月面の色彩
Colorful Moon
普段、月に色彩を感じることはほとんどありませんが、望遠鏡でやや色を感じるときがあります。
デジタルカメラ時代になって、その微妙な色彩が表現できるのでは、という発想でチャレンジしてみました。
その結果、予想以上の色彩が月にはあることが分かってきました。
1.きっかけ
2.真面目に撮影してみる
3.満月の撮影
4.撮影上のテクニック(1)
5.撮影上のテクニック(2)
6.色彩強調された月面の色の意味するものは・・・大阪大学の佐伯先生とのやりとりから
7.満月過ぎの撮影]
8. 64フレームコンポジット
9. 月の石を見る
10. Nikon D700 による100フレームコンポジット
1. きっかけ (05/12/17)
2. 真面目に撮影してみる (06/01/10)
2006/1/10 21h11m54s〜21h12m05s(JST) Nikon D200 D=19cm f=1600mm Newtonian exp. time= 1/60s multi-pattern metering ISO100 RAW-image(12bit)*16 frames composite, color-emphasized ニコンD200 口径19cmニュートン式反射望遠鏡 露出時間 1/60秒 マルチパターン測光(ISO100) 16枚の画像を加算平均した画像を色彩強調処理。 画像データの色情報とは、要するにRGBの輝度差です。上のjpeg画像でのRGBの輝度差はせいぜい3〜5程度(8bit256階調において)。これではいくら色彩強調してもなめらかな色彩は望めません。 というわけで、反射望遠鏡の直焦点で撮影し、各色12bitのRAWで記録、さらに16枚の画像の加算平均をとって色彩強調したのがこの画像です。実質的に各色16bit相当の画像を用いて色彩強調したのと同じであり、格段に微妙な色合いが識別できます。 直焦点画像で月面全体をオート露出で得られるのは、デジタル一眼の最大のメリット。これまでの小さなCCDと較べたら実に有り難い。 冬場の悪気流で解像度は良くありませんが色調を見るには十分といえます。 以下にこの画像の一部を切り取って御覧に入れます。 より大きな画像はこちら( large image 334kB) |
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静かの海 Mare Tranquillitatis(上・南) と 晴れの海 Mare Serenitatis(下・北) 静かの海の青い色調は月面全体の中でも際立っています。 一方、隣り合う晴れの海の内側の茶色の色調が対照的。噴出した溶岩の年代の違いによるものなのかもしれません。 晴れの海内部の周辺が青みがかっているのは、静かの海からの溶岩が一部流れ込んだかのようにも見えます。 |
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雨の海 Mare Imbrium 北側(下側)の茶色の色調が非常に目立ちます。 これと青い色調の溶岩が薄墨を溶かしたように混ざり合っているように見えます。 点在するクレーターを見てみると、周壁の色調が、周囲とあまり変わらないもの、青白い色調のものなどがあるのが分かります。 直感的には、白い色調のクレーターが新鮮(より新しい)に感じられますが、いかがでしょうか。 参考 スナップショットのページ |
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南部クレーター密集地帯 ティコ クレーター(右下)および、その周囲の光条の白色が目立ちます。 また、クラビウス クレーター(右端)を含む画面中央付近のやや茶色がかった色調と、南極付近の白色が対照的。 白色の方がより新鮮なクレーターである、という仮説に従うならば、南極付近にも新鮮な光条をもたらしたクレーターがあるのかもしれません。 |
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中央火口列付近 中央付近に三つの暗斑をもつアルフォンスス クレーターが見えます。 この右側に非常にオレンジの色調が目立つ領域が見えます。 月面図で調べると、ラッセル(Lassell)C,G,Kという微小クレーター付近です。 |
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南の海 (Mare Australe) 周辺であまり注目されない領域ですが、暗い円形クレーターの集合のように見えます。いろいろな色調が見えます。 |
3. 満月の撮影 (06/02/13)
2006/2/13 01h31m50s〜01h32m06s(JST) Nikon D200 D=19cm f=1600mm Newtonian exp. time= 1/100s multi-pattern metering ISO100 RAW-image(12bit)*16 frames composite, color-emphasized ニコンD200 口径19cmニュートン式反射望遠鏡 露出時間 1/100秒 マルチパターン測光(ISO100) 16枚の画像を加算平均した画像を色彩強調処理。 Nikon D200 前と同じ手法で、満月を撮影。 今回はほぼ正面光のため、前回と同じ地域もやや異なった様相を呈しています。おおよそ全体の色調が把握できます。 前回見ることのできなかった西側の様子がれだけの色彩があるのは興味深いものです。以下に一部を切り取ってみましょう。 大きな画像はこちら(Large image 156kB) |
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雨の海 (Mare Imbrium) コペルニクス(上端)と虹の入り江(右下)にはさまれた広大な海。色調が複雑に交じり合っているのがよく分かります。 |
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湿りの海 (Mare Humorum) 目に付くのが南側の2つの茶色がかった領域。赤の色調では1,2を争うと思われます。 |
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アリスタルコス (Aristarchus) 月面最高輝度といわれるクレーター。青白い色調。 それに対して北側の菱形の台地は非常に茶色の色調が強い。 |
4. 撮影上のテクニック (1) (06/02/19)
(1)カラーカメラを用いる モノクロカメラの3色分解はフィルタによる波長分布を選ぶことができるメリットが大きいと思われますが、一方ではシーイング(大気のゆらぎ)による色ズレが強調されてしまうデメリットがあります。この点では色分解の特性が選べなくとも、カラーカメラを用いた方が自然な結果を得ることができるといえます。 (2)透明度の良い夜に撮影する カラーバランスは後から変更することもできますが、極力元画像で良好なグレーバランスをとっておくべきでしょう。 (3)極力天頂付近で撮影する 大気の色分散が強調されますのでできるだけ天頂付近で撮影したいものです。特に満月を撮影する場合は、夏場よりも冬場が良いことになります。 (4)大気による色分散の補正は色彩強調前に行う 色彩強調によって色ズレが強調されてしまい、処理後の補正は不可能です。処理前にわずかな分散による色ズレは直しておかなければなりません。 ★このことをモデルで左図に示してみました★ 1段目: 白い円にガウスぼかしをかけた元画像 2段目: 1段目画像の赤チャンネルを右に、青チャンネルを左にそれぞれ2ピクセル移動。わずかに色彩が見えます。 3段目: 2段目画像に色彩強調処理(フォトショップで彩度80%) 4段目: 3段目画像の赤チャンネルを左に、青チャンネルを右にそれぞれ2ピクセル移動して元の位置に戻す。 結果として正規の位置に戻しても色ズレは元に戻りません。 例えばこの影響は、上のアリスタルコスの画像の月の縁に青のニジミとして表れています。 |
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5. 撮影上のテクニック (2) (06/02/20)
(5)コンポジットの効果 jpegのような圧縮画像は用いず、12bitのRAWで記録することはもちろんですが、1フレームでは左の上画像のようにやや色ノイズの乗った画像となってしまいます。 そこで短時間に撮影した16フレームをコンポジットして処理したのが下の画像です。格段に滑らかな色調が得られることが分かります。 |
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6. 色彩強調された月面の色の意味するものは・・・
大阪大学の 佐伯和人 先生とのやりとりから (06/08/14)
佐伯和人 先生 佐伯先生からの返信 Q(私)&A(佐伯先生) |
7. 満月過ぎの撮影 (06/10/9)
2006/10/9 0h49m57s(JST) Nikon D200 D=19cm f=1600mm Newtonian exp. time= 1/125s multi-pattern metering ISO100 RAW-image(12bit)*16 frames composite, color-emphasized ニコンD200 口径19cmニュートン式反射望遠鏡 露出時間 1/125秒 マルチパターン測光(ISO100) 16枚の画像を加算平均した画像を色彩強調処理。 今回はやや彩度を強調。 (月刊天文ガイド2007年1月号に入選) 大きな画像はこちら(Large image 267kB) |
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オレンジ色のクレーター ティオフィルス(Theophilus)クレーターは輪郭のはっきりとした、おそらく比較的新しいクレーターと思われますが、他の新しいクレーターと比べると青みどころかオレンジ色の色調が非常に強く、興味を引きます。 ティオフィルスの左上は神酒の海((Mare Nectaris)です。白い色調の分布ははるか右上にあるティコ(Tycho)からのものかもしれません。 |
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蛇行谷(青) 静かの海(上)と晴れ海(下)の間の山地の谷間を、青い色調の蛇行谷が連絡しているように思えます。もしかしたら静かの海から青みの強い溶岩がこの通路を通って静かの海の周辺部に流れ込んだのではないかと思わせるイメージです。 現在のところ人類最後の月面着陸ミッションであったアポロ17号は、1972年12月、この蛇行谷のすぐ脇に着陸しています(+マーク)。当時の地質学者がどのような観点でこの場所を着陸したのか興味が沸きます。 |
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蛇行谷(茶) 一方アペニン山脈のすぐ北(下)には茶色の色調の溶岩流(?)の蛇行模様が見られます。この付近はハドレー谷(溶岩トンネルがその後陥没したといわれている)の近くです。 ハドレー谷のすぐ脇(+マーク地点)には、1971年7月にアポロ15号が着陸して調査しました。 上のアポロ17号と共に、地質学者がどのような観点で着陸地点を選んだのでしょうか。月面の色彩の面からは、共に蛇行模様のすぐ脇であり、興味深いものを感じます。 |
8. 64フレームコンポジット (07/10/24)
2007/10/24 22h17m06s(JST) Nikon D200 D=19cm f=1600mm Newtonian exp. time= 1/100s multi-pattern metering ISO100 RAW-image(12bit)*64 frames composite, color-emphasized ニコンD200 口径19cmニュートン式反射望遠鏡 露出時間 1/100秒 マルチパターン測光(ISO100) 64枚の画像を加算平均した画像を色彩強調処理。 これまでの16フレームコンポジットでもよく見ると、色彩強調の結果、どうしても階調が荒くなってしまいます。今回は4倍の64フレームのコンポジットに挑戦。 この時期の満月は視直径が大きく、ニコンD200の短辺方向(15.8mm)は1600mmの直焦点ではギリギリ(完全に満月だとあふれる)。シャッターディレイモード(ミラーが跳ね上がってから0.8秒後にシャッターを開く)の場合は約1分かかってしまいます。モータードライブは恒星時なので、1分といえども月の移動量は結構なもので、いつ画面からはみ出すかとハラハラしました。 大きな画像(サイズ注意)はこちら(Large image;0.83MB)から (月刊天文ガイド2008年2月号に入選) |
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アリスタルコス (Aristarchus) 今回は気流状態もこの時期としては良好で、解像度の良い像を得ることができました。 64フレーム合成の効果も十分感じられます。16フレームの「塗り絵」的な粗い階調がずいぶん改善されました。これ以上を望むのならさらに4倍の256フレーム合成?・・・ それにしても、アリスタルコスはその内部の明るさと青み(つまり新しいクレーターと思える・・4億五千万年前)のと対照に、周囲の光条が弱々しいのが非常に不思議な印象をもちます。周囲への影響が少ない。 右下にはw形のシュレーター谷(最長の溶岩トンネル陥没といわれる)を含む菱形の火山性の台地があり、その赤茶色との対比が興味深い。 右下の欠け際にリヒテンベルグ(Lichtenberg)が見えます。そのすぐ左上の青い色調の溶岩流が月面でも最も新しいもののひとつ(といっても10億年程度)といわれているものです。 |
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ティコ (Tycho) 満月近くになると、他を圧倒して南半球を覆うほどの光条(一部は晴れの海を横切る)を放つクレーターです。ティコのない満月はずいぶんと寂しいものになりそうです。約1億年前にできたといわれる、月面上では最新のクレーター。 1億年前といえば中生代白亜紀。これだけの衝突ならば地球上にもかなりの影響を及ぼしたと思えます(隕石、流星の雨あられ)。 色で特徴的なのは、ティコのすぐ周辺の暗く茶色がかった噴出物と、広範囲にまき散らされた光条の白さの対比といえるでしょう。 ティコ本体の内部は比較的青白い色調。 デランデル(Deslandres)内の高輝度光条 ティコの左下にコンパクトながら極めて明るい光条が見えます。デランデル自体は準平原ともいえる古い大型クレーターですが、満月近くになると、この内部の微小クレーター群付近の光条が極めて明るく輝きます。たいてい露出オーバーで白飛びします。 かなり若いクレーターのように思えますが、欠け際で見てもこれといって特定できる明確なクレーターが見えないのが不思議なところです。 |
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フラムスチードP (Flamsteed P) 中央やや上部(上から1/4付近)に見える輪郭のはっきりしたクレーターがフラムスチード。このクレーターを含む下側に亡霊のような円形リムが見えます。古いクレーターを溶岩が埋めたものと思われ、フラムスチードPと呼ばれています。1966年にアメリカのサーベイヤー1号がこの内部に軟着陸しました。 内部の左側には極めて青みの強い領域が見えますが、月の溶岩流の中では最末期のもののひとつ(約10億年前)といわれています。 青いのはチタン含有率が高いためで、リヒテンベルグ付近の溶岩流と共に最も新しい(最後の)月面上の溶岩流といわれています。 ライナーγ (Reiner Gamma) 右下のクレーターがライナー。その右にある白い模様がライナーγです。ほとんど起伏がないばかりでなく、強い磁気異常が観測されている特異な領域。成因は不明、彗星が衝突した?などという説もありましたが、実際何がこのような模様を作ったのかは分かっていません。 色彩的には周囲と特に変わった異常は見られません。 |
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コペルニクス (Copernicus) 色調としては、中心から右下方向に放射状に分布するオレンジ色の噴出物が目立ちます。 コペルニクスの光条はなんというか広範囲ですが直線的なものが少なく、V字型が多いようです。 コペルニクスH (暗条クレーター) コペルニクスのすぐ左上(11時方向)に、極めて小さいが暗いリムで縁取られたクレーターがあります。コペルニクスHです。いわゆる暗条クレーター(dark haro crater)のひとつ。海の暗い玄武岩がまき散らされたものと思われます。コペルニクスの光条を覆っているので、当然コペルニクスよりも新しいクレーターであることが分かります。 |
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露出オーバー注意!の2つのクレーター 明るい光条を放つ2つのクレーターはステビヌスA(Stevinus A ;右下)とフルネリウスA(Furnerius A ;左上)です。 共に直径10km程度の小さなクレーターですが、放つ光条の明るさや色が非常に似た感じで、同時期にできた双子のクレーターなのかもしれません。非常に新鮮な印象。 写真撮影時に注意すべきことは、極めて明るいのですぐに露出オーバーとなってしまうことです。 (例えば上の060110の画像は完全に飛んでます) 私の撮影システムでは、満月近くの適正露出は1/100秒程度で、これ以上露出時間を増すと白飛びしてしまうようです。デランデルの高輝度領域と共に、ここの白飛びの如何が露出オーバーの判断材料となります。 |
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気になる領域 @ 3つの暗斑が特徴のアルフォンススの右に見られる、極めてオレンジの色調の強い領域は、Lassell C,G,K付近。上の060110の画像でも指摘していた領域です。岩相が普通でないような印象をもつので再掲してみました。 A Lassellの上方には、アルフォンススの暗斑と似た色調の1つの斑点があります。バート谷(Rima Birt)の北端付近に当たります。アルフォンスス同様の火山性の噴出物の可能性があります。 B このあたりは「雲の海」と呼ばれています。色彩の多様性は溶岩の噴出年代の違いによるものなのでしょうが、濃いブルーから上記Lassell付近のオレンジ色まで多彩な色彩に満ちています。さて、どの溶岩が最も新しいのでしょうか・・・。 |
9. 月の石を見る (07/12/26)
東京大学総合研究博物館訪問 危ういところでした。 最終日になって気付いて慌てて訪問してきました。タイトルは「異星の踏査」。アポロからはやぶさ(小惑星イトカワにタッチダウンして現在地球に帰還中)までの惑星探査の過去から現在、未来。 本当にワクワクしました。 東大の博物館は初めて訪れました。 こじんまりとしていますが中身が濃い、とても楽しい博物館です。 |
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警備ロボットに怒られながら・・・ お目当ての月の石はすぐに分かりました。 裏から見ようとすると警備ロボットが赤く光って怒ります。 「ケイビチュウデス!」 すみませんでした。 写真はOK(常設展示の方は不可)とのことでしたので、遠慮なく撮影させていただきました。 |
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アクリルに封印された溶岩 説明書きから引用します [ 70215という番号が割り振られた標本の一部。アポロ17号の宇宙飛行士で、アメリカ地質調査所の地質学者でもあったジャック・シュミットが拾い上げた。地球に持ち帰られてから、地球の酸化的な環境下に一度として暴露されることなく合成樹脂の中に埋包されたため、月面に存在していた時とほぼ同じ状態を保っていると考えられる。70215は密度の高い海の岩石で、月の火山から噴出した溶岩流の一部。アポロ17号の月着陸船「チャレンジャー」から、およそ60m離れた位置で採取された。輝石が58%、斜長石が18%、イルメナイトが13%、カンラン石が6%、二酸化ケイ素が4%程度含まれている。マグマが噴出して固化したのは38億5千万年前とされる。この石はおそらく月面上に長期間存在していたため、表面には小隕石の衝突による多数の微小クレーターが形成されていた。] |
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高チタン溶岩 見た目は本当に地球の溶岩、たとえば伊豆大島あたりの玄武岩とそっくりです。38億年前の溶岩といわれても、ピンと来ないほど新鮮な印象。 輝石58%、二酸化ケイ素(石英と思われる)4%という数字は、地球の玄武岩からすると違和感のある数字です。 イルメナイト13%とありますが、イルメナイトはチタン鉄鉱とも呼ばれる鉱物(FeTiO3)。アポロ17号着陸地点の溶岩は月面では初期に噴出した高チタン溶岩という位置づけです。色調は照明の関係ではっきりしたことは分かりませんが、やや青黒い印象?。 1972年、最後のアポロ17号で人類が「お持ち帰り」した石なんですね。その事だけで感動を覚えます。 |
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ここからお持ち帰り アポロ17号が着陸したのはタウリス・リトロー谷。 左の写真は(20071024)撮影した画像の一部です。着陸地点は青みの強い蛇行谷の「支流」のような場所です。17号着陸点は谷を埋めた溶岩流と周囲の高地を調べるのを目的に選定されたようです。 高チタン溶岩の特徴である青い色調が目立つ地域です。 |
10. Nikon D700による100フレームコンポジット (08/11/13)
2008/11/13 23h51m04s(JST) Nikon D700 D=19cm f=1600mm Newtonian *1.4 teleconverter (Nikon TC-14B) exp. time= 1/125s ISO200 RAW-image(14bit)*100 frames composite, color-emphasized ニコンD700 口径19cmニュートン式反射望遠鏡 露出時間 1/125秒 マニュアル露出(ISO200) 100枚の画像を加算平均した画像を色彩強調処理。 2008年にニコンD700を導入。いわゆるフルサイズ(FXフォーマット)のCMOS撮像素子です。APS-C(DXフォーマット)のニコンD200では、焦点距離1600mmの直焦点撮影でしばしば、満月が画面からはみ出ることがあって苦労していましたが、フルサイズになってこの点では余裕をもって撮影することができます。 というより、余裕がありすぎて月面の撮影で解像度の点ではむしろD200の方に歩があることになり、痛し痒しといったところでした。そこで、1.4倍のテレコンバーターを併用して撮影してみました。懸念された色収差の影響もなく、非常に良い結果を得ました。データにも余裕があり、地質の違いが分かりやすい画像といえます。 大きな画像はこちらから (815kB:重いので注意) BLUE BACKS に掲載されました(^^ |
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B(青-R(赤)分離画像 (2009.8 画像処理) 上記画像を色分離してみました。 別ページで通常画像と、色分離画像の比較をしました 赤チャンネルを反転したもの(ネガ)と 青チャンネルの画像そのまま(ポジ)を 加算平均合成したものです。 青いところは明るく、赤いところは暗い画像です。 見かけの明度に関係なく、色味だけの画像ですので、 可視光とは全く異なる様相を呈しています。 特に、海の領域での溶岩の境界が明確になり、 あるいはティコのレイの色も通常画像とは異なる感じです。 |