Mars i Opposition 1999 (bragt i Aktuel Astronomi oktober 99)

I det meste af foråret har Mars stået som klar rødlig stjerne lavt over den sydlige horisont. Mars var i opposition til solen den 24. april 1999, og i et par måneder før og efter denne dato har Mars været så tæt på Jorden, at det har været muligt at lave detaljerede observationer af overfladen selv med amatørkikkerter. En række danske amatører har derfor været ude at observere både visuelt og med CCD-kameraer, og nogle af deres resultater vil blive gennemgået i denne artikkel.
Instrumentering og observationsteknikker vil også blive berørt, og her bør det påpeges at det beskrevne også gælder for observationer af andre planeter. Så selv om der er to år til Mars igen er gunstigt placeret for observationer, så vil Jupiter og Saturn allerede stå godt i slutningen af august.

Oppositioner
Alle de ydre planeter kommer i opposition med jævne mellemrum. En planet siges at være i opposition når den befinder sig præcist modsat solen på himlen. Det er altså det tidspunkt, hvor Jorden "overhaler" den ydre planet indenom i deres baner om solen. For de fjernere planeter sker dette med godt et års mellemrum, da de ikke når at bevæge sig særligt langt i deres bane føre Jorden har gennemført et omløb. For Mars derimod er dette helt anderledes. Da Mars kun ligger ca. dobbelt så langt fra solen som Jorden, når den at bevæge sig så langt i sin bane, at der faktisk går 26 måneder imellem at Jorden bevæger sig indenom og Mars kommer i opposition.
Da Mars' bane er meget elliptisk, er der stor forskel på, hvor tæt Mars kommer på Jorden ved de enkelte oppositioner. Afstanden kan svinge fra 110 mill. km til 56 mill. km, og det betyder at Mars' tilsyneladende størrelse på himlen svinger mellem 13 buesekunder ved fjerneste opposition og 25 buesekunder ved nærmeste opposition.
Planetens tilsyneladende størrelse på himlen har stor betydning for, hvor meget man kan observere på planeten. I 1999 nåede Mars en tilsyneladende diameter på 16 buesekunder, hvilket er en rimelig størrelse når man ønsker at observere overfladen.
En anden vigtig parameter for hvor fine detaljer der kan ses på planeten, er dens højde over horisonten, når den står i syd. Desværre for os danskere foregår de nære oppositioner altid når Mars befinder sig på den sydlige del af ekliptika, hvor den kun lige stryger 10 grader over den sydlige horisont.

Udstyr til planetobservationer
Visuelt kan Mars observeres med kikkerter fra 60mm's åbning og opefter. På de fleste aftenener vil 100-150mm åbning være optimalt da en større åbning påvirkes for meget af lufturoen. Fremfor stor åbning er det derfor vigtigt, at kikkerten er af en god optisk kvalitet, at optikken er ren og at kolimeringen er i orden. Ligeledes er det vigtigt at have et sæt gode okularer og også gerne en god barlowlinse. Da det er nødvendigt at observere med stor forstørrelse, er det også vigtigt at have en stabil montering - helst med motordrev.
For ejere af CCD-kameraer er det også interessant at fotografere Mars. Kravene til kikkerten er de samme som for visuelle observationer, men dog bør åbningen være mindst 150mm for at kunne holde eksponeringstiden så kort, at en del af lufturoen kan "fryses". Yderligere kræves der en meget stabil opstilling med motordrev.
For at kunne opnå den nødvendige forstørrelse, skal der anvendes en adapter, det tillader at kameraet monteres på kikkerten sammen med et okular, i det der kaldes okularprojektion.

Observationsteknikker
Det største problem når man skal observere Mars er lufturo. Lufturoen udtværer og bevæger billedet, således at mindre detaljer bliver umulige at se. Hvor urolig luften er svinger meget fra aften til aften og endda også fra time til time. Da det er næsten umuligt at forudsige, hvordan lufturoen vil være en given aften, er der kun en vej frem, og det er at observere, hver gang det er klart. Nogle aftener vil man opleve, at det er næsten umuligt at se nogle detaljer på planeten. Andre aftener vil man kunne se nogle detaljer, og sjældne aftener vil luften være meget rolig, og de helt fine detaljer vil kunne ses.
På den enkelte observationsaften svinger lufturoen også. Derfor er en af de vigtigste dyder tålmodighed. Det kan være nødvendigt at stirre i okularet i mange minutter, for pludselig at få 5-10 sekunder hvor luften står helt stille, og mange fine detaljer kommer frem.
Hvis man observerer med en større kikkert og lufturoen er generende kan man ofte med succes nedblænde kikkertens åbning. Hvis man benytter en newton kikkert, kan man vælge at nedblænde til en åbning, der passer til, at man helt undgår sekundærspejlholderens gener.
I forbindelse med observationer af Mars i maj og juni måned i år har både Morten Bech Kristensen og jeg, lagt mærke til at luften er mere rolig før solnedgang og så øges kort tid efter. Vi har derfor fået flere gode observationer, ved at opsøge Mars før solen er gået ned.
Andre observatører rapporter at luften er mere rolig sidst på natten, når luft- og marktemperaruren er nogenlunde ens.
Når man observerer Mars, skal der anvendes stor forstørrelse, da planeten er meget lille. Typisk bør man mindst anvende 200X, og hvis vejret tillader det kan man gå helt op til 2x pr. mm åbning.

Anvendelse af forskellige farvefiltre er vigtigt, hvis man ønsker at lave detaljerede observationer af fænomener i atmosfæren eller på overfladen af Mars. Almindeligvis kan man klare sig godt med tre filtre; et gult , et rødt og et blåt. Hvis man benytter en mindre kikkert skal filtrene være lyse, hvorimod man med fordel kan anvende forholdsvis mørke filtre på kikkerter med stor åbning.
Generelt kan man sige, at de gule/røde filtre fremhæver detaljer på planetens overflade hvorimod blålige filtre fremhæver skyer og dis. Billederne i figur 5 viser dette godt.

De fleste seriøse Mars observatører laver tegninger af planeten. Det at tegne planeten kræver, at man koncentrerer sig om at få de fineste synlige detaljer med, og dermed skærper det ens observationsevner.

Ønsker man at forsøge sig med CCD fotografering af Mars, gælder de samme ting som beskrevet for visuelle observationer. Lufturoen er stadig den sværeste ting at håndtere. Derfor er det altid en god ide først at oberservere visuelt og vurdere, om det overhovedet kan betale sig at forsøge med CCD-optagelser.
Ved valg af hvilken brændvidde man skal benytte ved planetfotografering, er der mange forskellige parametre, der spiller ind. En god tommelfinger regel er dog at sigte efter, at man opnår en billedskala, der betyder at hver enkel pixel på CCD'en dækker mellem 1/4 og 1/3 buesekund på himlen.
Fokusering er næste skridt. På aftener med svingende lufturo kan dette være meget svært, da skarpheden af billederne hele tiden skifter, uden at man stiller på fokus. Eneste vej frem er at forsøge at vurdere, hvor skarpe billederne er i gennemsnit over 2-3 billeder, og så prøve at rykke fokus en brøkdel af en millimeter. Det er vigtigt at have et godt stabilt okularudtræk - meget gerne med motorstyring.
Når bedste fokus er opnået, er det blot at forsøge sig med nogle eksponeringer. Man bør tilstræbe at finde en eksponeringstid, der betyder at de lyseste dele af Mars mætter CCD-en ca. 75% af max. Med alle parametre indstillet korrekt er det så bare om at få taget en lang række billeder. Pludselig er luften mere rolig, og der kommer et par gode i kassen. De dårlige kan man altid smide væk senere, når man  behandler billederne.
Den efterfølgende computerbehandling hvor detaljerne trækkes ud af de rå lidt slørede optagelser, vil jeg ikke komme ind på her, da det er et meget stort område i sig selv. Men det skal dog påpeges, at det er endog meget vigtigt at kunne håndtere en række teknikker, hvis man vil have vellykkede billeder.

Observerbare detaljer og fænomener
For den tålmodige observatør byder Mars på et væld af overfladedealjer og atmosfæriske fænomener. Da jeg selv er forholdsvis nybegynder på dette område, vil jeg her kun opridse de tydeligste og mest kendte.
Da Mars roterer om sig selv på 24 timer og 37 minutter, vil man hvis man observerer omkring samme tidspunkt hver aften, se et område der er forskudt ca. 10 grader i forhold til dagen før. I løbet af en god måned vil man altså kunne dække hele planeten.

Polkalotterne
Alt efter Mars hældning ved oppositionen vil enten den nordlige eller den sydlige polarkalot være synlig. I år var det den nordlige polkalot, der var synlig, da Mars nordlige halvkugle var drejet 23 grader imod jorden. Størrelsen og tydeligheden af polkalotten afhænger af årstiden på Mars da det meste af Polkalotten smelter væk om sommeren.
Over Polkalotten findes ofte et større skyområde som let forveksles eller falder sammen med selve polkalotten. Anvendelse af farvefiltre vil her kunne hjælpe med at adskille skyer og overfladedetaljer. Dette illustreres godt af billederne i figur 5.

Albedoområder
Der findes en række områder på Mars hvor overfladen er væsentligt mørkere end omgivelserne. Nogle af de tydeligste af disse albedoområder er Syrtis Major, Sinus Sabaeus, Sinus Meridiani,  Utopia, Niliacus Lacus, Mare Acidalium og Solis Lacus.
Nogle af disse områder forandrer sig i forbindelse med årstiderne på Mars og ligeledes fra opposition til opposition.

Skyer
Skyer kan opstå overalt på Mars. Oftest ses de nær øst og vest kanterne af planeten, som er de områder der enten har solopgang eller solnedgang.  Derimod er det sjældent, der ses skyer midt på Mars skiven, da de fordamper i middagsvarmen.
Over Syrtis Major kan der til tider ses en blålig sky, som kan fremhæves ved brug af et gult filter, der betyder at skyen fremtræder grønlig.

Observationer fra Danmark
Jeg har været i kontakt med fire observatører i Danmark, som har enten tegnet eller fotograferet Mars i løbet af foråret.
Torben Taustrup og Flemming R. Ovesen har fotograferet Mars gennem deres 20cm newton kikkert og har fået nogle meget flotte resultater. CCD kameraet de har anvendt er et hjemmebygget CookBook 245 kamera. Deres bedste resultater har de fået ved anvendelse af rødfilter, som har fremhævet albedoområderne på Marsoverfladen.
Et af deres bedste billeder er vist i figur 1. På billedet ses Syrtis Major tæt ved venstre kant, mens den lange arm der ligger øverst (syd er op) på planetskiven er Sinus Sabaeus og Sinus Meridiani. Til højre ses Niliacus Lacus og Mare Acidalium. Centralmeridianen (den længdegrad på Mars der befinder sig midt på skiven) er her 345 grader.
Hans Leth-Sørensen var ude og tegne Mars på præcis samme tidspunkt, som billedet i figur 1 blev taget. Tegningen er vist i figur 2, og det er muligt at genfinde mange af de samme detaljer som ses på CCD-optagelsen. Hans vurderede denne aften seeingen (lufturoen) til at være 7 på en skal fra 0-10 hvor 0 er dårligst og 10 er bedst.
En  anden del af Mars' overflade er synlig på figur 3 og 4. Figur 3 viser en CCD-optagelse af Mars taget den 18. maj 1999 kl. 21.08 UT gennem en 25cm newton kikkert. Helt ude i høre kant af planten er Syrtis Major ved at dukke frem. Som et bånd hen over den øverste del (sydlige) af planeten ses Mare Cimmerium og Mare Tyrrhenum. Cirka midt på planeten ses det lille mørke område Stymphalius Lacus og ved siden af det lyse område Elysium.
Også for denne del af Mars har Hans været ude at lave en tegning (figur 4), som igen viser god overensstemmelse med fotoet.
Endelig har også Morten Bech Kristensen været ude og tegne Mars i år. I figur 6 ses hans tegning fra den 17. maj 1999, som viser samme område som figur 3 og 4. Morten har anvendt en 30 cm newton kikkert nedblændet til 125mm åbning til observationen.
Morten der er en erfaren Mars observatør, har fulgt Mars under hele denne opposition. Før selve oppositionen den 24. april  lykkedes det ham kun at få nogle halvgode observationer p.g.a. dårlig seeing. Derfor var han omkring oppositionstidspunktet skuffet over resultaterne, da det normalt er før oppositionen, hvor Mars er fremme sent om natten, at de bedste resultater opnås. Heldigvis passede dette ikke denne gang, og efter oppositionen hvor Mars var fremme tidligere på aftenen lykkedes det at få flere gode observationer.

Næste opposition
Mars kommer i opposition igen midt på sommeren 2001. Planeten kommer ved den lejlighed tættere på jorden og opnår en diameter på himlen på hele 21 buesekunder. Desværre vil Mars set fra Danmark kun komme ca. 8 grader over horisonten i syd, så en rejse til sydlige himmelstrøg vil nok være på sin plads.

Flere oplysninger
Der findes en del oplysninger om Mars og Mars observationer på Internettet. Her følger et par adresser hvor man evt. kan søge yderligere oplysninger.

Torben Taustrup og Flemming R. Ovesens hjemmeside der indeholder en række billeder af Mars fra i år:
http://www.toc.suite.dk/

Hans Leth-Sørensens hjemmeside der viser tegninger og beskriver observationsteknik:
http://www.netby.net/Oest/Amaltheavej/Leth/

Niels Haaghs hjemmeside der viser billeder af Mars fra i år:
http://Image.dk/~nhdk

International side der viser tegninger og billeder indsamlet fra hele verden:
http://www.astroleague.org/marswatch/

Den ameraikanske forening "Association of Lunar & Planetary Observers" - ALPO har en hjemmeside med mange spændende oplysninger om planetobservationer:
http://www.lpl.arizona.edu/~rhill/alpo/

Illustrationer:
 
 
Figur 1 
Optaget 6 maj 1999 kl 21.10 UT 
Centralmeridian = 345 
20 cm newton kikkert, brændvidde = 9.900 mm, rødfilter. 
Samlet af 12 0.05 sek. eksponeringer med et hjemmebygget CookBook 245 CCD camera (ved at stakke mange optagelser undertrykkes støjen i det enkelte billede og et væsentligt skarpere resultat opnås) 
Foto: Torben Taustrup og Flemming R. Ovesen 
 
 
 
 
 

 
Figur 2 
Tegnet 6. maj 1999 kl. 21.10 UT 
Centralmeridian = 345 
150mm f/10 Maksutov-Cassegrain, 150x og 210x, Orangefilter. 
Seeing 7 (1-10) 
Tegning: Hans Leth Sørensen 
 

 
Figur 3 
Optaget 18. maj 1999 kl. 21.08 UT 
Centralmeridian = 239 
25 cm newton kikkert, brændvidde 8.300 mm, hvidt lys 
Samlet af 3 0.10 sek. eksponeringer med et Starligtht Express HX516 CCD Kamera. 
Foto: Niels Haagh
 
 
 
 
 
 
 

 
Figur 4 
Tegnet 18. maj 1999 kl. 20.30 UT 
Centralmeridian = 229 
150mm f/10 Maksutov-Cassegrain, 150x og 210x, Orangefilter og blåfilter. 
Seeing 7 (1-10) 
Tegning: Hans Leth Sørensen 
 

 
Figur  5 
Mars er i år blevet observeret af amatørastronomer over hele verden. En af de dygtigste inden for planetfotografering er Donald Parker fra Florida, USA. Han har gennem mange år forfinet teknikken, først med almindelig film og siden med CCD,  og som det fremgår af billederne herover, er han i stand til at få mange detaljer med. Faktisk er hans billeder på højde med de bedste der tages af professionelle astronomer med store teleskoper placeret på jordens overflade. Han anvender en 40 cm f/6 (ved f/47) newton kikkert og et Lynx CCD kamera til sine optagelser. I forhold til os danskere har han den fordel, at planeterne altid står højt på himlen fra Florida. 
Øverste række viser farveoptagelser sammensat af optagelser i rødt, grønt og blåt lys. De enkelte eksponeringer er vist i anden og tredje række. Bemærk hvordan skyer er meget tydelige i blåt lys, men slet ikke ses i rødt lys, som derimod fremhæver overfladedetaljerne. 
Foto: Donald Parker. 
 
 
 
Figur 6 
Tegnet 17. maj 1999 kl. 20.30 UT 
Centralmeridian = 239 
300mm f/6 newton nedblændet til 125mm f/15, 254x, rødfilter. 
Tegning: Morten Bech Kristensen 
 
 

 
Copyrigth Niels T. Haagh
 

|Home|Observatoriebygningen|Instrumenterne|Planet Galleri|Deep Sky Galleri|Observationssiden|Mars 1999|Artikler|Kometsiden|Links