Analema solar: quan la solargrafia es troba amb l'astronomia

Benvinguts a la pàgina del projecte Solargraphy Analemma de Maciej Zapiór i Łukasz Fajfrowski. A continuació presentem les nostres primeres fotos reeixides de l'analema realitzades amb el mètode de la solargrafia.
Analema per solargrafia. Temps d'exposició: 1 de març de 2013 - 1 de març de 2014. Càmera solargràfica cil·líndrica. Són visibles tres analemes registrats a les 10:30, 12:00, 13:30 (CET). Les línies contínues de la part inferior esquerra de la imatge foren causades per un error en el programador, que va deixar l'obturador de la càmera obert. Les línies contínues a la part dreta són causades per una exposició addicional durant la tarda. Imatge obtinguda amb el "set 1".
Analema per solargrafia. Temps d'exposició: 1 de març de 2013 - 1 de març de 2014. Càmera solargràfica cúbica. Són visibles tres analemes registrats a les 10:30, 12:00, 13:30 (CET). Imatge obtinguda amb el "set 3".

Solarygraphy

L'any 2000  Slawomir Decyk , Paweł Kula and Diego Lopez Calvin varen inventar la solargrafia, una tècnica que permet registrar les trajectòries del Sol al cel mitjançant l'ús de temps d'exposició de gran durada. És una combinació de fotografia de "pinhole" (forat d'agulla, en referència a la mida dels objectius utilitzats en aquest mètode) i un ús totalment innovador del paper fotogràfic. El paper fotogràfic en blanc i negre és fotosensible per sí mateix, i l'incidència de llum causa ennegriment del paper sense necessitat de cap tractament químic. Aquesta propietat del paper és coneguda des de fa molt de temps, però degut a la baixa sensibilitat no s'havia utilitzat àmpliament. Ningú havia planificat l'exposició del paper fotogràfic sense l'ús posterior del revelador i el fixador. L'ús d'un paper sec en combinació amb les càmeres de "pinhole"allarga els temps d'exposició d'un dia a sis mesos o més. La quantitat de llum que entra a travès de l'obertura "pinhole" (d'un diàmetre inferior a 1 mm) fa que els objectes en moviment siguin invisibles a la solargrafia: ni gent, ni animals, ni cotxes del carrer. Només queda fixat allò que no s'ha mogut durant el temps d'exposició. L'únic objecte en moviment que queda registrat és el sol, que deixa líníes corbes brillants una sobre l'altra, trencades pels períodes de núvols. Cada línia és corresponent a un dia, ja que el Sol fa un recorregut diferent cada dia amb una altura diferent per sobre de l'horitzó. Això és el que fa possible registrar els analemes.


Analema: és l'enregistrament del moviment dels cossos celests, inapreciable pels sentits humans. La capacitat de capturar analemes només la tenen les persones persistents, pacients i amb coneixements d'astronomia: són el resultat de registrar la posició del Sol al cel durant tot un any, cada dia a la mateixa hora. És com anar al gimnàs cada dia: a cada visita els músculs repeteixen els mateixos moviments milers de vegades creant l'efecte, l'efecte visible. A partir dels resultats podem imaginar la quantitat d'esforç que ha estat necessari. Com els camins que apareixen als llocs de pas a les zones de gespa, les marques a una fusta de tallar, o els escalons de pedra desgastats d'una esglèsia, després de segles de passar-hi gent. Tots aquests exemples són semblants al que suposa capturar l'analema.

L'analema té valors estètics i científics. Visualment, a primer cop d'ull, es pot veure una figura en forma de 8 al cel. La forma de la figura, però, depèn de les mecàniques de les òrbites dels planetes i de les lleis de la física, que són vàlides per tots els objectes de l'univers. Tots els àtoms, mol·lècules, criatures vives, planetes, estrelles i galàxies. Per entendre els mecanismes que governen la forma de l'analema és necessari un esforç mental, que obre àrees més profundes i àmplies de l'estètica, aquelles que s'emmagatzemen en l'estructura de l'univers [1]. És com els patrons que es formen en els objectes escampats de forma aleatòria, però que formen un patró estable i reproduïble que només és visible en determinats moments i des de determinats llocs i per algú que sap com mirar. Els àtoms que estan escampats de forma aleatòria s'organitzen segons les lleis de la física per formar una estructura jeràrquica. Llavors deixen de ser simples àtoms per ser part d'estrelles, plantes, gent, tots subjectes a les lleis eternes del moviment. La Terra, com a planeta, és en aquesta òrbita i no en una altra, i té aquest període i no un altre, órbita elíptica, inclinació d'eix i període de rotació. Aquests períodes i formes tenen el seu efecte sobre la forma de l'analema, forma que ha estat present i sense canvis al cel durant segles. La forma actual, en forma de llargues fòrmules i taules que només poden interpretar els entesos, va ser registrada per primera vegada l'any 1979 per Dennis di Cicco [2] i altres. Aparentment hi ha més persones han estat a la superfície de la lluna que persones que han fotografiat amb èxit l'analema. Es pot trobar més informació a la Wikipedia.

La teoria de la formació de l'analema s'ha presentat a diverses pàgines web, per tant no hi ha la necessitat de reptir-la aquí. Una descripció clara es pot consultar a:  www.analemma.com.


L'analema en solargrafia
Les tècnices de solargrafia requereixen un caràcter específic: paciència. Per si no fos prou, provar de capturar l'analema força a anar encara més enllà. Requereix uns coneixements que són necessaris per enregistrar-lo. És necessari planejar el projecte de forma concisa, especialment en diversos aspectes: punt de vista de la càmera, període d'exposició, temps d'exposició, com solucionar el tema de la sincronització, l'alimentació elèctrica... Si tot aquest conjunt de factors funciona correctament 365 vegades l'èxit és possible. L'analema registrat per solargrafia és únic: es registra en un sol film, sense solapaments o edició digital de la imatge. És el primer enregistrat amb exposició de cada dia de l'any.



[1] - Els lectors més avançats poden llegir sobre la física i les matemàtiques que governen la forma de l'analema en el paper de Charles H. Holbrow Build Your Own Analemma.
[2] - Dennis di Cicco, Exposing the Analemma, Sky and Telescope, 57 (June 1979) 536-540.
[3] - http://petapixel.com/2011/09/20/more-people-have-walked-on-the-moon-than-have-captured-the-analemma/

Càmeres dels sets 1 i 2.



Els següents clips mostren els sistemes durant les operacions:

Set 1 en funcionament.
Set 2 en funcionament.
Set 3 en funcionament.
Tots tres sets en funcionament durant el migdia, exposició d'un minut de durada.

Diagrames electrònics del sistema:
Vista superior del diagrama del sistema d'obturador dels sets 1 i 2. S - motor d'etapes, K - càmera solargràfica, P - obturador, N - tap amb limitador, X - "pinhole", O - eix del motor d'etapes, B1 i B2 - tancaments de limtació de rotació de l'obturador.
Primers intents d'enregistrar l'analema:

Maciej Zapiór. Astrònom, fotògraf amateur, solargrafista.
Actualment en contracte postdoctoral a la Universitat de les Illes Balears.
Implicat en la solargrafia des de l'any 2005.
Inventor del projecte i dissenyador de les seqüències d'exposició.
Dissenyador del sistema mecànic de la càmera.
Contacte: maciej.zapior @ uib.es
Łukasz Fajfrowski. Físic, programador (principalment LabView), astrònom amateur i malabarista.
Treballa al Medical University in Biophysics Institute.
Implicat en la solargrafia des de l'any 2013.
Inventor d'automatismes del projecte, dissenyador electrònic, autor de l'algoritme del mecanisme de control i implementador del projecte. Contacte: fajfi @ wp.pl

Volem agraïr a aquestes la seva ajuda amb el projecte. Estan llistades per ordre alfabètic:
Andrzej Krawczyk
Michał Maniewski
Piotr Modzel
Karol Selwesiuk

En particular volem agraïr en Tomasz Lubin per les múltiples càrregues del codi al nostre microcontrolador, i per reescriure el codi per fer possible el seu funcionament amb la versió correcta de l'ensamblador. 

Guestbook for comments is on Polish version of the website.

Translation: Jordi Vallespir Lladó
Darmowe strony internetowe dla każdego