Spectaculaire foto's van de Melkweg, zoals deze van het Zuiderkruis en de Eta Carina nevel, kunnen alleen gemaakt worden indien de camera de sterren volgt, daarbij de rotatie van de aarde opheffend.

Astronomie-fotografie met een volgopstelling

Eenieder die de sterrenhemel 's nachts wel eens heeft proberen te fotograferen met alleen een camera op statief, heeft gemerkt dat de sterren door het beeld bewegen, en daardoor strepen geven op de foto. Je kunt met een vaste opstelling dus alleen sterren e.d. goed fotograferen als je korte belichtingstijden gebruikt met een groothoeklens.

De aarde roteert naar het oosten, en roteert éénmaal rond zijn as in iets minder dan een dag. Hierdoor lijken alle sterren westwaarts door de lucht te bewegen, daarbij cirkels over de hemel beschrijvend. Om deze beweging op te heffen dient de camera dus met dezelfde snelheid en langs dezelfde rotatieas als die van de aarde in tegenovergestelde richting te roteren. In dat geval staan alle sterren, nevels e.d. stil in het camerabeeld en kunnen lange tijdopnamen gemaakt worden.

Astronomische en burgerlijke dagen

Rond het middaguur staat de zon ongeveer in het zuiden (of noorden, op het zuidelijk halfrond), elke 24 uur. Maar de aarde roteert iets sneller dan eens per dag rond zijn as. De aarde beweegt namelijk ook een stukje rond de zon (in westelijke richting), en daardoor lijkt de zon iedere dag iets verder oostelijk tussen de sterren te staan. Om voor de mensen op aarde de dagen samen te laten vallen met de beweging van de zon, moet de aarde dus in 24 uur iets verder dan één keer om zijn as roteren om de zon precies in het zuiden te hebben staan voor een bepaalde plaats op aarde.

De baan van de aarde om de zon is elliptisch, en daardoor varieert de snelheid van de aarde ook iets. De aarde beweegt langzamer (maar roteert met dezelfde snelheid om zijn as) wanneer hij verder van de zon staat. Daarom staat de zon niet in alle jaargetijden op precies dezelfde tijd in het zuiden, maar beschrijft de vorm van het getal 8 (het analemma) rond de lokale meridiaan gedurende een jaar. We hebben 24 uur zo gedefinieerd dat dit de gemiddelde daglengte over een heel jaar is.

Een jaar heeft ongeveer 365.24 dagen, en gedurende een heel jaar zijn alle kleine stukjes dat de aarde extra moet roteren, om voor een bepaalde plaats de zon midden overdag in het zuiden te hebben staan, samen een extra dag (omdat de aarde eenmaal om de zon is geroteerd). De aarde roteert dus ongeveer 366.24 keer per jaar om zijn as. Je kunt nu eenvoudig achterhalen wat de rotatieperiode T in seconden is van de aarde:

24u = 24 * 60 * 60 = 86400 seconden
T = (365.24 / 366.24) * 86400 seconden = 86164.1 seconden

dit is ongeveer 23u 56m 04s, de astronomische (siderische) dag. Na deze tijd staan alle sterren weer op exact dezelfde plaats aan de hemel (hoewel de zon dus een stukje naar het oosten is opgeschoven tussen de sterren). Deze rotatieperiode is de periode die een equatoriale montering moet hebben om de sterren correct te volgen.

Equatoriale monteringen zoals deze van Orion zijn relatief compact en licht en zijn daarmee geschikt om met je mee op reis te nemen, zelfs met het vliegtuig. Ze zijn goedkoop en gemakkelijk in het gebruik.

Soorten monteringen

Een montering in het algemeen slaat op een opstelling van een camera of telescoop die de sterren volgt. Er bestaan verschillende soorten monteringen, waarvan de meest gebruikelijke zijn:

• equatoriale montering welke één van de twee assen parallel aan de rotatieas van de aarde heeft. Deze as wijst dus ongeveer naar de poolster op het noordelijk halfrond. Deze as is de rotatieas. De andere as regelt de declinatie van de camera of telescoop en staat hier dus loodrecht op. Alleen de poolas hoeft gemotoriseerd te zijn om de sterren te volgen; de sterren veranderen niet in declinatie maar alleen in een richting parallel aan rechte klimming (westwaarts).

• Horizontale montering of Dobson montering, welke één van beide assen vertikaal heeft (naar het zenit), en de andere as horizontaal. Deze assen regelen dus de elevatiehoek en het azimut. Deze monteringen hebben ingewikkelde gecomputeriseerde motorbesturingen nodig omdat de sterren niet langs deze assen bewegen, tenzij je op de evenaar of één van de twee polen staat. Ook roteert het beeld door een telescoop. In totaal moeten dus drie assen gemotoriseerd zijn. Deze opstelling is daarom niet erg geschikt voor sterrenfotografie.

Ik raad je aan een equatoriale montering te gebruiken. Monteringen kun je in alle soorten en maten en vooral ook prijzen kopen. Het bedrijf Orion maakt relatief goedkope monteringen voor ongeveer 200 Euro die erg goed werken voor astrofotografie met groothoeklenzen, gewone lenzen en telelenzen. Als je door een telescoop wilt gaan fotograferen heb je iets beters nodig, maar voor gewone fotografie van de sterren en de Melkweg voldoet zo'n goedkope montering prima.

Als je helemaal geen geld wilt uitgeven aan een montering, kun je er ook zelf een maken, zoals de simpele scharniermontering. Deze bestaat uit twee planken met een scharnier, waarbij je met de juiste snelheid een moer op een draadeinde schroeft. Je roteert zo langzaam de ene plank ten opzichte van de andere, en je kunt zo voor korte tijd goed de camera laten volgen. De as waarover het scharnier draait is de poolas, en de camera is op de bovenste plank gemonteerd. Goede foto's zijn er mee te maken, maar het is vervelend om te bedienen. Daar staat tegenover dat deze oplossing vrijwel niets kost.

Zelfs relatief goedkope monteringen werken goed voor belichtingstijden van enkele minuten met telelenzen. Deze foto van de Grote Magelhaense Wolk in Dorado was gemaakt met een 135mm telelens en een Orion Astroview montering.

Volgfouten

Alle monteringen hebben volgfouten. De meest algemene fout is een periodieke fout, die wordt veroorzaakt door niet-perfecte wormwielen en tandwielen. De montering beweegt dan met een variërende snelheid die gemiddeld wel de siderische snelheid is, maar met een telelens worden de sterren dan toch korte streepjes op de foto. Als je montering zo'n periodieke fout heeft zul je handmatige correcties moeten doen terwijl je door een telescoop op dezelfde montering kijkt. Anders kun je alleen groothoeklenzen gebruiken, die het effect niet zo erg laten zien.

Een andere algemene volgfout treedt op wanneer de montering niet precies naar de noordpool of zuidpool wijst. De rotatieas van de montering is dan niet parallel met die van de aarde, en dat heeft als gevolg dat alle sterren langzaam door het camerabeeld bewegen. De meeste moderne monteringen hebben een kleine richtkijker of zoeker om de poolas redelijk uit te lijnen. Als je betere uitlijning nodig hebt zul je de driftmethode moeten toepassen. Hoe beter de montering op de pool gericht staat, des te langer kun je je opnamen maken waarbij de sterren niet door het beeldveld bewegen.

Verschillende manieren om een camera te monteren

De gemakkelijkste manier om mooie foto's van delen van de sterrenhemel te maken is om de camera direct op de montering te monteren, zonder gebruik van een telescoop, en de montering te laten volgen tijdens de opname. Probeer deze methode eerst, want het is de meest eenvoudige, terwijl de foto's zeer mooi kunnen worden.

Als je een telescoop hebt, kun je verscheidene technieken toepassen. Je kunt de camera met een lange telelens op de telescoop monteren en met de telescoop handmatig of automatisch correcties op het volgen geven. Je kunt zo bijvoorbeeld de Orionnevel of Pleiaden mooi fotograferen. Je kunt ook de camera achter de telescoop monteren, zonder oculair; de telescoop is dan in feite een lange telelens. Als je goed kunt corrigeren bij het volgen kun je zo mooie opnamen van sterrenstelsels en kleinere nevels maken. Je kunt ook de camera met een lens achter het oculair van de telescoop plaatsen, en zo opnamen maken van echt kleine objecten zoals de planeten. Maar deze laatste techniek is erg lastig om te doen, tenzij je apparatuur van hoge kwaliteit is, de opstelling zeer stevig, en de lucht rustig.