„Nijedan arheolog — ni Young ni Champollion nad Rosettinim kamenom, ni Rawlinson nad klinastim natpisom na stijeni Behistuna — nije nikada stajao pred zanimljivijim problemom od onoga koji ima solarni fizičar pri tumačenju hijeroglifskih linija spektra Sunčevih pjega.” George Ellery Hale (1868–1938)

Muzika uz post: Empire Of The Sun – Music On The Radio

Napomena o sigurnosti: posmatranje Sunca bez ispravne atenuacije može trajno oštetiti vid i uništiti opremu. Spektroheliograf nije vizuelni instrument. Prije bilo kakvog rada sa Suncem provjerite da je zaštita ispravno postavljena.

1. Uvod: zašto uopšte spektroheliograf?

Sunce koje vidimo golim okom (uz odgovarajuću zaštitu, naravno) je fotosfera – sloj debljine svega nekoliko stotina kilometara u kojem se temperatura spušta sa oko 6000 K na približno 4500 K. Iznad nje leže kromosfera, prijelazni sloj i korona, slojevi koji su u bijeloj svjetlosti praktično nevidljivi jer je njihov sjaj zanemarljiv u poređenju sa sjajem fotosfere. Da bismo ih vidjeli, moramo iz ukupnog Sunčevog zračenja izdvojiti svjetlost jedne jedine spektralne linije – najčešće crvene vodikove linije H-alfa (656,3 nm) ili ljubičastih linija jednostruko joniziranog kalcija Ca II H i K (396,8 nm i 393,4 nm). Ovdje je II – stupanj jonizacije, ne broj atoma. Rimski broj I znači neutralan atom, II jednostruko joniziran (Ca⁺, izgubio jedan elektron), III dvostruko, i tako dalje. Ovo je spektroskopska konvencija. H i K su Fraunhoferove oznake linija. Fraunhofer je 1814. najjače tamne linije u Sunčevom spektru označio slovima od A u crvenom prema H u ljubičastom. Slovo K dodao je kasnije Ångström, za liniju odmah izvan Fraunhoferovog niza – zato je naizgled nelogično da K (393,4 nm) ima kraću valnu dužinu od H (396,8 nm). Slova su historijske etikete, ne poredak.

Postoje dva puta do ovog cilja. Prvi je interferencijski: Fabry-Pérot etalon ili Lyotov filter propuštaju uzak pojas oko željene linije. Drugi put je spektroskopski i mnogo stariji: propustiti svjetlost kroz spektrograf, iz dobijenog spektra izdvojiti samo one piksele koji odgovaraju jezgru linije, i onda – skenirajući Sunčev disk preko ulaznog proreza – sastaviti monokromatsku sliku Sunca red po red. Instrument koji to radi zove se spektroheliograf (skraćeno SHG), a slika koju daje je spektroheliogram.

Dugo je spektroheliograf bio isključivo domen profesionalnih opservatorija. To se promijenilo 2021. godine, kada je francuski astronom Christian Buil objavio projekat Sol’Ex (Solar Explorer) – kompaktni spektroheliograf mase svega oko 500 grama, čije se kućište štampa na 3D štampaču, a optički komplet košta nekoliko stotina eura. Danas Sol’Ex, njegov komercijalni srodnik MLAstro SHG 700, te softveri za obradu INTI i JSol’Ex čine ekosistem koji amateru omogućava spektralnu rezoluciju bolju od one koju daju etaloni od nekoliko desetina hiljada dolara.

Ovaj tekst je pokušaj da se cijela priča ispriča sistematično: od historije i fizike, preko optičke teorije i izbora opreme, do konkretnog toka obrade u programu JSol’Ex.

2. Historijski kontekst

Princip je, zanimljivo, stariji od samog instrumenta. Francuski astronom Jules Janssen je još 1869. godine predložio sljedeću ideju: ako se u ravni spektra postavi drugi prorez koji propušta samo svjetlost jedne linije, a Sunčeva slika se pomiče preko prvog (ulaznog) proreza, na fotografskoj ploči nastaje monohromatska slika Sunca.

Tu ideju su, nezavisno i gotovo istovremeno, tehnički realizirali George Ellery Hale u Kenwoodu (1892) i Henri Deslandres u Parizu (1893). Deslandres je već 1892. razložio finu strukturu jezgra kalcijeve K linije, što je bio početak duge francuske tradicije spektroheliografije. Deslandres 1898. prelazi u Meudon, gdje sa Lucienom d’Azambujom gradi veliki četverostruki spektroheliograf, koji od 1908. radi u redovnoj službi. Sistematsko praćenje Sunca u liniji Ca II K počelo je te iste godine, a H-alfa je uslijedila 1909. Serija je prekinuta samo tokom Prvog svjetskog rata i traje do danas – više od 100.000 monohromatskih slika kroz više od deset Sunčevih ciklusa, danas dostupnih kroz bazu BASS2000.

Godine 1932. Robert R. McMath unapređuje instrument tako da može snimati filmove Sunčeve aktivnosti. U drugoj polovini 20. stoljeća spektroheliografi bivaju postepeno potisnuti uskopojasnim interferencijskim filterima, koji su kompaktniji i omogućavaju veću kadencu snimanja.

Digitalna era je vratila spektroheliograf u igru, i to iz vrlo dobrog razloga. Kada je izlazni prorez zamijenjen CMOS ili CCD senzorom, drugi prorez i mehanika za pomicanje ploče postali su nepotrebni: senzor snima cijeli isječak spektra odjednom, pa rezultat skeniranja nije više jedna slika nego trodimenzionalna kocka podataka (x, y, λ). Klasična monokromatska slika je samo jedan presjek te kocke. Odatle proizlaze sve mogućnosti instruenta: dopplergrami, magnetogrami, slike u krilima linije – koje nisu dostupne etalonu. Etalon je spomenuti Fabry-Pérotov interferencijski filter – dvije precizno paralelne polupropusne ploče između kojih se svjetlost višestruko odbija, pa interferencijom prolazi samo vrlo uzak pojas oko željene linije (tipično oko 0,5 Å u H-alfa). To je uobičajena alternativa spektroheliografu: daje sliku odmah i kroz njega se može gledati okom, ali propušta samo jednu valnu dužinu odjednom, pa nema kocku podataka iz koje se izvlače dopplergrami i magnetogrami.

Meudonski spektroheliograf je prešao na CMOS senzore 2002. godine. Sol’Ex je 2021. isti taj princip spustio na nivo amaterskog budžeta.

3. Princip rada: skeniranje i rekonstrukcija

Optička shema spektroheliografa je zapravo shema običnog spektrografa:

1. Teleskop (refraktor ili fotografski teleobjektiv) formira sliku Sunca u svojoj žarišnoj ravni.
2. U toj ravni se nalazi uzak ulazni prorez – kod Sol’Ex-a širine 10 μm i iskoristive dužine 4,5 mm. Prorez propušta samo tanku traku Sunčeve slike.
3. Kolimatorska leća (f = 80 mm kod Sol’Ex-a) pretvara snop iz proreza u paralelne zrake.
4. Difrakciona rešetka (holografska, 2400 linija/mm) razlaže svjetlost po valnim dužinama.
5. Objektiv kamere (f = 125 mm) fokusira razloženi spektar na senzor.

Ono što kamera vidi nije Sunce, nego spektar tanke trake Sunčeve slike: jedna osa je valna dužina, druga je položaj duž proreza. Ako je prorez postavljen preko diska, u spektru se vidi tamna apsorpciona linija koja vijuga – te vijuge nisu greška, nego Doppler-Fizeauov pomak izazvan kretanjem plazme (tamna apsorpciona linija vijuga zato što se plazma na različitim mjestima duž te trake kreće prema nama ili od nas, a Dopplerov efekt joj pomiče valnu dužinu).

Da bismo dobili sliku cijelog Sunca, montaža polako pomiče disk preko proreza (ili se pusti da Zemljina rotacija to uradi sama), a kamera pritom snima video – tipično nekoliko stotina do nekoliko hiljada slika u SER formatu. Softver zatim iz svake pojedinačne slike izvuče jedan red piksela (onaj koji odgovara jezgru linije) i te redove poreda jedan do drugog. Rezultat je monokromatska slika Sunca.

Iz ovoga slijede dvije važne posljedice koje treba razumjeti prije nego što se instrument kupi:

• Spektroheliograf nije vizuelni instrument. Kroz njega se ne gleda okom; slika nastaje tek nakon obrade. (Ovisno o korištenoj zaštiti, pokušaj vizuelnog posmatranja može biti i opasan.)
• Slika nastaje sekvencijalno, u vremenu, a ne trenutno. To znači da atmosferska turbulencija i nepravilnosti montaže ostavljaju trag u obliku „nazubljenog“ ruba diska.

4. Optička teorija: odakle dolazi rezolucija

Ovaj dio je matematički i može se preskočiti bez posljedica po praktičnu upotrebu, ali objašnjava zašto tako mali instrument postiže tako dobre rezultate. Svi brojevi u nastavku odnose se na osnovnu verziju Sol’Ex-a.

4.1 Geometrija rešetke i anamorfoza

Kod Sol’Ex-a je ukupni ugao (ugao između snopa prije i poslije rešetke) fiksiran na G = 34°. Veza između upadnog ugla α i difrakcionog ugla β data je jednačinom rešetke, uz uvjet G = α − β:

gdje je k red difrakcije (k = 1), m gustina linija rešetke (2400 linija/mm), a λ₀ centralna valna dužina na senzoru.

Za H-alfa liniju (λ₀ = 6563 Å) i G = 34° dobija se α = 72,4° i β = 38,4°. Tako veliki upadni ugao ima dvije posljedice.

Prva je gubitak svjetlosti: rešetka od 25 × 25 mm pri upadu od 72° „vidi“ samo elipsasti presjek snopa. Efektivni otvor je u ravni disperzije oko f/10,6, a okomito na nju oko f/5,6. Za Sunce to nije problem – svjetlosti ima napretek.

Druga posljedica je korisna i zove se anamorfoza. Snop se pri difrakciji sužava, i to za faktor

Za naše uglove A = cos 72,4° / cos 38,4° ≈ 0,386. To znači da se prorez optički ponaša kao da je uži nego što fizički jeste: efektivna (ekvivalentna) širina proreza iznosi 0,386 × 10 μm = 3,86 μm, dok duž prostorne ose sužavanja nema. A uži prorez znači veću spektralnu rezoluciju – upravo zato Sol’Ex postiže performanse neuobičajene za instrument te veličine.

4.2 Moć razlaganja

Spektralni element rezolucije, uz uključen anamorfni faktor, iznosi:

gdje je f_c žarišna daljina kolimatora (80 mm), a w fizička širina proreza (0,010 mm). Uvrštavanjem: Δλ = (0,010 · cos 72,4°)/(1 · 2400 · 80) ≈ 1,58 · 10⁻⁸ mm, odnosno Δλ ≈ 0,16 Å.

Moć razlaganja se onda definira kao R = λ/Δλ:

Za H-alfa liniju proračun daje R ≈ 41 700. Uzimajući u obzir preostale optičke aberacije, Buil realno procjenjuje R ≈ 40 000, čemu odgovara Δλ = 6563/40 000 ≈ 0,16 Å.

Poređenja radi: vrhunski komercijalni etalon dostiže oko 0,5 Å FWHM, a modeli od 0,3 Å koštaju nekoliko desetina hiljada dolara. Meudonski profesionalni spektroheliograf ima 0,25 Å u H-alfa i 0,15 Å u Ca II H/K – dakle sasvim uporedivo sa Sol’Ex-om.

Važno je napomenuti da rezolucija nije konstantna po spektru: kod Sol’Ex-a opada sa 0,16 Å u H-alfa na oko 0,36 Å u Ca II H/K, jer se sa promjenom valne dužine mijenjaju i uglovi na rešetki.

4.3 Disperzija i uzorkovanje

Spektralna disperzija r (u Å po pikselu) data je izrazom:

gdje je p veličina piksela, a f_o žarišna daljina objektiva kamere (125 mm). Za senzor Sony IMX178 sa pikselima od 2,4 μm dobija se r ≈ 0,063 Å/piksel u okolini H-alfa.

Sada dolazimo do ključnog praktičnog pitanja – uzorkovanja. Odnos elementa rezolucije i uzorka po pikselu iznosi

Shannonov (Nyquistov) kriterij traži najmanje dva uzorka po elementu rezolucije, pa je ova konfiguracija ispravno uzorkovana. Ako se, međutim, isti senzor koristi u binningu 2×2 (efektivni piksel 4,8 μm), kriterij više nije zadovoljen i informacija se nepovratno gubi. Zato je za precizne primjene – prije svega Dopplerova mjerenja i magnetograme – binning 1×1 obavezan.

4.4 Prostorna skala

Uvećanje spektrografa je γ = f_o / f_c = 125/80 = 1,5625. Prečnik Sunčeve slike u ravni senzora iznosi približno D = 0,0093 · (γ · f), gdje je f žarišna daljina teleskopa. Za f = 420 mm dobija se D ≈ 6,1 mm. Prostorna skala po pikselu je tada 1920 · (p/D); za p = 2,4 μm to je oko 0,75 lučne sekunde po pikselu – znatno finije od širine samog proreza projicirane na nebo (koja pri f = 420 mm iznosi oko 4,9″).

Ovdje leži i osnovno geometrijsko ograničenje: iskoristiva dužina proreza od 4,5 mm određuje maksimalnu žarišnu daljinu pri kojoj cijeli disk stane u jedan prolaz. To je oko 480 mm. Sa dužim teleskopima dobija se detaljnija ali isječena slika, koju treba sastavljati u mozaik.

5. Izbor kamere

Kamera je, uz teleskop, najveća investicija u sistem. Kriteriji su, srećom, jasni.

5.1 Mono ili kolor

Za snimanje – isključivo monokromatska kamera. Bayerova maska kolor senzora unosi mozaik koji softver za rekonstrukciju ne može ispravno interpretirati, a osim toga gube se i rezolucija i osjetljivost.

Kolor kamera ipak ima jednu legitimnu ulogu: edukaciju i popularizaciju. Spektar prikazan u punoj boji, na velikom ekranu, ostavlja daleko jači dojam nego siva slika. Za demonstracije u učionici ili na javnom posmatranju to je odlična opcija, ali ne i za produkciju slika.

5.2 Veličina piksela

Ovo je parametar koji najviše utječe na kvalitet. Veliki pikseli istovremeno gube i spektralnu i prostornu rezoluciju.

• 2,0–2,4 μm – idealno. Sol’Ex je optički dimenzioniran upravo za ovaj raspon; 2 μm daje gotovo savršeno uzorkovanje.
• 3,0–3,8 μm – vrlo upotrebljivo, blago podzorkovano.
• 4,8–5,9 μm – radi, ali sa osjetnim gubitkom; dovoljno za jake, kontrastne linije poput H-alfa i Ca K.
• 9 μm – funkcionalno, ali daleko od potencijala instrumenta.

Ilustrativan je primjer koji navodi MLAstro: dvije slike snimljene istim spektroheliografom i istim teleskopom, a razlika je samo u kameri – IMX178 (2,4 μm) naspram IMX174 (5,86 μm). Razlika u kontrastu i detaljima je dramatična.

Spektralna rezolucija ovisi isključivo o veličini piksela (uz rešetku i objektiv kamere) – otvor teleskopa tu ne igra nikakvu ulogu, pa tabela vrijedi jednako za svaki instrument. Prostorna rezolucija ovisi o oba: piksel određuje uzorkovanje u lučnim sekundama, a otvor postavlja difrakcijski plafon, i mjerodavno je ono što je grublje – zato se veliki piksel prostorno može kompenzirati dužom žarišnom daljinom, ali spektralno ne može.

5.3 Veličina i format senzora

Duža stranica senzora treba pokriti cijelu dužinu proreza. Za Sol’Ex je iskoristivo 4,5 mm, za SHG 700 čak 7 mm. Senzori IMX178 (duža stranica 7,4 mm) i IMX678 (7,7 mm) su u tom smislu gotovo idealni jer pokrivaju prorez uz malu rezervu za greške poravnanja.

Kamera se uvijek orijentira tako da je osa disperzije vertikalna, odnosno da su spektralne linije horizontalne. Razlog je arhitektura CMOS senzora: čitanje po redovima je najbrže kada je izrezani prozor (ROI) mnogo širi nego viši. Tipičan primjer za ASI178MM: crop 3088 × 140 piksela.

5.4 Brzina i veza

Brzina snimanja direktno određuje koliko brzo možemo skenirati, a brže skeniranje znači manje vremena izloženog turbulenciji.

• USB 3.0 se preporučuje. Potrebne su frekvencije često iznad 100 fps, ponekad i nekoliko stotina.
• Kamera treba biti spojena direktno na računar, bez USB huba – hubovi po pravilu ne mogu održati potreban protok.
• USB 2.0 kamere su upotrebljive uz agresivno smanjenje ROI-a, ali tada treba skenirati sporo (1-2× siderično), što produžava snimanje i povećava osjetljivost na seeing.

5.5 Konkretne preporuke

Nivo	Senzor	Piksel	Primjeri kamera
Prvi izbor	IMX678	2,0 μm	ToupTek 678M, ASI678MM
Prvi izbor	IMX178	2,4 μm	ASI178MM, QHY5III178M, Player One Neptune-M
Prvi izbor	IMX183	2,4 μm	ASI183MM (veći senzor nego što je potrebno)
Prvi izbor	IMX585	2,9 μm	novije kamere; Buil ga navodi kao jedan od trenutno najboljih
Drugi izbor	IMX533	3,76 μm	ASI533MM, Player One ARES-M
Drugi izbor	IMX571	3,76 μm	ASI2600MM, QHY268M (APS-C)
Drugi izbor	MN34230	3,8 μm	ASI1600MM, QHY163M
Treći izbor	IMX174	5,86 μm	ASI174MM, QHY5III174 (globalni zatvarač)
Treći izbor	IMX432	9 μm	ASI432MM, Apollo-M Max

Kamere iz treće grupe su „kraljevi“ klasičnog solarnog snimanja sa etalonima zbog globalnog zatvarača, ali sa spektroheliografom su podzorkovane. Ako ih već imate – koristite ih; ako kupujete namjenski, idite na male piksele.

Napomena o kućištu kamere: Sol’Ex i SHG 700 rade sa kamerama čiji je prečnik tijela manji od približno 65 mm. Hlađene kamere većeg prečnika (ASI183 Pro, ASI2600 Pro, QHY183) mogu se mehanički sudarati sa mikrometrom instrumenta; rješenje je pomicanje nosača leće u kućištu kamere unazad za oko 15 mm i dodavanje M42 produžnog prstena od 10 mm.

6. Teleskop, filtriranje fluksa i termička zaštita

6.1 Optička shema i kvalitet teleskopa

Refraktor je pravilo, ne preporuka. Sistemi sa ogledalima su za solarno snimanje problematični: fokusirani svjetlosni konus pada na nosač sekundarnog ogledala i, ako je sistem malo raskolimiran pa promaši sekundar, može doći do oštećenja. Reflektor je siguran samo uz skup ERF preko cijelog otvora na ulazu tubusa. Izuzetak su Maksutovi malog otvora, uz obavezan filter na ulazu.

Ono što iznenađuje početnike jeste da su zahtjevi na optički kvalitet kod SHG-a blaži nego kod klasične astrofotografije. Razlozi su konkretni:

• Radi se u ekstremno monohromatskoj svjetlosti, pa hromatska aberacija praktično nije faktor – trostruki ED apohromat nije neophodan.
• Koristi se samo uzak isječak vidnog polja (traka širine proreza), pa su astigmatizam i koma slabo izraženi.
• Ostaje sferna aberacija kao glavni optički neprijatelj, a ona se najlakše ublažava blendiranjem otvora.

Praktična posljedica: solidan polovni 6-inčni dublet od nekoliko stotina eura može sa spektroheliografom raditi gotovo jednako dobro kao apohromat od deset hiljada. Ipak, prije kupovine polovnog instrumenta obavezno treba uraditi star test – dobro kolimiran teleskop daje najbolju oštrinu i kontrast.

6.2 Otvor blende (f-broj)

SHG najbolje radi sa optikom iznadf/7. Jeftini dubleti po pravilu imaju više sferne aberacije, koja se blendiranjem osjetno smanjuje – takav teleskop će često dati bolju sliku blendiran na f/8 ili f/10 nego na punom otvoru. Instrumenti f/4 ili f/5 su upotrebljivi, ali traže znatno kvalitetniju optiku.

Poseban slučaj je bliski ultraljubičasti dio spektra, gdje leže linije Ca II H i K. Većina komercijalnih teleskopa tamo nije optimizirana i pokazuje izraženu sfernu aberaciju u plavom. Rješenje je maska na ulazu: blendiranjem na približno f/10 do f/15 većina teleskopa daje sasvim prihvatljive rezultate u Ca K.

Kod MLAstro SHG 700 sa verzijom proreza od 10 mm, upotreba na teleskopu žarišne daljine preko 700 mm ionako traži blendiranje na f/10 ili više.

6.3 Žarišna daljina

• Žarišna daljina 200-1200 mm. Ispod 200 mm slika diska je premala za detalje; iznad 1200 mm ekspozicija postaje prekratka (šum raste), a SER fajlovi lako prelaze 2 GB.
• Za cijeli disk u jednom prolazu: do 420-480 mm kod Sol’Ex-a; kod SHG 700 do 730 mm (ispod 650 mm je lakše poravnati), a sa prorezom od 10 mm i do oko 1000 mm.
• Seeing je stvarno ograničenje. Pri prosječnim uvjetima (2-3 lučne sekunde) nema smisla ići preko približno 1000 mm – atmosfera će, zbog sekvencijalne prirode snimanja, pojesti sve što duža žarišna daljina donese.

SHG 700 koristi složenu (compound) leću sa većim korigiranim poljem, pa su i rubovi vidnog polja u fokusu – otuda mogućnost rada sa dužim teleskopima nego kod dublet sheme Sol’Ex-a.

Buil posebno ističe jedan poučan primjer na drugom kraju skale: Acuter MaksyGO od 60 mm i 750 mm (cijena oko 100 eura, f/12,5) daje sasvim korektne rezultate, a cijeli sklop sa Sol’Ex-om i kamerom teži ispod 1 kg. Za školu ili putovanje – teško da postoji bolji odnos cijene i mogućnosti.

6.4 Fokuser – potcijenjena slaba tačka

Spektroheliograf je težak: SHG 700 sa optikom i kamerom teži oko 1,1-1,2 kg, i sve to visi na fokuseru stvarajući znatan moment. Kako se pri skeniranju slika gradi red po red, svaki pomak ili vibracija fokusera direktno se upisuje u sliku kao nazubljen rub. Krut fokuser koji ne „pada“ pod teretom nije luksuz nego uvjet. Ovo je, uz montažu, najčešći uzrok razočaravajućih rezultata kod inače dobre opreme.

6.5 Zaštita od Sunčevog fluksa

Ovo nije opcionalno. Prorez Sol’Ex-a je tanka staklena pločica presvučena hromom, zalijepljena na aluminijski nosač. Diferencijalno širenje stakla i metala pod koncentriranim Sunčevim zračenjem može pločicu doslovno slomiti. Buil spominje jednostavan praktični test: stavite dlan u žarište teleskopa. Ako ga možete zadržati 15-20 sekundi, atenuacija je dovoljna.

Dva su standardna rješenja.

Neutralni (ND) filteri na ulazu. Gustine 0,6 do 1,2 pokrivaju većinu situacija. Buil preporučuje seriju HOYA PROND – kvalitet površine ne degradira sliku, a za razliku od nekih B+W modela ne stvara interferencijske pruge. Primjeri: teleobjektiv 400 mm na f/11,2 → ND 0,6; objektiv 200 mm na f/5,6 → ND 1,2.

Herschelov helioskop. Nepresvučena staklena pločica pod 45° reflektira oko 5 % fluksa, a ostatak propušta van optičkog puta. Modeli LUNT, Hercules i Baader rade odlično. Poseban slučaj je Lacerta, koja koristi Brewsterov ugao i time maksimizira linearnu polarizaciju; kako Sol’Ex i sam polarizira svjetlost (u crvenom preko 75 %, zbog rešetke), pravilna međusobna orijentacija helioskopa i spektroheliografa maksimizira ukupni propušteni fluks. Orijentacija nije intuitivna, ali je bitna. Testirani TS model se pokazao razočaravajućim zbog jako apsorbirajućeg polarizacijskog premaza. Ako helioskop dolazi sa ugrađenim ND ili polarizacijskim filterom – ukloniti ga.

Važno ograničenje: za polarimetrijska mjerenja (magnetograme) helioskop se ne smije koristiti, jer unosi vlastitu polarizaciju koja briše Zeemanov signal. Tada je ND filter jedina opcija.

Dodatni trik: predfilter propusnosti 5-10 nm centriran na H-alfa (tipa onih za maglice) postavljen ispred proreza smanjuje instrumentalno raspršenje i čini pozadinu neba oko limba znatno tamnijom, što pomaže vidljivosti slabih protuberanci.

6.6 ERF: zašto MLAstro odbacuje ND filtere

Ovdje se dva ozbiljna izvora otvoreno ne slažu, i vrijedi razumjeti argumente obje strane.

Buil, kao što smo vidjeli, preporučuje fotografske ND filtere (HOYA PROND). Minh Nguyen iz MLAstro-a tvrdi suprotno: da bilo koji ND filter, uključujući i preporučeni Hoya ProND, s vremenom degradira kvalitet slike. Njegov argument je termomehanički i vrijedi ga izložiti u cijelosti.

Dielektrični ERF naspram apsorpcionog filtera. Pravi solarni Energy Rejection Filter (ERF) je dielektričan: energiju odbija refleksijom, a apsorbira je vrlo malo. Takvi filteri se prave sa odnosom debljine i prečnika oko 1:15 – ERF od 100 mm ima najmanje 7 mm debljine, onaj od 130 mm oko 9 mm. ND filteri su, nasuprot tome, apsorpcioni: energiju pretvaraju u toplotu. Da bi izdržali termička naprezanja bez gubitka ravnosti valnog fronta, apsorpcioni filteri moraju biti još deblji – Daystarovi apsorpcioni ERF-ovi imaju odnos oko 1:8 do 1:10, pa je filter od 130 mm debeo oko 13 mm. Tipičan fotografski ND filter je, bez obzira na prečnik, debeo svega oko 2 mm.

Način ugradnje. ERF na solarnim teleskopima sjedi u labavoj ćeliji koja mu dopušta da se pri zagrijavanju širi. Ako se rubovi stegnu prečvrsto, termičko širenje savija filter i uništava valni front. Fotografski ND filteri nisu projektirani ni za jedno ni za drugo. Hoya ProND ima dobru površinsku obradu (λ/4 ili bolje), ali nakon dužeg izlaganja Suncu kvalitet slike opada.

Preporuka MLAstro-a je jasna: izbjegavati ND filtere, posebno na većim otvorima. Umjesto njih – Herschelova prizma (solar wedge) ili subaperturni uskopojasni filter ispred proreza.

Šta je zapravo u opasnosti? Prednja optika apsorbira vrlo malo topline (ispod 0,5 %), jer je staklo u vidljivom i infracrvenom području praktično prozirno; neprozirno postaje tek u dubokom UV-u ispod 200 nm, gdje intenzitet u atmosferi ionako nije značajan. Nakon četiri do pet sati posmatranja prednja ćelija 6-inčnog refraktora ostaje hladna na dodir. Objektiv je u nefokusiranom snopu i rizik je mali – izuzetak su objektivi sa uljnim razmakom, kod kojih ulje može postati zamućeno. Pravi rizik je oprema iza objektiva: korektori, reduktori i drugi elementi u fokusiranom konusu, gdje neravnomjerno zagrijavanje premaza može izazvati pukotine.

Redoslijed sigurnosti, prema istom izvoru:

1. ERF na ulazu tubusa – najsigurniji, jer toplotu odbija prije nego što uđe u sistem; skuplji je i ograničava raspon valnih dužina koje možete posmatrati.
2. Herschelova prizma – toplotu izbacuje van kroz zadnji dio, uz minimalnu reflektiranu svjetlost, olakšava upravljanje ekspozicijom i ostavlja cijeli spektar dostupnim.
3. Subaperturni uskopojasni filter ispred proreza – dobro radi, uz sitnu opasku da se reflektirani snop može fokusirati nekoliko centimetara iznad površine filtera; snop se, doduše, brzo širi i rijetko stiže do zida tubusa.
4. UV-IR cut filter ispred proreza – sam po sebi već značajno smanjuje rizik od pregrijavanja proreza.

Materijal proreza je ključan. Prorezi od natrij-kalcijevog (eng. lime-soda) stakla izvorno su rađeni za noćnu spektroskopiju: takvo staklo se pod toplotom znatno širi i lako puca, a tanak premaz ima nisku blokirajuću moć (OD5) pa se pri jačem fluksu može otopiti. MLAstro koristi kvarcni supstrat sa niskim koeficijentom termičkog širenja i debljim premazom blokirajuće moći OD7 – sto puta boljom. Zahvaljujući tome, prorez podnosi rad bez ERF-a na teleskopima do 102 mm (4″). ERF ipak produžava vijek proreza smanjenjem toplotnog fluksa.

Ako se prorez ne štiti ničim, reflektirani snop udara u bok 1,25″ nastavka spektroheliografa (jer je prorez postavljen pod uglom). To nije opasno po teleskop, ali nastavak zna postati topao na dodir.

Kako ovo pomiriti sa Builovom preporukom? Praktično: za male otvore (do ~80 mm) i kratke sesije ND filter radi posao i najjeftinije je rješenje. Za veće otvore, duge sesije i zahtjevnija mjerenja, Herschelova prizma ili pravi ERF su ispravan izbor. Kod polarimetrijskih mjerenja Herschel otpada, pa ostaje prednji ERF ili uskopojasni predfilter.

6.7 Termička stabilnost

Crno kućište izloženo Suncu se brzo zagrijava, a termoelastične deformacije plastike pomiču spektar po senzoru – ponekad i tokom jednog skena. Builova preporuka je gotovo komično jednostavna, ali djelotvorna: umotati instrument u kuhinjsku aluminijsku foliju (dvoslojnu, da se ne kida). Ne dodaje težinu, ne povećava površinu izloženu vjetru, i radi.

Metalni nosač proreza također apsorbira toplotu; može se oblijepiti aluminijskom trakom – ali nikako preko staklenog dijela. Aluminijska kućišta (SHG 700) ovaj problem uglavnom eliminiraju.

7. Montaža i strategija skeniranja

7.1 Zašto ekvatorijalna montaža

Spektroheliograf slaže sliku iz uzastopnih traka, i te trake moraju nalijegati jedna na drugu bez rotacije i bez interpolacije. To znači da kretanje Sunca mora biti okomito na prorez tokom cijelog skena. Tu preciznost daje samo ekvatorijalna montaža, ispravno polarno poravnata.

Alt-azimutalna montaža uvodi rotaciju polja tokom praćenja. Softver to može ispraviti – JSol’Ex ima poseban Alt-Az režim koji računa paralaktički ugao, ali korekcija se oslanja na interpolaciju, a interpolacija uvijek malo omekša sliku. Ako već imate Alt-Az montažu, svakako je isprobajte prije nego što kupite novu: najbolja oprema je ona koju već posjedujete. Samo znajte da uvijek ima kompromis.

Okomitost proreza na smjer kretanja treba poštovati unutar 1 stepena – za napredne primjene (magnetogrami, geometrijske korekcije) to je bitno.

Skeniranje treba raditi po rektascenziji, ne po deklinaciji, iz tri razloga: mehanika RA ose je po pravilu kvalitetnija, kretanje je pravilnije, i – kada snimamo samo dio diska – prirodno pokrivamo područje blizu Sunčevog ekvatora, koje je i astrofizički najzanimljivije. Za Dopplerova mjerenja RA skeniranje je i metodološki ispravno, jer čuva signal rotacije.

7.2 Brzina skena i ekspozicija

„Prirodni“ sken pri sideričnoj brzini (jednostavno isključite motor RA) traje preko dvije minute za cijeli disk. To je previše: turbulencija se osjetno akumulira. Ako montaža podržava forsirano skeniranje pri 4×, 8× ili 16× sideričnoj brzini, sken traje petnaestak sekundi i šansa da „upadnemo u rupu“ u turbulenciji je znatno veća.

Da bi disk ispao okrugao već iz prve, mora se uskladiti brzina skena sa vremenom ekspozicije. Buil izvodi formulu:

gdje je:

• t – vrijeme ekspozicije u sekundama
• p – veličina piksela u mikrometrima (nakon binninga)
• F – žarišna daljina teleskopa u milimetrima
• V – višekratnik siderične brzine (4, 8, 16…)
• δ – deklinacija Sunca u trenutku posmatranja

Izvod: prostorna skala piksela projicirana na nebo je E = (206 · p/F) · (80/125) lučnih sekundi. Ugaono pomicanje Sunca za vrijeme t iznosi E′ = 15 · V · t · cos δ. Uvjet okruglog diska je E = E′, odakle slijedi gornja formula.

Pažnja: faktor 80/125 u izvodu je odnos žarišnih daljina kolimatora i objektiva kamere, dakle svojstvo Sol’Ex-a. Kod drugih instrumenata konstanta je drugačija – za MLAstro SHG 700 iznosi 13,75 umjesto 8,79. Vidjeti poglavlje 12.3.

Primjer. Refraktor F = 420 mm, kamera ASI178MM u binningu 2×2 (p = 4,8 μm), sken pri V = 16×, deklinacija Sunca δ = 23,42°:

To odgovara frekvenciji od 1/0,00684 ≈ 146 slika u sekundi. Prije snimanja treba provjeriti da li SharpCap ili FireCapture uz zadani ROI zaista postižu tu brzinu.

Pojačanje (gain) se podešava tako da kontinuum uz liniju ne saturira. Kod ZWO kamera gain iznad 200 (20 dB) unosi vidljiv šum; 100 je dobro, manje je bolje. Malherbe i saradnici idu i dalje: za ZWO kamere preporučuju da se gain ne penje iznad 50, jer odnos signal-šum u jezgru H-alfa linije ionako ne prelazi vrijednost od oko 40 (jezgro linije ima svega ~15 % intenziteta kontinuuma).

7.3 Oscilacije, vibracije i „pila“ na limbu

Pri brzom skeniranju neke montaže ulaze u rezonanciju, što se na slici vidi kao sinusoidalno talasanje limba. Rezultat ovisi o smjeru skeniranja (istok-zapad ili obratno) i o balansiranju montaže. Buil pokazuje dva snimka istog teleskopa (FS128) pri 4× sideričnoj brzini: sa lošim balansom limb je izrazito valovit, sa promijenjenim balansom oscilacije potpuno nestaju. Vrijedi eksperimentirati sa balansom i smjerom skeniranja.

Efekat „pile“ (odsječene ivice) nastaje od sitnih bočnih pomaka između susjednih traka. Tri su uzroka: atmosferska turbulencija, vjetar i mehaničke vibracije montaže. Prva dva ne možemo kontrolirati; treći možemo – i to je razlog zašto kvalitetna, glatka montaža sa niskom periodičnom greškom vidljivo popravlja slike. Montaža sa velikom periodičnom greškom i vibracijama pri praćenju pojačava artefakt.

Drugi lijek je slaganje: nekoliko skenova snimljenih unutar par minuta, poravnatih i usrednjenih, uprosječi pomake i artefakt uglavnom nestane. Poređenje jednog snimka i slaganja pet skenova jasno pokazuje razliku – manje šuma, glatkiji rub, ugodnija slika.

Svaka montaža ima svoju optimalnu brzinu skeniranja; treba je pronaći eksperimentom. U praksi sporije brzine – 4× ili 8× siderično – po pravilu daju bolje rezultate od najbržih.

7.4 Gdje na montaži postaviti instrument

Ovo je detalj koji se lako previdi, a mnogo znači. Instrument treba biti što bliže deklinacionoj ploči, odnosno centru rotacije. Što je dalje od centra, to je veći krak i veća vjerovatnoća rezonancije i prenošenja periodičnih vibracija iz pogonskog mehanizma.

Minh Nguyen opisuje vlastito poučno iskustvo: spektroheliograf montiran „na piggyback“ na sklop od 45 kg sa dva teleskopa, sve na inače izvrsnoj i vrlo glatkoj montaži. Montaža nije bila problem – problem je bio prevelik broj spojeva i teleskop postavljen predaleko od centra rotacije. Rezultat: sitne vibracije koje se u skenu manifestiraju kao nazubljeni rubovi i valovit limb.

Zaključak je jednostavan: kod SHG-a ne odlučuje samo kvalitet montaže, nego krutost cijelog optičkog lanca – od stativa, preko montaže i prstenova, do fokusera. Harmonijske montaže manjeg formata (npr. MLAstro SAL-33, projektirana upravo za SHG) dobro rade, ali i klasična pužna montaža je sasvim dovoljna ako je čvrsta i glatka.

7.5 Sunscan način rada

Postoji i najjednostavnija moguća konfiguracija: spektroheliograf na običnom fotografskom stativu sa kuglastom glavom, bez ikakvog praćenja. Zemljina rotacija sama prevuče Sunce preko proreza. Prorez tada nije okomit na smjer kretanja, ali softveri poput INTI-ja i JSol’Ex-a te geometrijske deformacije korigiraju vrlo dobro. Razumna gornja granica žarišne daljine u ovom režimu je oko 200 mm. Ne očekujte finoću detalja – ali za brzo snimanje, animacije i učenje instrumenta, ovo je izvrsno.

8. Dijagnostika: tipični problemi pri prvom puštanju u rad

Prvi susret sa spektroheliografom zna biti frustrirajući, jer se nekoliko nivoa podešavanja preklapa i međusobno maskira. Jérôme Bastardie je na stranici Espace-Infini sastavio katalog tipičnih situacija sa animacijama; ovo je njegov sažetak, jer rješava vjerovatno 90 % problema koji muče početnike.

8.1 Prvo podesite ROI, pa tek onda sve ostalo

Na početku je korisno postaviti ROI preko cijele širine senzora – ili čak raditi bez ROI-a – da biste stekli orijentaciju gdje se slika proreza uopšte nalazi. Uperite instrument u nebo (po vedrom danu), podignite gain i ekspoziciju dok ne ugledate spektar pozadinskog neba.

Tek kada je sve poravnato, sužava se ROI. Njegova dvostruka korist je poznata: manji fajlovi i veći broj slika u sekundi, koji je nužan za ispravnu rekonstrukciju.

8.2 Katalog tipičnih grešaka

Rotacija kamere. Slika proreza nije vertikalna. Rješenje je trivijalno – zarotirati kameru u nastavku dok slika proreza ne bude uspravna.

Neusklađenost prorez / rešetka. Spektralne linije nisu okomite na rubove slike proreza. Ovdje se korigira orijentacija samog proreza, dok linije ne budu okomite na njegove rubove.

Prorez izvan kadra. Vidi se samo jedan njegov kraj. To ukazuje na loše usmjerenu rešetku: otpuštanjem vijaka točkića rešetke podešava se okomitost njene ose dok se ne vide oba kraja proreza (ili barem spektar neba preko cijele širine senzora). Ovo je važno: ako je žarišna daljina takva da Sunce tek stane u prorez, a prorez nije centriran na senzoru, dio diska će biti odsječen.

Sunce izvan proreza. Sunce izgleda centrirano na senzoru, ali je zbog velikog sjaja teško primijetiti da je slika proreza pomjerena. Postupak je: prvo centrirati prorez (kao u prethodnom slučaju), pa onda Sunce.

ROI izvan kadra. Provjerite da je ROI centriran lijevo-desno, da ga ne pomiješate sa problemom pomjerenog proreza.

Nagib. Ako se tokom skena Sunce pojavljuje i nestaje na dva različita mjesta umjesto na jednom, putanja siječe prorez dijagonalno umjesto okomito. INTI (i JSol’Ex) izračunavaju i ispisuju vrijednost nagiba; cijeli optički sklop – teleskop, spektroheliograf i kamera zajedno, kao jedno tijelo – treba zarotirati oko ose za izračunati broj stepeni u odnosu na montažu.

Trik za orijentaciju: namjerno preeksponirajte. Privremeno podignite gain da jasno vidite gdje je prorez na senzoru. To je najbrži način da utvrdite u kojoj se od gornjih situacija nalazite. Isto se može uraditi i naknadno, na snimljenom SER fajlu, pri analizi problema.

8.3 Tri fokusa koja se međusobno miješaju

Fokus kamere (spektra). Podešava se helikoidalnim fokuserom ili mikrometrom. Uvećajte prikaz u softveru za snimanje i tražite najfinije linije. Ovaj fokus se mora ponovo podesiti pri svakoj promjeni spektralne linije, zbog hromatizma optike.

Fokus teleskopa (slike Sunca na prorezu). Podešava se fokuserom teleskopa dok rubovi Sunca ne budu oštri. Uvećajte prikaz na jedan rub i privremeno podignite gain da vidite šta radite. Dobar znak ispravnog fokusa je „treperava“, nazubljena struktura H-alfa linije koja se brzo mijenja tokom skeniranja.

Rastojanje prorez-kolimator. Ako ne možete istovremeno izoštriti rubove Sunca i spektralne linije – jedno kvari drugo – vjerovatno treba optimizirati rastojanje između proreza i kolimatorske leće, vijcima predviđenim za to na tijelu instrumenta. Ovo se može grubo podesiti već na nultom redu difrakcije, tražeći savršeno tanku i oštru sliku proreza.

Samo jedan rub mutan? Ako je jedan rub Sunca oštar a drugi mutan (ili obratno), vjerovatno neki optički element nije okomit na upadnu svjetlost – najčešće cijeli instrument nije dobro poravnat sa montažom.

8.4 Provjera vrijednosti za ekspoziciju

Koristan orijentir: za kameru tipa ASI178, teleskop žarišne daljine 400 mm i ND16 filter, radne vrijednosti su oko 10 ms ekspozicije i gain oko 50-100. Ako vam za pojavu spektralnih linija treba 1000 ms i gain 500, gotovo sigurno niste na Suncu nego na pozadinskom sjaju neba. To je najbrži test da li ste uopšte pogodili disk.

9. Od SER fajla do slike: obrada

Rezultat snimanja je jedan SER fajl sa stotinama do hiljada kadrova spektra. Sam po sebi ne pokazuje ništa prepoznatljivo. Softver mora uraditi nekoliko netrivijalnih stvari:

1. Detektirati spektralnu liniju u prosječnoj slici (najtamnija linija) i modelirati njeno zakrivljenje polinomom.
2. Korigirati „smješak“ – zakrivljenje spektralnih linija koje je posljedica optike. Zanimljivo, radijus zakrivljenja ovisi o valnoj dužini: crvene linije su otprilike dvostruko zakrivljenije od ljubičastih.
3. Rekonstruirati sliku izdvajanjem odgovarajućeg reda iz svakog kadra.
4. Korigirati geometriju – sirova rekonstrukcija je gotovo uvijek eliptična, jer brzina skena rijetko savršeno odgovara ekspoziciji. Softver fituje elipsu na disk i transformira je u krug, usput računajući i ugao nagiba (tilt).
5. Kozmetički očistiti transverzalne pruge, prašinu na prorezu i vinjetiranje.

Postoje dva glavna programa: INTI, autorice Valérie Desnoux (zvanični softver projekta, pisan u Pythonu i otvorenog koda), te JSol’Ex, autora Cédrica Champeaua. INTI je referenca za slanje podataka u bazu BASS2000. JSol’Ex je funkcionalno bogatiji i danas standard za mnoge korisnike, pa mu posvećujem posebno poglavlje.

10. JSol’Ex – detaljan pregled

10.1 Šta je JSol’Ex

Cédric Champeau, francuski softverski inženjer (Oracle Labs, timovi Micronaut i GraalVM), otkrio je spektroheliografiju u februaru 2023, tokom „Noći na vrhu“ u opservatoriju Pic du Midi. Umjesto da samo koristi postojeći softver, htio je razumjeti kako rekonstrukcija radi – pa je napisao vlastitu implementaciju u Javi. Tako je 2023. nastao JSol’Ex, dio open-source projekta astro4j, objavljen pod licencom Apache 2.

Iako je početno bio zamišljen za Sol’Ex, danas podržava i SHG 700, SUNSCAN i korisnički definirane instrumente (unosom gustine rešetke, žarišnih daljina, ukupnog ugla i veličine piksela softver sam izračunava disperziju). Aplikacija je višeplatformska (Windows, Linux, macOS Intel i ARM), sa instalerima i ZIP paketima. Radi isključivo sa SER fajlovima, pa softver za snimanje treba podesiti na taj format.

10.2 Osnovni parametri obrade

Nakon otvaranja SER fajla pojavljuje se prozor sa parametrima:

• Spektralna linija. Odabir linije nije obavezan, ali omogućava automatsku kolorizaciju i napredne funkcije poput proračuna brzina. Postoji i režim automatske detekcije, a mogu se dodati vlastite linije.
• Pixel shift. Softver po defaultu rekonstruira sliku iz centra linije (pomak 0). Zadavanjem drugačijeg pomaka dobijamo sliku iz krila linije ili iz kontinuuma. Ovo je srce cijele metode: iz istog SER fajla može se izvući cijeli niz slika na različitim valnim dužinama.

• Doppler shift. Za H-alfa; po defaultu se koriste dvije slike pomaknute za ±3 piksela od centra, koje se kombiniraju u kolor Dopplerovu sliku.
• Continuum shift. Za sliku u kontinuumu, bliskoj bijeloj svjetlosti.
• Inverzija crvenog/plavog kanala. Ovisno o orijentaciji, Dopplerova slika može ispasti sa zamijenjenim bojama; ovom opcijom se ispravlja.
• Rotacija za 90°, korisna kod skeniranja po deklinaciji.
• Autocrop – isključen, na originalnu širinu, ili na višekratnik detektiranog Sunčevog radijusa.
• Automatska korekcija P ugla. Iz datuma u SER fajlu izračunava se položajni ugao P i slika se rotira tako da je sjever gore.
• Horizontalno/vertikalno preslikavanje, za ispravnu orijentaciju sjever-istok.

10.3 Kozmetičke korekcije

Poboljšanje kontrasta. Tri metode: Autostretch (vlastiti algoritam, sa parametrima gamma, korekcija pozadine i pojačanje protuberanci), CLAHE, i CLAHE multi-scale. Ova posljednja pokreće CLAHE nekoliko puta sa različitim veličinama pločica izvedenim iz prečnika diska i usrednjava rezultate, čime se znatno smanjuje neugodni svijetli „prsten“ na limbu koji klasični CLAHE zna proizvesti.

Korekcija pruga (transversalium). Prašina na prorezu i nehomogenosti daju vodoravne pruge preko cijele slike. Algoritam radi u trakama zadane širine, računa srednju svjetlinu i korigira redove. Više prolaza – bolja korekcija, ali i niži kontrast.

Dekonvolucija. Richardson-Lucy, sa podesivom veličinom sintetičkog PSF-a, sigma faktorom i brojem iteracija.

Izoštravanje. Klasična konvolucijska maska ili unsharp mask (obično prirodniji rezultat, sa boljim očuvanjem rubova).

Flat korekcija. Tri režima: bez korekcije, umjetni flat (model izveden iz same slike, za umjereno vinjetiranje) i fizički flat (SER fajl sa nekoliko kadrova ili unaprijed izračunat flat – preporučeno kod jačeg vinjetiranja, npr. sa SHG 700).

Korekcija nazubljenih rubova (jagged edges). Ovo je specifično za spektroheliografe. Nazubljeni limb nastaje jer se susjedni redovi slike snimaju u različitim trenucima, pa turbulencija, vjetar ili neuravnotežena montaža pomiču disk između kadrova. Algoritam ima jedan parametar – sigma – koji određuje koliko se tačaka uzima u model korekcije. Mala sigma korigira samo sitne defekte; velika korigira i grube, ali može deformirati protuberance. Korekcija ne može ispraviti pomake okomite na smjer skeniranja i bolje radi na sporim („niskofrekventnim“) pomacima atmosfere nego na brzim. Preporuka autora: uvijek prvo pogledati sliku bez korekcije.

Korekcija oscilacija montaže. Novija funkcija (od verzije 5.3.2) koja rješava upravo onaj problem sinusoidalnog talasanja limba opisan u poglavlju 7.3. Umjesto da korigira svaki red nezavisno, softver radi spektralnu analizu položaja limba, pronalazi dominantne frekvencije oscilacije i fituje globalni model pomaka (sinusoidu, ili zaglađenu krivu ako period i amplituda drifta tokom skena). Kako je model globalan, neosjetljiv je na šum u pojedinačnim redovima i može korigirati i one redove gdje se limb uopšte ne može pouzdano izmjeriti (blizu polova, izvan diska). Detektirana amplituda i period se zapisuju u log – što je, usput, izvrsna dijagnostika za samu montažu. Obje korekcije se mogu kombinirati: prvo se ukloni periodična oscilacija, pa se korekcija nazubljenosti bavi preostalim slučajnim defektima.

10.4 Napredni parametri

Za problematične slučajeve dostupno je:

• Prisilno zadavanje tilt-a i X/Y odnosa, kada automatski fit elipse podbaci (što se dešava kod slabih linija).
• Prisilno zadavanje polinoma. Ako detekcija linije zakaže, korisnik u posebnom prozoru sa prosječnom slikom klikće (uz CTRL) tačke duž linije, a softver fituje polinom i sam popunjava polje.
• Režim saturiranog diska. Kada je disk prekomjerno eksponiran, linija se ne može detektirati. Tada se snime jedan ili više nesaturiranih referentnih skenova u zaseban direktorij; JSol’Ex za svaki fajl pronađe vremenski najbliži referentni sken i preuzme njegov polinom. Vrlo korisno u batch obradi.
• Assume mono video – preskače demozaikiranje i znatno ubrzava obradu (kod mono kamera treba ostati uključeno).

10.5 ImageMath – skriptni jezik

Ovo je funkcija po kojoj se JSol’Ex najviše razlikuje od INTI-ja. ImageMath je jezik namijenjen generiranju slika.

Najjednostavniji primjer: umjesto da ručno unesete 21 pomak, napišete

range(-10;10)

i dobijete 21 sliku od kontinuuma do jezgra linije – idealnu podlogu za animaciju.

Skripte se organiziraju u sekcije [params], [tmp] i [outputs] (samo posljednja je obavezna). Klasičan primjer je obrada helijeve D3 linije, koja je bez skriptiranja mučna:

[params]

Line=5875.62

HeliumShift=find_shift(Line)

BandWidth=25

BandIterations=20

Gamma=1.5

AutoCropFactor=1.1

[tmp]

helium_raw   = img(HeliumShift) – continuum()

helium_fixed = fix_banding(helium_raw; BandWidth; BandIterations)

cropped      = autocrop2(auto_contrast(helium_fixed; Gamma); AutoCropFactor)

[outputs]

helium_mono  = cropped

helium_color = colorize(helium_mono, Line)

Skripta radi tačno ono što bi se ručno radilo u nekoliko programa: uzme sliku na pomaku helijeve linije, oduzme kontinuum (jer je D3 linija intenziteta svega oko 1 % kontinuuma), ukloni pruge, izreže, podesi kontrast i oboji rezultat.

Jezik podržava i korisničke funkcije:

[fun:decorate img]

   result = draw_obs_details(draw_solar_params(draw_globe(img)))

[outputs]

image1 = decorate(img(0))

image2 = decorate(auto_contrast(img(0); 1.5))

te uključivanje vanjskih skripti ([include “functions”]), deklaraciju parametara kroz meta blok (čime JSol’Ex automatski generira grafičke kontrole za korisnika, uz višejezične nazive), i repozitorije skripti – HTTP servere sa .math fajlovima koje aplikacija automatski preuzima i ažurira. Za najzahtjevnije slučajeve postoji i mogućnost Python skriptiranja te funkcija remote_scriptgen koja skriptu generira na udaljenom servisu.

10.6 Batch obrada, stacking i mozaici

Batch mod obrađuje više SER fajlova paralelno, sa istim parametrima. U ImageMath skriptama tada postaje dostupna dodatna sekcija [batch], koja radi nad rezultatima svih pojedinačnih fajlova – tipično za slaganje (stacking) ili pravljenje animacije:

[outputs]

frame = img(0)

[[batch]]

[outputs]

video = anim(frame)

Nakon batch obrade može se uključiti pregled slika, gdje se svaka slika poredi sa „najboljom“ i ručno prihvata ili odbacuje. Odbačene slike (i pripadajući SER fajlovi) mogu se zadržati, obrisati ili premjestiti u podfolder. Ovo je izuzetno korisno kada se od tridesetak skenova bira deset bez oblaka i bez distorzija — a [batch] sekcija se zatim izvršava samo nad zadržanim slikama.

Stacking i mozaik dostupni su i kao poseban alat. Slaganje poravnava detalje na više slika istog područja i usrednjava piksele; mozaik spaja slike različitih područja diska. Radi se preko panela: jedan panel = slaganje, više panela = slaganje pa mozaik. Parametri su veličina pločice (manja pločica = preciznije, ali sporije i osjetljivije na velike pomake) i faktor uzorkovanja. Za mozaik se preporučuju sirove (raw ili recon) slike, ne rastegnute – rastegnute se teže poravnavaju.

10.7 Mjerenja

Crveni pomak (redshift). Kod H-alfa slika JSol’Ex automatski traži regije sa jakim crvenim ili plavim pomakom i generira sliku sa označenim područjima i izračunatim brzinama. Mjerenja su valjana samo ako je veličina piksela tačno unesena i ako se koristi instrument čije su specifikacije poznate softveru. Rezultati se mogu prikazati kao animacija (svaki kadar pomaknut za 0,25 piksela) ili kao panel, gdje svaka ćelija odgovara drugom pomaku.

Video analizator. Prikazuje detektiranu spektralnu liniju (crvena krivulja) i geometrijski korigiranu verziju prosječne slike. Ako je linija dobro detektirana, korigirana slika mora imati savršeno horizontalne linije. Alat služi i za precizno određivanje pomaka helijeve linije: zaključa se polinom, prebaci na pojedinačne kadrove, pojača kontrast, odabere kadar blizu limba, i onda se CTRL-klikom dodaju uzorci duž D3 linije. Softver prikazuje srednju vrijednost pomaka – u Champeauovom primjeru -134 piksela.

Kalkulator optimalne ekspozicije. Unesu se veličina piksela, binning, žarišna daljina, brzina skena i datum, a softver izračuna preporučenu frekvenciju kadrova i optimalno vrijeme ekspozicije. Ovo je, u suštini, Builova formula iz poglavlja 7.2 implementirana u sučelju, uz prilagodbu tipu spektroheliografa.

Pregledavač spektra. Prikazuje kako spektar izgleda u softveru za snimanje na zadanoj valnoj dužini. Unese se vrijednost u angstremima (ili se odabere poznata linija) i spektar se centrira, uz plavu isprekidanu oznaku. Postoji i eksperimentalna funkcija automatske identifikacije: učita se snimka spektra iz kamere, a softver pokuša odrediti u kojem se dijelu spektra nalazite i prikaže vašu sliku prozirno preko referentnog spektra. Za nekoga ko prvi put okreće točkić rešetke tražeći kalcijeve linije, ovo je neprocjenjivo.

10.8 Anotacije i prezentacija

Svaka slika ima nezavisan skup anotacija:

• Kolorizacija monokromatske slike prema spektralnom profilu (H-alfa, kalcij, helij) ili proizvoljnoj boji, uz opciju očuvanja svjetline.
• Orijentaciona mreža – heliografski meridijani i paralele, osa rotacije, oznake strana svijeta.
• Skala protuberanci – koncentrični isprekidani krugovi izvan limba sa udaljenostima u kilometrima.
• Aktivne regije – NOAA brojevi aktivnih regija postavljeni na svoje pozicije. Detekcija je automatska (od verzije 2.9).
• Detalji posmatranja – blok teksta sa imenom posmatrača, datumom, instrumentom, teleskopom i kamerom; potpuno prilagodljiv kroz šablon sa oznakama poput %OBSERVER%, %DATETIME%, %TELESCOPE%.
• Sunčevi parametri – uglovi P, B0 i L0 te Carringtonova rotacija.
• Referentna veličina Zemlje – mala slika Zemlje kao mjerilo, koja se može povlačiti po slici.
• Potpis i proizvoljna tekstualna polja.

Postavke anotacija se snimaju kao preset i ponovo učitavaju na bilo kojoj drugoj slici.

10.9 Ostale funkcije vrijedne spomena

• Praćenje direktorija. JSol’Ex prati izlazni folder SharpCap-a i automatski obrađuje svaki novi SER fajl, koristeći parametre prve obrade. Idealno za traženje savršenog fokusa: snimi – pogledaj – koriguj – ponovi.
• Uvoz sa SunScan uređaja preko Wi-Fi pristupne tačke, uz automatsko podešavanje instrumenta i vertikalne inverzije spektra.
• Trimovanje SER fajlova. SER fajlovi su obično znatno veći nego što treba – puni praznih kadrova s početka i kraja i sa previše redova. Alat automatski predlaže granice iz detekcije diska i primjenjuje korekciju smile-a. Operacija je destruktivna, pa treba paziti da se ne odsijeku protuberance ili ne suzi opseg pomaka toliko da kontinuum više nije dostupan.
• Kolaži – mreža do 10×10 slika sa podesivim razmakom i pozadinom, drag-and-drop rasporedom.
• Izvoz i uvoz sesija (.jsxs), koji čuva sve generirane slike, animacije i parametre – pa se rezultatima može vratiti bez ponovne obrade videa.
• Ugrađeni web server – slike se mogu gledati sa drugog računara na mreži. Za javne prezentacije: jedan računar snima i obrađuje, drugi projicira.

11. Napredne primjene

Ovdje spektroheliograf pokazuje ono što etalon jednostavno ne može.

11.1 Dopplerova mjerenja i dopplergrami

Deformacije H-alfa linije duž proreza su direktna manifestacija Doppler-Fizeauovog efekta. Materija koja se približava pomiče liniju ka plavom, ona koja se udaljava ka crvenom. Kako iz jednog skena imamo cijeli profil linije za svaki piksel, možemo:

• Praviti slike u krilima linije. Pomak od 0,876 Å od centra otkriva filament koji je u jezgru linije nevidljiv; pomak od oko 5 Å nas spušta do fotosfere, gdje protuberanci i hromosferskih struktura više nema.
• Kombinirati krila u kolor kompozit: sliku iz plavog krila u crveni kanal, sliku iz crvenog krila u plavi kanal, srednju vrijednost u zeleni.
• Izmjeriti diferencijalnu rotaciju Sunca. Istočni i zapadni rub se približavaju odnosno udaljavaju, pa se između njih javlja diferencijalni spektralni pomak. Pomaci su reda 0,04 Å, ali JSol’Ex postiže subpikselsku preciznost. Kretanje Zemlje se pritom poništava, jer pomiče cijeli spektar jednako. Apsolutna mjerenja valne dužine nisu moguća zbog „smješak“ distorzije, ali relativna jesu – što je dovoljno za detekciju brzina reda 2 km/s. Bitno je skenirati po rektascenziji (istok-zapad), jer skeniranje po deklinaciji uništava signal.

11.2 Helij D3

Žuta linija helija He I na 5875,65 Å ima intenzitet svega oko 1 % kontinuuma. Vidljiva je tek u blizini limba, kao svijetla linija u okolini natrijevog dubleta (D1 na 5889,97 Å i D2 na 5895,94 Å). Metoda je diferencijalna: od slike u D3 liniji oduzme se slika u kontinuumu. Kontrast je često obrnut u odnosu na H-alfa liniju, a otkrivaju se strukture koje se drugdje ne vide.

Uzgred, historijska simetrija: helij je u Sunčevoj svjetlosti otkrio Jules Janssen 18. augusta 1868. – isti onaj Janssen koji je predložio princip spektroheliografa. Amater danas može istu tu liniju snimiti instrumentom od 500 grama.

11.3 Korona izvan pomračenja

Ovo je najambicioznija primjena. Cilj je snimiti tzv. E-koronu – koronu vidljivu u emisionim linijama visoko joniziranih atoma. Najkorisnija je zelena linija Fe XIV na 5302,86 Å (željezo ionizirano 13 puta, što odgovara temperaturi od oko 2 miliona kelvina); alternativa je crvena Fe X na 6374,56 Å.

Izazov nije instrument nego atmosfera: signal je slabiji od sjaja diska za oko šest redova veličine, dakle reda milionitog dijela. Spektrograf ovdje ima prednost, jer spektralno „razrjeđuje“ raspršenu pozadinsku svjetlost neba dok emisionu liniju ostavlja netaknutom.

Postupak, kako ga opisuje Buil:

1. Predfilter koji sužava ulazni pojas (npr. Baader Solar Continuum na 540 nm, nagnut za 25° kako bi se propusnost pomjerila na 530 nm).
2. Teleskop blendiran radi smanjenja raspršene svjetlosti (npr. EVOGUIDE 50ED zablendiran na f/7).
3. Gain se za snimanje korone podiže na oko 300 (30 dB), namjerno saturirajući disk, kako bi se pozadina neba bolje razdvojila.
4. Iz svakog skena izvuku se tri slike: C na položaju Fe XIV linije, te dvije referentne, Ref#1 i Ref#2, s obje strane. Konačna slika se računa kao:

Kontrolna slika Ref#2 – Ref#1 mora ispasti ravna. Više skenova se usrednjava radi boljeg odnosa signal-šum.

Rezultati u poređenju sa snimcima satelita SDO pokazuju izrazitu korelaciju – što je za ovaj instrument i cijenu ispod hiljadu eura zaista značajno.

11.4 Magnetogrami

Magnetno polje se mjeri indirektno, preko Zeemanovog efekta – cijepanja spektralnih linija u magnetnom polju, čija je amplituda proporcionalna jačini polja. Kako je Sunčevo polje relativno skromno, cijepanje je malo, pa se koristi trik: polarimetar koji izdvaja kružnu polarizaciju Zeemanovih komponenti. Time se dobija longitudinalna komponenta polja sa predznakom (orijentacijom silnica).

Buil koristi liniju željeza Fe I na 6173 Å, koja je slaba, ali ima veliki Landéov faktor (2,5) i dobro je izolirana; u literaturi se za istu svrhu koristi i linija Fe I 6302 Å. Potreban dodatni pribor je gotovo trivijalan: nosač filtera izrađen 3D štampom i polarizacijski filteri izvađeni iz naočala za 3D kino. Obrada se izvodi INTI-jem 3.2.0 ili novijim, uz pomoćni programa magnet.exe.

Rezultati se izuzetno dobro slažu sa magnetogramima instrumenta HMI na satelitu SDO: jasno se vidi bipolarna struktura aktivnih područja i inverzija predznaka polja između sjeverne i južne hemisfere.

Napomena: za magnetograme se ne smije koristiti Herschelov helioskop, jer unosi vlastitu polarizaciju.

11.5 Filmovi Sunčeve aktivnosti

Sunce je dinamična zvijezda. Niz skenova u razmaku od nekoliko minuta daje animaciju evolucije protuberanci i aktivnih područja. JSol’Ex to podržava direktno kroz funkciju anim() u batch modu.

12. Hardverske opcije danas

	Sol’Ex	MLAstro SHG 700	SUNSCAN
Kućište	3D štampa (PETG), V1/V2/V2 Pro	CNC aluminij + dijelovi u 3D štampi	integrirano, edukativno
Masa	~500 g	< 1 kg	vrlo lagano
Optika	Shelyak komplet (ili ThorLabs AC254-080-A i AC254-125-A, rešetka GH25-24V)	vlastita 72 mm šestoelementna leća (modificirani Double Gauss)	integrirana
Prorez	GEN2, dvostruki (10 μm i 7 μm), iskoristivo 4,5 mm	kvarcni supstrat, premaz OD7, dužine 7 mm i 10 mm (kućište prima do 12 mm)	integrirani
Fokusiranje	helikoidalni fokuser (SVBony, ZWO)	mikrometri	automatizirano
Maks. žarišna daljina za cijeli disk	~480 mm	~700-730 mm	kratka
ERF	potreban ND filter ili helioskop	nije potreban do 102 mm otvora	integrirano
Cijena (orijentaciono)	~600 € (samogradnja)	od ~880 $	edukativna klasa

Sol’Ex se može u potpunosti izgraditi samostalno – STL fajlovi su slobodno dostupni, optički komplet nudi Shelyak Instruments, a predštampane i predmontirane mehaničke komplete Azur3DPrint. Za samogradnju: crni PETG (obavezno crn, jer mora biti neproziran i u bliskom infracrvenom), ispuna 15-20 % „gyroid“, preciznost 0,2 mm, tubusi sa 3-4 zida, navojni dijelovi na 0,15 mm. Samo blok kolimatora traži potpore pri štampi.

Vrijedi znati i da se Sol’Ex jednostavnom nadogradnjom pretvara u Star’Ex – zvjezdani spektrograf visoke rezolucije, kojim su snimani spektri kometa (12P/Pons-Brooks), maglica, galaksija, pa i polarne svjetlosti iz južne Francuske u maju 2024.

MLAstro SHG 700 je aluminijski, tvornički kalibriran i mehanički kompatibilan sa Sol’Ex/Star’Ex optičkim kompletima, što omogućava nadogradnju bez zamjene optike.

12.1 Sitnice koje se lako zaborave: adapteri

Komplet spektroheliografa po pravilu ne uključuje dva adaptera koja su neophodna da bi sve zaista sjelo na svoje mjesto:

• Adapter 1,25″ na M42 – za spajanje kamere na izlaz instrumenta, koji ima muški T2 navoj (M42 × 0,75).
• 2″ nastavak (nosepiece) – za spajanje tijela instrumenta na teleskop.

Kod SHG 700 helikoidalni fokuser nije potreban (fokusiranje ide preko mikrometara); potreban je tek ako se instrument koristi kao noćni spektrograf sa vodičkim kompletom. Kod Sol’Ex-a helikoidalni fokuser jeste dio standardne konfiguracije.

12.2 Održavanje: šta se smije, a šta ne

Rešetka se ne čisti. Nikada. Holografska rešetka je izuzetno osjetljiva; svaki pokušaj čišćenja je trajno uništava. Ako na nju padne prašina – ostavite je na miru. Utjecaj prašine na sliku je zanemariv u poređenju sa štetom koju napravi krpica.

Prorez se čisti oprezno i samo s gornje strane. Gornju površinu možete pažljivo očistiti štapićem sa vatom ili maramicom za optiku. Čišćenje donje strane zahtijeva poseban postupak i kod komercijalnih instrumenata nepravilno čišćenje poništava garanciju.

Prašina na prorezu se, uzgred, u slici manifestira kao transverzalne pruge duž cijelog diska – a njih softver (funkcija transversalium / fix_banding) uspješno uklanja. Prije nego što posegnete za maramicom, probajte softversku korekciju.

Kod dužih perioda nekorištenja instrument treba čuvati u zatvorenoj kutiji, po mogućnosti sa sredstvom za sušenje, jer je prorez sa svojim tankim metalnim premazom osjetljiv na vlagu i kondenzaciju.

12.3 SHG 700: tri specifičnosti koje mijenjaju proračun

Ako računate po formulama iz poglavlja 4 i 7, a koristite SHG 700, tri stvari treba promijeniti. Sve tri se lako previde, jer instrument izvana radi potpuno isto kao Sol’Ex.

Uvećanje je 1, a ne 1,5625. Sol’Ex ima kolimator od 80 mm i objektiv kamere od 125 mm, pa je γ = 125/80 = 1,5625. SHG 700 koristi dvije identične leće, pa je γ = 1,0. Posljedica je da pri istoj žarišnoj daljini teleskopa Sunčev disk na senzoru bude 36 % manji nego kod Sol’Ex-a:

Žarišna daljina teleskopa	Disk na senzoru – Sol’Ex	Disk na senzoru – SHG 700
400 mm	5,81 mm	3,72 mm
600 mm	8,72 mm	5,58 mm
730 mm	10,61 mm	6,79 mm

Za istu veličinu diska u pikselima kod SHG 700 treba vam ili 1,56 puta duži teleskop, ili osjetno manji piksel. Praktično: kombinacija SHG 700 i kamere sa velikim pikselima je loša, jer se dva nedostatka zbrajaju.

Granica žarišne daljine za puni disk u jednom prolazu ne ovisi o γ, nego samo o dužini proreza, jer se disk mjeri u žarišnoj ravni teleskopa. Otuda 484 mm kod Sol’Ex-ovih iskoristivih 4,5 mm i oko 750 mm kod proreza od 7 mm.

Konstanta u formuli za ekspoziciju je 13,75, a ne 8,79. Opći oblik izvoda iz poglavlja 7.2 glasi:

Za Sol’Ex je γ = 1,5625, pa 13,75/1,5625 = 8,80 – to je Builova konstanta. Za SHG 700 je γ = 1, pa u brojniku ostaje punih 13,75. Primijenite li 8,79 na SHG 700, ekspozicija ispada 36 % prekratka, a disk razvučen u smjeru skena za oko 56 %. Softver to naknadno ispravi, ali kroz interpolaciju koja košta oštrine.

Leće su 72 mm, iako je deklarirano 75 mm. Ovo je vrijedna priča, jer pokazuje kako softver zna otkriti grešku u specifikaciji hardvera. Cédric Champeau je 2025. primijetio da mu na SHG 700 ne uspijeva automatska ekstrakcija helijeve D3 linije, iako je s Sol’Ex-om i SUNSCAN-om radila besprijekorno. JSol’Ex je predviđao da će linija biti 124,9 piksela od referentne natrijeve D2, a mjerenje je davalo oko 116. Razmatrane su tri mogućnosti: greška u proračunu disperzije, drugačija žarišna daljina, ili rešetka s drugačijom gustinom linija.

Formula je provjerena i dala je isti rezultat kao Ken Harrisonova SimSpec tablica, pa je otpala. Ostala je žarišna daljina – i proizvođač leća je potvrdio da serijska leća ima 72 mm, ne 75. Optimizacije za plavi dio spektra i za ravnoću polja skratile su je, a MLAstro o tome nije bio obaviješten.

Unesete li u JSol’Ex 75 mm, svi proračuni pomaka su promašeni za 4 %, mjerenja crvenog pomaka su neupotrebljiva, a traženje željeznih linija za snimanje korone praktično nemoguće. Ispravka je trivijalna: u specifikacijama instrumenta upišite 72 mm (JSol’Ex 2.11.2 i noviji to imaju ugrađeno). Provjera je vizuelna – u kartici profila poklapanje sa referentnim spektrom iz BASS2000 je savršeno na 72 mm, a vidljivo razmaknuto na 75 mm.

Napomena o rezoluciji. Teorijski proračun za SHG 700 (prorez 7 μm, kolimator 72 mm, ukupni ugao 34°) daje Δλ ≈ 0,12 Å, odnosno R ≈ 53 000 – dakle više nego Sol’Ex, zahvaljujući užem prorezu. Nezavisno mjerenje u atlasu spektroheliograma (Nagy i Bódi, 2025) daje međutim R ≈ 20 000 za SHG 700 naspram 40 000 za Sol’Ex. Razlika ukazuje da su u praksi mjerodavne preostale aberacije šestoelementne leće i tačnost fokusa, a ne geometrija proreza. Pri planiranju računajte s izmjerenom, a ne s teorijskom vrijednošću.

13. Prednosti i ograničenja u odnosu na etalone

13.1 Prednosti

Uži propusni pojas i veći kontrast. Spektralna rezolucija oko 0,16 Å naspram približno 0,5 Å FWHM kod tipičnog etalona, uz uzorkovanje od 0,06-0,1 Å po pikselu – i bez parazitskog propuštanja fotosferske svjetlosti koje muči single-stack etalone.

Uniformnost polja. Etaloni imaju „sweet spot“ – područje optimalne propusnosti koje se sužava prema rubovima. Spektroheliograf ima identičan kontrast i oštrinu preko cijelog polja, što ga čini idealnim za snimke punog diska.

Jedan instrument, sve valne dužine. H-alfa, H-beta, Ca II H i K, natrijev dublet, helij D3, magnezijev triplet, željezne linije – sve se dobija okretanjem točkića rešetke i ponovnim fokusiranjem. Nema kupovine zasebnog etalona za svaku liniju.

Spektralna informacija, ne samo slika. Dopplerova mjerenja, magnetogrami, profili linija po pikselu – sve ono opisano u poglavlju 11.

Cijena i ponovljivost. Nema „etalonske lutrije“ – one nesretne varijabilnosti kvaliteta između pojedinačnih primjeraka interferencijskih filtera. Spektroheliograf daje isti rezultat svaki put.

13.2 Ograničenja

Nazubljeni rubovi. Neizbježna posljedica sekvencijalnog snimanja. Ublažava se kvalitetnom montažom, ispravnom brzinom skena, dobrim balansom i slaganjem više snimaka – te softverskim korekcijama opisanim u poglavlju 10.3.

Osjetljivost na seeing. Kod etalona se može primijeniti lucky imaging – od hiljadu kadrova zadržati stotinu najboljih. Spektroheliograf ne može, jer je svaki kadar jedan red slike. Praktična posljedica: pri istom otvoru spektroheliograf daje nešto nižu prostornu rezoluciju od etalonskog sistema. Preporuka MLAstro-a: ne ići preko 1000 mm žarišne daljine osim uz izuzetno dobar seeing.

Nema vizuelnog posmatranja. Za neke je to presudan nedostatak.

Krivulja učenja. Orijentacija instrumenta, tri odvojena fokusiranja (teleskop na prorez, spektar na senzor, plus podešavanje rešetke), skeniranje, obrada – sve je drugačije nego kod filtera koji se jednostavno navrne. Nije toliko teško, ali traži vremena.

14. Pro-Am saradnja: BASS2000

Vrijedi znati da amaterska spektroheliografija ima i formalni naučni izlaz. Od 2023. godine Opservatorij Pariz-Meudon vodi Pro-Am program u kojem amateri sa Sol’Ex instrumentima svakodnevno snimaju Sunce i šalju podatke u bazu BASS2000. Cilj je pokrivenost 365 dana godišnje i više puta dnevno, što jedna opservatorija zbog vremenskih prilika ne može postići, a mreža desetina stanica po svijetu može.

Zahtjevi su konkretni:

• Prihvaćene linije: Ca II H, Ca II K i H-alfa (te njihova plava krila na -1,5 Å za fotosferu).
• Žarišna daljina refraktora 350-480 mm — slike moraju biti puni diskovi, bez odsijecanja.
• Obrada isključivo INTI-jem, jer garantira kompatibilnost formata; FITS 16-bitni fajlovi su obavezni.
• Imena fajlova i FITS ključne riječi (uključujući WAVELNTH) ne smiju se mijenjati.
• Slike moraju biti orijentirane sjever gore, istok lijevo, i centrirane.

Preporučeni pomak za kontinuum je -1,5 Å prema plavom; za kameru sa 2,4 μm pikselima to je -24 piksela u H-alfa, odnosno -12 piksela ako se radi u binningu 2×2.

Za akademsku upotrebu ovo je zanimljiv model: studentski projekat može imati stvarni doprinos bazi podataka koja se kontinuirano vodi od 1908. godine.

15. Sažetak praktičnog toka rada

1. Mehanička priprema. Instrument postaviti što bliže deklinacionoj ploči, na krut fokuser i čvrstu montažu. Umotati instrument u aluminijsku foliju ako je izložen Suncu (kod plastičnih kućišta).
2. Zaštita fluksa. Herschelova prizma, prednji ERF, subaperturni uskopojasni filter ili ND filter (za manje otvore). Za magnetograme Herschel otpada. Test dlanom u žarištu.
3. Grubo poravnanje na nebu. ROI preko cijele širine senzora, podignuti gain, pronaći spektar neba. Provjeriti rotaciju kamere (prorez uspravan), okomitost linija na prorez i centriranost proreza na senzoru. Namjerno preeksponirati ako niste sigurni gdje je prorez.
4. Fokusiranje spektra. Podesiti helikoidalni fokuser (ili mikrometar) dok Fraunhoferove linije u spektru ne budu maksimalno oštre.
5. Odabir linije. Okretati točkić rešetke dok se ne dođe do željene linije; pri promjeni valne dužine oba fokusa (teleskop i spektar) treba korigirati zbog kromatizma.
6. Fokusiranje slike Sunca na prorez. Tri kriterija: oštri rubovi slike proreza, nazubljena struktura H-alfa linije koja se brzo mijenja, te maksimalni kontrast tamne linije koju daje Sunčeva pjega centrirana na prorez.
7. Orijentacija (nagib). Nakon prvog probnog skena očitati vrijednost tilta iz INTI-ja ili JSol’Ex-a i zarotirati cijeli optički sklop za taj broj stepeni.
8. Postavljanje ROI-a. Uzak, širok prozor koji obuhvata liniju od interesa i nešto kontinuuma (npr. 3088×140).
9. Ekspozicija i gain. Izračunati t po formuli (ili koristiti kalkulator u JSol’Ex-u), podesiti gain tako da kontinuum ne saturira. Kontrola: ~10 ms i gain ~50-100 su tipične vrijednosti; 1000 ms znači da niste na disku.
10. Sken. Forsirano skeniranje 4×-8× (do 16×) sideričnom brzinom, snimanje u SER format. Provjeriti glatkoću limba; po potrebi promijeniti smjer skena ili balans.
11. Obrada. JSol’Ex ili INTI: odabir linije, pixel shift, kozmetičke korekcije, geometrijska korekcija, korekcija P ugla.
12. Dorada. Slaganje više skenova, ImageMath skripte za specijalne slike (helij, Doppler, kontinuum), anotacije, izvoz.

16. Video tutorijali

16.1 Sol’Ex — osnove (Christian Buil, kanal Astro-Spectro)

Tema	Link
Uvod u Sol’Ex (30 min, potpuni pregled)	https://youtu.be/n-SpuCClgfg
Sunscan režim na fotografskom stativu	https://youtu.be/MYZnDnPpDVQ
Sunscan – dopuna	https://youtu.be/hInyIpOsRFU
Montaža objektiva 200 mm i ND filtera	https://youtu.be/AXqOck4ppOE
Priprema za posmatranje: navođenje, fokus, orijentacija	https://youtu.be/8EK1tYrXQ-c
Postupak fokusiranja	https://youtu.be/2GqcnKamG48
Sken, SharpCap i obrada u INTI-ju	https://youtu.be/jkZVIrKSbTE
Rad sa teleobjektivom 800 mm	https://youtu.be/uljWgAOC9TM
Herschelov helioskop – postavljanje i orijentacija	https://youtu.be/WoUhqYm8BzI
Snimanje Sunčevih pjega u kontinuumu	https://youtu.be/nO2qrSBm3V0
Uticaj binninga i žarišne daljine	https://youtu.be/e8FJv9HouDY
Linije Ca II H i K	https://youtu.be/xrHocS3OsMI
Helijeva linija D3	https://youtu.be/TuF6R9K5cqg
Magnetogrami i Zeemanov efekt	https://youtu.be/ux1rgkgdauY
Fokusiranje — savjeti	https://youtu.be/tDVaA29OEHQ
Kako naći Sunce bez solarnog tražila	https://youtu.be/NsDgg4o2SDw

Kanal Astro-Spectro: https://www.youtube.com/@astro-spectro280/videos

16.2 JSol’Ex (Cédric Champeau)

Tema	Link
EN – JSol’Ex 1.4: pregled i uvod u ImageMath	https://youtu.be/l6tb-UFC6Zs
EN – Šta je novo u JSol’Ex 2.4	https://youtu.be/FGUuBiJ8cWo
EN – Slaganje slika direktno u batch modu	https://youtu.be/xxs2blZSJkY

16.3 MLAstro SHG 700

Tema	Link
Quick Start Guide SHG 700 (kompletno podešavanje i prva slika)	https://www.youtube.com/watch?v=PzNdYI6nqho
Predstavljanje instrumenta	https://www.youtube.com/watch?v=7ulsH6fF1EM
Prvi utisci i tutorijal (Cuiv, the Lazy Geek)	https://www.youtube.com/watch?v=4SMJsDq5RKU

Na stranici Quick Start Guide nalazi se i niz dodatnih video vodiča koje vrijedi pogledati: fino podešavanje fokusa i uklanjanje vertikalne svijetle pruge sa slika, ispravno čišćenje proreza i čuvanje instrumenta, SharpCap skripta za automatizaciju skeniranja (umjesto ručnog držanja tastera za praćenje) te detaljan vodič kroz slaganje, obradu i kolorizaciju solarnih snimaka.

Quick Start Guide (sa svim videima): https://mlastro.com/quick-start-guide-mlastro-shg-700/

Tehnički blog (kamere, teleskopi, montaže, ERF): https://mlastro.com/category/blog/

Kanal Dark Sky Geek: https://youtube.com/@darkskygeek

16.4 Animirani vodiči (Espace-Infini)

Jérôme Bastardie je napravio seriju animacija koje vizuelno objašnjavaju i princip rada i tipične greške u podešavanju. Za početnika su vjerovatno najkorisniji materijal koji postoji, jer se problem prepozna na animaciji za nekoliko sekundi.

Tema	Link
Princip rada Sol’Ex-a (animacija)	https://espace-infini.fr/en/operating-principle-overview/
Prvo puštanje u rad – katalog tipičnih grešaka	https://espace-infini.fr/en/first-implementation/
Katalog različitih situacija	https://espace-infini.fr/en/catalog-of-different-situations/

16.5 Fotografski materijal na izvornim stranicama

Slike 1 i 3-10 te 12 u ovom tekstu su originalne ilustracije izrađene za ovaj članak. Slika 11 prikazuje stvarne snimke satelita SDO, koji su javno dostupni bez ograničenja (NASA-ina politika korištenja medija). Slika 2 je autorsko djelo Dylana O’Donnella i objavljuje se uz njegovo dopuštenje; za svaku dalju upotrebu vrijedi ista obaveza.

Fotografije instrumenata i amaterski snimci Sunca nisu preuzeti sa izvornih stranica, jer su autorska djela pojedinačnih autora. Sol’Ex stranice nose oznaku Copyright © 2020-2025 Christian Buil, a pojedine slike imaju vlastite kredite (F. Rouvière, V. Desnoux, D. Favre, O. Aguerre). Za objavu je potrebno zatražiti dopuštenje autora – u praksi se ono za edukativnu upotrebu uz atribuciju obično dobije – ili ih uvrstiti kao vanjski link.

Slijedi popis gdje se šta nalazi, radi lakšeg snalaženja:

Šta se tamo nalazi	Stranica
Snimci Sunca u H-alfa (F. Rouvière), Sunce u više linija (V. Desnoux), protuberance i Dopplerova slika (C. Buil), pjege i He D3 (D. Favre), korona Fe XIV i magnetogram uz poređenje sa SDO (O. Aguerre), fotografije sklopljenog instrumenta	https://solex.astrosurf.com/sol-ex-presentation-en.html
Optičke sheme, hod zraka, snimci spektra, dijagrami rezolucije i disperzije	https://solex.astrosurf.com/solex-theory-en.html
Fotografije postavki na teleskopu, ND filteri, Herschelove prizme, primjeri oscilacija limba, korona i magnetogrami	https://solex.astrosurf.com/sol-ex-observation-en.html
Poređenje IMX178 i IMX174 na istom instrumentu, ilustracije uzorkovanja	https://mlastro.com/camera-guide-for-shg/
Artefakt „pile“ na limbu, poređenje jednog snimka i slaganja pet skenova	https://mlastro.com/mount-guide-for-shgs/
Presjeci optike SHG 700, ilustracije korigiranog polja	https://mlastro.com/why-mlastro-shg-prebuilt-optical-kit/
Animirani GIF-ovi svih tipičnih grešaka poravnanja (rotacija kamere, tilt, prorez izvan kadra…)	https://espace-infini.fr/en/first-implementation/
Animacija principa rada spektroheliografa	https://espace-infini.fr/en/operating-principle-overview/

16.6 Slobodni izvori snimaka Sunca

Ako vam za blog trebaju snimci koje možete koristiti bez traženja dopuštenja, materijal američkih svemirskih agencija je najsigurniji izbor. NASA-ini snimci u pravilu nisu zaštićeni autorskim pravom i smiju se koristiti uz navođenje izvora; jedino se ne smije stvarati dojam da NASA podržava vas ili vaš sadržaj.

Za ovaj tekst posebno su korisni kanali koji odgovaraju slojevima o kojima je riječ:

• AIA 304 Å (He II) – hromosfera i protuberance; najbliži svemirski pandan H-alfa spektroheliogramu.
• AIA 171 Å – koronalne petlje iznad aktivnih područja.
• HMI Intensitygram – fotosfera u kontinuumu, sa pjegama i potamnjenjem prema rubu.
• HMI Magnetogram – longitudinalno magnetno polje; direktna referenca za amaterske magnetograme iz poglavlja 11.4.

Izvor	Adresa
SDO – najnoviji snimci u svim kanalima (PNG, do 4096 px)	https://sdo.gsfc.nasa.gov/data/
SDO – arhiva po datumu	https://sdo.gsfc.nasa.gov/assets/img/browse/
Helioviewer – izrada snimka za bilo koji datum i instrument	https://helioviewer.org
Helioviewer API – automatsko preuzimanje snimaka	https://api.helioviewer.org/docs/v2/
NASA Image and Video Library	https://images.nasa.gov
NASA Scientific Visualization Studio	https://svs.gsfc.nasa.gov
SOHO – galerija snimaka u realnom vremenu	https://soho.nascom.nasa.gov/data/realtime-images.html
NASA-ina politika korištenja medija	https://www.nasa.gov/nasa-brand-center/images-and-media/

Napomena o BASS2000. Meudonski spektroheliogrami i amaterski snimci iz Pro-Am mreže dostupni su za pregled i naučnu upotrebu, ali nisu u javnom vlasništvu – za objavu je potrebno navesti izvor prema uputama Opservatorija Pariz-Meudon i, po potrebi, zatražiti dopuštenje.

17. Zaključak

Spektroheliograf je instrument koji je više od jednog stoljeća bio simbol profesionalne solarne astronomije, a onda je – zahvaljujući jeftinim CMOS senzorima, 3D štampi i nekolicini ljudi spremnih da svoj rad objave besplatno – postao dostupan svakome ko ima mali refraktor i montažu.

Ono što ga čini posebnim nije samo cijena. Etalon daje sliku; spektroheliograf daje kocku podataka. Iz jednog jedinog skena može se izvući slika kromosfere u jezgru H-alfa linije, slika fotosfere iz krila iste linije, dopplergram, karta brzina, pa čak i magnetogram. To nije uskopojasni filter – to je mala solarna opservatorija.

Za nastavu je vrijednost očita: student koji sam sastavi instrument, izračuna njegovu moć razlaganja, izvede formulu za ekspoziciju i onda napiše skriptu koja od sirovog videa napravi sliku helijeve kromosfere, naučio je optiku, spektroskopiju, obradu signala i astrofiziku – i to na primjeru koji radi.

18. Reference

Primarni izvori — Sol’Ex

1. Buil, C. Sol’Ex: Presentation. https://solex.astrosurf.com/sol-ex-presentation-en.html

2. Buil, C. Sol’Ex: Theory. https://solex.astrosurf.com/solex-theory-en.html

3. Buil, C. Sol’Ex: Observation. https://solex.astrosurf.com/sol-ex-observation-en.html

4. Buil, C. Sol’Ex: Processing. https://solex.astrosurf.com/sol-ex-processing-en.html

5. Buil, C. Sol’Ex: Ressources. https://solex.astrosurf.com/sol-ex-ressources_en.html

6. Buil, C. Sol’Ex: Assembly. https://solex.astrosurf.com/sol-ex-construction-en.html

7. Buil, C. Sol’Ex: Stars (Star’Ex). https://solex.astrosurf.com/sol-ex-stars-en.html

8. Buil, C. Sol’Ex GEN2 slit — dokumentacija. https://buil.astrosurf.com/starex/slit_solex_gen2.pdf

Softver

9. Desnoux, V. INTI — softver za obradu Sol’Ex podataka. http://valerie.desnoux.free.fr/inti/

10. Desnoux, V. (2023). INTI operator manual for BASS2000 compatibility. http://valerie.desnoux.free.fr/inti/INTI_ProAm_EN.pdf

11. Champeau, C. JSol’Ex — dokumentacija. https://melix.github.io/astro4j/latest/en/jsolex.html

12. Champeau, C. JSol’Ex — pregled projekta i video tutorijali. https://melix.github.io/blog/jsolex.html

13. Champeau, C. ImageMath — spisak funkcija. https://melix.github.io/astro4j/latest/en/imagemath.html

14. Champeau, C. astro4j (izvorni kod, Apache 2.0). https://github.com/melix/astro4j

15. Champeau, C. JSol’Ex 3.0.0 is out! https://melix.github.io/blog/2025/04-14-jsolex-3-0-0.html

16. Champeau, C. Automatic active region detection with JSol’Ex 2.9. https://melix.github.io/blog/2025/02-01-jsolex-actve-areas.html

17. Champeau, C. JSol’Ex errands: uncovering an inaccuracy of the SHG 700 specifications. https://melix.github.io/blog/2025/03-11-jsolex-shg700.html

Naučna literatura

18. Malherbe, J.-M., Cornu, F., Bualé, I. (2023). SOLEX observations for the BASS2000 database. A collaboration PRO-AM. arXiv:2305.14804. https://arxiv.org/abs/2305.14804

19. Malherbe, J.-M. (2023). 130 years of spectroheliograms at Paris-Meudon observatories (1892–2022). https://doi.org/10.48550/arXiv.2301.11105

20. Malherbe, J.-M. (2023). Optical characteristics and capabilities of the successive versions of Meudon spectroheliograph (1908–2023). https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.10952

21. Buil, C., Malherbe, J.-M., Maksimovic, M. (2023). SOLEX et l’imagerie monochromatique solaire. HAL-04097987. https://cnrs.hal.science/hal-04097987

22. BASS2000 — Solar Survey Archive, Observatoire de Paris. https://bass2000.obspm.fr

23. Nagy, T., Bódi, A. (2025). An Atlas of Spectroheliograms from 3641 to 6600 Å. arXiv:2507.13025. https://arxiv.org/abs/2507.13025

MLAstro — tehnički blog i uputstva

24. Nguyen, T. M. What is a Spectroheliograph and how does it work? MLAstro. https://mlastro.com/what-is-a-spectroheligraph-and-how-does-it-work/

25. Nguyen, T. M. Camera guide for SHG. MLAstro. https://mlastro.com/camera-guide-for-shg/

26. Nguyen, T. M. SHG Scope guide. MLAstro. https://mlastro.com/shg-scope-guide/

27. Nguyen, T. M. Mount guide for SHGs. MLAstro. https://mlastro.com/mount-guide-for-shgs/

28. Nguyen, T. M. ERF for SHGs. MLAstro. https://mlastro.com/erf-for-shgs/

29. Nguyen, T. M. Why MLAstro SHG prebuilt optical kit? MLAstro. https://mlastro.com/why-mlastro-shg-prebuilt-optical-kit/

30. Nguyen, T. M. MLAstro Slit replacement program. MLAstro. https://mlastro.com/slit-replace/

31. MLAstro. Quick Start Guide MLAstro SHG 700. https://mlastro.com/quick-start-guide-mlastro-shg-700/

32. MLAstro. FAQs. https://mlastro.com/faqs/

33. MLAstro — pregled bloga (svi tehnički članci). https://mlastro.com/category/blog/

Praktični vodiči i animacije

34. Bastardie, J. Operating principle overview (animacije principa rada Sol’Ex-a). Espace-Infini. https://espace-infini.fr/en/operating-principle-overview/

35. Bastardie, J. First Implementation (katalog tipičnih problema pri prvom puštanju u rad). Espace-Infini. https://espace-infini.fr/en/first-implementation/

36. Bastardie, J. Catalog of different situations. Espace-Infini. https://espace-infini.fr/en/catalog-of-different-situations/

Proizvođači i komponente

37. Shelyak Instruments — optički kompleti za Sol’Ex/Star’Ex. https://www.shelyak.com

38. Azur3DPrint — mehanički kompleti (V1, V2, V2 Pro). https://azur3dprintshop.com/23-le-sol-ex-de-christian-buil

39. SUNSCAN projekat. https://www.sunscan.net

Zajednica i referentne baze slika

40. Sol’Ex diskusiona lista. https://groups.io/g/Solex-project

41. Sol’Ex grupa na Facebooku. https://www.facebook.com/groups/solex

42. Astrosurf forum — solarna astronomija. http://www.astrosurf.com/forum/50-astronomie-solaire/

43. JSol’Ex Discord zajednica. https://discord.gg/y9NCGaWzve

44. Solar Dynamics Observatory (SDO). https://sdo.gsfc.nasa.gov

45. Helioviewer. https://www.helioviewer.org

46. Solar Monitor. https://solarmonitor.org

47. Opservatorij Kanzelhöhe. https://www.kso.ac.at/index_en.php

48. Garde, O. Atlas Sunčevog spektra (R = 30 000), dostupan preko Sol’Ex stranice.