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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 astrofotografia, em especial a astrofotografia digital, explorando um pouco da técnica da câmera fixa, utilizando apenas uma câmera digital de uso caseiro, um tripé simples e um disparador. Essa técnica torna-se muito utilizada por ser bastante acessível e de fácil manuseio. Mas, além da técnica da câmera fixa, existem muitas outras técnicas da astrofotografia, como por exemplo: Afocal, Piggyback, Projeção de Ocular e etc. Foram tiradas algumas imagens da lua, as quais passaram pelo processo de tratamento de imagens astronômicas, utilizando um programa computacional de astronomia (SALSAJ). Esse tratamento nos permite fazer uma análise mais detalhada dos astros, como por exemplo: diâmetro dos astros, distância entre eles, brilho, fazer algumas comparações, entre outros. Vamos propor também um projeto de exposição de astrofotografias em escolas do ensino médio, obtidas através da aplicação da técnica da câmera fixa. Palavras-chave: astronomia, astrofotografia, técnica câmera fixa, exposição de imagens.
Estudante do curso de Física Bacharelado/UFS. E-mail:
[email protected].
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Digital Astrophotography: a project of exhibition of astrophotography in high schools
Abstract This paper aims to show some of the main aspects of astrophotography, especially digital astrophotography, exploring some of the fixed camera technique where we use only a digital camera for home use, a tripod and a simple trigger. This technique becomes widely used because it is very affordable and easy to handle. But beyond the technical fixed camera, there are many other techniques of astrophotography, for example, Afocal, Piggyback, eyepiece projection, etc. Some images were taken of the moon, which went through the treatment of astronomical images using a computer program on astronomy (SalsaJ). This treatment allows us to make a more detailed analysis of the stars, such as: diameter of the stars, the distance 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 fixed camera. Key words: astronomy, astrophotography, fixed camera technique, display images.
Astrofotografia Digital: proposta de um projeto de exposição de astrofotografias em escolas do ensino médio
Introdução Apesar de a Astronomia ser considerada a mais antiga das ciências, ainda é bastante “desconhecida” 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 remotos. 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 profissionais em astronomia é uma tendência mundial, cujo objetivo principal é fornecer dados que, se obtidos de forma sistemática, possam contribuir para trabalhos de pesquisa da comunidade científica.
A maioria dos astrônomos, sendo eles profissionais 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 Astrofotografia pode aproximar o interesse das pessoas num céu já tão empobrecido pelo sistema de ensino e pelas luzes e poluição das cidades. Investir, pois, numa Astrofotografia simples, significa tocar a imaginação das pessoas, trazendo para um “pedaço de papel” um pedaço do céu como nunca antes observado. Além disso, a fotografia astronômica pode se constituir num
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recurso didático enriquecedor para o aprendizado de conceitos de Astronomia e do aprendizado de Física, especialmente envolvendo a interdisciplinaridade entre aquela ciência e os conceitos de ótica.
Muitos pesquisadores da comunidade astronômica utilizam as técnicas da astrofotografia como um recurso a mais de estudo, por ser bastante acessível. Além da técnica da câmera fixa, que vamos explorar nesse trabalho, existem outras técnicas da astrofotografia, como por exemplo: Afocal: utilizando uma câmera (com a lente objetiva) acoplada a um telescópio ou luneta; Piggyback: onde a câmera fica sobre um telescópio num dispositivo 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 simplesmente pegar uma câmera digital de uso caseiro, apontar para o céu e tirar fotos impressionantes. Entretanto, muitas vezes a resolução da imagem não fica muito boa para que seja visualizada, por ocorrer fatores climáticos que interferem na captura da imagem, ou até mesmo pela poluição luminosa. Então, é preciso que seja feito um tratamento na foto, melhorando assim a sua óptica geométrica e resolução. A astrofotografia digital, usando uma câmera digital (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 filme 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 fios mais tradicionais, consumindo menos energia) onde a ação da luz produz corrente elétrica, gerando assim, um arquivo digital binário, decodificando a imagem de forma eletrônica 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.
Figura 1 - câmera fixada ao tripé.
É importante lembrar que nem todas as câmeras digitais podem ser usadas para este fim, sendo que existem vários tipos e modelos que não são adequadas. Algumas não apresentam a opção tempo de exposição, para que possa ser ajustado manualmente; 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 profissionais e amadores que são utilizados para tratamento e análise de imagens celestes, facilitando a sua análise. Como exemplo, citamos: SalsaJ, Registax e MaximDL; mas é possível fazer esse tratamento utilizando um programa comercial qualquer para edição de fotos, como o PhotoShop. Nas próximas seções, serão mostrados alguns aspectos da técnica da câmera fixa, como obter uma melhor imagem fazendo um tratamento da foto, alguns resultados obtidos e, por fim, uma proposta de um projeto de exposição de astrofotografias 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.
Fonte: Câmera do fotógrafo Carlos Tavares, imagem obtida por R. S. Silva Jr.
A técnica da câmera fixa consiste inicialmente na escolha do local mais apropriado, preferencialmente 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, fixa-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, percebemos que alguns fótons aleatórios são capturados pela câmera e formam regiões diferentes em cada foto. Existem vários fatores que dificultam uma boa resolução da imagem: poluição luminosa, turbulência atmosférica, que depende de cada local e do dia para noite, e também o ruído da câmera, que pode ser minimizado por uma “média aritmética” das imagens.
Astrofotografia Digital: proposta de um projeto de exposição de astrofotografias em escolas do ensino médio
Com o propósito de amenizar esses problemas, já foram desenvolvidos vários Softwares para tratamento 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 tratamento de imagens usando um programa astronômico, 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 fotógrafo Carlos Tavares no dia 07 de junho de 2011, às 19:46 horas, com tempo de exposição de aproximadamente 20 s.
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lho e contraste; no caso da foto da lua, nós procuramos destacar melhor as crateras na parte inferior, e então obtemos uma imagem com melhor resolução, como a mostrada na figura (3).
Resultados As fotos mostradas a seguir passaram pelo processo de tratamento de imagens citado na seção anterior. Figura 3 - imagens da lua após o tratamento. Percebemos a profundidade das crateras na parte inferior da lua.
Figura 2 - processo de tratamento da imagem utilizando a foto tirada com a câmera mostrada no item 2.
Fonte: Foto tirada pelo Fotógrafo Carlos Tavares. Fonte: http://globalhou.net/index.php?option=com_co ntent&view=category&layout=blog&id=50&Itemid=62
Primeiramente, escolhemos a filmagem (exposição) que o programa irá converter em algumas dezenas ou centenas de fotos, dependendo do tempo de exposição; logo após é feito o empilhamento das fotos e em seguida, definimos uma área ou região como referencial em que todas as outras imagens irão se basear no alinhamento. Depois de definir alguns parâmetros é feito o alinhamento das fotos. A próxima etapa é fazer a análise do gráfico 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 final. Por fim, fazemos algumas manipulações nas características da imagem, como bri-
Figura 4 - lua bem luminosa, tirada ao lado do CAFIS (Centro Acadêmico de Física), Universidade Federal de Sergipe com uma câmera Canon Power Shot A550, 7.1 megapixels, 800 ISO.
Fonte: Foto tirada por R. S. Silva Jr. no dia 07 de junho de 2011, às 19:46 horas.
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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 )
Fonte: Foto tirada por R. S. Silva Jr. No dia 18 de junho de 2011 às 21:48 hs.
Proposta As atividades de laboratório e pesquisa constituem-se em uma das mais importantes ferramentas 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 referenciais ligados à pesquisa em educação e ciências, dentre os quais, poderíamos citar a análise e desenvolvimento das teorias científicas e as estratégias utilizadas no seu ensino. Os profissionais que atuam na educação de forma geral devem estar conscientes de que a inclusão é uma realidade que deve ser vista com sua devida importância, devendo ser encarada como uma oportunidade para o educador se aprimorar e enriquecer a sua prática pedagógica em sala de aula, e também aproximar-se de seus alunos, favorecendo a interação entre os mesmos. Nesse contexto, todos podem ganhar em qualidade e aprimoramento de seu aprendizado. Desse modo, surge a proposta de um projeto de exposição de astrofotografias, podendo ser aplicada a técnica da câmera fixa para capturar as imagens, por ser simples e acessível, em sala de
aula como instrumentação científica em astronomia, orientada e monitorada pelos professores, sendo assim uma forma de ensino-aprendizagem incentivador e diferente, fazendo com que os alunos se interessem pela ciência, em especial pela astronomia, aprendendo um pouco da astrofotografia. Como comentado anteriormente, podemos capturar imagens com uma simples câmera de uso caseiro, como mostrado nas figuras 4 e 5. Desse modo, as imagens (astrofotografias) obtidas 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 professor seguindo as etapas a seguir: 1 – Introdução a conceitos de astrofotografia; 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 ensino médio, visto que possuem formação e maturidade adequada, os quais podem ser selecionados de acordo com os seus interesses. Através dessa atividade prática, será possível abordar conceitos e conhecimentos de diversas disciplinas, como, Física, Geografia, História e Informática, e é claro da Astronomia. O principal motivador da presente proposta é propiciar aos nossos jovens estudantes o uso de uma metodologia científica de caráter observacional, fazendo-os refletir de maneira crítica e construtiva sobre os fenômenos físicos naturais.
Astrofotografia Digital: proposta de um projeto de exposição de astrofotografias em escolas do ensino médio
Conclusão Como podemos constatar nas fotos apresentadas neste trabalho, os resultados obtidos através do processo de tratamento das imagens foram significantes e válidos. Sem dúvida alguma, a astrofotografia é de grande importância para a astronomia e aplicando a técnica da câmera fixa, podemos obter ótimas imagens. É importante também para que os astrônomos amadores colaborem com a comunidade científica de astrônomos profissionais. Através da realização da proposta aqui apresentada, sem dúvida algum podemos estabelecer uma importante interação entre professor-aluno, propiciando assim um convívio escolar de melhor qualidade, melhorando o ensino-aprendizagem nas escolas, contribuindo com a formação do aluno, direcionando-o para uma vida científica futura.
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