Je voulais commencer l'astrophotographie.

Supposons que je veuille prendre des photos de planètes lorsqu'elles sont les plus proches de la planète Terre, quelle planète serait la plus grande pensée pour un téléobjectif? Certaines planètes sont plus petites mais plus proches de la planète Terre (Mars), certaines sont plus éloignées mais beaucoup plus grandes (comme Jupiter), donc je ne sais pas quelle planète est la plus facile à prendre en photo. Je sais qu'un objectif de 800 mm avec un appareil photo APS-C suffit pour voir quelques petits détails de Jupiter, mais qu'en est-il des autres planètes?

Parce que la distance de la Terre à chacune des autres planètes varie en raison de la mécanique orbitale, la taille de chaque planète vue de la Terre peut varier considérablement. Quelle planète est la plus grande et l'ordre des tailles relatives change fréquemment.

Par exemple, au 1er avril 2018, voici les tailles angulaires des planètes vues de la Terre:

• Jupiter - 42,69 "(secondes d'arc)
• Saturne - 16,68 "
• Mercure - 11,27 "
• Vénus - 10,59 "
• Mars - 8,49
• Uranus - 3,38 "
• Neptune - 3.21

Vénus dépassera Mercure en taille le 12 avril 2018.
Mars dépassera Mercure en taille le 19 avril 2018.
Mars deviendra plus grande que Vénus le 7 mai 2018.
Mars deviendra plus grande que Saturne le 18 juin 2018.
Vénus dépassera Saturne en taille le 20 juillet 2018.
Vénus sera à nouveau plus grande que Mars le 15 août 2018.
Vénus deviendra plus grande que Jupiter le 12 septembre 2018.
Mars rétrécira pour devenir plus petite que Saturne le 26 septembre 2018.
Vénus atteindra un pic de taille angulaire à 1'1.33 "(une minute d'arc et 1.33 seconde d'arc) le 27 octobre 2018.

D'ici le 27 octobre 2018 (dans moins de sept mois), la liste ressemblera à ceci:

• Vénus - 1'1.33 "
• Jupiter - 31,44 "
• Saturne - 15,79 "
• Mars - 12,28 "
• Mercure - 5,70 "
• Uranus - 3,73 "
• Neptune - 2,33 "

À la mi-décembre 2018, Vénus sera à nouveau plus petite que Jupiter.

Fin juillet 2019, l'ordre hiérarchique ressemblera à ceci:

• Jupiter - 42,68 "
• Saturne - 18,25 "
• Mercure - 9,68 "
• Vénus - 9,66 "
• Uranus - 3,56 "
• Mars - 3,53 "
• Neptune - 2,34 "

Lorsqu'elle est la plus proche de la Terre, Vénus a la plus grande taille angulaire de toutes les planètes, vue depuis la Terre. À son maximum, Vénus a une largeur de 0,01658 degrés. Ceci est très proche d'exactement une minute d'arc, ce qui représente 1 / 60e de degré. Vénus n'est plus grande que Jupiter pendant quelques semaines (environ 13-14 semaines de la mi-septembre à la mi-décembre en 2018) une fois par an et demi environ. Le reste du temps, Jupiter est plus grand que les autres planètes.

Malheureusement, lorsque Vénus est la plus proche de la Terre et à sa plus grande taille angulaire, cela signifie que Vénus est également presque directement entre la Terre et le Soleil et que la majeure partie du côté de Vénus faisant face à la Terre est sombre tandis que le soleil brillant est presque directement derrière elle. . En de très rares occasions, Vénus et l'orbite de la Terre s'alignent juste et Vénus passe directement devant le Soleil vu de la Terre. Nous appelons cet événement un transit . Le dernier transit de Vénus a eu lieu le 5 juin 2012. Le prochain n'aura lieu qu'en décembre de l'an 2117 suivi d'un autre en décembre 2125. Ils se produisent par paires à environ 8 ans d'intervalle, puis il y a un écart qui alterne entre 121,5 ans et 105,5 ans avant la prochaine paire.

_{Le gros point près du coin supérieur droit est Vénus. Les petits points au milieu sont des taches solaires. Il y a quelques nuages ​​minces au bas du disque solaire.}

Puisque Vénus et la Terre sont toutes deux des planètes intérieures, leur distance relative varie considérablement. Pendant la conjonction, ils ne sont distants que de 41,4 millions de kilomètres. À l'opposition (lorsque Vénus est directement de l'autre côté du Soleil par rapport à la Terre), ils sont distants de 257,757 millions de kilomètres. À cette distance, Vénus est légèrement inférieure à 10 secondes d'arc (0,16 minute d'arc ou 0,00278 degrés de large).

Jupiter varie d'environ 32 secondes d'arc à l'opposition à 49 secondes d'arc (0,817 minute d'arc ou 0,0136 degré) à la conjonction. La plupart du temps, Jupiter dépasse 40 secondes d'arc. Puisque Jupiter est une planète extérieure et est cinq fois plus éloignée du Soleil que la Terre, la distance entre la Terre et Jupiter est beaucoup moins variable que dans le cas des autres planètes intérieures. Cela signifie également que lorsque Jupiter et la Terre sont les plus proches, le soleil est à 180 ° de l'autre côté de la Terre et presque toute la partie de Jupiter vue de la Terre est éclairée par la lumière du soleil et Jupiter est également à son plus fort quand à son plus grand.

_{Jupiter tel qu'observé le 21 janvier 2013. Il faisait environ 44 secondes d'arc de large à l'époque. Canon 7D + Kenko 2X Teleplus Pro 300 DGX + EF 70-200 mm f / 2,8 L IS II. L'image est un recadrage à 100%.}

Mars varie d'environ 25 secondes d'arc (0,00694 degrés) en conjonction à 3,5 secondes d'arc (moins de 0,001 degrés) en opposition. Cela signifie parfois que Mars est plus petit qu'Uranus lors de l'opposition. Puisque l'orbite de Mars est en dehors de l'orbite de la Terre, elle est presque entièrement illuminée comme vue de la Terre lorsqu'elle est la plus grande et cachée derrière ou très près du Soleil lorsqu'elle est la plus petite.

Saturne a une moyenne d'environ 16 à 20 secondes d'arc (sans compter la plus grande taille angulaire du système d'anneaux de Saturne) vu de la Terre. Puisque son orbite est presque deux fois plus grande que celle de Jupiter, la variation de taille entre la conjonction et l'opposition est encore moindre que celle de Jupiter.

Les autres planètes sont beaucoup plus petites que les tailles moyennes de celles énumérées ci-dessus en termes de taille angulaire vue depuis la Terre. Mercure (maximum d'environ 10 secondes d'arc) et Uranus (maximum d'un peu plus de 3,5 secondes d'arc) peuvent être plus grands que Mars aux moments où Mars est le plus éloigné (un peu moins de 3,5 secondes d'arc). Jupiter ne descend jamais en dessous de la deuxième place, tandis que Vénus peut varier de la plus grande à la cinquième plus grande (bien qu'elle ne dépasse le quatrième plus grand nombre de fois en de rares occasions lorsque Mercure et Mars sont plus grands que Vénus en même temps). Mars peut être de la deuxième à la septième place. Notez que les planètes les plus variables sont celles dont les orbites sont les plus proches de l'orbite terrestre et les planètes les moins variables sont celles dont les orbites sont beaucoup plus grandes que l'orbite terrestre.

En revanche, le Soleil et la Lune sont tous deux à environ 0,5 degré, soit 30 minutes d'arc ou 1 800 secondes d'arc vues depuis la surface de la Terre. C'est 30 fois la largeur de Vénus au plus proche (et le moins éclairé) et 36 fois plus large que Jupiter au plus proche et le plus lumineux.

_{Jupiter à gauche et la lune à droite. Notez les tailles comparatives. Plus tard dans la soirée du moment où cette image a été prise le 21 janvier 2013, ils sont passés à moins d'un degré l'un de l'autre. Jupiter avait environ 44 secondes d'arc de largeur à l'époque.}

Bien sûr, si l'on se tient sur une partie plate de la Terre, elle a une taille angulaire de 180 degrés (10 800 minutes d'arc ou 648 000 secondes d'arc), soit 360 fois plus que le Soleil et la Lune!

Normalement, Jupiter est facilement la plus grande vue de la Terre, mais selon les orbites, il pourrait parfois s'agir de Vénus (la prochaine fois en septembre, puis la prochaine en 2020).

Ce site répondra sur les détails relatifs à la date exacte: https://www.timeanddate.com/astronomy/planets/distance

Bien que la taille angulaire de Vénus dans le ciel terrestre soit plus grande que toute autre planète, parce que Vénus est une planète inférieure , la plus grande taille angulaire ne se produit que lorsque Vénus se dirige dans la direction du Soleil. Jupiter a la prochaine plus grande taille angulaire et elle se produit lorsque Jupiter est en opposition, elle est donc également dans son état le plus bien éclairé (pour un observateur sur Terre). En outre, la taille angulaire de Vénus varie d'un ordre de grandeur lorsqu'elle et la Terre tournent autour du Soleil, tandis que Jupiter a une variation beaucoup plus subtile du plus grand au plus petit diamètre. C'est très évident dans les télescopes et les caméras.

Notez que Jupiter a de très grandes fonctionnalités (bandes, Great Red Spot ) qui manquent à Vénus, donc si vous êtes intéressé à voir les détails par opposition à un cercle vide, alors Jupiter peut fournir ces détails. Vénus montrera cependant un croissant similaire aux phases de la Lune, contrairement à Jupiter.

Notez également que Jupiter possède quatre très grosses lunes , et celles-ci sont très faciles à photographier. Donc, bien que vous puissiez ou non résoudre les bandes ou le Great Red Spot sur Jupiter, vous pourrez très probablement photographier les lunes et voir comment leur position change de nuit en nuit. Vous n'avez même pas besoin que Jupiter soit en opposition pour les photographier, ils sont clairement visibles sur l'orbite de Jupiter.

Par exemple, voici une photo de Jupiter faite avec des images empilées prises à travers une webcam Logitech attachée à un télescope:

Source d'image Inclut d'autres photos de Jupiter prises avec des appareils photo reflex numériques courants de Nikon et Canon.

Réponse courte: Vénus sous-tend le plus grand angle, suivi de Jupiter.

Réponse de longueur intermédiaire: Randall Munroe fournit la visualisation utile suivante (extraite d'une visualisation plus grande sur https://xkcd.com/1276/ ):

Réponse longue: il y a une certaine variation due aux positions relatives sur les orbites. Voir la réponse de Wayne pour une animation qui montre comment les tailles relatives changent au fil du temps.

N'achetez pas encore ce 800mm f / 5.6

L'astrophotographie avec un reflex numérique est généralement effectuée:

• avec un objectif grand angle rapide afin d'éviter les traînées d'étoiles .
• ou monté sur un télescope avec un adaptateur.

La première méthode est idéale pour capturer de grandes structures dans le ciel (par exemple la voie lactée, la galaxie d'Andromède, les amas ou les nébuleuses ...)

Le second peut être utilisé pour les planètes.

Un 800 mm n'est en fait pas si long pour un télescope, et l'ouverture correspondante à f / 5,6 est d'environ 145 mm, ce qui n'est pas très grand non plus. Le 800 mm f / 5,6 est énorme, cher et serait difficile à utiliser pour l'astrophotographie.

Profitez d'abord de l'astronomie visuelle

D'après votre question, je suppose que vous n'avez pas beaucoup d'expérience en regardant les planètes. L'astronomie visuelle pourrait vous donner l'expérience nécessaire pour obtenir de bonnes images.

L'astrophotographie est difficile et nécessite beaucoup d'argent, d'expérience et de patience. Vous devez savoir où pointer, à quelle heure et dans quelles conditions de ciel.

Il existe d'excellents télescopes amateurs abordables pour 250 $ (par exemple ce petit dobson , un 900 mm f / 8). De nombreux adaptateurs d'astrophotographie coûtent beaucoup plus cher. Vous pouvez voir chaque planète avec elle, la division Cassini sur les anneaux de Saturne , la grande tache rouge sur Jupiter ainsi que les lunes joviennes ou l' ISS . Avec un ciel décent, vous pouvez voir de magnifiques objets du ciel profond (par exemple la galaxie d'Andromède, la nébuleuse d'Orion, le double amas ...).

Pour changer le grossissement, vous avez simplement besoin d'un autre oculaire, qui est beaucoup plus abordable que les objectifs DSLR.

Passez à l'astrophotographie.

Vous pouvez même utiliser une webcam ou un reflex numérique pour prendre des photos à travers le télescope. Voici un exemple de Jupiter avec les grandes taches rouges, 2 transits lunaires et Io:

Il a été pris comme une seule exposition avec un Fuji X100 à travers un dobson de 600 $ (1250 mm f / 5). 1 / 50s, f / 4, ISO 1600. J'ai dû:

• suivre manuellement le télescope
• focaliser manuellement l'oculaire (6,7 mm)
• maintenez l'appareil photo pour pointer à travers l'oculaire
• concentrer la caméra
• relâchez l'obturateur.

Certains astrophotographes amateurs parviennent à prendre des photos incroyables des planètes. Voici quelques exemples .

Tout comme il n'y a pas de "meilleur" appareil photo ou de "meilleur" objectif ... il n'y a pas de "meilleur" télescope - il y a simplement des télescopes mieux adaptés à certaines tâches que d'autres.

Bien que vous puissiez certainement fixer un appareil photo, diriger un télescope vers une planète et capturer une image, la qualité de cette image dépendra de plusieurs autres facteurs (dont certains sont hors de votre contrôle).

Conditions de vision atmosphérique

En raison de la très petite taille apparente d'une autre planète vue de la Terre, la qualité d'image est très sensible à la stabilité atmosphérique ici sur Terre. Les astronomes appellent cela des "conditions de vision". L'analogie que je préfère utiliser est d'imaginer une pièce de monnaie reposant sur le fond d'une piscine d'eau claire. Si l'eau est calme, vous pouvez voir la pièce. Si quelqu'un commence à créer des vagues (petites ondulations ou grosses vagues), la vue de la pièce commencera à se déformer et à vaciller. Ce même problème se produit avec notre atmosphère lors de la visualisation des planètes.

Pour obtenir une atmosphère stable, vous devez vous assurer que vous n'êtes pas à quelques centaines de kilomètres du jet-stream, d'un front chaud ou d'un front froid. Vous voulez également être situé dans un endroit où la géographie est plate (et de préférence de l'eau) pour permettre un flux d'air laminaire lisse. Une terre chaude créera des courants thermiques ... donc une terre fraîche (en haut dans les montagnes) ou regarder par-dessus de l'eau fraîche sera utile. Les surfaces optiques du télescope devraient également avoir le temps de s'adapter aux températures ambiantes. Sinon, l'image ne sera pas stable ... elle vacillera et déformera la qualité de l'image.

Théorème d'échantillonnage

Il y a aussi une question d'agrandissement et il y a un peu de science à cela ... basé sur le théorème d'échantillonnage de Nyquist-Shannon.

Un télescope sera limité dans sa puissance de résolution en fonction de la taille de l'ouverture. Le capteur de la caméra a des pixels et ceux-ci ont également une taille. La version courte du théorème d'échantillonnage est que le capteur doit avoir le double de la résolution du pouvoir de résolution maximal que le télescope peut offrir. Une autre façon de penser est que, basé sur la nature ondulatoire de la lumière, un "point" de lumière se concentre en fait sur quelque chose appelé un disque Airy. La taille des pixels du capteur de la caméra doit être de 1/2 du diamètre du disque Airy. Vous utiliseriez une certaine forme d'agrandissement de l'image (telle qu'une projection d'oculaire ou une lentille de barlow (de préférence une barre de téléobjectif) pour atteindre l'échelle d'image souhaitée.

Ce théorème d'échantillonnage vous aide à tirer le meilleur parti des données que votre oscilloscope est capable de capturer sans sous-échantillonnage (perte d'informations) ni suréchantillonnage (gaspillage de pixels qui ne sont pas réellement en mesure de résoudre plus de détails.)

Exemple

Je vais choisir une combinaison appareil photo et télescope comme exemple.

La ZWO ASI290MC est une caméra d'imagerie planétaire populaire. Il a 2,9 µm pixels.

La formule est:

f / D ≥ 3,44 xp

Où:

f = distance focale de l'instrument (en mm)

D = Diamètre de l'instrument (également en mm pour garder les unités identiques)

p = pas de pixel en µm.

Fondamentalement, f / D est le rapport focal du télescope - si c'est une façon plus simple de penser à ce sujet. Cette formule indique que le rapport focal de votre instrument doit être supérieur ou égal au pas de pixel de votre capteur de caméra (mesuré en microns) multiplié par la constante 3,44.

Si vous branchez les numéros du télescope 14 "f / 10 à l'aide de la caméra avec 2,9 µm pixels, vous obtenez:

3556/356 ≥ 3,44 x 2,9

Ce qui se réduit à:

10 ≥ 9,976

Ok, donc cela fonctionne parce que 10 est supérieur ou égal à 9,976. Ce serait donc probablement une bonne combinaison.

Il s'avère que ma véritable caméra d'imagerie n'a pas de pixels de 2,9 µm ... elle a 5,86 µm de pixels. Quand je branche ces chiffres

3556/356 ≥ 3,44 x 5,86 nous obtenons 10 ≥ 20,158

Ce n'est pas bon ... cela signifie que je dois agrandir l'échelle de l'image sur le télescope. Si j'ai utilisé un barlow 2x ici, cela double la distance focale et le rapport focal ... ce qui le porte à 20 ≥ 20,158. Si je ne m'inquiète pas trop pour le ".158", alors ça marche. Mais rappelez-vous que le symbole entre les côtés gauche et droit est ≥ ... ce qui signifie que je pourrais aller plus haut. Si je devais utiliser un barlow 2,5x, il augmenterait le rapport focal à f / 25 et depuis 25 ≥ 20,158, c'est toujours une combinaison valide.

Si vous utilisez un appareil photo APS-C (supposons que vous utilisez l'un des nombreux modèles Canon avec le capteur 18MP ... tels que T2i, T3i, 60D 7D, etc., etc.), la taille des pixels est de 4,3 µm.

Supposons que vous utilisiez une portée plus petite comme un SCT de 6 ". C'est une ouverture de 150 mm et une distance focale de 1500 mm (f / 10)

1500/150 ≥ 3,44 x 4,3

Cela revient à

10 ≥ 14,792

Ce n'est pas tout à fait suffisant ... vous obtiendrez de meilleurs résultats en utilisant un barlow 1,5x ou plus fort.

Lucky Imaging (Utilisation de cadres vidéo)

MAIS ... avant de vous épuiser et d'acheter des objectifs barlow (et idéalement ... des barlows télécentriques tels que TeleVue PowerMate), il est probablement préférable d'envisager un appareil photo différent et d'éviter d'utiliser un appareil photo traditionnel avec capteur APS-C.

La planète est minuscule. Il n'occupera qu'une très petite tache au centre de la caméra. La majeure partie de la taille du capteur est donc gaspillée.

Mais en plus ... obtenir des conditions atmosphériques idéales, c'est un peu comme gagner à la loterie. Ce n'est pas que ça n'arrive jamais ... mais ça n'arrive pas très souvent. Selon l'endroit où vous vivez, cela peut être extrêmement rare. Bien sûr, s'il vous arrive d'être élevé dans le désert d'Atacama ... cela peut être votre temps quotidien.

La plupart des imageurs planétaires ne saisissent pas d'images uniques. Au lieu de cela, ils saisissent environ 30 secondes d'images vidéo. Ils n'utilisent pas réellement tous les cadres ... ils saisissent juste un petit pourcentage des meilleurs cadres et ceux-ci sont utilisés pour l'empilement. La technique est parfois appelée «imagerie chanceuse» parce que vous finissez par rejeter la plupart des mauvaises données ... mais pour des moments fractionnaires, vous obtenez quelques images claires.

Les reflex numériques qui peuvent enregistrer de la vidéo utilisent généralement une technique vidéo compressée avec perte. Ce n'est pas bon quand vous voulez juste quelques bonnes images. Vous avez besoin d'images complètes sans perte (de préférence des données vidéo RAW ... telles que le format .SER). Pour que cela fonctionne, vous voudriez un appareil photo avec une fréquence d'images vidéo assez rapide. Les caméras qui peuvent faire de la vidéo via un obturateur électronique global sont idéales ... mais aussi un peu plus chères.

Avant de continuer ... une note importante: je vais utiliser des modèles de caméras spécifiques comme exemples. Le ZWO ASI290MC est un appareil photo très populaire pour l'image planétaire au moment d'écrire ces lignes . Il est probable que l'année prochaine ou l'année suivante ... ce sera autre chose. Veuillez ne pas retirer le message que vous devez acheter la marque / le modèle de l'appareil photo _____. Au lieu de cela, emportez les idées sur la façon de déterminer les fonctionnalités importantes qui rendent un appareil photo mieux adapté à l'imagerie planétaire.

L'ASI120MC-S est une caméra économique et capable de capturer des images à 60 images par seconde. Il a une taille de pixel de 3,75 µm. 3,44 x 3,75 = 12,9 ... vous voudriez donc une lunette avec un rapport focal égal ou supérieur à f / 13.

C'est ce qui fait de l'ASI290MC un si bon choix ... il a un taux de capture de 170fps (en supposant que votre bus USB et votre stockage sur l'ordinateur peuvent suivre) et un petit pas de pixel de seulement 2,9 µm (3,44 x 2,9 = 9,976 donc ça marche bien à f / 10)

En traitement

Après avoir capturé les images (et pour Jupiter, vous voulez le limiter à environ 30 secondes d'images), vous devez traiter les images. Les trames sont généralement "empilées" à l'aide d'un logiciel tel que AutoStakkert. La sortie de cela est généralement introduite dans un logiciel qui peut améliorer l'image via des ondelettes telles que Registax (btw, AutoStakkert et Registax sont deux applications gratuites. Il existe également des applications commerciales qui peuvent le faire également.)

Cela dépasse la portée de la réponse. Il existe de nombreux didacticiels sur la façon de traiter les données (et cela devient un peu subjectif - ce qui n'est pas vraiment le but de Stack Exchange.)