Seeing, effetti sull’imaging di Giove

Il seeing

Come siamo felici vedere le stelle sfavillare…ma non è cosi per tutti. Cosa definisce la qualità del cielo e quanto sia adatto questo all’osservazione di oggetti del cielo è proprio il seeing.

Il seeing è una scala quindi di valori stanti ad indicare appunto come “sfavilla” una stella o un oggetto vista con una attrezzatura astronomica (dall’occhio nudo in poi).

La qualità del cielo, in questi termini, può rendere fruttuosa o vana qualunque sessione di imaging di pianeti, nebulose e galassie.

Scale di seeing

Di scale di seeing essenzialmente ne esistono due, la Antoniadi e la Pickering. In entrambe i casi si fa riferimento a condizioni di sorgenti puntiformi e quindi le stelle.

La scala di Antoniadi si suddivide in 5 sezioni: seeing I fino a seeing V. Il seeing I è una condizione eccezionalmente buona. le immagini sono perfette ed è possibile scorgere all’oculare anche dettagli finissimi di qualunque oggetto. La posizione V corrisponde ad un seeing disturbato ed è solo possibile effettuare una bozza mentale o fisica di quelli che possano essere i dettagli rilevati.

La scala di Pickering è invece più oggettiva. Si prende infatti in considerazione una stella, non doppia, vista ad alti ingrandimenti. Il numero di ingrandimenti deve essere almeno pari al diametro del telescopio, ma si può anche andare oltre. Cosa accade nel momento in cui c’è una situazione di seeing eccezionale: ebbene, osserviamo un punto luminoso, che è la nostra stella ed associato, un disco di diffrazione detto di Airy molto netto e continuo.

Via via che peggiorano le condizioni, l’immagine puntiforme della stella va a svanire e la consistenza della continuità del disco di Airy si frange dando vita ad una forma di sistema codato che sfarfalla in maniera incoerente.

La scala di Pickering ha dieci valori; il pessimo vale 1/10, l’eccezionale è 10/10.

Fattori determinanti il seeing

  1. condizioni atmosferiche,
  2. condizioni strumentali,
  3. fattori antropici.

Nelle condizioni atmosferiche rientrano, stabilità atmosferica come alta pressione o bassa pressione, avvicinamento di fronti perturbati, e strati di aria quindi in continuo rimescolamento o viceversa in scorrimento lamellare. Tali condizioni sono create da masse d’aria in movimento generalmente legate a un potenziale generato da un gradiente termico. Strati di aria sovrapposti possono quindi più o meno rimescolarsi dando vita a fenomeni di jet stream. Normalmente questo parametro si misura in m/s. Valori di jet stream maggiori di 20 m/sec sono indicatori di seeing pessimo. La presenza di nubi di qualunque forma è ovviamente anche essa foriera di osservazioni non facili o impossibili. Anche in tal caso possiamo dividere le nubi in basse, medie e alte. Spesso sono dei semplici strati, altre volte sono delle torri di qualche km che impediscono il passaggio della radiazione visibile. Altro ingrediente magico è il DeltaT dei layer costituenti questo modello ideale di atmosfera. Gradienti di temperatura superiori a 0.5 K ogni 100 m sono indicatori di condizioni di seeing peggiori. Previsioni meteo e previsioni seeing consentono di avere indicazioni di massima della qualità della nottata, ma l’unica cosa che conta è la possibilità di avere strumento on-site e verificare di proprio occhio. Esistono migliaia di ragioni per cui “localmente” condizioni di seeing particolarmente favorevoli si possano presentare all’improvviso.

Personalmente uso: https://www.meteoblue.com/

Non va trascurata l’altezza degli oggetti celesti e quindi gli effetti di rifrazione atmosferica. Mano a mano che ci avviciniamo all’orizzonte aumenta la rifrazione e quindi peggiorano le condizioni di ripresa.

Per quanto concerne i fattori strumentali va sicuramente detto che per avete dischi di diffrazione perfetti c’è bisogno di strumenti acclimatati e collimati. Quindi prima di iniziare qualunque sessione di osservazione o fotografia vanno operate le due cose suddette.

I fattori antropici sono invece installazioni di tetti, palazzi, sbuffi di sistemi di riscaldamento, condizionatori ed in generale tutto ciò che frange la continuità atmosferica. Un tetto che irraggia calore, ad esempio genera, un notevole jet stream. Quindi seeing pessimo.

Riprese di Giove in Hi-Res ed Seeing

Seppure un gigante e quindi alla portata di tutti gli strumenti anche come dettagli atmosferici, Giove è uno dei peggiori nemici per quanto riguarda la scelta del momento giusto per la ripresa. Condizioni di seeing superiori a 6/10 sono la conditio sine qua non per avere immagini sfruttabili dal punto di vista scientifico. Nella mia esperienza posso dire che al tramonto o i momenti che precedono l’alba possono nascondere condizioni atmosferiche eccezionalmente stabili. Condizioni metereologiche di stabilità prolungata e di alta pressione possono aiutare nell’imaging del gigante. Ma come valuto il seeing di una sessione. Sicuramente il seeing su di un video acquisito in secondi o minuti avrà una composizione in frames molto variabile in funzione appunto della qualità del cielo. Potranno infatti essere presenti:

  1. una percentuale di frames con seeing 10/10
  2. una percentuale di frames con seeing 9/10
  3. una percentuale a 8/10
  4. cosi via fino a 1/10.

Nessuno esclude che i frames a 10/10 e via sotto fino a 5/10 ad esempio siano pari a zero in numero ed abbiamo solo una distribuzione di frames a 4, 3, 2, 1/10…

Ciò ci indica che nella massa di frames acquisiti dovranno essere presi i migliori rappresentativi della situazione migliore della serata.

Ovviamente con i SW Registax, AS3!, etc è possibile automatizzare queste operazioni, ma è bene tenere presente che in una sessione di un video acquisito non esiste solo una sola gamma di condizione di seeing associata.

Quindi è come se dovessimo parlare di seeing pesato sul periodo di osservazione per il numero di singoli percentili di frames ad un determinato seeing.

Personalmente, ho ripreso Giove in tutte le condizioni di seeing…ma ovviamente l’emozione di poter giocare estraendo i best frames c’è sempre. In generale dalle mie postazioni ho sempre estratto un 5-10% di frames del totale e poi sommati. Ciò significa che la condizione di seeing era si ottima ma per un selezionato numero di frames.

Ecco un esempio di 5 anni di riprese su Giove.

Esempio su 5 anni di riprese delle condizioni atmosferiche-strumentali e antropiche
Esempio su 5 anni di riprese delle condizioni atmosferiche-strumentali e antropiche

Negli anni, sono drammaticamente cambiate le altezze del soggetto e questo ha peggiorato la situazione. In generale sotto i 30° è praticamente raro avere condizioni utili, sopra i 30 ° possiamo agevolmente riprende in seeing buono.

Seeing 10/10 è come si può osservare porta a immagini scolpite, mentre seeing 2/10 immagini slavate e con poco dettaglio.

Si vedano i seguenti link di anni precedenti per vedere gli effetti locali ed a colori:

2019: http://www.scienzechepassione.com/opposizione-di-giove-2019/

2017: http://www.scienzechepassione.com/giove-e-ganimede/

pre 2015: http://www.scienzechepassione.com/giove-risultato-di-una-vecchia-opposizione/

grazie e alla prossima