ã Rodolfo Calanca, 2007

Breve nota sull’influenza del seeing nelle riprese digitali in alta risoluzione

In un articolo, mio e di Cristian Fattinnanzi, sull’influenza del seeing nelle riprese digitali in alta risoluzione  apparso nel numero di maggio 2006 di COELUM (pp. 56-59) sviluppavamo delle considerazioni sulle grandezze che devono essere tenute in conto per valutare la qualità delle immagini planetarie.

In particolare, si definiva il parametro di Fried, una misura delle dimensioni medie delle “bolle” che generano la turbolenza atmosferica. Occorre sempre tener presente un fatto fondamentale: maggiore è il parametro di Fried, migliore è il seeing.

Ora, solo in poche località “astronomiche” del pianeta  tale parametro ha un valore compreso tra i 250 e i 300 mm, mentre nella nostra penisola  solo raramente le bolle di turbolenza superano le dimensioni medie di 80-90 millimetri, a cui corrisponde un seeing di 1”,5 (alla lunghezza d’onda della luce di 0,55 micron). E’ invece assai più probabile che il loro valore sia mediamente di 40 o 50 mm.

La tabella n. 3 del citato articolo (p. 58), associa poi, ad un determinato valore del seeing, il diametro massimo utilizzabile del telescopio (che si può prendere pari a 3,5 volte il valore del parametro di Fried).

Scopriamo allora che con bolle di 90 mm, il seeing è 1”,5 ed il diametro massimo utilizzabile del telescopio è 32 centimetri (guarda caso, pochi centimetri in più del telescopio normalmente impiegato da Cristian Fattinnanzi!).

Ora, se con questo seeing volessimo usare, ad esempio, un telescopio professionale di 1,5 metro (come abbiamo già fatto all’Osservatorio di Loiano con riprese di Saturno e Marte) avremmo una spiacevolissima sorpresa: con tale telescopio è infatti praticamente impossibile ottenere delle immagini planetarie ( e quindi anche di Vesta) di buona qualità!

Per chiarirne il motivo è opportuno non dimenticare ciò che qualsiasi buon astroimager sa: i pianeti si riprendono in modo ottimale solamente se è possibile rispettare due condizioni operative.

La prima è che l’effetto negativo della turbolenza si riduce in modo sostanziale solo quando il tempo di integrazione è brevissimo, dell’ordine dei centesimi di secondo o anche meno.

La seconda condizione è che occorre raccogliere, da un filmato, un gran numero di frame sui quali si opererà una rigorosa selezione qualitativa. E’ perciò conveniente utilizzare le piccole ed economiche webcam, i cui filmati, opportunamente processati, daranno migliaia di immagini singole del pianeta sulle quali si opererà una selezione (automatica, grazie a software come IRIS) che ne ridurrà, a seconda della qualità del seeing, il numero, anche di una percentuale molto consistente.

Le immagini selezionate saranno messe tutte “a registro” e sommate per aumentare in modo sostanziale il rapporto segnale/rumore dell’immagine finale. E’ fondamentale tenere presente che se il numero delle immagini utilizzabili per la somma è piccolo (minore di 300, ad esempio), l’immagine finale, anche se pesantemente elaborata con potentissimi algoritmi software, non sarà mai di alta qualità.

Qualche lettore potrebbe chiedermi: è possibile quantificare la percentuale delle immagini planetarie utilizzabili, ricavate da un filmato con la webcam, sia per il telescopio di 1,5 metri sia con quello di 25 centimeri, ovviamente a parità di seeing?

La risposta è affermativa per qualsiasi dimensione del telescopio, sempre che sia conosciuto il valore del parametro di Fried durante le riprese. L’espressione che fornisce questa percentuale è data alla p. 58 dell’articolo citato. Se vi inseriamo il diametro D del telescopio (1 metro) e un parametro di Fried r₀ di 70 mm, vedremo (con sgomento!) che solo  una immagine su 40 milioni è di buona qualità! Si spiega così l’affermazione che, in queste condizioni di seeing, il telescopio di 1,5 metro non può fornire immagini planetarie di alta risoluzione.

Invece, con un telescopio di 250 mm, e r₀ di 70 mm, 76 immagini su 100 sono di elevata qualità, una percentuale assai interessante.