Volete fotografare la Luna con la vostra apparecchiatura analogica? Ecco qualche dritta.

Esempio di obiettivo utilizzabile: un 500mm rilfettore più compatto di un 500mm standard.

La Luna è il corpo celeste a noi più vicino e per questo il più luminoso nel cielo dopo il sole. E’ quindi naturale che il fotoamatore, o l’astronomo dilettante, voglia decidere di fotografarla con un teleobiettivo per divertimento o semplicemente per poter imparare qualcosa di nuovo sulle tecniche fotografiche. Fotografare il nostro satellite non comporta infatti particolari difficoltà, la sua luminosità è paragonabile a quella di un sasso al sole in una giornata di agosto, quindi i tempi di esposizione saranno piuttosto brevi e può essere tranquillamente fotografata anche in città. L’uso dell’esposimetro della vostra reflex, se ancora non vi si è rotto o se non usa le ormai introvabili pile al mercurio da 1,3 V, è superfluo in quanto i valori di esposizione che restituisce saranno mediati su tutta l’inquadratura la quale è composta al 90% da cielo scuro mentre a noi interessa solo la Luna che occupa una piccola porzione del tratto di cielo inquadrato. Il problema può essere tranquillamente aggirato nel caso si disponga di un esposimetro con la lettura “spot” che permette di selezionare solo la zona dell’inquadratura che ci interessa. Nel caso in cui non si disponga di un esposimetro spot non c’è problema in quanto i tempi di esposizione, in funzione della sensibilità della pellicola e del diaframma, sono tabulati e facilmente reperibili (più avanti ne ho riportati alcuni).

Naturalmente per ottenere risultati soddisfacenti ci sarà bisogno della strumentazione adatta:

  • Una reflex
  • Un teleobiettivo non inferiore ai 300 mm di focale
  • Un cavalletto su cui collocare la reflex
  • Un flessibile per scattare la foto

Come vedete è tutto materiale di facile reperibilità. Il teleobiettivo è necessario che abbia almeno 300 mm di focale in quanto con focali inferiori si ottengono risultati davvero poco significativi. Ad esempio usando un 135 mm e sviluppando la pellicola nel classico formato 10×15, quello che si otterrà sarà un disco luminoso di pochi mm di diametro tale da non permettere di osservare la conformazione lunare nemmeno con l’uso di una lente d’ingrandimento. I risultati migliori si ottengono con obiettivi di focale pari o maggiore a 500 mm che permettono di osservare i mari lunari e i principali crateri. Naturalmente si possono utilizzare anche dei moltiplicatori di focale per aumentare l’ingrandimento del proprio obiettivo, tuttavia bisogna stare attenti a considerare come questi alterano l’apertura del diaframma ai fini dell’esposizione. 

Il cavalletto è indispensabile per evitare foto mosse. Tuttavia se ne potrà fare a meno nel caso l’inverso del tempo scelto sia maggiore della focale dell’obiettivo. Il flessibile può anche essere omesso, tuttavia bisogna avere cura di trovarsi su un supporto particolarmente stabile e di premere il pulsante di scatto con dolcezza onde evitare movimenti che potrebbero rovinare la foto.

Ecco un primo esempio di fotografia lunare. Notare come la conformazione lunare è davvero ben definita con tutti i principali mari e crateri in evidenza. Il colore rosa è dovuto al fatto che la pellicola ha preso luce. Macchina: Praktica MTL5B Obiettivo: Matsukov f8/500 Diaframma: f8 Tempo: 1/250 Pellicola: Kodak VC400

Adesso che abbiamo tutto quello che ci serve possiamo passare alla fase pratica. Non ci sono particolari raccomandazioni da fare tuttavia è utile seguire qualche piccolo accorgimento che può aiutarci ad ottenere risultati migliori. Ad esempio è consigliabile usare pellicole a bassa sensibilità (100-200 ASA) che permettono di avere una migliore risoluzione e di poter quindi osservare meglio la conformazione del nostro satellite. Anche con 400 ASA si ottengono comunque buoni risultati. E’ fondamentale poi mettersi su una superficie stabile, sarebbe infatti inutile utilizzare il cavalletto se questo poi poggia su un supporto precario. Inoltre è sempre bene controllare la messa a fuoco dal mirino e non fidarsi del simbolo ∞ sull’obiettivo in quanto, per compensare le dilatazioni e contrazioni dovute ad eventuali sbalzi di temperatura, i costruttori prevedono una corsa anche oltre ∞. 

Come accennato più sù, la Luna, data la sua luminosità, può tranquillamente essere fotografata anche in città. L’unico inconveniente è dato, oltre che dall’inquinamento luminoso, dalla coltre di smog che aleggia sulle grandi città. L’ideale sarebbe infatti recarsi in montagna dove l’aria è più limpida e l’inquinamento luminoso praticamente assente.

Riportiamo ora di seguito una tabella con i tempi di esposizione per una pellicola da 400 ASA e un apertura del diaframma f11 (ma vanno bene anche per f8):

                     Fase                                  Tempo

  1. Luna piena                                     1/250
  2. Luna al 10° giorno                        1/125
  3. Luna al primo quarto                    1/60
  4. Luna al 4° giorno                           1/30
  5. Luna al 2° giorno                           1/15

Se per scattare le foto vi servite invece di un piccolo telescopio, invece di un obiettivo, è bene che questo sia dotato di un inseguitore astronomico perché ricordiamoci che la Luna si muove! E questo movimento tanto più è evidente tanto maggiore è l’ingrandimento. E’ proprio questo questo l’effetto peggiore per la perdita di nitidezza. Usare tempi troppo lunghi ha come risultato quello di ottenere una immagine confusa della superficie lunare. Come accennato, il tempo più lungo utilizzabile dipende dalla focale dell’obiettivo (o telescopio) ma anche dall’utilizzo finale della fotografia (cartolina o poster?) e da quanto mosso siamo disposti ad accettare. Con un obiettivo da 200mm per una stampa 20×30 è sconsigliabile andare oltre 1 secondo (per i numeri vedere la fine dell’articolo).

Tuttavia, in occasione delle prime foto, è utile scattare diverse foto di prova provando a variare l’apertura del diaframma una volta fissato il tempo perché i tempi riportati sopra sono puramente indicativi e le condizioni di visibilità e atmosferiche sono soggette a variabili impreviste tanto che a volte si è lontani dalle condizioni ideali (inquinamento luminoso, aria poco limpida, ecc…). In questo modo ci si può rendere meglio conto delle differenze di esposizione e naturalmente si accresce il proprio bagaglio di esperienze. Va comunque sottolineato che è sconsigliabile scattare foto se le condizioni atmosferiche non buone, altrimenti si rischiano risultati deludenti e poco definiti.

Naturalmente la Luna può essere fotografata anche di giorno ma non è consigliabile farlo in quanto non risalterebbe abbastanza nella luminosità del cielo col risultato di ottenere una foto “lattiginosa”. Questo tuttavia non impedisce di utilizzarla per foto più artistiche di quelle che si possono scattare durante la notte. Naturalmente una volta fatta un po’ di pratica ci si può sbizzarrire per scattare foto sempre diverse, ad esempio si può provare la tecnica degli scatti multipli, basta che la vostra macchina fotografica disponga della possibilità di caricare l’otturatore senza far avanzare la pellicola. In questo modo potrete registrare su un solo fotogramma l’intera sequenza del sorgere o del tramontare della luna scattando foto ad intervalli di tempo regolari, con il giusto paesaggio l’effetto è assicurato. Un altra tecnica interessante è quella della “strisciata” e consiste semplicemente nell’inquadrare la Luna e lasciare l’otturatore aperto per un tempo abbastanza lungo in modo da poter apprezzare la traiettoria della Luna nel cielo. In questo caso però è necessario usare pellicola a bassissima sensibilità (25-30 ASA) in quanto i tempi di esposizione sono particolarmente lunghi.

Ecco un altro di fotografia lunare eseguita con un 500 mm. Qui la foto risulta meno definita ma è possibile comunque apprezzare la conformazione lunare. Macchina: Praktica MTL5B; Obiettivo: Matsukov f8/500; Diaframma: f8; Tempo: 1/125; Sensibilità: 200 ASA

Vediamo ora un po’ di numeri per capire come evitare foto mosse (fonte http://circolofotografico.org/archives/39):

D diametro dell’oggetto
L distanza dell’oggetto dal punto di ossservazione
φ la dimensione angolare del soggetto in radianti
Δφ le variazioni di dimensioni angolari del soggetto in radianti
ζ la dimensione in mm sul negativo o sul sensore
Δζ le variazioni di dimensioni in mm sul negativo o sul sensore
F la lunghezza focale espressa in mm equivalente al formato 35mm dell’obiettivo
Ω le velocità angolari
C il circolo di confusione fotografico (per le mie stampe e la mia macchina fotografica)
τ il tempo massimo di esposizione in secondi

La dimensione angolare di un oggetto è definita:
φ = 2 * atan (D / 2 / L)
La dimensione degli oggetti sul negativo (ma è lo stesso per tutti i sensori) in funzione della dimensione angolare è:
ζ = 2 * F * tan ( φ / 2 )
La dimensione di un oggetto su una stampa è direttamente proporzionale all’ingrandimento della stampa rispetto al negativo (sensore) definito come rapporto tra le diagonali.
Le velocità della luna sono:
Ω rivoluzione = 360 gradi / 27,292 giorni
Ω rotazione = 360 gradi / 1 giorno
La velocità totale è, nelle condizioni peggiori, la somma algebrica delle due:
Ω ≈ 373 gradi / 1 giorno
La componente di rotazione è di un ordine di grandezza più grande, quindi è il più importante.
Se si accetta come massimo mosso il valore del circolo di confusione (usiamo qui il valore conservativo per un sensore tipo Canon 30D) avremo:
Δζ = C = 0.015 mm
Δφ = 2 * atan ( Δζ / 2 / F ) ≈ Δζ / F
L’approssimazione è possibile perchè Δζ / F è piccolo. Il tempo massimo:
τ = Δφ / Ω = Δζ / F / Ω ≈ 200 / F
La semplice espressione mostra che il tempo massimo di esposizione della luna è inversamente proporzionale alla lunghezza focale, ma dipende anche dalla macchina usata e dal supporto finale attraverso il valore del circolo di confusione.

Il circolo di confusione
In ottica è il più piccolo cerchio che l’occhio umano riesce a distinguere ad una determinata distanza. Sul valore del circolo c’è una grande… confusione. Non c’è un valore universalmente riconosciuto ed è sostanzialmente determinato sulla base di considrazioni medie dell’occhio umano. Molti (anche io) prendo per buona questa definizione: un normale occhio umano distingue 5 linee per millimetro. Un piccolo atto di fede, via! Il valore è quindi 0.2 millimetri per ogni linea.
Le mie stampe non sono mai più grosse di una fotografia 20×30 centimetri (diagonale 360.6 mm), la mia macchina fotografica ha un sensore di 14.8×22 millimetri (diagonale 26.5 mm), il mio rapporto di ingrandimento è:
R = 360.6 mm / 26.5 mm = 13.6
ed ecco che il mio valore fotografico del circolo di confusione è:
C = 0.2 mm / 13.6 = 0.015 mm
Se usassi una macchina diversa e stampassi dei poster otterrei un valore di C diverso e in definitiva un valore diverso del tempo massimo di esposizione (ndr: nel caso di pellicole le dimensioni del sensore diventano le dimensioni del fotogramma).


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Quella mattina del 12 aprile 1961

Articolo apparso il 12 aprile 2011 su accatagliato, portale degli studenti di fisica de La Sapienza Università di Roma.

 

“Cari amici conosciuti o sconosciuti, cari compatrioti e genti di tutto il mondo. Tra poco una potente astronave mi porterà nello spazio lontano. Cosa posso dire in questi ultimi istanti prima del volo? Tutta la mia vita mi appare ora come un singolo fantastico momento. Tutto quello che ho fatto e vissuto è stato compiuto per vivere questo momento.”

La mattina del 12 aprile 1961, un missile balistico intercontinentale R-7 si trovava sulla rampa di lancio pronto a essere proiettato verso il cielo. Questa volta però non era puntato su una delle maggiori città americane, né su un bersaglio dell’Europa Occidentale per scatenare un olocausto nucleare. A dire la verità non si trovava nemmeno in una delle numerose basi missilistiche sparse per l’Unione Sovietica, ma nel cosmodromo di Baikonour, una remota località nelle steppe del Kazakistan, talmente segreta che gli occidentali l’avevano localizzata solo studiando le traiettorie degli Sputnik lanciati a partire dal 1957.

Logo della missione

Sulla sua sommità, una testata nucleare da 3 megatoni era stata rimpiazzata con una piccola capsula in grado di ospitare un essere umano. L’R-7 si apprestava dunque a lanciare il primo uomo nello spazio. Quest’uomo era il tenente d’aviazione Yuri Gagarin.

Gagarin era una persona di umili origini. Nato da una famiglia di contadini, soffrì i disagi della Seconda Guerra Mondiale quando i tedeschi requisirono la casa della sua famiglia che fu costretta a trasferirsi in una piccola capanna di fango. Dopo la guerra s’iscrisse a una delle numerose scuole di avviamento professionale sparse per l’Unione Sovietica e probabilmente sarebbe finito a costruire trattori se la sua passione per l’aviazione e lo spazio non lo avesse portato a iscriversi con successo a una scuola di volo per amatori. Terminati gli studi, Gagarin decise quindi di iscriversi all’accademia dell’aeronautica militare dove nel 1957 ottenne il brevetto di pilota da caccia.

Contemporaneamente i sovietici avevano avviato il loro programma spaziale lanciando lo Sputnik 1 e stupendo l’opinione pubblica internazionale: la corsa allo spazio era cominciata. Solo due anni più tardi, con il programma Vostok in Unione Sovietica e con quello Mercury negli Stati Uniti, ci si preparava già a lanciare un uomo nello spazio; per far questo c’era bisogno di persone intelligenti, abituate allo stress e fisicamente preparate. Furono quindi selezionati 20 tra i migliori piloti dell’aeronautica, poi ridotti a sei per garantire un addestramento più accurato. Gagarin era tra questi, soprannominati “i sei pionieri”, che si misero subito in contrapposizione con gli omologhi statunitensi chiamati “i magnifici sette”. Naturalmente tutto il programma era circondato dal più stretto riserbo e se a Mosca sapevano quello che accadeva oltre oceano tramite la stampa, negli Stati Uniti non si conosceva nemmeno il nome del responsabile del programma spaziale sovietico.

Col procedere dell’addestramento, Gagarin divenne il favorito per salire a bordo della Vostok 1 ed effettuare il primo volo umano nello spazio. Grazie alle sue abilità tecniche e all’ottima impressione che dava di sé fece infatti colpo sui suoi superiori. Così, il 5 aprile 1961, Nikolai Kamanin, responsabile dell’addestramento dei cosmonauti, decise che fosse proprio Gagarin ad avere l’onore di essere il primo uomo a volare nello spazio.

Il volo era in programma per il 12 aprile alle 06:07 UTC (Coordinated Universal Time) di modo che, al momento del rientro, i sensori dei sistemi di bordo non fossero disturbati dalla luce del sole. Se tutto fosse andato secondo i piani, Gagarin non avrebbe dovuto pilotare direttamente la navicella che sarebbe stata invece affidata al computer di bordo e al controllo missione a terra. Il rientro sarebbe stato effettuato dopo una sola orbita ed era previsto che, a una quota fissata, Gagarin si eiettasse dalla navicella per planare con il paracadute nella steppa kazaka.

Il momento del lancio della Vostok 1.

Il 12 aprile la preparazione per il lancio cominciò con la sveglia di Gagarin e Titov, la sua riserva, alle 2:30 UTC. Due ore prima del lancio, Gagarin, all’apparenza tranquillo, fu fatto accomodare nell’angusto abitacolo della Vostok 1 e cominciarono una serie di controlli di routine sui sistemi di bordo. Il volo ebbe inizio alle 06:07 UTC e tutto andò come previsto. I potenti motori del razzo R-7 impressero un’accelerazione di 3G e meno di dieci minuti dopo il lancio la Vostok 1 aveva già raggiunto la sua orbita con un perigeo di 169 Km e un apogeo di 315 Km. Una volta nello spazio, Gagarin, guardando fuori dal minuscolo oblò, fu finalmente in grado di descrivere la Terra: nessuno infatti l’aveva mai vista prima di allora. Queste furono le sue parole: La Terra è blu. Che meraviglia. E’ incredibile.

Al termine dell’unica orbita prevista furono accesi i retrorazzi per frenare la capsula e immetterla nella traiettoria di rientro. Era anche previsto che, se i razzi non si fossero accesi, la capsula sarebbe comunque rientrata in maniera naturale dopo dieci giorni. Per questo a bordo erano presenti scorte di cibo e acqua sufficienti a garantire la sopravvivenza di Gagarin per quel lasso di tempo. Una volta rientrato nell’atmosfera, Gagarin si eiettò dalla capsula ad una quota di circa 7000 m e atterrò a qualche chilometro di distanza dalla cittadina di Engels, nella regione di Saratov. Dal momento della partenza erano passati solo 108 minuti.

Una volta atterrato, Gagarin fu protagonista di una scena curiosa: a pochi metri dal luogo dell’atterraggio erano presenti un contadino e suo figlio. Quando videro Gagarin nella sua tuta arancione con il casco e il paracadute che gli sventolava alle spalle, corsero via dalla paura. Gagarin dovette allora rassicurarli che era russo come loro e che aveva bisogno di un telefono per chiamare Mosca.

Il volo si svolse alla perfezione, non fu riscontrato nessun inconveniente a parte la difficoltà di sganciare il modulo di servizio prima del rientro nell’atmosfera. Questo creò qualche attimo di panico perché alla capsula fu impresso un violento moto giroscopico a causa dell’attrito con l’atmosfera e sembrava dovesse abbandonare la traiettoria di rientro. Tuttavia, proprio i forti scuotimenti causati dalla presenza del modulo di servizio fecero sì che questo di staccasse e lasciasse rientrare la Vostok 1 senza problemi.

La Vostok 1 completa del modulo di servizio

Il volo di Gagarin dimostrò finalmente che era possibile mandare un uomo in orbita e farlo tornare incolume. Infatti, nonostante il durissimo addestramento a cui furono sottoposti gli astronauti, nessuno poteva sapere come si sarebbe comportato esattamente l’uomo in assenza di peso o se avesse potuto resistere alla terribile accelerazione impressa dal razzo al decollo. Naturalmente il significato dell’impresa trascende qualsiasi significato politico o scientifico: è la dimostrazione della capacità dell’uomo di andare sempre oltre, di come può superare dei limiti per crearne sempre di nuovi andando sempre più lontano. Gagarin, insieme a Neil Armstrong più tardi e a tutti i pionieri del volo spaziale, è stato infatti paragonato ai grandi esploratori come Colombo, Cook, Magellano o a personaggi della letteratura come l’Ulisse dantesco, che incarna lo spirito umano dell’andare sempre oltre alla ricerca di nuovi limiti.

Una volta resa nota, l’impresa fece scalpore. Gagarin fu accolto da eroe in tutti i paesi del mondo e venne insignito del titolo di Eroe dell’Unione Sovietica: ancora una volta i sovietici avevano stupito il mondo. Infatti, a causa della loro naturale ossessione per la segretezza, i sovietici avevano tenuto tutti all’oscuro della preparazione della missione. Questo colse di sorpresa gli americani che si ritrovarono a inseguire ancora una volta i sovietici nella corsa allo spazio, sovietici che dimostravano un’inaspettata quanto schiacciante superiorità tecnologica. Infatti, nonostante il programma Mercury fosse partito quasi in contemporanea con il programma Vostok, gli americani non furono in grado di mandare un uomo in orbita se non nei primi del 1962 con John Glenn.

Lo spartano interno della Vostok 1

Dopo il volo con la Vostok 1, Yuri Gagarin continuò a collaborare con il programma spaziale sovietico e tornò anche a volare nell’aviazione militare. Morì in un incidente aereo il 27 marzo del 1968 nei pressi della base aerea di Chkalovski a bordo di un Mig-15UTI. Insieme a lui era presente anche l’istruttore di volo Vladimir Seryogin. L’incidente è stato probabilmente causato dal cattivo tempo e da un errore di comunicazione tra la torre di controllo e l’aereo. Dopo i funerali, Gagarin è stato sepolto al Cremlino insieme agli Eroi dell’Unione Sovietica.

Al giorno d’oggi, al contrario delle missioni americane, non esiste una documentazione fotografica o filmata completa dell’impresa, sempre a causa dell’ossessione per la segretezza. L’unico video originale esistente è quello a inquadratura fissa che ritrae Gagarin all’interno della Vostok 1 durante le fasi del volo, infatti tutti gli altri video a colori furono girati dopo l’impresa a beneficio della propaganda. Nel 2011, il documentarista Christopher Riley, in collaborazione con l’astronauta italiano Paolo Nespoli, ha girato un filmato riprendendo quello che Gagarin vide dallo spazio il 12 aprile 1961 ripercorrendo con l’ISS l’orbita della Vostok 1. Il filmato, intitolato First Orbit, sarà trasmesso in occasione delle celebrazioni del 50° anniversario del volo di Gagarin. Inoltre fino al 14 luglio 2011, un busto di Gagarin sarà esposto presso l’Admiralty Arch davanti a quello di colui che è stato uno dei pionieri dell’esplorazione del globo terrestre: James Cook.

(© Matteo Di Giovanni)