Серебристые облака

 

 

Метод эквиденсит. Эффект Сабатье . Фотографический метод эквиденситометрии

 

Применение метода эквиденсит

 

Обработка фотографий серебристых облаков классическими методами фотографической фотометрии, подробно описанными в предыдущем параграфе, требует большой затраты времени. Этот недостаток свойствен и фотометрии любых других астрономических объектов.

 

Такое положение заставило астрономов искать иные, более быстрые методы фотометрической обработки фотографий. В середине 60 х годов распространение получил так называемый метод эквиденсит , когда линии равной плотности – эквиденситы – на фотографии того или иного небесного объекта получаются путем некоторого сложного фотографического процесса, основанного на эффекте Сабатье .

 

Этот эффект был открыт в 1850 г., на заре развития фотографии, французским ученым П. Сабатье и состоит в следующем. Если после съемки и частичного (неполного) проявления пластинки подвергнуть светочувствительный слой равномерной засветке актиничным (т. е. действующим на данную эмульсию) светом по всей поверхности пластинки, а после этого довести проявление до конца, на фотографии образуется частично, а иногда и полностью обращенное позитивное изображение. Причиной этого является отчасти экранирование оставшихся невосстановленными после первого проявления кристаллов галоидного серебра зернами серебра первоначального (негативного) изображения, отчасти десенсибилизация (понижение чувствительности) этих кристаллов продуктами окисления проявителя. То и другое после равномерной засветки слоя приводит к возникновению в местах расположения зерен негативного изображения вторичного (позитивного) изображения.

 

Фотографический метод эквиденситометрии основан на использовании происходящего в результате эффекта Сабатье наложении негативного и позитивного изображений одного и того же объекта. При печатании с этой комбинации контрастного позитива на нем появляются линии равной оптической плотности почернения – эквиденситы.

 

Практически поступают так. Оригинальные негативы проявляют обычным образом, как было описано в § 12; после просушки с этих негативов делают контактным способом контратицы, которые и подвергаются процедуре, кратко описанной выше. Контрастирование производится на контрастные плаетинки FU 5 (если их нет в распоряжении, то на самые контрастные, какие можно достать). Время выдержки при первой экспозиции (при контрастировании) подбирается так, чтобы после первого проявления изображение самых ярких частей облаков оставалось сильно недодержанным. Тогда после второй засветки (равномерным светом) и второго проявления мы получим эквиденситы для самых слабых участков серебристых облаков, поскольку их изображение при пересъемке на контрастный позитив придется на прямолинейную часть характеристической кривой.

 

Для получения эквиденсит более ярких частей облачного поля увеличиваем длительность первой выдержки вдвое, переводя позитивное изображение ярких облаков из области недодержек в область нормальной экспозиции. Длительности обеих стадий проявления и второй экспозиции оставляем постоянными (рекомендуемые длительности будут приведены ниже).

 

Таким образом, мы будем иметь две системы эквиденсит I порядка: одну для более слабых, а другую для более ярких частей облачного поля. (В ходе дальнейшей обработки они объединяются.) При большом перепаде яркостей в облачном поле может потребоваться и третья система эквиденсит, т. е. процесс их получения повторяется трижды.

 

Поскольку ширина эквиденсит I порядка может быть слишком велика (это зависит от распределения яркостей и контрастов в облачном поле, а также от условий проведения самой эквиденситометрии), процесс контратипирования может быть повторен. При этом получаются эквиденситы II порядка, представляющие собой парные линии, соответствующие геометрическим местам точек равной оптической плотности по обе стороны эквидепситы I порядка. Дальше, если надо, получают таким же путем эквиденситы III порядка.

 

Для иллюстрации метода на  52 приводим системы эквиденсит, полученные по фотографии планеты Юпитер 13–14 марта 1968 г. в Астрофизическом институте Академии наук Казахской ССР. Буквами А, В, С, D  обозначены последовательные изображения но мере увеличения первой выдержки (в случае Юпитера пришлось проводить контратипирование 4 раза). Цифры 1, 2, 3  соответствуют эквиденситам I, II, III порядка.

 

Как и в случае обычной фотографической фотометрии, описываемый метод требует проведения калибровки.

 

Для этого удобнее всего впечатывать на первую эквиденситограмму специальный непрерывный фотометрический клин на пленке или пластинке, который кладется рядом с негативом или накладывается на незасвеченный участок последнего (таковым практически является часть негатива с изображением земной поверхности). Эквиденситы клина обычно имеют форму цепных линий, поэтому измеряют положения эквиденсит вдоль оси симметрий этих фигур.

 

Непрерывный фотометрический клин нетрудно изготовить самому с помощью приспособления, описанного М. Е. Набоковым.

 

Вырез в передней стейке делается в тонком картоне, который укрепляется на более твердое (например, фанерное) основание. В этом основании тоже делается вырез, но в виде обычного треугольника, более широкого, чем вырез в картоне.

 

Задняя стенка ящика имеет рамку для вставки кассеты с пластинкой. Точно посередине ящика вставляется вертикальная ширма, закрывающая ровно половину ящика. Все внутренние поверхности в ящике должны быть зачернены, а прорезь в передней стенке прикрыта матовым стеклом.

 

Экспозиции при изготовлении фотометрического клина подбираем опытным путем. Очевидно, что разные участки пластинки из за наличия ширмы в середине ящика будут получать разную освещенность: левый (если смотреть со стороны прорези) край пластинки будет освещен всем отверстием, правый – только самой узкой его частью.

 

Вернемся к процессу эквиденситометрии. В качестве проявителя для пластинок с эквиденситограммами И. И. Брейдо рекомендует парааминофеноловый проявитель следующего состава:

 

парааминофенол   7 г,

сульфит безводный   50 г,

сода безводная   50 г,

вода   до 1 л.

 

Этот проявитель был найден лучшим для данной цели из 9 исследованных составов. Температура проявителя должна быть 20 °C. Время первого проявления 45 секунд, после чего пластинку, не погружая в фиксаж, промывают в течение 1 минуты в проточной воде и подвергают в течение 10 секунд второй засветке равномерным освещением при освещенности в 30 люкс (примерно такую освещенность дает 40 ваттная электрическая лампочка на расстоянии 1 м). Пластинка при этом лежит в кювете с водой (надо позаботиться, чтобы вода после укладывания пластинки в кювету совершенно успокоилась). Второе проявление (после второй засветки) продолжается 2 минуты, после чего пластинку на 10 минут погружают в фиксаж, а затем в течение 20 минут промывают в проточной воде и высушивают.

 

При получении эквиденсит II порядка длительность первой засветки берется 140 секунд, а второй – 20 секунд. Весь остальной режим остается прежним. Так же поступаем при получении эквиденсит III порядка.

 

Но вот, наконец, все эквиденситы получены и пора приступать к построению изофот. Строить их можно как по эквиденситам II, так и III порядка. Этот процесс состоит из двух частей: перевода эквиденсит с негатива на бумагу и определения относительных или абсолютных яркостей, соответствующих каждой эквиденсите.

 

Первая часть работы особых пояснений не требует. Строить изофоты можно как в масштабе 1:1, так и с увеличением. В последнем случае используем проекционный фонарь для стеклянных (8,5x8,5 см) диапозитивов или иное проекционное устройство, проектируем изображение на лист белой бумаги, следя, чтобы не было искажений изображения (например, из за наклона луча к плоскости экрана), и обводим эквиденситы карандашом (во избежание ошибок вначале лучше это делать именно карандашом, а потом уже обводить тушью или Чернилами). Для удобства работы лист бумаги лучше положить на стал, а проектор установить сверху. Чтобы бумага не сдвигалась, ее надо укрепить кнопками или липкой лентой.

 

Если для получения эквиденсит I порядка использовались (как это обычно делается) 2–3 негатива, то последовательно переводим на один лист бумаги эквиденситы II и III порядков, соответствующее каждому из них. Надо только позаботиться, чтобы все они имели одинаковую ориентацию, что достигается различными способами (совмещение краев пластинок при контратипировании, впечатывание специальных меток и т. д.).

 

Вторая часть работы состоит в том, что для каждой эквиденситы мы должны определить соответствующее ей значение относительной или абсолютной яркости. Проще определить относительные яркости. Для этого используем эквиденситы впечатанного рядом с изображением серебристых облаков фотометрического клина, о чем уже говорилось выше. Предварительно клин должен быть проградуирован  на микрофотометре и построена градуировочная кривая, связывающая линейные отсчеты на шкале клина (если клин самодельный, такую шкалу нетрудно нанести тушью на стекло или на бумагу, которой оклеен клип) с относительной яркостью, которую можно принять равном коэффициенту пропускания клина в данной точке. Этот коэффициент для многих точек клина (лежащих на его оси) определяем лабораторным путем, как описывалось в § 16, и строим градуировочную кривую. Если клин хорош, она будет близка к прямой ( 54).

 

Измеряем на оси клина по его шкале положения эквиденсит и по градуировочной кривой переводим их в относительные яркости. Теперь каждой эквиденсите можно приписать определенное значение относительной яркости и тем самым превратить их в изофоты, построенные в относительных единицах.

 

Чтобы получить значения яркостей в абсолютных единицах, надо определить абсолютную яркость хотя бы для одной точки, лежащей на одной из изофот. Это делается методом, подробно описанным в § 16. Сочетание абсолютной фотометрии с эквиденситометрией может привести к большой экономии времени, поскольку полная операция обработки снимка методом эквиденситометрии занимает около четырех часов, тогда как обработка того же снимка обычным фотометрическим путем потребует многих дней, кроме того, для нее нужен микрофотометр, а в описанном методе он не нужен. Да и абсолютное определение яркости потребуется в одной двух точках.

 

В настоящее время разработаны и изготовлены электронные устройства, позволяющие непосредственно получать эквиденситы, без фотографического процесса. Одним из них является автономный комплекс обработки изображений Вычислительного центра Сибирского отделения АН СССР. Комплекс позволяет очень быстро (за несколько минут) получать эквиденситы изображений астрономических объектов и серебристых облаков. Вдобавок промежутки между эквнденситами на экране дисплея прибора получаются цветными. Вся картина напоминает физическую карту местности, где разными цветами обозначены разные интервалы уровней высот на суше и глубин в океане. В сущности весь метод эквиденсит напоминает по идее построение такой карты, только роль высот играют яркости.

 

Представим себе объемное изображение поля серебристых облаков (или любого другого светящегося объекта), где поверхность приподнята на высоту, пропорциональную яркости облаков в данной точке. Мы получим некоторый «фоторельеф». Распилим его теперь воображаемой пилой параллельно горизонтальной плоскости на некоторой высоте, ближе к основанию. Очертания кромки спила дадут нам эквиденситу для наиболее слабых частей облачного поля. Сделаем теперь новый спил на уровне повыше – получим еще одну эквиденситу, для более ярких, частей, и т. д.

 

Автоматический комплекс СО АН СССР действует по принципу цветового разделения различных оптических плотностей негатива. Специальное приспособление дает возможность считывать координаты и значения оптической плотности в любой точке изображения. Другой телевизионный экран установки показывает кривую распределения оптической плотности негатива по осям координат. Переход от плотностей к яркостям не представляет труда.

 

С осени 1978 г. на этом комплексе работают юные любители астрономии, члены кружка при Клубе юных техников СО АН СССР, под руководством В. И. Кириченко. Они уже построили с его помощью эквиденситограммы Луны, кометы Уэста, большой туманности Ориона, а также серебристых облаков ( 55) по снимкам, полученным ими же.

 

Кружки любителей астрономии, состоящие в контакте со специальными астрономическими учреждениями, научными институтами, вузами, имеющими такие приборы, могут последовать примеру новосибирцев и использовать эти приборы для исследований серебристых облаков, а также и других небесных объектов.

 

 

К содержанию книги: Бронштен. Серебристые облака и их наблюдение

 

Смотрите также:

 

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