ช่วงเดือนนี้หากใครอยากถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้าคงต้องผิดหวังกับท้องฟ้าที่เต็มไปด้วยเมฆฝน ต้องอดใจรอช่วงฤดูหนาวกันนะครับ แต่ก่อนจะถึงช่วงฤดูกาลแห่งการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์ เรามาดูกันก่อนว่ามีอุปกรณ์สำหรับถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้า ที่ผมอยากจะแนะนำเผื่อใครสนใจเอาไปทดลองทำเล่นกันครับ
วันนี้เราจะมาแนะนำวิธีการประดิษฐ์อุปกรณ์ถ่ายภาพแบบเคลื่อนที่ตามวัตถุท้องฟ้าแบบ DIY กันครับ และอุปกรณ์ที่กล่าวมานี้มันมีชื่อว่า Barn door Tracker ที่เรียกว่า Barn door ก็เพราะว่ามันประดิษฐ์มาจากบานพับประตูนั่นเองครับ แต่ก่อนอื่นเรามาทำความเข้าใจกับการหลักการการเคลื่อนที่ของวัตถุท้องฟ้ากันก่อนครับ
การเคลื่อนที่ของวัตถุท้องฟ้า
ในทางดาราศาสตร์ เมื่อผู้สังเกตการณ์มองดูดาว หรือวัตถุท้องฟ้าต่างๆ ดูเสมือนว่าวัตถุท้องฟ้าต่างๆ ลอยติดอยู่ที่ผิวของทรงกลมขนาดใหญ่ที่อยู่ห่างไกลจากโลกมากๆ และเมื่อโลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้ดูเหมือนว่าวัตถุท้องฟ้าต่างๆ บนทรงกลมนั้นเคลื่อนที่ปรากฎรอบโลกวันละ 1 รอบ เราเรียกทรงกลมนี้ว่า ทรงกลมท้องฟ้า (Celestial Sphere)
เมื่อมองจากพื้นโลกเราจะเห็นทรงกลมท้องฟ้าเคลื่อนที่จากทิศตะวันออกไปยังทิศตะวันตก อย่างไรก็ตามเนื่องจากโลกของเราเป็นทรงกลม ดังนั้นมุมมองของการเคลื่อนที่ของทรงกลมท้องฟ้า ย่อมขึ้นอยู่กับตำแหน่งละติจูดของผู้สังเกตการณ์ ดังตัวอย่างต่อไปนี้
เมื่อผู้สังเกตอยู่บริเวณเส้นศูนย์สูตร หรือละติจูด 0 องศา ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่ตรงขอบฟ้าทางด้านทิศเหนือพอดี
เมื่อผู้สังเกตอยู่ประเทศไทย ซึ่งเป็นตำแหน่งละติจูดที่ 15 องศา ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่สูงขึ้นจากขอบฟ้า 15 องศา
เมื่อผู้สังเกตอยู่บริเวณขั้วโลกเหนือ หรือละติจูด 90 องศา ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่สูงจากขอบฟ้า 90 องศา หรือตำแหน่งกลางศรีษะ
ในการถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้า เช่น กลุ่มดาว ทางช้างเผือก เนบิวลา หรือกาแล็กซี เป็นวัตถุท้องฟ้าที่มีแสงจางๆ มองตาเปล่าเห็นเป็นฝ้าๆ มัวๆ หรือริบหรี่จนมองแทบไม่เห็น การถ่ายภาพประเภทนี้จำเป็นต้องให้กล้องถ่ายภาพเคลื่อนตามวัตถุท้องฟ้าได้นานๆ โดยการใช้ขาตั้งกล้องเคลื่อนที่ตามวัตถุท้องฟ้าได้ เพื่อให้กล้องสะสมแสงมากพอในการสร้างภาพ แต่ปัญหาของการถ่ายภาพประเภทนี้คือ วัตถุท้องฟ้ามีการเคลื่อนที่ เนื่องจากโลกมีการหมุนรอบตัวเองอยู่ตลอดเวลาในอัตราเร่งคงที่ 1 รอบ ซึ่งมี 360 องศา ใช้เวลา 23 ชั่วโมง 56 นาที 4 วินาที หรือก็คือมีอัตราเร็วเชิงมุม 15.0411 พิลิปดาต่อวินาที ทำให้เรามองเห็นวัตถุท้องฟ้าคล้ายกับกำลังเคลื่อน
เราสามารถคำนวณตำแหน่งของดาวบนท้องฟ้าได้อย่างง่ายดาย ด้วยการเทียบบัญญัติไตรยางค์
โลกหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ = 24 ชั่วโมง มีที่มาจาก ดาวหมุนเป็นวงกลม 360 องศา
24 ชั่วโมง ดาวเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง = 360 องศา
1 ชั่วโมง ดาวเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง = 360 / 24 = 15 องศา
1 นาที ดาวเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง = 15 / 60 = 0.25 องศา
ดังนั้น หากเราเปิดหน้ากล้องค้างไว้นานๆ ภาพดาวที่เราถ่ายก็จะยืดเป็นเส้น (ดังภาพตัวอย่างข้างต้น) คล้ายกับที่เราถ่ายภาพเส้นแสงดาวนั่นเองครับ แต่เราต้องการถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้าให้อยู่กับที่ จึงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่สามารถเคลื่อนที่ตามวัตถุท้องฟ้าได้ ซึ่งโดยปกติแล้วนักดาราศาสตร์ก็จะถ่ายภาพด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่มีมอเตอร์สามารถติดตามวัตถุท้องฟ้าได้ตลอดทั้งคืน (ซึ่งมีราคาค่อนข้างสูงพอสมควร) แต่ก็ยังมีอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่เราสามารถประดิษฐ์เองได้ไม่ยาก แถมยังมีต้นทุนถูกมากๆ อีกด้วย เอาหล่ะครับมาดูกันก่อนว่าเราจะต้องเตรียมอะไรบ้างในการประดิษฐ์อุปกรณ์ถ่ายภาพแบบเคลื่อนที่ตามวัตถุท้องฟ้า
อุปกรณ์
1. บานพับประตู (ขนาดใดก็ได้)
2. ไม้กระดานขนาด 10x30 cm. จำนวน 2 แผ่น สำหรับทำบานพับเพื่อใช้เป็นฐานติดกล้องถ่ายภาพกับขาตั้งกล้อง
3. น๊อตเกลียวหุน ขนาด 1/4 เกลียว 20 (แถวบ้านผมเรียก “น๊อตเบอร์ 10”) ความยาวประมาณ 10 เซนติเมตร ทั้งตัวผู้และตัวเมีย (ผมก็ไม่รู้ว่าเค้าเรียกจริงๆกันยังไง แต่พอไปบอกคนขายว่าซื้อน็อตเบอร์ 10 เค้าก็เข้าใจครับ)
4. นาฬิกา (แนะนำเป็นนาฬิกาแบบเข็ม เพราะตอนใช้งานจะดูสะดวกกว่าแบบดิจิตอล)
5. หลอดกาแฟ (ใช้เป็นกล้องเล็งดาวเหนือ)
5. ขาตั้งกล้อง (แบบหัวบอลจะสะดวกที่สุดในการปรับตั้ง)
การติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ ดังนี้
1 .จากภาพตัวอย่าง เมื่อติดบานพับประตูเข้ากับแผ่นไม่ทั้งสองแผ่นเข้าด้วยกันแล้ว วัดระยะจากจุดหมุนบริเวณบานพับ มาถึงจุดยึดสกรู เบอร์ 10 เท่ากับ 290 เซนติเมตร (ดังรูปตัวอย่าง) จากนั้นเจาะรูสำหรับติดน๊อต (ตัวเมีย ที่แผ่นไม้ด้านบน) และติดสกรูเบอร์ 10 เข้ากับน๊อตตัวเมีย แล้วทำแกนสำหรับน๊อตไว้เพื่อใช้สำหรับปรับมุมองศา
2. ติดหลอดกาแฟบริเวณจุดหมุนของบานพับ เพื่อใช้เป็นกล้องสำหรับเล็งดาวเหนือ หรืออาจใช้เลเซอร์สำหรับชี้ดาวแทนก็ได้เพื่อความสะดวกในการเล็งตำแหน่งขั้วเหนือของท้องฟ้า
3. ติดนาฬิกาไว้ใกล้กับ น๊อตเบอร์ 10 เพื่อใช้สังเกตเวลาการหมุนต่อรอบ ขณะใช้งาน
4. ติดตั้งหัวบอลสำหรับติดกล้องถ่ายภาพไว้ประมาณกึ่งกลางระหว่างจุดหมุนกับน๊อต เบอร์ 10 ที่ใช้สำหรับปรับมุมองศา
เทคนิคและวิธีการ
1. Barndoor tracker เป็นอุปกรณ์ที่สามารถติดตั้งบนขาตั้งกล้องและใช้หัวบอลติดบนอุปกรณ์ Barndoor tracker เพื่อความสะดวกในการจัดองค์ประกอบภาพของกล้องดิจิตอล ซึ่งมีวิธีการใช้งานง่ายๆ โดยหลังจากติดตั้งกล้องดิจิตอลบอล Barndoor tracker แล้วให้ปรับแกน (กล้องเล็งดาวเหนือ ที่เราทำจากหลอดกาแฟ) ชี้ไปยังขั้วเหนือของท้องฟ้า (สามารถหาตำแหน่งดาวเหนือได้จากแผนที่ดาว หรือโปรแกรมดูดาว เช่น โปรแกรม Stellarium) ซึ่งกล้องเล็งดาวเหนือ จะช่วยในการจัดตำแหน่งของขาตั้งให้ตรงทิศเหนือถูกต้องแม่นยำยิ่งขึ้น สำหรับประเทศไทยนั้นขาตั้ง Barn-door Tracker จะเอียงทำมุมประมาณ 15 องศา (ประเทศไทยตั้งอยู่ที่ตำแหน่งละติจูดที่ 15 องศา เหนือ)
ในการติดตั้งและใช้งานขาตั้ง Barn-door Tracker ก็มีหลักการเดียวกับขาตั้งกล้องดูดาวแบบ Equatorial การจัดตำแหน่งขาตั้งกล้องดูดาวไปยังทิศเหนือที่แม่นยำและถูกต้องนั้นเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการถ่ายภาพดาวและติดตามดาว
2. จากนั้นก็ตั้งถ่ายภาพแบบหน่วงเวลา (โหมด B) ซึ่งอาจเปิดหน้ากล้องนานตั้งแต่ 1-5 นาที (หากเกิน 5 นาที อาจเกิดความคลาดเคลื่อนได้) หรือหมุนน๊อตจนสุดเกลียว
3. ระหว่างการถ่ายภาพให้หมุนแกนน๊อตให้เคลื่อนที่ไปพร้อมๆกับการหมุนของเข็มนาฬิกา ก็จะได้การเคลื่อนที่ตามดาวที่สัมพันธ์กับวัตถุท้องฟ้า
4. เลนส์ที่ใช้ถ่ายภาพด้วยอุปกรณ์ Barn-door Tracker ควรเลือกเลนส์ที่มีทางยางโฟกัสไม่เกิน 50 mm. หากทางยาวโฟกัสมากกว่านี้อาจทำให้ภาพเบลอหรือไม่คมชัดเนื่องจากกำลังขยายที่มากเกินไป เพราะอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นมีข้อจำกัดด้านความละเอียดในการเคลื่อนที่ตามวัตถุท้องฟ้าอยู่พอสมควร
5. การปรับโฟกัสของเลนส์ควรศึกษาระยะไกลสุด (อินฟินิตี้) ของเลนส์ก่อนการถ่ายภาพเนื่องจากระยะชัดที่สุดของระยะไกลสุด (อินฟินิตี้) ของเลนส์ แต่ละตัวอาจปรับอยู่ในตำแหน่งที่ต่างกัน และไม่ควรใช้ระบบออโต้โฟกัสอย่างเด็ดขาด เพราะกล้องจะไม่สามารถหาโฟกัสได้ในตอนกลางคืน รวมทั้งปิดระบบกันสั่นของเลนส์ (หากมี)
6. ค่าความไวแสง (ISO) ที่ใช้ตั้งแต่ 200 – 800 และควรเปิดฟังก์ชั่น Noise reduction (ถ้ามี) จะทำให้ภาพถ่ายมีรายละเอียดที่ดีมากขึ้นเนื่องจากฟังก์ชั่น Noise reduction จะช่วยกำจัดสัญญาณรบกวน(Niose) ของภาพได้ในระดับหนึ่ง
7. ในการถ่ายภาพประเภทนี้อุปกรณ์สำคัญอีกอย่างหนึ่งก็คือ สายลั่นชัตเตอร์เนื่องจากต้องถ่ายภาพเป็นเวลานาน ถ้ากล้องที่มีระบบล็อคกระจกสะท้อนภาพควรกดยกกระจกสะท้อนภาพทิ้งไว้ก่อนประมาณ 5 วินาที แล้วจึงกดเปิดม่านชัตเตอร์เพื่อป้องการการสั่นไหวและให้ได้ภาพที่คมชัดที่สุด
8. ควรเตรียมแบตเตอรี่สำรองเผื่อไว้เพราะการถ่ายภาพดาวเคราะห์ ดาวหาง หรือเนบิวลา จำเป็นต้องเปิดหน้ากล้องทิ้งไว้นานๆ ทำให้สิ้นเปลืองพลังงานพอสมควร
9. การบันทึกข้อมูลควรเลือกรูปแบบไฟล์เป็น RAW format เพื่อที่จะสามารถนำมาปรับเปลี่ยนแก้ไขภาพเพิ่มเติมในภายหลังได้อย่างยืดหยุ่นกว่าไฟล์แบบ JPEG
ในการถ่ายภาพ กลุ่มดาว ทางช้างเผือก เนบิวลา หรือกาแล็กซี การถ่ายภาพประเภทนี้ยังมีรายละเอียดอีกมากมาย ในการอธิบายข้างต้นเป็นเพียงวิธีการพื้นฐานเท่านั้น ยังมีเทคนิคและวิธีการที่ต้องเรียนรู้และต้องทำความเข้าใจในด้านดาราศาสตร์อยู่พอสมควร อีกทั้งยังจำเป็นต้องอาศัยประสบการณ์ในการลองผิดลองถูก ซึ่งการถ่ายภาพประเภทนี้นอกจากจะต้องเรียนรู้เทคนิควิธีการและความรู้ทางดาราศาสตร์แล้ว ยังจำเป็นต้องทรายถึงลักษณะของวัตถุที่ต้องการจะถ่ายว่าเป็นวัตถุท้องฟ้าประเภทใหน มีความสว่างเท่าใด และอยู่บริเวณใดของท้องฟ้าอีกด้วย
*********************
เกี่ยวกับผู้เขียน
ศุภฤกษ์ คฤหานนท์
สำเร็จการศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาฟิสิกส์ จากมหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงใหม่ และครุศาสตรมหาบัณฑิต สาขาเทคโนโลยีและการสื่อสาร จากมหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงใหม่
ปัจจุบันเป็นเจ้าหน้าที่สารสนเทศทางดาราศาสตร์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ สดร., เคยทำวิจัยเรื่อง การทดสอบค่าทัศนวิสัยท้องฟ้าบริเวณสถานที่ก่อสร้างหอดูดาวแห่งชาติ มีประสบการณ์ในฐานะวิทยากรอบรมการดูดาวเบื้องต้น และเป็นวิทยากรสอนการถ่ายภาพดาราศาสตร์ในโครงการประกวดภาพถ่ายดาราศาสตร์ ประจำปี 2554 ของ สดร.ในหัวข้อ “มหัศจรรย์ภาพถ่ายดาราศาสตร์ในเมืองไทย”
“คุณค่าของภาพถ่ายนั้นไม่เพียงแต่ให้ความงามด้านศิลปะ แต่ทุกภาพยังสามารถอธิบายด้วยหลักการทางวิทยาศาสตร์ได้อีกด้วย”
อ่านบทความ ศุภฤกษ์ คฤหานนท์ ทุกวันจันทร์ที่ 1 และ 3 ของเดือน
