Warum sind die Sternspuren in Richard Angles Fotos von einem SpaceX-Start und einer Landung so uneinheitlich?

Frage:

uhoh

2020-03-09 05:31:23 UTC

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Teslaratis SpaceX hat gerade die Hüllkurve der Raketenwiederherstellung mit der 50. Booster-Landung erweitert enthält einige schöne Beispiele von Richard Angles Arbeiten, die Zeit, Bewegung und physikalische Prozesse darstellen. Die Abfolge von Start, Bühnentrennung, Boost-Back und Landung beträgt viele Minuten, und dies führt zu Sternspuren.

Frage: Warum sind die Sternspuren so ungleichmäßig? Warum ist jede Sternspur entlang ihrer Länge ungleichmäßig und warum zeigt jede Spur das gleiche Muster der Helligkeitsschwankungen entlang ihrer Länge?

Falcon 9s MECO (die Lücke) und Boostback Burn (rückwärts Curly-Cue). Der linke Bogen ist die obere Stufe der Rakete und die Nutzlast des Frachtdrachen setzt ihren Weg in die Umlaufbahn fort. (Richard Angle)

Vier antworten:

xenoid

2020-03-09 13:51:28 UTC

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Sie sind nicht einheitlich, aber sie zeigen alle das gleiche Hell-Dunkel-Hell-Muster. Eine Erklärung ist, dass dies ein zusammengesetztes Bild mehrerer Belichtungen ist und dass die mittlere (n) Belichtung (en) etwas gedimmt wurden, um ein helleres Motiv zu kompensieren (Booster-Trennung).

Der Artikel beschreibt das Bild als Einzelbelichtung.

@AsteroidsWithWings Sofern keine bessere Erklärung vorliegt, ist es wahrscheinlich, dass der Artikel falsch ist.

Ich schätze diese Möglichkeit nicht unbedingt ein.Ob die Varianz notwendigerweise ein zusammengesetztes Bild anzeigen muss oder ob beispielsweise die ISO-Empfindlichkeit während der Belichtung variiert werden könnte, kann ich nicht sagen.Ich denke jedoch, dass diese Antwort zumindest die Behauptung des Artikels anerkennen sollte.:) :)

Angenommen, wir könnten [den Künstler fragen] (https://www.facebook.com/groups/spacexgroup/permalink/10158411881786318/)

@AsteroidsWithWings Es heißt "in einem einzigen Langzeitbelichtungsfoto abgebildet"."Single" kann auf das Ergebnis angewendet werden (mehrere Ereignisse in einem einzigen Bild).In der Astrofotografie ist es üblich, eine Reihe von halblangen Belichtungen, die zu einer zusammengesetzt sind, als "Langzeitbelichtung" zu beschreiben.Tatsächlich enthält das Bild immer noch EXIF-Daten, die eine Belichtung von 47 Sekunden ergeben, während der gesamte Vorgang (vom Start bis zur Booster-Landung) mehr als 8 Minuten dauert ...

@xenoid Okay :)

Das Stapeln von Subframes ist in AP (Astrofotografie) üblich, aber ein AP würde es normalerweise nicht als "einzelne Langzeitbelichtung" bezeichnen. So würde ein AP einem anderen AP mitteilen, dass dies gelegentlich KEINE Serie von Subframes war.Andererseits könnte der Verfasser des Artikels nur verwirrt sein.

Außerdem habe ich noch nie davon gehört, dass sich ISO oder Weißabgleich in der Mitte eines Rahmens ändern. Photonen sammeln sich einfach in den Vertiefungen und werden am Ende abgeladen. Dann multipliziert ISO die Anzahl auf dem Weg nach draußen.Ich habe noch nie eine Kamera gesehen, die das kann, oder Software verarbeitet, die weiß, wie man damit umgeht.

@user1169420 Bei einer sehr langen Belichtung können Sie einen variablen ND-Filter für einen Teil der Belichtungsdauer anpassen.Details des Startvorgangs sind im Voraus bekannt, sodass Sie wissen, wann ein helles Ereignis eintreten wird.Nicht sehr praktisch, aber machbar von jemandem mit Engagement, möglicherweise einem Assistenten und einem soliden Stativ :)

Hier ist ein [Beispiel dafür, wie SpaceX-Startfotografen ihre Belichtungen planen können] (https://space.stackexchange.com/a/39182/12102) und auch [hier] (https://space.stackexchange.com/q/26686)/ 12102) und ein [offensichtliches Beispiel für eine "Einzelbelichtung", die es nicht ist] (https://chat.stackexchange.com/transcript/message/53681926#53681926)

Könnte auch Staub und Dampf / Tröpfchen von der Trennverbrennung sein, die das Dimmen bewirkt

Laut Occams Rasiermesser ist ein variabler Blendenwert bei Langzeitbelichtung der einfachste Weg, die Helligkeit in Abhängigkeit von der Zeit zu variieren.Ein Objektiv mit stufenlosen Blenden würde es einfach machen.

Graham

2020-03-09 16:36:06 UTC

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Sie wissen nicht genau, was Sie unter "ungleichmäßig" verstehen.

Wie @xenold sagt, kann die Belichtung ein Faktor für die Variation der Helligkeit sein. Das Ändern der Bildbelichtung zur Anpassung an die Booster-Helligkeit kann ein Faktor sein, ebenso wie die Belichtungsanpassung, um je nach Wolkendecke unterschiedliche Helligkeit des Mondes zu ermöglichen, und jede nachfolgende Verarbeitung, um Helligkeiten und Farben auszugleichen. Die Tatsache, dass Sterne insgesamt auszuschneiden scheinen, deutet darauf hin, dass eine Schwarzpegelanpassung oder Gammakorrektur verwendet wurde. Bei einer Langzeitbelichtung mit einer Digitalkamera kann es im Hintergrund zu erheblichen "Flecken" durch zufälliges thermisches Rauschen kommen, und diese beiden Techniken können dazu beitragen, dies zu reduzieren.

Wenn Sie mit "ungleichmäßig" meinen, meinen Sie einfach dass die Sterne unterschiedliche Helligkeiten haben - nun, einige Sterne sind heller als andere. :)

Und wenn mit "ungleichmäßig" gemeint ist, dass die Sterne nicht alle den gleichen Linien zu folgen scheinen, wäre dies ein Merkmal der verwendeten Linse. Der Fotograf scheint ein Fischaugenobjektiv verwendet zu haben und auf den unteren rechten Bereich des Bildes zugeschnitten zu haben, in dem der Raketenpfad erscheint. Da Raketenstarts selten sind und ihre genaue Spur (für Zivilisten!) Schwer vorherzusagen ist, entschied sich der Fotograf für ein Objektiv, das die Chance auf eine gute Aufnahme maximiert.

"Warum sind die Sternspuren ... so ungleichmäßig?"Ich hätte vielleicht fragen können, warum jeder Pfad entlang seiner Länge ungleichmäßig war und warum jeder Pfad entlang seiner Länge die gleiche Helligkeitsschwankung aufweist.Obwohl [diese Antwort] (https://photo.stackexchange.com/a/115031/50110) herausgefunden hat, dass Sie Recht haben, ist es nicht 100% klar.Ich habe jetzt dem Hauptteil der Frage eine Klarstellung hinzugefügt.Vielen Dank!

Zeiss Ikon

2020-03-10 18:57:21 UTC

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Die wahrscheinlichste Ursache für diese Abweichung entlang jeder Spur in einem einzelnen Belichtungsbild ist eine Änderung der Luftklarheit während der Belichtung. Dies könnte aufgrund sich schnell bewegender Wolken geschehen (wie ich mich erinnere, war der Wind bei diesem Start relativ hoch und lag über den vorherigen "Flugverbots" -Limits für Landeversuche mit Falcon 9).

Während dies nicht produzieren würde Variationen, die von einer Spur zur anderen gleichmäßig sind. Wenn die Wolken während eines Bruchteils der Belichtung über das gesamte Feld ziehen, erzeugen sie sehr ähnliche Helligkeitsschwankungen (man könnte sogar den Unterschied in den Spuren analysieren, um eine Vorstellung von den Formen zu bekommen die einzelnen Wolken, wie dies bei Okkultationszeiten der Fall ist, um die Form eines Asteroiden oder eines Abschnitts des Mondglieds zu erhalten.

Ich mag diese Antwort sehr, danke!(Übrigens, Sie meinen, Trails analysieren [wie folgt] (https://space.stackexchange.com/a/29882/12102)?)

@uhoh Ja, genau so, obwohl Bedeckungen bei dem viel näher gelegenen Hauptgürtel und den erdnahen Asteroiden häufiger auftreten.

Ich habe gerade gefragt [Ist 486958 Arrokoth (2014 MU69 aka Ultima Thule) das einzige Objekt, das durch Okkultation als binär bestimmt wurde?] (Https://astronomy.stackexchange.com/q/35466/7982) Hier sind einige andere MU69-AstrofotografienFragen: [1] (https://space.stackexchange.com/q/34099/12102), [2] (https://astronomy.stackexchange.com/q/29072/7982)

Carl Leth

2020-03-11 03:49:03 UTC

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Radiale Unschärfe

Ich glaube, Sie sehen eine Kombination der Kamera, die sich während der Aufnahme leicht bewegt und dreht. Es sieht so aus, als gäbe es eine kreisförmige Unschärfe, deren Mitte weit links und etwas darüber außerhalb des Bildes liegt. Stellen Sie sich die Kamera auf einem langen kreisförmigen Ausleger vor, der sich langsam in einem kleinen Bogen bewegt. Dies ist wahrscheinlich nicht buchstäblich der Fall, aber Sie können sich vorstellen, dass der Kameramann eine ähnliche Bewegung emuliert.

Hier ist ein Beispiel für den künstlich erzeugten Effekt. Ich habe mit ein paar Sternen begonnen:

Dann habe ich eine 3-Grad-Radialunschärfe um einen Punkt am linken Bildrand angewendet , 25% des Weges nach unten (Mittel- und Rotationsbögen in lila):

Dann habe ich ungefähr auf den unteren rechten Quadranten zugeschnitten

Die Helligkeitsunterschiede können dadurch erklärt werden, dass die Kamera unterschiedlich viel Zeit verbringt in den verschiedenen Ausrichtungen entlang dieses Pfades.

Dies ist eine großartige Erklärung für radiale Unschärfe, danke![Dieser Kommentar] (https://photo.stackexchange.com/questions/115027/why-are-the-star-trails-in-richard-angles-photos-of-a-spacex-launch-and-landing#comment222041_115031) erwähnt, dass die Zeit vom Start bis zur Landung etwa 8 Minuten betrug.Ich weiß nicht, wie weit die Kamera vom Startort oder vom Sichtfeld dieser Bilder entfernt war, aber können wir ausschließen, dass die radiale Bewegung nicht nur die Rotation der Erde ist?Zum Beispiel dauert es 12 Minuten, bis sich die Erde um 3 Grad dreht.

Die in [Wie (zum Teufel) funktioniert Astrometry.net?] (Https://astronomy.stackexchange.com/q/33575/7982) beschriebene Software kann nützlich sein, um den angezeigten Himmelsfleck und die Koordinaten dieser Sterne festzunagelnund daher, wenn der Pol auch der Punkt ist, an dem die radiale Bewegung zentriert ist, und Flightclub.io [kann verwendet werden, um den Start zu rekonstruieren] (https://space.stackexchange.com/a/39182/12102) und das kombiniert mitDas abgeleitete Sternfeld kann den Fotografen lokalisieren.

@uhoh Es ist sicherlich die Erdrotation.Die Spur der Rakete ist sehr scharf, was mit einer sich bewegenden Kamera schwer zu erreichen wäre.Das Verfolgen der Rakete würde auch dem Zweck der Bilder widersprechen: eine Bewegung durch den Raum zu zeigen.

@Peter-ReinstateMonica Die Spur der Rakete ist Crips, weil sie sich bewegt * eine Million Meter pro Sekunde * (wobei Zillionen tatsächlich Tausende sind), also einen Bruchteil einer Sekunde an jedem Pixel verbringt, während sich die Sterne im Hintergrund unterschiedlich verhalten.Eine Kamera, die sich langsam und stetig über Minuten bewegt, würde den Raketenpfad nicht verwischen, egal ob er mit der Erdrotation zusammenhängt oder nicht.

Nur zu meiner Information, mein erster grober Versuch, aus dem Originalfoto gefälschte Sterne zu machen und sie zu identifizieren, schlug fehl http://nova.astrometry.net/user_images/3448906#original, aber ich habe nicht viel Zeit damit verbracht, sie zu zeichnen.

Die Kamera muss sich überhaupt nicht bewegen, um die radiale Unschärfe zu erklären.Es ist eine natürliche Folge der Erdrotation.Der Ort der Kurven wäre am Himmelspol.Wenn sich die Kamera während des Fluges bewegen würde, wäre die Spur immer noch scharf, aber ihre Form würde durch die Bewegung der Kamera verzerrt.

@MichaelC Die Form der Raketenspur würde nicht * verzerrt *, sondern lediglich in einem [ECEF] (https://en.wikipedia.org/wiki/ECEF) und nicht in einem [ECI] (https: //) dargestellten.wikipedia.org/wiki/Earth-centered_inertial) Frame.Geosynchrone Satelliten bewegen sich in nahezu kreisförmigen Umlaufbahnen, aber es ist auch in Ordnung zu sagen, dass sie sich in einem ECEF-Rahmen in [Acht] (https://space.stackexchange.com/a/37454/12102) bewegen.

@uhoh Es ist kein geosynchroner Satellit während des Starts.Und ja, die Form des Raketenpfads von einem bestimmten Punkt aus gesehen würde durch Bewegen der Kamera während der Belichtung verzerrt.Die radiale Unschärfe stammt auch nicht von Satelliten, sondern von Sternen in der Himmelskugel.

@MichaelC Es sieht so aus, als hätten Sie jeden Punkt, den ich gemacht habe, um eine Meile verfehlt, sodass Sie keine weiteren Kommentare abgeben müssen.Zum Beispiel ist die Kamera an der Erde befestigt und es ist die Erde, die sich hier dreht.Die Kamera bewegt sich nicht auf ihrer Halterung.Nein, die Erdrotation "verzerrt" nicht die Spur der Rakete, sondern zeigt sie in einem ECI-Rahmen (Earth-Centered Inertial) genau an.

@uhoh Wenn sich die Kamera sowohl in Bezug auf den Erdmittelpunkt als auch in Bezug auf die Himmelskugel bewegt, behält sie weder einen ECEF- noch einen ECI-Referenzrahmen bei.Wenn sich die Kamera während der Belichtung bewegt, ändert sich die von der Kamera * erfasste * Form der Raketenkurve.

@MichaelC Ich denke, die Schlussfolgerung in den obigen Kommentaren und Antworten ist, dass dies nicht der Fall ist.Der Fotograf weiß, was er tut, hat eine gute Halterung verwendet und die Kamera hat sich nicht bewegt.Die Tatsache, dass [die 3 Grad 12 Minuten entsprechen] (https://photo.stackexchange.com/questions/115027/why-are-the-star-trails-in-richard-angles-photos-of-a-spacex-launch-and-landing / 115069? noredirect = 1 # comment222116_115069) legt wirklich nahe, dass alles in Ordnung ist und nichts falsch ist.

@uhoh Die ersten Wörter in der tatsächlichen Antwort, auf die ich mit meinem ersten Kommentar oben geantwortet habe: ** "Ich glaube, Sie sehen eine Kombination der Kamera, die sich während der Aufnahme leicht bewegt und dreht." **

@MichaelC Ich sehe schöne, zusammenhängende, kreisende Bewegungen.Schlagen Sie vor, dass sich das Reittier zufällig um die Erdachse dreht, aber mit einer anderen Geschwindigkeit als die Erde?Ich sehe keine Beweise für eine Kombination von zwei Dingen, also werde ich Occams Rasiermesser anrufen.Es ist die Erdrotation

Welches ist, was ich gesagt habe und Sie waren anderer Meinung.Die Antwort argumentierte, dass sich die Kamera in Bezug auf die Erde bewegt.** "Stellen Sie sich die Kamera auf einem langen kreisförmigen Ausleger vor, der sich langsam in einem kleinen Bogen bewegt." ** Ich argumentierte, dass sich die Kamera überhaupt nicht in Bezug auf die Erdoberfläche bewegen muss, weil sich die Sterne in Bezug auf bewegenan die Oberfläche der Erde.Ich behaupte auch, dass, wenn sich die Kamera in Bezug auf einen Punkt auf der Erdoberfläche bewegt, die Form des Raketenpfads von einem bestimmten Punkt aus, der einige Fuß über der Erdoberfläche liegt, verzerrt wird.

Und bitte argumentieren Sie nicht, dass die Antwort lautete, dass der Ausleger die Entfernung von der Kamera zum Erdmittelpunkt war, es sei denn, Sie argumentieren auch, dass die Erdrotation die Geschwindigkeit während der Belichtung geändert hat.** "Die Helligkeitsunterschiede können dadurch erklärt werden, dass die Kamera unterschiedliche Zeit in den verschiedenen Ausrichtungen entlang dieses Pfades verbringt." **

@MichaelC Ich werde heute Abend zurückkommen und alles noch einmal durchlesen.Ich hatte gedacht, der Teil "Stellen Sie sich vor ..." sei einfach eine Möglichkeit, ein Konzept mit einer Analogie zu erklären, und wenn er Teil der eigentlichen Erklärung für das eigentliche Foto gewesen wäre, hätte die Antwort keine "Vorstellung" benötigtBoom".

Es stellt sich keinen imaginären Boom vor, es stellt sich einen tatsächlichen Boom vor ** "... der sich langsam in einem * kleinen * Bogen bewegt." ** Ich denke, das beseitigt die Idee, dass die Antwort versucht, die Bewegung des Booms mit der gleichzusetzenErdrotation.Die Antwort beschreibt eine Kamera, die sich in einem kleinen Bogen in Bezug auf die Erdoberfläche bewegt, an der sie über einen Ausleger befestigt ist.

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