Небо в цвете

Прошло 120 лет, прежде чем фотография достигла такого уровня, когда стало возможным фотографировать небесные объекты в цвете. Первая космическая цветная фотография, изображающая туманность Петля Лебедя, была сделана на сравнительно высокочувствительной цветной пленке, но без применения современных методов гиперсенсибилизации. Получение снимка столь высокого качества при таких условиях сегодня кажется даже удивительным.

С точки зрения астрономов, цветные фотоматериалы, выпускавшиеся примерно до 1960 г., обладали рядом недостатков: низкой чувствительностью, значительным эффектом Шварцшильда (при слишком длительных или слишком коротких выдержках почернение фотоматериала перестает быть пропорциональным продолжительности экспозиции), нарушением цветового баланса при длительных экспозициях, сдвигом контраста. Новая пленка Супер Анскохром (чувствительностью 100 АСА для нормальных экспозиций) превосходила по чувствительности существовавшие ранее пленки, но из-за эффекта Шварцшильда ее чувствительность уменьшалась от 100 до 7 АСА, когда время экспозиции достигало 4 ч, как, например, при съемке Крабовидной туманности. Чувствительность пленки Хай-Спид Эктахром (160 АСА для нормальных экспозиций), также выпускавшейся в тот период, при 4-часовой выдержке падала до 3,4 АСА.

Цветовой баланс обычной цветной обращаемой пленки рассчитан на съемку в "нормальных условиях", а не на очень длительные выдержки при малых уровнях освещенности. Происходящие нарушения цветового баланса особенно досадны, поскольку невозможно установить характер искажений. Уильям Миллер, работавший в ту пору фотографом-исследователем в обсерватории Маунт-Паломар, отмечал в своей пионерской работе по цветной астрофотографии: "Мы не знаем, как выглядят туманности и галактики в цвете, поскольку мы никогда не видели - и, вероятно, не увидим - их естественные цвета". Причина этого состоит в следующем: наш глаз имеет два типа зрительных рецепторов - менее чувствительные колбочки обеспечивают цветовое зрение, тогда как "сумеречное" зрение обусловлено палочками, не чувствительными к цвету. Яркие точечные объекты, например красный гигант Антарес, могут выглядеть отчетливо окрашенными, однако туманности и другие протяженные объекты видны в телескоп нецветными. Таким образом, нужно было добиться от эмульсии правильной (с точки зрения нашего восприятия) передачи цвета.

Задача усложняется тем, что эффект Шварцшильда по-разному проявляется в каждом из трех чувствительных слоев цветной эмульсии (один воспринимает синий свет, второй - зеленый, третий - красный), что и приводит к нарушению цветового баланса.

Один способ решения проблемы состоял в охлаждении фотоаппарата. При достаточно низких температурах эффект Шварцшильда удается значительно уменьшить, благодаря чему повышается чувствительность и корректируется цветопередача. Другой подход сводился к поиску обходного маневра, как и поступил Миллер.

Он решил воспользоваться корректирующими фильтрами, попытавшись прежде всего определить, следует ли вводить фильтры непосредственно при съемке или лучше применить в процессе последующей обработки. Что касается второго варианта, то Миллер обнаружил, что при этом цветовой баланс удается скорректировать только в небольшом интервале фотографических плотностей. Использование цветокорректирующего фильтра во время съемки - желательно одного, чтобы избежать многократного отражения от поверхностей, - давало гораздо лучшие результаты, чем цветокоррекция на последующих стадиях. При дублировании изображения фильтры могли потребоваться для исправления остаточных нарушений цветового баланса. Независимо от того, на каком этапе использовался светофильтр, для каждого кадра нужно было обязательно получать сенситометрический клин, позволяющий оценить нужную цветокоррекцию. Иногда также требовалась коррекция на рассеянную фоновую засветку.

Не все небесные объекты одинаково хорошо передаются на цветной эмульсии - три ее слоя рисуют, так сказать, широким мазком. Более холодные из ярких звезд оказываются красноватыми, более горячие - голубоватыми. Но с туманностями дело обстоит сложнее, так как оттенки цвета, которые при нормальном освещении глаз без труда различает, не всегда достоверно передаются на цветной пленке (в наше время цветные фотографические пластинки отошли в прошлое). При некоторых обстоятельствах оттенки голубого и зеленого цветов могут выглядеть одинаково голубыми. (Пленка Хай-Спид Эктахром в этом отношении менее уязвима, чем Супер Анскохром.)

Но несмотря на все доводы в пользу цветовой коррекции во время съемки, изящные очертания туманности Петля Лебедя были запечатлены без применения фильтров; так были сделаны и все другие первые цветные снимки Миллера. Коррекция производилась при дублировании изображения путем введения двух фильтров: 50Y (желтый фильтр с плотностью 0,5 для синего света) и 10 М (пурпурный фильтр с плотностью 0,10 для зеленого света). Как обычно, для усиления определенного цвета фотограф должен вводить фильтр дополнительного цвета.

26 августа 1957 г. Обсерватория Маунт-Паломар, шт. Калифорния, США У. Миллер. 1, 2-метровый телескоп Шмидта; относительное отверстие //2,5 Рольфильм 'Супер Анскохром SA 100'. 120 мин. Калифорнийский технологический институт, Пасадена, США [167, 194, 195, 196]

Туманность Петля, NCG 6992, представляет собой часть остатков взрыва сверхновой, происшедшего 70 тыс. лет назад (по оценке И. С. Шкловского). Угловой размер Петли Лебедя, находящейся от нас на расстоянии всего 2600 световых лет, составляет 3°, что в 6 раз больше размера Луны. Свечение тонких нитей туманности обусловлено атомами водорода, а также ионами азота, кислорода и серы; однако оптическое излучение составляет лишь малую долю энергии, излучаемой туманностью. Так как температура газа в ней достигает нескольких миллионов градусов, то основная, часть ее излучения приходится на рентгеновский диапазон. В то время, когда Миллер сделал приведенный здесь снимок, об отождествлении Петли Лебедя с мощным источником рентгеновского излучения не было и речи - это произошло лишь 30 лет спустя.

Сегодня в астрономической фотографии - как цветной, так и черно-белой - произошел поистине революционный переворот, связанный с появлением более чувствительных эмульсий, охлаждаемых фотокамер, а также разработкой различных методов гиперсенсибилизации (в частности, выдерживание фотоматериалов перед съемкой в атмосфере азота и водорода) и фотографического усиления. Возрождение цветного аддитивного процесса, с которого, собственно, и начиналась цветная фотография, принесло замечательные результаты. Однако, как заметил один из ведущих специалистов по аддитивному процессу, Дэвид Малин из Англо-австралийской обсерватории, результаты, полученные Миллером с использованием субтрактивного процесса, "трудно превзойти даже с современными материалами".