Google+ Los Colores de la Noche: Cómo observar y fotografiar el Sol

domingo, 20 de mayo de 2012

Cómo observar y fotografiar el Sol

Hay meses en los que es complicado que coincida una noche despejada con Luna nueva o en cuarto y además en víspera de festivo. Lo podemos achacar a las "leyes de Murphy" o al encantador de nubes que todo astrónomo andante tiene como enemigo; pero siendo racionales tendremos que admitir que somos demasiado puntillosos y es ya una cuestión de probabilidades que la atmósfera no esté por la labor de satisfacer nuestra ansia de cielos transparentes y oscuros en fin de semana. Lo malo es que tras sesenta días sin salidas nocturnas comienza el síndrome de astroabstinencia, cuyos síntomas principales son: consulta compulsiva a webs de información meteorológica, espasmos al ver las estelas de los aviones, aversión a las nubes altas, necesidad imperiosa de ver fotografías astronómicas y -en los casos más graves- compartir lecho con el tubo óptico e insultar a las farolas. Llegados a esta situación es cuando recordamos que tenemos una estrella aquí mismo que no necesita grandes despliegues -salvo una adecuada protección de su luz cegadora- para su observación y estudio: el Sol

La observación solar tiene unas características que la hacen más sencilla que la del cielo profundo: 
  • Se realiza de día, adaptándose mejor a nuestro ritmo diario.
  • No necesitamos alejarnos de los núcleos de población, pues evidentemente al no hacerse de noche la contaminación lumínica no importa.
  • Para observar o fotografiar el disco solar completo no requerimos un gran telescopio ni una montura motorizada; se puede hacer con un equipo muy sencillo y fácil de manejar. Otra historia es que pretendamos obtener una imagen de las manchas solares con mucho detalle. 
  • En casos en los que no necesitamos seguimiento tampoco nos hace falta un estacionamiento preciso (ni siquiera una montura ecuatorial), de modo que podemos realizar la observación desde la ventana de casa. 
No obstante hay que tener en cuenta que observar el Sol entraña un importante riesgo para la vista, por lo que hay que tomar unas precauciones que jamás se deben pasar por alto:


  • Nunca se debe mirar al Sol directamente a ojo desnudo y menos a través de un instrumento óptico. Hace falta un filtro especial fabricado a tal efecto y no valen métodos caseros tales como cristales ahumados, radiografías o discos compactos.
  • El filtro debe situarse en el objetivo antes del tren óptico y no en la parte del ocular, pues en el segundo caso el calor concentrado podría destruirlo. Además debe asegurarse bien y no puede presentar roturas ni defectos por los que pase la luz solar sin filtrar. 
  • Hay que quitar el buscador del telescopio si no se le pone filtro para evitar posibles quemaduras o lesiones al intentar mirar por él de forma mecánica. 
  • No se deben hacer observaciones prolongadas del Sol ni siquiera con filtro.
Tratados estos puntos ¿qué podemos observar en el disco solar?

Las manchas y el ciclo de actividad solar

El Sol no presenta variaciones considerables en la cantidad de energía que emite, algo que es una suerte para nosotros; de hecho se considera un valor casi constante -la llamada "Constante Solar"- que apenas fluctúa un 0,1% (al menos en la fase actual de su evolución, con 5.000 millones de años a sus espaldas y otros tantos por delante). Sin embargo sí sufre ciertos cambios en periodos muy breves de tiempo que se manifiestan en diversos fenómenos cuyo conjunto caracteriza la actividad solar, siendo el más evidente de ellos el aumento del número y frecuencia de las manchas solares. Por tanto cuando los científicos hablan de un máximo de actividad solar no implica que recibamos más energía del Sol (esta apenas varía) sino que se refieren a la presencia de estos fenómenos cuyo origen hoy sabemos que está en el complejo magnetismo solar. Las manchas solares realmente son zonas más frías (con una temperatura de 2.500 ºK) que las zonas adyacentes y que vemos oscuras por efecto del contraste. El mecanismo de formación es aún objeto de estudio pero se sabe que su origen está en los complejos flujos magnéticos que se retuercen bajo la fotosfera. El número de manchas solares es un indicador de la actividad solar y -como se puede apreciar en el siguiente gráfico- sigue un ciclo de aproximadamente once años. Una mayor presencia de manchas implica más actividad magnética en el Sol, lo que provoca un viento solar más intenso y fenómenos como las eyecciones de masa coronal.

Promedio de manchas solares observadas desde 1611 hasta 2011
Manchas solares contabilizadas en el último año
La influencia de este ciclo sobre el clima terrestre es objeto de debate, sobre todo lo referente a explicar los mecanismos en que se fundamentaría. El estudio de los anillos de crecimiento de los árboles parece indicar cierta relación en el sentido de que las épocas de menor crecimiento vegetativo coinciden con los momentos de menor actividad solar, lo que indicaría un clima más frío. De hecho muchas pistas apuntan a que entre 1650 y 1700 se dieron unas temperaturas muy bajas en Europa (la "pequeña edad de hielo")  que coincidió con una ausencia casi total de manchas solares (mínimo de Maunder). Recientemente ha surgido una teoría bastante controvertida que establece una relación entre la formación de las nubes y la incidencia de rayos cósmicos en la atmósfera, que sería menor cuando el viento solar (y por tanto la actividad magnética solar) es más intensa, al actuar como escudo frente a los rayos cósmicos que intentan penetrar en el Sistema Solar. 

Actualmente nos encontramos cerca del máximo del actual ciclo (previsto para 2013) y por tanto es un buen momento para estudiar y observar la evolución de las manchas solares y su tipología. El proceso comienza con la aparición de unos pequeños poros cercanos (clase A) que se van disgregando formando dos grupos de pequeñas manchas (clase B) que en unos días pueden crecer rápidamente desarrollando una zona menos oscura alrededor conocida como penumbra (clases C y D). Un mayor aumento de la intensidad del campo magnético puede dar lugar a la evolución a un grupo de manchas muy complejo y con una superficie que abarcaría tres veces el planeta Tierra (clases E y F). Este proceso puede durar de 8 a 10 días. Normalmente la evolución de las manchas solares se detiene en un estadio intermedio y se disgregan lentamente en estructuras más simples hasta que desaparecen. 

Clasificación de las manchas solares:
a la izquierda la de Zurich modificada y  las  otras dos columnas corresponden a la clasificación de McIntosh
Observación y fotografía de las manchas solares

Como hemos dicho en párrafos anteriores, es fundamental adquirir un filtro solar especial -como por ejemplo una lámina Baader- que sólo permite pasar una porción ínfima de la luz solar (menos de un 0,001%) y bloquea la radiación ultravioleta (que es invisible y la más dañina para nuestra retina). Este filtro se vende en pliegos, es asequible de precio y sencillo de poner en el objetivo. En la siguiente fotografía se puede ver instalado en un telescopio de 80 mm de abertura y 400 mm de focal aprovechando la obturación que tiene la tapa del objetivo. 


El primer tipo de fotografía que podemos practicar es a foco primario (el cuerpo de la cámara se acopla directamente al tubo del telescopio -sin ningún otro elemento óptico- a través de una anilla y un adaptador T) para sacar imágenes de la esfera solar completa. Como trabajaremos con velocidades altas no es necesario el seguimiento (ni siquiera una montura ecuatorial); basta con un trípode fotográfico medianamente estable. 

Cámara réflex acoplada a un pequeño telescopio
Imagen obtenida con el tubo de 400 mm a 200 ISO y 1/2500 seg. 
Pero si queremos imágenes con más detalle debemos utilizar telescopios de mayor focal o un ocular. Hay que tener en cuenta que a mayor longitud focal del tren óptico más oscura será la imagen y necesitaremos velocidades más lentas o mayor ISO, y además el campo abarcado disminuye de modo que el desplazamiento aparente del Sol puede resultar muy evidente. Para sacar muchos detalles de los grupos de manchas y trabajar con importantes aumentos es imprescindible realizar seguimiento. 

Cámara acoplada a un telescopio Newton de 910 mm de distancia focal y con ocular de 21 mm
Fotografía del Sol por proyección con ocular de 21 mm y telescopio de 910 mm de focal (sin seguimiento)

Fotografía con el mismo procedimiento que la anterior realizada cuatro días después
Además de las manchas se pueden observar asociadas a ellas otras estructuras más brillantes llamadas fáculas que son especialmente evidentes en los bordes del disco solar. Algo que se puede apreciar en la fotografía del disco solar es el efecto de oscurecimiento hacia el borde, fenómeno debido a que mientras  la luz que nos llega de la zona central procede en su mayor parte de las capas internas y más calientes de la fotosfera, la que vemos del limbo solar procede de la parte más externa y fría (al ser la dirección visual más tangente). 

La observación de la Cromosfera

Hasta ahora hemos hablado de fenómenos (manchas y fáculas) que tienen lugar en la Fotosfera solar, la capa que emite la luz que recibimos. ¿Pero qué hay de las espectaculares protuberancias, espículas y fibras que se pueden ver en algunas fotografías rodeando al Sol? ¿Por qué no aparecen en tomas como las anteriores? La respuesta es sencilla: estos fenómenos tienen lugar en la Cromosfera, una fina capa que está justo por encima de la fotosfera y mucho más débil. Por tanto la cromosfera -al igual que la corona- sólo se puede observar cuando es bloqueada la luz de la fotosfera, bien cuando tiene lugar un eclipse total o bien con instrumentos que lo simulan. Los detalles de la cromosfera son especialmente visibles en unas determinadas longitudes de onda correspondientes a la emisión del Hidrógeno, de modo que filtrando la luz solar para quedarnos únicamente con la emisión H-alfa se pueden apreciar estos detalles sin necesidad de esperar a un eclipse total. El inconveniente es que estos filtros son difíciles de fabricar y en consecuencia tienen un coste considerable. Hay que señalar que los filtros H-alfa que se comercializan para astrofotografía de nebulosas de emisión no valen para la observación solar. A continuación tenéis un ejemplo de fotografía (realizada por un aficionado italiano) a través de un telescopio solar con filtro H-alfa en la que se aprecia una espectacular protuberancia.



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4 comentarios:

  1. Buenas tardes. Somos un grupo de alumnos que nos han dejado un telescopio solar. Disponemos de camara digital reflex y anillo para poder acoplar esta al telescopio. Pues bien, hemos intentado tomar imagen del sol con la camara y haciendo rafagas pero nos han salido unas fotos muy poco aceptable.
    El ISO lo hemos puesto a 200, F a 30, disparo automático, y como ya hemos indicado, las fotos no son nada buenas. Perdón por la confianza, pero nos podrías ayudar e indicar que estamos haciendo mal, y como podemos configurar la cámara para obtener buenas fotos. Muchas Gracias. Marco

    PD: la camara la estamos acoplando al telescopio sin objetivo, es decir directamente. ¿Existe algún zoom en estas camaras (nikon 5100) que me permita mejorar la calidad de la imagén, y que no estemos regulando?

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    Respuestas
    1. Hola Marco y compañeros/as.

      Creo que lo mejor en primer lugar es trabajar con la cámara en un modo completamente manual. Supongo que si el cuerpo de la cámara está acoplado directamente al telescopio (a foco primario) y no utilizáis otros elementos como oculares, será factible realizar la fotografía sin seguimiento. No obstante es fácil transmitir vibraciones a la cámara, por lo que yo no utilizaría el modo ráfaga, y sí un disparador a distancia o en su defecto pondría el temporizador del disparo. Y en cuanto a la velocidad lo mejor es partir de una velocidad alta y si se obtiene una imagen oscura ir variando hasta llegar a un resultado óptimo donde se aprecien detalles. Y muy importante también es el enfoque, para lo que os puede ser muy útil la función de "Live View" de la cámara.

      Así que el problema podría ser:
      -que el disparo en ráfaga transmita vibraciones; la solución es trabajar en modo manual y con un disparador a distancia.
      -que no esté bien enfocada; fijaros en el borde del disco solar y mover el enfocador hasta verlo nítido a en la pantalla de la cámara (utilizando el modo live view o probando con varias tomas).
      -que esté subexpuesta o sobre-expuesta; variad la velocidad del obturador haciendo tantas pruebas como sean necesarias hasta que aparezcan detalles.

      De todos modos sin ver la fotografía es difícil atinar con el problema, pero creo que puede ser algo de lo que os comento.

      Suerte y ya me contaréis.

      ¡Saludos!

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  2. Buenas!

    Soy un novato en la fotografía solar y me he hecho con un telescopio PST-Coronado con filtro h-alfa. Pues bien, he entendido que para tener una imagen nitida se necesita hacer un apilado de imagen. Me podrías explicar el método de hacerlo y algún consejo más

    Gracias de antemano

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    Respuestas
    1. Hola Alexandre. No he tenido ocasión de trabajar con ese tipo de telescopios, pero será algo parecido a la fotografía planetaria, donde el principal problema para la obtención de detalles nítidos está ocasionado por la turbulencia atmosférica.

      La turbulencia hace que la imagen vibre más o menos rápido, provocando que la nitidez sea muy variable (esto se nota más cuando trabajamos a mayores aumentos). Generalmente si hacemos una única toma nos saldrá una imagen borrosa. La solución es realizar muchas tomas, muy rápidas... o lo que es lo mismo: un vídeo. Cada imagen de ese vídeo estará afectada en mayor o menor medida por la turbulencia, pero habrá fotogramas de suficiente calidad como para aprovecharlos. Además, en cada fotograma se verán afectadas unas zonas, mientras otras se verán más nítidas; el objetivo de apilarlos es obtener una imagen lo más nítida posible en todas sus partes.

      Para fotografía planetaria (y solar) los mejores resultados se obtienen con cámaras como estas, diseñadas especialmente para este tipo de fotografía:

      http://tienda.lunatico.es/Camaras-para-Astrofotografia/Planetarias
      http://www.theimagingsource.com/es_ES/products/cameras/

      El procesado de los vídeos para extraer los fotogramas, seleccionar los de mayor calidad, alinearlos y apilarlos se realiza con programas informáticos como RegiStax, que además es gratuito:

      http://www.astronomie.be/registax/

      Espero haberte sido de ayuda.

      ¡Salud!

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