно регулировать яркость ламп, и микроамперметр. Предварительно с помощью движка реостата надо подобрать яркость ламп так, чтобы при фотографировании фонаря самое яркое отверстие уже попадало в область передержек, а самое слабое было недодержано. Эго даст нам гарантию, что область нормальных времен экспозиции будет полностью охвачена изображениями 8 отверстий фонаря.

 

Фонарь включается за 10 минут до начала съемки серебристых облаков и фотографируется одновременно с ними на тех же кадрах пленки. По окончании работы его выключают. Во время работы надо следить за постоянством силы тока, питающего фонарь. Это делается с помощью микроамперметра и реостата.

 

Фотометрическая стандартизация. Калибровочная шкала дает нам как бы масштаб шкалы почернений, позволяет перевести отношения плотностей в отношения яркостей. Задача стандартизации – получить нуль пункт этой шкалы, который позволит нам выразить все яркости в абсолютной шкале. Для этого надо получить на нашей пленке засветку от стандартного источника света, создающего на пленке освещенность, значение которой нам известно.

 

Таким источником является Солнце. Но свет Солнца очень ярок, и его надо ослабить по крайней мере в миллион раз. Для этого можно использовать рассеивающий или просвечивающий экран. По ряду причин следует предпочесть просвечивающий экран, так как насадку с таким экраном можно направить непосредственно на Солнце, установив ее на тот же аппарат, которым производилась съемка серебристых облаков.

 

Следуя рекомендациям О. Б. Васильева, можно предложить такое устройство стандартизационной насадки ( 47). Она представляет собой трубку, одним концом прочно скрепленную с тубусом объектива фотоаппарата. Внутри трубки поставлен ряд кольцевых диафрагм, предназначенных для того, чтобы отсекать боковые лучи (рассеянный свет неба, отражения от стенок трубки). Кроме того, все внутренние поверхности трубки и диафрагм должны быть выкрашены в черный цвет матовой краской.

 

В трубке укрепляются два просвечивающих экрана из молочных стекол: один непосредственно перед объективом аппарата, другой – в 10 см от него, вплотную к первому (считая от открытого конца трубки) экрану ставится малая диафрагма, размер которой мы подберем из опыта.

 

Внешний экран освещается прямыми лучами Солнца (для этого аппарат с насадкой направляется прямо на Солнце,  48). Освещенный Солнцем, он (точнее, кружок, ограниченный малой диафрагмой) сам становится источником света и освещает внутренний экран. Последний, в свою очередь, посылает свет в объектив фотоаппарата.

 

 

 

К содержанию книги: Бронштен. Серебристые облака и их наблюдение

 

Смотрите также:

 

Серебристые облака. Порфирины биокатализаторы...  Откуда взялась вода на Земле из комет