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Astrofotografia Digital:proposta de um projeto de

exposição de astrofotografias em escolas do ensino médio

Romualdo Santos Silva Junior1

Resumo1

Este trabalho tem como objetivo principal mostrar alguns aspectos da astrofotogra� a, em especial a astrofotogra� a digital, explorando um pouco da técnica da câmera � xa, utilizando apenas uma câmera digital de uso caseiro, um tripé simples e um disparador. Essa técnica torna-se muito utili-zada por ser bastante acessível e de fácil manu-seio. Mas, além da técnica da câmera � xa, existem muitas outras técnicas da astrofotogra� a, como por exemplo: Afocal, Piggyback, Projeção de Ocu-lar e etc. Foram tiradas algumas imagens da lua, as quais passaram pelo processo de tratamento de imagens astronômicas, utilizando um progra-ma computacional de astronomia (SALSAJ). Esse tratamento nos permite fazer uma análise mais detalhada dos astros, como por exemplo: diâme-tro dos astros, distância entre eles, brilho, fazer algumas comparações, entre outros. Vamos pro-por também um projeto de exposição de astro-fotogra� as em escolas do ensino médio, obtidas através da aplicação da técnica da câmera � xa.

Palavras-chave: astronomia, astrofotogra� a, téc-nica câmera � xa, exposição de imagens.

1 Estudante do curso de Física Bacharelado/UFS. E-mail: romu.� sica@gmail.com.

Abstract

This  paper aims to  show some  of the  main  as-pects  of astrophotography, especially  digital astrophotography, exploring  some of the  � xed camera  technique  where  we use only  a digital camera  for  home use, a tripod  and  a  simple  trig-ger.  This technique  becomes  widely used  because it is very a� ordable and easy to handle. But beyond the  technical  � xed camera, there are  many other techniques of astrophotography, for example, Afo-cal, Piggyback, eyepiece projection, etc. Some ima-ges  were taken  of the moon,  which  went through the treatment of astronomical images using a com-puter program  on astronomy  (SalsaJ). This  treat-ment allows us to make a more detailed analysis of the stars, such as: diameter of the stars, the distan-ce between them, shine, do some  comparisons, among others. We also propose a design exhibition of astrophotography  in high schools, obtained by applying the technique of � xed camera.

Key words: astronomy, astrophotography, � xed ca-mera technique, display images.

Digital Astrophotography: a project of exhibition of

astrophotography inhigh schools

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Introdução

Apesar de a Astronomia ser considerada a mais antiga das ciências, ainda é bastante “desconhe-cida” por parte das escolas e da população de um modo geral.

Segundo Filho e Saraiva (2004, p. 557):

O estudo da Astronomia tem fascinado as pessoas desde os tempos mais remo-tos. A razão para isso se torna evidente para qualquer um que contemple o céu em uma noite limpa e escura. Depois que o Sol – nossa fonte de vida – se põe, as belezas do céu noturno surgem em todo o seu esplendor.

De acordo com os conhecimentos de Trevisan (2004):

....a interação entre amadores e pro� s-sionais em astronomia é uma tendência mundial, cujo objetivo principal é forne-cer dados que, se obtidos de forma siste-mática, possam contribuir para trabalhos de pesquisa da comunidade cientí� ca.

A maioria dos astrônomos, sendo eles pro� ssio-nais ou amadores, com o propósito de realizar pesquisas, fazer análises ou apenas pelo simples fato de acharem bonito e terem a curiosidade de ver as belezas que o espaço tem a nos oferecer, apontam seus telescópios ou lunetas para o céu e, com câmeras, capturam imagens cada vez mais impressionantes.

Neves e Pereira (2007, p. 41), já diziam:

Trabalhar com a Astrofotogra� a pode aproximar o interesse das pessoas num céu já tão empobrecido pelo sistema de ensino e pelas luzes e poluição das cida-des. Investir, pois, numa Astrofotogra� a simples, signi� ca tocar a imaginação das pessoas, trazendo para um “pedaço de papel” um pedaço do céu como nunca antes observado. Além disso, a fotogra-� a astronômica pode se constituir num

recurso didático enriquecedor para o aprendizado de conceitos de Astronomia e do aprendizado de Física, especialmen-te envolvendo a interdisciplinaridade en-tre aquela ciência e os conceitos de ótica.

Muitos pesquisadores da comunidade astronô-mica utilizam as técnicas da astrofotogra� a como um recurso a mais de estudo, por ser bastante acessível. Além da técnica da câmera � xa, que va-mos explorar nesse trabalho, existem outras téc-nicas da astrofotogra� a, como por exemplo: Afo-cal: utilizando uma câmera (com a lente objetiva) acoplada a um telescópio ou luneta; Piggyback: onde a câmera � ca sobre um telescópio num dis-positivo que se move de acordo com a velocidade das estrelas; Projeção de ocular: mesmo princípio da Afocal, só que sem utilizar a lente objetiva da câmera, entre outras.

Como vivemos atualmente em uma sociedade com tecnologia avançada, onde as facilidades estão cada vez mais presentes, qualquer pessoa com algum interesse astronômico, ou apenas pela curiosidade das belezas celestes, pode simples-mente pegar uma câmera digital de uso caseiro, apontar para o céu e tirar fotos impressionantes. Entretanto, muitas vezes a resolução da imagem não � ca muito boa para que seja visualizada, por ocorrer fatores climáticos que interferem na cap-tura da imagem, ou até mesmo pela poluição luminosa. Então, é preciso que seja feito um tra-tamento na foto, melhorando assim a sua óptica geométrica e resolução.

A astrofotogra� a digital, usando uma câmera digi-tal (CD), vem crescendo a cada dia porque, como já foi dito anteriormente, além de ser bastante acessível, também apresenta algumas vantagens em relação à câmera analógica (CA). Por exemplo, na (CA) a imagem é formada em um � lme onde ocorrem reações químicas em decorrência da exposição da luz, já na (CD) a imagem é gerada através de um semicondutor, em geral um CCD (converte fótons (luz) em elétrons (custo elétrico, consome muita energia) que é chamado processo de conversão fotoelétrica ou CMOS (também con-

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verte fótons em elétrons, só que nesse as cargas movem-se por � os mais tradicionais, consumindo menos energia) onde a ação da luz produz cor-rente elétrica, gerando assim, um arquivo digital binário, decodi� cando a imagem de forma eletrô-nica e restituindo na tela. Essa é apenas uma das vantagens que a câmera digital oferece dentre várias outras, como: sensibilidade, diafragma e tempo de exposição.

É importante lembrar que nem todas as câmeras digitais podem ser usadas para este � m, sendo que existem vários tipos e modelos que não são adequadas. Algumas não apresentam a opção tem-po de exposição, para que possa ser ajustado ma-nualmente; outras não apresentam uma focalização muito boa, assim por diante. Percebemos então a importância na escolha de uma boa câmera digital.

Existem hoje vários programas computacionais de apoio para astrônomos pro� ssionais e ama-dores que são utilizados para tratamento e aná-lise de imagens celestes, facilitando a sua análise. Como exemplo, citamos: SalsaJ, Registax e Maxi-mDL; mas é possível fazer esse tratamento utili-zando um programa comercial qualquer para edi-ção de fotos, como o PhotoShop.

Nas próximas seções, serão mostrados alguns as-pectos da técnica da câmera � xa, como obter uma melhor imagem fazendo um tratamento da foto, alguns resultados obtidos e, por � m, uma propos-ta de um projeto de exposição de astrofotogra� as em escolas do ensino médio.

Materiais e Métodos

Nesse trabalho vamos explorar um pouco da técnica da câmera fixa, onde será necessário apenas um tripé simples, uma câmera e um cabo disparador. Nesse caso, foi utilizada uma câmera digital (Canon EOS 30D, com uma lente manual Canon de 100-300mm), como podemos ver na figura (1) abaixo.

A técnica da câmera � xa consiste inicialmente na escolha do local mais apropriado, preferencial-mente local alto e com pouca luminosidade, por causa da poluição luminosa, e também o dia mais adequado para a captura da imagem. Em seguida, coloca-se o tripé em uma posição desejada, � xa--se a câmera a ele e focaliza a câmera para o céu. Depois é só tirar várias fotos.

Processo de Tratamento da Imagem

Quando tiramos várias fotos de um mesmo lugar, na mesma noite e de um mesmo objeto, perce-bemos que alguns fótons aleatórios são captura-dos pela câmera e formam regiões diferentes em cada foto. Existem vários fatores que di� cultam uma boa resolução da imagem: poluição lumino-sa, turbulência atmosférica, que depende de cada local e do dia para noite, e também o ruído da câ-mera, que pode ser minimizado por uma “média aritmética” das imagens.

Fonte: Câmera do fotógrafo Carlos Tavares, imagem obti-da por R. S. Silva Jr.

Figura 1 - câmera � xada ao tripé.

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Com o propósito de amenizar esses problemas, já foram desenvolvidos vários Softwares para trata-mento de imagens astronômicas, como também para fazer manipulações e cálculos. Geralmente esses softwares são usados para tratamento de imagens de planetas.

Vamos explicar um pouco do processo de trata-mento de imagens usando um programa astro-nômico, o SALSAJ, um software simples e de fácil manuseio. Para fazer uma melhor ilustração do processo de tratamento da imagem, foi utilizada uma foto da lua em fase crescente, tirada pelo fo-tógrafo Carlos Tavares no dia 07 de junho de 2011, às 19:46 horas, com tempo de exposição de apro-ximadamente 20 s.

Fonte: http://globalhou.net/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=50&Itemid=62

Primeiramente, escolhemos a � lmagem (exposi-ção) que o programa irá converter em algumas dezenas ou centenas de fotos, dependendo do tempo de exposição; logo após é feito o empilha-mento das fotos e em seguida, de� nimos uma área ou região como referencial em que todas as outras imagens irão se basear no alinhamento. Depois de de� nir alguns parâmetros é feito o alinhamento das fotos. A próxima etapa é fazer a análise do grá-� co que mostra as diferenças de qualidade entre as imagens. Como queremos reduzir essas diferenças entre as imagens alinhadas, escolhemos aquelas de melhor qualidade e as convertemos para uma só imagem � nal. Por � m, fazemos algumas mani-pulações nas características da imagem, como bri-

lho e contraste; no caso da foto da lua, nós procu-ramos destacar melhor as crateras na parte inferior, e então obtemos uma imagem com melhor resolu-ção, como a mostrada na � gura (3).

Resultados

As fotos mostradas a seguir passaram pelo pro-cesso de tratamento de imagens citado na se-ção anterior.

Fonte: Foto tirada pelo Fotógrafo Carlos Tavares.

Fonte: Foto tirada por R. S. Silva Jr. no dia 07 de junho de 2011, às 19:46 horas.

Astrofotogra� a Digital: proposta de um projeto de exposição de astrofotogra� as em escolas do ensino médio

Figura 2 - processo de tratamento da imagem utili-zando a foto tirada com a câmera mostrada no item 2.

Figura 3 - imagens da lua após o tratamento. Percebe-mos a profundidade das crateras na parte inferior da lua.

Figura 4 - lua bem luminosa, tirada ao lado do CAFIS (Centro Acadêmico de Física), Universidade Federal de Sergipe com uma câmera Canon Po-wer Shot A550, 7.1 megapixels, 800 ISO.

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Proposta

As atividades de laboratório e pesquisa cons-tituem-se em uma das mais importantes ferra-mentas didáticas no ensino das ciências e, em particular, no ensino da física. A utilização de equipamentos ou aparatos como proposta do ensino experimental está fundamentada em re-ferenciais ligados à pesquisa em educação e ci-ências, dentre os quais, poderíamos citar a aná-lise e desenvolvimento das teorias cientí� cas e as estratégias utilizadas no seu ensino.

Os pro� ssionais que atuam na educação de forma geral devem estar conscientes de que a inclusão é uma realidade que deve ser vista com sua devi-da importância, devendo ser encarada como uma oportunidade para o educador se aprimorar e enri-quecer a sua prática pedagógica em sala de aula, e também aproximar-se de seus alunos, favorecendo a interação entre os mesmos. Nesse contexto, to-dos podem ganhar em qualidade e aprimoramen-to de seu aprendizado.

Desse modo, surge a proposta de um projeto de exposição de astrofotogra� as, podendo ser apli-cada a técnica da câmera � xa para capturar as imagens, por ser simples e acessível, em sala de

Fonte: Foto tirada por R. S. Silva Jr. No dia 18 de junho de 2011 às 21:48 hs.

aula como instrumentação cientí� ca em astrono-mia, orientada e monitorada pelos professores, sendo assim uma forma de ensino-aprendizagem incentivador e diferente, fazendo com que os alu-nos se interessem pela ciência, em especial pela astronomia, aprendendo um pouco da astrofo-togra� a. Como comentado anteriormente, pode-mos capturar imagens com uma simples câmera de uso caseiro, como mostrado nas � guras 4 e 5. Desse modo, as imagens (astrofotogra� as) obti-das pelos alunos podem ser expostas nas escolas pelos próprios alunos e professores, propiciando uma interação entre professor, aluno e escola.

O projeto pode ser seguido e orientado pelo pro-fessor seguindo as etapas a seguir:

1 – Introdução a conceitos de astrofotogra� a;2 – Estudo sobre tratamento de imagens;3 – Aquisição dos materiais;4 – Montagem do equipamento;5 – Captura das imagens;6 – Seleção e tratamento das imagens;7 – Exposição das imagens.

A proposta possui um caráter multidisciplinar e, portanto, pode ser ministrada no decorrer de um ano letivo, preferencialmente, para alunos do en-sino médio, visto que possuem formação e matu-ridade adequada, os quais podem ser seleciona-dos de acordo com os seus interesses.

Através dessa atividade prática, será possível abordar conceitos e conhecimentos de diversas disciplinas, como, Física, Geogra� a, História e In-formática, e é claro da Astronomia. O principal motivador da presente proposta é propiciar aos nossos jovens estudantes o uso de uma metodo-logia cientí� ca de caráter observacional, fazendo--os re� etir de maneira crítica e construtiva sobre os fenômenos físicos naturais.

Figura 5 - foto da lua tirada em Itaporanga D’Ajuda, dia 18 de junho de 2011 às 21:48 horas (câmera Kodak EasyShare C613, 36-108mm, 6.2 megapixels, ISO Automático )

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Conclusão

Como podemos constatar nas fotos apresentadas neste trabalho, os resultados obtidos através do processo de tratamento das imagens foram signi-� cantes e válidos. Sem dúvida alguma, a astrofoto-gra� a é de grande importância para a astronomia e aplicando a técnica da câmera � xa, podemos obter ótimas imagens. É importante também para que os astrônomos amadores colaborem com a comu-nidade cientí� ca de astrônomos pro� ssionais.

Através da realização da proposta aqui apresenta-da, sem dúvida algum podemos estabelecer uma importante interação entre professor-aluno, propi-ciando assim um convívio escolar de melhor qua-lidade, melhorando o ensino-aprendizagem nas escolas, contribuindo com a formação do aluno, direcionando-o para uma vida cientí� ca futura.

Referências

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RÉ, P. Fotografar o Céu. Lisboa: Plátano Edições Técni-cas, 303 p., ISBN: 971-707-345-X, 2002.

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