Tranzyty ISS przed tarcz� S�o�ca i Ksi�yca

Niemal ka�dy z nas, cho� raz w �yciu, widzia� na nocnym niebie bardzo jasny, punktowy obiekt szybko przesuwaj�cy si� w�ród gwiazd. To Mi�dzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS) w czasie swojego kolejnego przelotu nad Ziemi�. Poniewa� w sprzyjaj�cych okoliczno�ciach jasno�� stacji mo�e wynie�� nawet -5^mag, przeloty takie s� bardzo efektowne i cz�sto staj� si� motywem zdj�� mi�o�ników astronomii. Jednak w tym artykule zajmiemy si� nieco innymi zjawiskami zwi�zanymi z przelotami ISS.

Dane ISS
Data wyniesienia	20.11.1998
Wymiary	109 x 73 x 27,5 m
Orbita	397,8 x 408,2 km, nachylenie 51,6°
Czas obiegu	92,6 min.

W odró�nieniu od przelotów nocnych, w czasie których, aby dostrzec ISS, musi by� ona o�wietlona przez S�o�ce, chcia�bym zwróci� uwag� na dwa, niezwykle ciekawe, zjawiska, które mo�emy obserwowa� niezale�nie od pory dnia i warunku o�wietlenia stacji. S� to tranzyty ISS przed tarcz� S�o�ca i Ksi�yca. Wydawa� by si� mog�o, �e z powodu ci�g�ego ruchu obrotowego Ziemi, ruchu w�asnego S�o�ca i Ksi�yca po sferze niebieskiej, ich stosunkowo niewielkich rozmiarów k�towych oraz du�ej szybko�ci orbitalnej ISS, zjawiska takie s� niezwykle rzadkie i ekstremalnie trudne do zaobserwowania. Jednak sytuacja nie jest tak beznadziejna, jakby wynika�o z powy�szych warunków. Okazuje si�, �e z danego miejsca na Ziemi, o ile tylko dopisze pogoda, mo�na zaobserwowa� w ci�gu roku wiele tranzytów, zarówno dziennych, jak i nocnych. Oczywi�cie, wi��e si� to z konieczno�ci� przemieszczania si�, tzw. gonienia tranzytów, ale cz�sto odleg�o�ci pomi�dzy aktualnym miejscem pobytu, a centraln� lini� tranzytu s� niewielkie, nie przekraczaj�c 20-25 kilometrów.

Przygotowania
Aby zosta� skutecznym �owc� tranzytów, nale�y mie� dok�adnie wyliczon� efemeryd� ka�dego z nich. Tu, z pomoc� przychodzi serwis www.calsky.com, który jest doskona�� pomoc� w planowaniu obserwacji tranzytów ISS, a szerzej, niezwykle rozbudowan� aplikacj� kalkuluj�c�, obejmuj�c� wszystkie najwa�niejsze zjawiska rozgrywaj�ce si� na niebie. Na jej podstawie przedstawi� kolejne kroki w przygotowaniach do obserwacji i rejestracji tranzytów ISS przed tarcz� S�o�ca i Ksi�yca oraz wyja�ni� najwa�niejsze poj�cia.

Strona CalSKY dost�pna jest jedynie w j�zyku angielskim i niemieckim. Dlatego wa�ne jest dok�adne zapoznanie si� ze s�ownictwem wykorzystywanym w opisie efemeryd, by w pe�ni zrozumie� i wykorzysta� otrzymane dane. Ale najpierw musimy przej�� przez proces rejestracji, który, cho� nie jest obowi�zkowy, bardzo u�atwi nam w przysz�o�ci pos�ugiwanie si� serwisem.

Proces rejestracji jest prosty i przejrzysty, cho� do�� d�ugi opisowo. Kluczowe jest dok�adne zaznaczenie na mapie Google Earth swojego sta�ego miejsca obserwacji/pobytu, by efemerydy by�y wiarygodne. Pokrótce przedstawi� kolejne kroki rejestracyjne:

1. ustalenie pozycji geograficznej,
2. ustalenie strefy czasowej,
3. ustalenie stanu do�wiadczenia astronomicznego,
4. ustawienia dodatkowe (opcjonalne),
5. ustawienia zwi�zane z adresem e-mail.

Po przej�ciu powy�szych kroków wystarczy nacisn�� „go!” i gotowe. Na podany przez nas adres e-mail powinni�my otrzyma� link aktywacyjny, a po aktywacji informacj� o za�o�eniu konta z jego szczegó�ami.


Jeste�my zatem gotowi do generowania efemeryd. Z g�ównego, górnego menu wybieramy Satellites, a nast�pnie Internat. Space Station ISS z rozwini�tego podmenu (Rys. 1). Otwarta strona zawiera u góry po lewej stronie okienka wyboru daty i godziny oraz okres na jaki chcemy skalkulowa� zjawiska (Select duration). Poni�ej znajduje si� krótki wst�p oraz informacje o ISS i jej orbicie, wraz z „wiekiem” danych (Age Elements). Zwró�my uwag� na ma�y semafor – w czytelny sposób pokazuje on u�yteczno�� danych i ich wp�yw na wyniki kalkulacji tranzytów w przypadku efemeryd, w szczególno�ci na okresy zaczynaj�ce si� pó�niej ni� oko�o tydzie� od aktualnej daty. W przypadku semafora pokazuj�cego zielone �wiate�ko, mo�emy by� pewni dok�adno�ci efemerydy, a �wiate�ka �ó�te i czerwone oznaczaj� stopie� niepewno�ci oblicze�. Jak si� dalej oka�e, CalSKY sam czasem sygnalizuje niepewno�� kalkulacji.


Pod tymi informacjami znajduje si� tabelka, która jest dla nas istotn� cz�ci� obliczania tranzytów. Jest to selekcja zjawisk, które CalSKY ma uwzgl�dnia� w kalkulacji. Nas interesuj� jedynie tranzyty i bliskie przeloty dotycz�ce S�o�ca i Ksi�yca. W tym przypadku, zaznaczenia powinny wygl�da� tak, jak na za��czonym zrzucie ekranowym (Rys. 2). Opcja z wyborem stopni k�towych lub kilometrów dotyczy maksymalnej odleg�o�ci k�towej ISS od �rodka (!) tarczy S�o�ca/Ksi�yca lub maksymalnej odleg�o�ci ustalonego w CalSKY miejsca obserwacji od linii centralnej tranzytu. Te informacje ustawiamy wed�ug uznania, cho� ja bazuj� na ustawieniu odleg�o�ci k�towej 1,5°. Po wybraniu opcji klikamy „go!” i czekamy na wygenerowanie listy zjawisk.

Interpretacja efemeryd
Po chwili oblicze� CalSKY generuje tabel� z tranzytami, które odpowiadaj� naszym wytycznym. Przeanalizujmy dwa przyk�ady, których terminy s� bliskie dacie bie��cej, czyli w tym przypadku 27 lutego 2015. Miejsce obserwacji ustawi�em na okolice wsi Jeziory Wielkie w Wielkopolsce. Po wybraniu okresu kalkulacji 1 miesi�c, CalSKY pokaza� dwa zjawiska, które prezentuj� na zrzucie ekranowym (Rys. 3).


Pierwszy bliski przelot (dotycz�cy S�o�ca), który mo�emy obserwowa� jako tranzyt, nast�pi 3 marca o godzinie 9.04.47,33 (przy tranzytach dok�adno�� wcale nie jest �miesznie wysoka!). Drugie zjawisko to tranzyt na tle tarczy Ksi�yca w dniu 11 marca o godzinie 6.47.24,51. W tym przypadku mamy szcz�cie znajdowa� si� bezpo�rednio w pasie tranzytu. Obydwa zjawiska bazuj� na aktualnych danych orbitalnych i nie s� obarczone b��dem pomiaru. Jednak ka�d� efemeryd� nale�y koniecznie zweryfikowa� krótko przed zjawiskiem, najlepiej bezpo�rednio przed wyjazdem w teren. Mo�e si� okaza�, �e czas zjawiska b�dzie si� ró�ni� od wyliczonego wcze�niej o kilka sekund! Przy tranzycie trwaj�cym 1-2 sekundy jest to ró�nica kolosalna, wp�ywaj�ca na powodzenie obserwacji.

Klikaj�c na odno�nik (link) ISS w kolumnie Object (Link), przechodzimy do strony z map� nieba pokazuj�c� zjawisko oraz ze szczegó�owymi danymi, które nie s� nam niezb�dne do zaplanowania obserwacji. Sama mapa jest przydatna, bo unaocznia przebieg zjawiska, a maj�c w g�owie ten widok, �atwiej nam zrozumie� i przygotowa� obserwacj�. Map� mo�na spersonalizowa� dzi�ki tabelce znajduj�cej si� nad map�, co polecam, by mapa sta�a si� jak najbardziej czytelna. Warto poeksperymentowa�! Zrzuty ekranowe (Rys. 4 i 5) pokazuj� przebieg wliczonych przez CalSKY zjawisk widzianych oczami obserwatora znajduj�cego si� na wcze�niej ustalonej pozycji geograficznej. Jak wida�, w przypadku obydwu zjawisk istnieje mo�liwo�� poprawienia warunków obserwacyjnych, o czym za chwil�.

Kolumna Event zawiera podstawowe informacje na temat danego zjawiska, z których cz�� jest dla nas bardzo wa�na. Niektóre z nich, dotycz�ce wzajemnego po�o�enia ISS i S�o�ca/Ksi�yca, �adnie pokaza�a nam ju� mapa nieba. Dodatkow� informacj� jest tu rozmiar k�towy ISS – Angular diameter, wyra�ony w sekundach �uku. Pozwala on na obliczenie wielko�ci obrazu ISS na matrycy. W drugiej cz�ci informacji znajduj� si� nast�puj�ce, wa�ne dla nas, dane dotycz�ce centralnej linii tranzytu: dystans od linii centralnej do obserwatora (Distance), kierunek, w którym musimy si� uda�, by znale�� si� na linii centralnej (Azimuth), szeroko�� pasa tranzytu (width) oraz maksymalny czas trwania zjawiska tranzytu (max. duration). W przypadku zjawisk „ksi�ycowych” przydatn� informacj� jest wysoko�� S�o�ca nad horyzontem (Sun elevation) oraz elongacja Ksi�yca (Elongation from Sun).

Przyk�ady
W przyk�adzie pierwszym mamy do czynienia z bliskim przelotem przy tarczy S�o�ca, przy odleg�o�ci ISS od �rodka tarczy s�onecznej wynosz�cej nieca�y stopie� (Separation=0.993°), co przek�ada si� na odleg�o�� linii centralnej od obserwatora wynosz�c� ponad 50 km (Distance=50.29 km). Jednak szeroko�� pasa tranzytu 13,5 km (width=13.5 km) redukuje nam nieco odleg�o��, jak� musimy przejecha�, by zarejestrowa� cho� krótki moment tranzytu. Natomiast je�li zdecydujemy si� na pokonanie 50 km i ustawienie si� na linii centralnej, zarejestrujemy tranzyt trwaj�cy 1,3 sekundy (max. duration=1.3 s). Informacj� dodatkow� jest azymut i kierunek geograficzny (po�udnie-po�udniowy wschód) najbli�szego nam punktu na linii centralnej (Azimuth=150.6° SSE).



Drugi przyk�ad to tranzyt na tle Ksi�yca w miejscu obserwacji. Odleg�o�� k�towa ISS od �rodka tarczy Ksi�yca wyniesie ok. 0,2° (dok�adnie 0,197°), a tranzyt potrwa 1,83 sekundy. Wa�n� informacj� jest to, �e przelot ISS b�dzie o�wietlony, a jasno�� stacji wyniesie -1,9^mag. Ten parametr, w po��czeniu z informacj� o wysoko�ci S�o�ca nad horyzontem (tu: +4°) oraz elongacji Ksi�yca (tu: 120°), pozwoli nam na ocen� czy stacja b�dzie widoczna na niebie go�ym okiem w czasie przelotu. Szczególnie w nocy, tranzyt podczas przelotu o�wietlonego jest �atwiejszy do „opanowania” w terenie, poniewa� widzimy zbli�aj�c� si� do Ksi�yca stacj� ISS. W przypadku przelotów nieo�wietlonych dzia�amy „po omacku”, bazuj�c jedynie na wskazaniach zegarka. Ale wró�my do omawiania przyk�adów. W przyk�adzie drugim pozytywnie nastrajaj� kolejne dane: linia centralna przechodzi jedynie 6 km na pó�nocny zachód (NW) od miejsca obserwacji, co pozwala na zaplanowanie miejscówki bli�ej tej linii. Pas tranzytu b�dzie mia� szeroko�� 19,7 km, a maksymalny czas trwania wyniesie 2,9 sekundy. Oznacza to, �e przemieszczaj�c si� na lini� centraln� zyskujemy ponad sekund� na czasie tranzytu.



Przypatrzmy si� teraz odno�nikom w kolumnie Event. Klikaj�c na Centerline przechodzimy do strony z map� Google Earth z naniesion� pozycj� obserwatora i wykre�lon� lini� centraln�. Ta przejrzysta wizualizacja pozwoli nam na dok�adne zaplanowanie regionu/miejsca obserwacji w przypadku pogoni za tranzytem. Zauwa�my, �e do okienek wyboru daty i czasu dochodzi nam jeszcze jedno: Select interval. Dotyczy ono linii centralnej i pozwala na okre�lenie interwa�u czasowego kolejnych momentów wybranego zjawiska. Dane, skalkulowane z zadan� cz�stotliwo�ci�, widoczne s� w tabeli pod map�, a punkty na linii centralnej im odpowiadaj�ce widoczne s� na mapie. Im wi�kszy interwa�, tym mniej danych w tabeli i mniej punktów widocznych na linii centralnej. Rozk�ad punktów na linii centralnej bardzo przejrzy�cie pokazuje nam dynamik� zjawiska w odniesieniu do powierzchni Ziemi. Polecam porównanie wizualizacji z interwa�em o warto�ci 0,1 sekundy i 1 sekundy. Mapy dotycz�ce dwóch rozpatrywanych zjawisk za��czam jako zrzuty ekranowe (Rys. 4A i 5A). Z odno�nikiem closest point nale�y post�powa� ostro�nie, na szcz�cie po jego klikni�ciu wyskakuje okienko potwierdzaj�ce jego wybór. Przekierowuje nas on na stron� z map� nieba tranzytu i jednocze�nie zmienia miejsce obserwacji na najbli�szy nam punkt linii centralnej. Skutkuje to konieczno�ci� ponownego wprowadzenia naszego miejsca obserwacji w przypadku kalkulacji innych zjawisk. Du�o bezpieczniej jest klikn�� na odno�nik ->Map. Otwiera on now� stron� z map� satelitarn� okolic najbli�szego nam punktu linii centralnej, co pozwala na ocen� czy warto si� tam przemieszcza� ze wzgl�du na charakterystyk� terenu i stan jego urbanizacji. Dla unaocznienia niepewno�ci kalkulacji¹ w d�u�szych okresach czasowych, zamieszczam te� zrzut ekranowy efemerydy (Rys. 6) skalkulowanej na prawie dwa miesi�ce przed dat� zjawiska. W kolumnie Event widnieje informacja, �e czas tranzytu jest niepewny w granicach 7 minut!


Obserwacje
Kiedy przeanalizowali�my ju� efemerydy i nadszed� czas tranzytu, musimy si� do niego przygotowa�. Niezale�nie od tego, czy b�dzie to tranzyt dzienny czy nocny, na tle S�o�ca czy Ksi�yca, kluczowe jest zsynchronizowanie naszego zegarka z czasem lokalnym (CET/CEST) co do sekundy. Ja wykorzystuj� do tego zegar na stronie www.heavens-above.com znajduj�cy si� w ramce w prawym górnym rogu strony. Zegarek, to w przypadku tranzytów, nasza podstawowa pomoc obserwacyjna. Przy zjawisku trwaj�cym 1-3 sekund, dok�adno�ci nigdy nie za wiele.

Co do sprz�tu optycznego, mo�na ju� zaczyna� z prostymi teleobiektywami fotograficznymi o ogniskowej od 300 mm, jednak zalecam sprz�t optyczny o ogniskowych od 600 mm wzwy�, co zapewni odpowiednio du�e odwzorowanie. W przypadku teleskopów wa�nym parametrem jest tak�e apertura, która odpowiada za rozdzielczo�� obrazu. Dobrym wyborem b�dzie np. refraktor apochromatyczny o �rednicy 80 mm, teleskop Maksutowa 90-127 mm, czy nawet teleskop Newtona o aperturze 150 mm czy 200 mm. Rozpi�to�� sprz�towa jest ogromna, cho� warto wypo�rodkowa� mo�liwo�ci optyczne i kompaktowo��. Mniejszy sprz�t jest stabilniejszy i �atwiejszy w opanowaniu, a tak�e mobilniejszy, co w przypadku tranzytów ISS ma niebanalne znaczenie. Tranzyty mo�na te� nagrywa�, wykorzystuj�c do tego aparaty czy kamery, mo�na te� po prostu obserwowa� przez lornetk� lub teleskop, ale w tym artykule skupimy si� na fotografowaniu.

Wybór sprz�tu fotograficznego równie� pozostawiam do indywidualnego rozpatrzenia, jednak zalecam lustrzanki cyfrowe z trybem seryjnym o szybko�ci co najmniej 4-5 klatek na sekund� obs�uguj�ce karty pami�ci o szybkim transferze danych. Zapewni nam to komfort uchwycenia tranzytu ISS na co najmniej kilku klatkach. Warto sprawdzi� czy nasz aparat umo�liwia wykonywanie zdj�� seryjnych przy wykorzystaniu bezprzewodowego pilota. Je�li nie, pozostanie nam trzymanie palca na spu�cie migawki przez ca�y czas trwania tranzytu. Jednak nie powinno to wp�yn�� niekorzystnie na ostro�� zdj��, poniewa� czasy ekspozycji b�d� bardzo krótkie.

Ostatni�, lecz wcale nieb�ah�, spraw� jest wybór monta�u teleskopu lub statywu fotograficznego na aparat z teleobiektywem. Musi by� on solidny, stabilny, z mo�liwo�ci� p�ynnej i pewnej regulacji ustawienia. Dobrze sprawdzi si� tu monta� azymutalny w przypadku l�ejszych teleskopów, monta� paralaktyczny dla ci�szych teleskopów, czy olejowa g�owica wideo dla aparatów z teleobiektywem.

Pisz�c o fotografowaniu tranzytów z wykorzystaniem teleskopu rozumiem fotografi� w ognisku g�ównym (pami�tajmy o odpowiednim pier�cieniu T2 do pod��czenia lustrzanki).

Spakowani i uzbrojeni w dokumentacj� tranzytu i mapk� okolic, w które si� udajemy, mo�emy rusza�. Zaplanujmy odpowiednio wczesny start – lepiej by� na miejscu pó� godziny przed zjawiskiem i spokojnie si� rozstawi�, ni� mie� 5 minut na przygotowania w terenie i nerwowe ruchy. Oczywi�cie, najgorzej si� spó�ni�! Maj�c zapas czasowy b�dziemy przygotowani na niezale�ne od nas trudno�ci w dotarciu na miejsce, czy szybk� zmian� miejscówki spowodowan� nieprzewidzianymi okoliczno�ciami na wybranej przez nas wcze�niej. I, co najwa�niejsze, b�dziemy mieli czas na przetestowanie ró�nych kombinacji czasów migawki i warto�ci przys�ony. Zdecydowanie zalecam korzystanie z pe�nego trybu manualnego M.

Przygotowuj�c si� na tranzyt „s�oneczny”, pami�tajmy o zachowaniu zasad bezpiecze�stwa – bezwzgl�dnie koniecznym wyposa�eniem musi by� aperturowy (obiektywowy) (filtr s�oneczny, niezale�nie od tego, czy planujemy fotografowa� przez teleskop czy teleobiektyw. Zalecam wykorzystanie folii mylarowej Baader Planetarium ND5 do wykorzystania wizualnego, by móc w razie czego bezpiecznie spojrze� na S�o�ce przez wizjer aparatu. Nie jest to bezpieczne przy korzystaniu z folii fotograficznej ND3.8. W sprzeda�y s� równie� (filtry szklane w dopasowanych oprawach.

Na kilka minut przed tranzytem warto sprawdzi� poprawno�� dzia�ania sprz�tu, ustawi� S�o�ce/Ksi�yc w �rodku kadru i na ok. minut� przed zjawiskiem jeszcze raz skorygowa� to ustawienie. Patrz�c na zsynchronizowany zegarek, na oko�o sekund� lub dwie przed czasem zjawiska wyzwalamy migawk� w trybie seryjnym na kolejne kilka-kilkana�cie sekund. Po zwolnieniu migawki poczekajmy a� aparat zako�czy proces zapisu zdj�� na karcie i mo�emy zacz�� przegl�da� zdj�cia w poszukiwaniu klatek, na których zarejestrowa�o si� zjawisko tranzytu. Zapewniam, �e po ich znalezieniu na naszej twarzy zago�ci szeroki u�miech i odczujemy wielk� satysfakcj� z zarejestrowania tak ulotnego i krótkiego zjawiska.

Tranzyt ISS na tle tarczy Ksi�yca w nocy 6/7 lutego 2015²
Poni�ej prezentuj� trzy klatki z pierwszego zarejestrowanego przeze mnie tranzytu ISS na tle tarczy Ksi�yca w nocy 6/7.02.2015. Przygotowa�em si� na to zjawisko bardzo starannie, a i tak do ko�ca nie by�em pewny rezultatów. Jednak okaza�o si�, �e dobra synchronizacja zegarka w po��czeniu z komfortowym zapasem czasowym na próby sprz�towe to prosty przepis na powodzenie akcji. W ramce poda�em najwa�niejsze parametry sesji. Teraz wydaje mi si�, �e mog�em ustawi� nieco krótszy czas migawki, ale, jak to si� mówi, pierwsze koty za p�oty. Na zdj�ciach do�� wyra�nie wida� ISS, ale od razu rzuca si� w oczy niedostateczna rozdzielczo�� i skala obrazu, dlatego tak wa�na jest odpowiednia apertura i ogniskowa.

Dane dla zarejestrowanego tranzytu
Wspó�rz�dne miejscówki	52.316276 N, 16.851379 E
Detektor	Nikon D5100 z kart� SDHC I SanDisk Ultra
Obiektyw	Tamron 70-300 mm
Wykorzystane parametry	f=300 mm, f/8, ISO200, 1/640 sek.

Je�li porównamy za��czon� mapk� tranzytu CalSKY ze zdj�ciami, wida� godn� podziwu zgodno�� efemerydy z rzeczywistym przelotem. Warto te� zwróci� uwag�, �e zarejestrowany przeze mnie tranzyt mia� miejsce podczas przelotu nieo�wietlonego. Tranzyt o�wietlony da inny obraz ISS na tle tarczy, o czym nale�y pami�ta�. Jaki? Najlepiej spróbowa� i przekona� si� samemu!

Ko�cz�c, zach�cam wszystkich do prób obserwacji i rejestracji tranzytów ISS, jako aktywnej i emocjonuj�cej odskoczni od �mudnych obserwacji nocnych. Jedynym czynnikiem, który mo�e zniweczy� dobrze zaplanowan� akcj� polowania na tranzyt jest pogoda. No, ale na ni� nie mamy �adnego wp�ywu. Mo�emy jednak �ledzi� rozwój sytuacji pogodowej na animacjach ze strony www.sat24.com i na bie��co planowa� ewentualn� zmian� miejsca obserwacji.

�ycz� powodzenia!

---

¹W skrajnych przypadkach mo�e si� okaza�, �e parametry przelotu zmieni�y si� na tyle, �e przesta� on spe�nia� warunek maksymalnej odleg�o�ci k�towej lub odleg�o�ci w kilometrach od linii centralnej i w ogóle nie pojawi si� w tabeli zjawisk!
²Wi�cej na ten temat tu: Historia dwóch tranzytów ISS