Tulipallojen kuvaaminen

Meteoriittien putoaminen aiheuttaa aina tulipallon, hienon luonnonilmiön taivaalla. Ihminen on sen verran huono havainnointiväline, että pelkkien visuaalihavaintojen perusteella pudonneen meteoriitin etsintä on melkoista arpapeliä. Tarkimpienkin laskelmien jälkeen etsittävää maastoa jää helposti satoja neliökilometrejä. Ja tämä hyvässä tapauksessa jos havaitsijoiden joukossa on ollut pari tähtitaivaan hyvin tuntevaa alan harrastajaa ja olosuhteet ovat olleet kohdallaan. Meteoriittien talteensaamisen edellytyksiä on oikeastaan kolme : 1) Meteoriitti putoaa lähelle ihmisiä tai paikkaan, josta joku sen löytää. 2) Taivaalla näkyvä tulipallo saadaan kuvattua ja lentorata määritettyä tarkkaan. 3) Maasto alueella jonne meteoriitti putosi. Keskitytään tässä kohtaan 2.

Tulipallokuvauksen perusniksit

Tulipallojen kuvaamiseen, käytti sitten mitä välinettä tahansa, on olemassa muutama perusniksi:

1) Kuvassa pitää näkyä mahdollisimman paljon taivasta. Tämä siksi että tulipallo voi näkyä millä suunnalla taivasta tahansa. Tämä tarkoittaa lähinnä laajakulmaisia linssejä ja mielellään esteetöntä näkymää taivaalle. All-sky kamera on näkökentältään luonnollisesti ideaalinen tulipallokuvaukseen. Mutta all-sky kamera aiheuttaa omia ongelmia joihin en tässä puutu sen enempää kuin toteamalla että ongelmiin kuuluvat ainakin rajamagnitudi ja kuvan resoluutio.

2) Näkymä horisonttiin olisi hyvä olla esteetön ja kuvassa. Tulipallot ovat harvinaisia ilmiöitä. Mutta kirkkaan sellaisen voi saada kuviin jopa 600 km päähän. 600 km päässä näkyvä tulipallo näkyy koko lentomatkansa hyvin lähellä horisonttia. Siksi usein tulipalloja kuviin haluava asettaa kameran niin että kuvassa näkyy taivas mahdollisimman lähelle horisonttia. Jo muutaman asteen parannus nähdä alemmaksi laajentaa valvonnassa olevaa ilmatilaa hyvin paljon. Lähellä horisonttia näkyvät meteorit, vaikka kuvassa näyttävät lyhyiltä ja vaatimattomilta, ovat luultavasti lähempää tarkasteltuna tulipalloja. Kirkkaus kun vähenee kääntäen etäisyyden neliöön eli näkyy 4x himmeämpänä 200 km päästä mitä se on 100 km päästä katsottuna. Etäisyys tuplaantuu ja kirkkaus putoaa 1/4:aan (2^2=4). Ilmakehä omalta osaltaan sirottaa osan valosta matkalle. 

Tulipallojen kuvaaminen videokameroilla

Hyvin herkät valvontakamerat ovat mullistaneet tulipallojen ja meteorien havainnoinnin viimeisen kymmenen vuoden aikana. Sitä ennen videokuvaamiseen tarvittiin kalliita ja rikkoutumisherkkiä valovahvistimia. Nykyiset herkät cctv- eli valvontakamerat kykenevät näkemään valovoimaisella linssillä varustettuna yhtä paljon tähtiä kuin paljaalla silmälläkin näkee.

Tulipallojen ja meteorien kuvaamiseen tarvitaan:

1) Hyvä sijoituspaikka kameralle.

2) Herkkä cctv-kamera. Mustavalkoiset ovat herkempiä eikä väri-informaatiolle ole juurikaan tarvetta. 

3) Laajakulmainen ja valovoimainen linssi (mielellään f<1.5)

4) Säältä suojaava lämmitettävä suojakotelo.

5) Tarvittava kaapelointi. 

6) Tietokone ja videokaappari jolla videokuva kaapataan (saatavissa sekä ulkoisia (usb) että sisäisiä kaappareita).

7) Ohjelma joka tutkii videokuvaa reaaliaikaisesti ja tallentaa tapahtumat kuvina ja/tai videoina. Vaihtoehtoisesti ohjelma joka muodostaa summakuvia säännöllisin väliajoin.

En tässä mainostele sen enempää mutta muutamia ehdotuksia. Cctv-kamerat jotka on todettu hyviksi ovat Watec:n 902 -sarjan mv-kamerat. Ne ovat riittävän herkkiä ja laadukkaita. Mutta myös muilta valmistajilta löytyy herkkiä kameroita. Pelkästään kameroista voisi kirjoitaa hyvinkin pitkästi, mutta en ole niitä itse testaillut, joten jätän sen toisille. Kennon koolla on sen verran merkitystä että 1/2 tuuman kenno on hiukan herkempi kuin 1/3 tuuman kenno. Mutta 1/2 tuuman kennoon sopivat linssit ovat kalliimpia ja joitain linssejä ei edes valmisteta niille. Mutta kennon koko ei ole ratkaisevaa. Jos haluaa seurata myös päivätaivasta niin nykyisin on kameroita jotka vaihtavat automaattisesti yö- ja päivämoodiin valaistuksen mukaan. Yleensä päivällä ne kuvaavat värikuvaa, mikä on hyvä asia, ja yöllä mustavalkoista. Päivätarkkailussa on omia ongelmia joista ei tässä sen enempää, mutta Suomessakin on onnistuttu saamaan päivätulipalloja kuviin.  

Linsseissä on myös paljon vaihtoehtoja. Yksi käyttökelpoinen ja kohtalaisen edullinen linssi on 1/3 tuuman kennolle valmistettu Fujinonin 1.4-3.1 mm f/1,4 zoom-objektiivi. Sillä saa tarvittaessa all-sky näkymän, mutta zoomin ansiosta näkymää voi säätää oman havaintopaikan mukaan sopivammaksi. Itselläni se on 1/2 tuuman kennon kamerassa ja toimii siinäkin ihan hyvin. Linssin edullisuus johtuu muovista, joten linssi ei oikein vakuuta käsissä, mutta on tarkoitukseen oikein hyvä.

Ohjelmia jotka valvoo videokuvaa tulipallojen ja muiden tapahtumien varalta on nykyisin useita. Niitä löytyy nykyisin maksullisia (mm. UFOCapture), ilmaisia ja kotikutoisiakin (mm. Videoanalyzer). Tietokoneiden suorituskyky ei nykyisin ole enää pullonkaula (paitsi jos haluaa käyttää HD-kuvaa). Riippuen siitä minkä ohjelman hommaan valitsee ja mitä se tallentaa, kiintolevytilaa on hyvä olla riittävästi. 

Tulipallojen kuvaaminen webkameroilla

Tietokoneaikauden webkameroita on jo lähes joka kodissa. Niilläkin voi kuvata tulipalloja siinä missä herkemmillä valvontakameroilla. Ainoastaan kaikkein halvimmat webkamerat eivät ole riittäviä hommaan. Ne ovat liian epäherkkiä. Olisi tärkeää että webkameran kuvasta saadaan näkyviin edes joitain tähtiä edes jollain tavalla. Tähtiä tarvitaan kameran linssin kuvantamisparametrien määrittämiseen ja niitä tarvitaan havaitun tulipallon lentoradan määrittämiseen taivaalla. Muuten webkameran kuvan käyttökelpoisuus on aika heikko. Ei ne tietenkään koskaan ihan hukkaotoksia ole. Jo lentoradan kaltevuus kuvassa on hyödyllinen tieto. 

Tulipallojen kuvaaminen still-kameralla

Kirkkaan tulipallon voi vangita myös still-kamerakuvaan. Myös videokameroita käytetään toisinaan muodostamaan ns. summa- eli peakhold- kuvia. Niissä videokuvan pikseleiden kirkkain arvo tallentuu halutulta valotusajalta. Tästä on eräitä etuja, mutta valitettavasti tällöin yleensä menetetään videon suomat edut kappaleen nopeuden määrittämiseen.

Filmi- tai digitaalikameralla tulipalloja voi yrittää saalistaa kuvaamalla tähtitaivasta pitkillä valotusajoilla. Tärkeää on että kuvien väliin jää mahdollisimman vähän hukka-aikaa. Tähtien ei tarvitse olla kuvassa pistemäisiä vaan viivatähdetkin käy, joten mitään seurantalaitteistoa ei tarvita. Pelkkä tukeva kamerajalusta kelpaa. Monessa digikamerassa oleva intervallikuvaus mahdollistaa aika näppärästi myös tulipallokuvauksen. 

Monessa digikamerassa oleva toiminto pitkien valotusten kohinanpoistoon (noise reduction tms.) on syytä poistaa käytöstä. NR usein perustuu sille että varsinaisen kuvan jälkeen kamera kuvaa toisen kuvan suljin kiinni. Jälkimmäisen kuvan perusteella kamera osaa vähentää ensin otetusta kohinaa. Se valitettavasti tarkoittaa että jos kuvaat vaikka 10 minuutin valotusajoilla, niin kamera kuvaa taivasta 10 minuuttia, sitten 10 minuuttia mustaa ja sitten vasta seuraavan kuvan. Siinä on 50% mahdollisuus että se huikea tulipallo sattuu juuri kun kamera kuvaa mustaa vähennuskuvaan. Kun NR otetaan pois niin kuvat eivät kamerasta riippuen ole välttämättä kovin kauniita. Jos kohina alkaa olla itseään häiritsevä niin kannattaa harkita lyhyempiä valotuksia. Kameran ISO-asetus saisi olla niin herkällä kuin ilkeää, jotta nopeasti liikkuva meteori tai tulipallo tartuu kuviin. Myös linssin aukko saisi olla mahdollisimman auki, mutta ei ehkä kannata pitää ihan täydellä aukolla. Kuvatessa näet luultavasti usein tähdenlentoja itse kuvaamallasi taivaan alueella, mutta kuvista et niitä löydä. Tämä on normaalia ja johtuu juuri tähdenlentojen nopeudesta. Himmeät viirut (muut kuin tähtien synnyttävät viivat) voivat olla meteoreja tai sitten himmeitä satelliitteja joita et ehkä edes huomannut kuvatessasi.

Still-kuviinkin on mahdollista sisällyttää nopeustietoa. Se tapahtuu sijoittamalla kameran optiikan tielle pyörivä musta levy, josta on leikattu kaistaleet pois. Kun tiedetään kuinka nopeasti levy pyörii niin sen aiheuttamat katkokset tulipallon piirtämään viivaan mahdollistavat tulipallon nopeuden määrittämisen. Lisäksi tällä leikkurilla on sellainen pieni bonus että kuvaa voi valottaa pitempään ilman että taustataivas menee liian vaaleaksi kuvassa. Digikameroiden kohinaan se ei auta. 

Autojen kojelautakamerat

Viime vuosina monesta meteoriitin putoamisesta on saatu hienoa videokuvaa autoihin asetetuilla kojelautakameroilla. Ainakin poliisiautojen kamerat ovat tässä kunnostautuneet. Mutta myös siviiliautoissa nämä yleistyvät. 

Erityisesti kojelautakamerat osoittautuivat arvokkaiksi 15.2. 2013 Tsheljabinskin alueella näkyneen ja kuuluneen Chebarkulin meteoriitin putoamisen yhteydessä. Videoita tulipallosta saatiin kymmenistä eri suunnista ja paineaallon efektit tallentuivat erittäin hyvin kuviin. Venäjällä näitä kameroita on paljon käytössä koska kolarit ovat hyvin yleisiä ja niitä tehdään usein myös tahallaan vakuutuspetosten toivossa. Tämä on saanut ihmiset asentamaan näitä videokameroita autoihinsa voidakseen todistaa mitä oikeasti tapahtui. On luultavaa että ne yleistyvät myös Suomessa ja ainakaan vielä niiden käytölle ei ole laillisia esteitä. On kuitenkin aika harvinaista että juuri sinun auton kulkusuunnassa näkyisi upea tulipallo, joten ihan niiden varalta sellaista ei ehkä kannata hankkia. Mutta en sitä kielläkään. Itse olen ainakin yhden kirkkaan tulipallon nähnyt suoraan edessä kun olen ollut autolla liikkeellä.

Kännykkäkamerat

Mainitun Chebarkulin meteoriitin yhteydessä saatiin paljon myös arvokasta aineistoa kännykkäkameralla kuvatuista videoista. Itse tulipalloa kukaan ei ehtinyt luonnollisestikaan kännykkäkameralla kuvata, mutta tulipallon jälkeen lukuisat ihmiset kuvasivat taivaalla näkyvää komeaa vanaa ja kertoivat mitä oli tapahtunut. Paitsi että vana tallentui moniin videoihin, niin myös sanallinen selitys siitä mitä oli nähty ja miten nähty tulkittiin. Aineistosta voisi tehdä todella mielenkiintoisia tutkimuksia ihmisten käyttäytymisestä tällaisissa tilanteissa. Moni kuvasi vielä pilveä ja puheli kuvatessaan kun tulipallon aiheuttama räjähdyksenomainen voimakas paineaalto sai talot tärisemään ja ikkunat rikkoutumaan. Videoilta kuuluu myös ensimmäisen pamauksen jälkeen jyrinää ja useita muita kovia pamauksia kun ne pikkuhiljaa vaimenevat taustalle.

Eli jos näet todella kirkkaan tulipallon niin kannattaa ottaa kännykkäkamera esille ja kuvata videota mahdollisten äänihavaintojen tallentamiseksi. Äänihän tulee melkoisella viiveellä joka riippuu tilanteesta ja havaitsijan sijainnista suhteessa tulipallon lentorataan. Tyypillisesti viive on lentoradan loppupään alta noin minuutista useisiin, jopa kymmeneen minuuttiin sivussa ja kaukana lentoradasta. Tunguskan 1908 räjähdyksen paineaalto kuultiin ainakin 1000 km päässä ja 50 minuuttia myöhemmin tapahtumasta. Odottelen mielenkiinnolla tietoa siitä kuinka kaukana Chebarkulin meteoriitin paineaalto kuultiin. Yleensä meteoriitin putoamiseen liittyvät pamaukset on kuultu vaimeina vielä 150 km (viive 7,5 minuuttia) päässä lentoradasta, mutta Chebarkulin meteoriitti on ehdottomasti Tunguskan jälkeen voimakkain ja parhaiten dokumentoitu tapaus. 

Muita havaintovälineitä

Meteoriitin putoamisen tai siihen liittyvän tulipallon voi havaita myös muillakin välineillä. Ne ovat usein kuitenkin harrastajien ulottumattomissa, mutta ei kaikki. Itse en ole näihin hirveästi perehtynyt, joten tässä vain lyhyt ja puutteellinen yhteenveto.

Radiolla voi kuunnella meteorin aiheuttaman ionivanan aiheuttamia kaukana sijaitsevan lähetysaseman heijastumia. Tämä onnistuu kohtalaisen vaatimattomallakin välineistöllä. Lähinnä mitä tarvitaan on hyvä antennilaitteisto ja sopiva radiovastaanotin. Tietokoneelle on saatavissa ohjelmistoja jotka tutkivat signaalia ja niistä voi sitten nähdä meteorien aiheuttamat kaiut. Ohjelmat yleensä myös laskevat kaiut automaattisesti. Tähän käytetään myös televisiokanavien lähetystaajuuksia.

Tutka olisi erittäin hyvä väline ainakin isompien meteoriittien putoamisessa, mutta harrastajien ulottumattomissa. Tutka perustuu siihen että lähetetään radiosignaali ja kuunnellaan sen kaikuja. Tutkadatasta pystytään määrittämään meteoriitin paikka, nopeus ja lentosuunnan melko tarkkaan. Joskus tutkalla voidaan tarkkailla meteorin taivaalle jättämän ionivanan kaikua. Tämä on isompi kohde kuin itse kappale, joten sen havaitseminen onnistuu helpommin. Esimerkiksi Sodankylän observatoriolla on Pohjois-Suomen taivasta tarkkaileva meteoritutka. Luonnollisesti ilmapuolustukseen käytetyt tutkat olisivat hyviä tähän tarkoitukseen, mutta niiden tiedot ovat usein salassapidettäviä. 

Maailmalla on muutamia tapauksia että sadetutka on havainnut putovia meteoriittikappaleiden pilviä alhaisilla korkeuksilla. Nämä havainnot ovat usein johtaneet meteoriittien löytymiseen, sillä tutkakaiut ovat olleet pimeälennon loppuvaiheesta muutaman kilometrin korkeudelta. Tilanne on parantunut viime vuosina koska sadetutkat ovat tulleet entistä tarkemmiksi. Odotamme innolla ensimmäistä tapausta jossa Suomeen putoavasta meteoriitista saadaan sadetutkaan kaiku.

Radiometri on laite joka mittaa säteilyä. Esimerkiksi valon määrää. Herkkiä radiometrejä on käytetty meteorihavainnoissa paljonkin. Ne eivät kerro missä tulipallo tai meteori näkyi, vaan summaavat ja vahvistavat radiometrin näkökentästä tulevan valomäärän. Näitä on käytetty rinnan perinteisissä tulipallokameroissa, joissa kuva otetaan valokuvafilmille pitkällä valotusajalla. Tällöin tulipallon ajoittaminen on mahdotonta ja tarkka aika tarvitaan lentoradan ja aurinkokuntaradan määrittämiseen. Tietokoneen tallentamasta radiometrin datasta tulipallon tapahtuma-aika on kuitenkin mahdollista saada. Lisäksi hyvin tiheällä (useita kHz) näytteenottotaajuudella tulipalloista saadaan muutakin tietoa. Mm. niiden kesto ja kirkkauskäyttäytyminen. Tulipallon kirkkauskäyttätymisestä voidaan päätellä karkeasti mitä ainetta meteoroidi oli. Metallipitoiset ja kovat kivikappaleet käyttäytyvät eri tavalla kuin höttöiset muruset. Eräs erikoisempi ominaisuus mikä radiometriin liittyy on sen kyky havaita kirkas tulipallo pilvienkin läpi tai jopa näkymättömistä horisontin takaa. Riittää että tulipallo valaisee taivasta tai pilviä riittävästi että radiometri sen havaitsee.

Infraäänimikrofoni on laite joka taltioi matalampia taajuuksia kuin ihmiskorva voi kuulla. Infraääniasemia on Pohjoismaissakin useita. Niillä valvotaan mm. ydinkoekieltoa, sillä voimakkaat räjähdykset aiheuttavat jopa ympäri Maapallon kuultavia infraääniä. Myös isot tulipallot aiheuttavat kauas kuuluvia infraääniä. Periaatteessa tällaisen laitteen voisi harrastajakin rakentaa ja käyttää. Tulosten tulkinta sen sijaan on aika mutkikasta, mutta datasta selviää mm. lentosuunta ja kuinka paljon energiaa tulipallo vapautti ilmakehään. Esimerkiksi aiemmin mainitun Chebarkul meteoriitin raju putoaminen Venäjällä vapautti 470 kt energiaa. Tämä tieto saatiin ensimmäisenä selvitettyä infraäänidatasta ja Etelä-Venäjällä sattunut putoaminen havaittiin yli 14 000 km päässä infraääniasemilla.

Seimografit mittaavat maaperän tärähtelyä ja niitä käytetään lähinnä maanjäristysten havaitsemiseen. Isoimmat meteoriittitapaukset aiheuttavat myös maanjäristyksen kaltaisia aaltoja maaperään. Jo mainitun Chebarkulin meteoriitin paineaalto aiheutti 2,7 magnitudin maanjäristyksen.


 Aineiston käyttö ilman lupaa kielletty!
 Use any of material without permission is forbidden!

www.somerikko.net
© Jarmo Moilanen 2013