Wie Sonne und Mond gefunden werden

Vom hellen Bild zum physikalischen Rand

Am Rand fällt die Helligkeit steil von hell nach dunkel. Dieser Abfall ist die wichtige Messinformation, nicht eine beliebige Helligkeitskontur im Streulicht. Zunächst werden helle Flächen und mögliche Randpunkte gesucht. Robuste Kreis- und Randverfahren liefern Ausgangswerte. Sonnenaußenrand und Mondinnenrand haben unterschiedliche Richtungen des Helligkeitswechsels und werden getrennt behandelt.

Eine breite Sonnenscheibe oder ein langer Bogen liefert viel Information über Radius und Mittelpunkt. Bei einer extrem schmalen Sichel können mehrere große Kreise fast gleich gut passen. Ein mathematisch hübscher Kreis ist deshalb noch kein sicherer Kreis. Das Standardverfahren verwendet verlässliche Randreferenzen und den Zusammenhang der Bildfolge. Ältere Vergleichsverfahren bleiben verfügbar, sind aber nicht automatisch gleichwertige Standards.

Gemessen, rekonstruiert, ausgeschlossen

„Gemessen“ bedeutet, dass verwertbare Randinformation vorlag. „Rekonstruiert“ bedeutet, dass der Mittelpunkt aus dem Bewegungszusammenhang und vorhandenen Ankern ergänzt wurde. „Ausgeschlossen“ bedeutet, dass die Aufnahme nach den protokollierten Kriterien nicht für den ausgegebenen Film verwendet wurde. Fehlende Messwerte werden nicht mit Null aufgefüllt: Null wäre ein echter Zahlenwert und könnte Diagramme täuschen.

Abgeschnittene Sonnenbilder verlieren geometrische Information. Ein schwarzer Rand ergänzt diese Information nicht. Bei unterschiedlich großen Eingabebildern werden deshalb die ursprünglichen Bildgrenzen mitgeführt. Das Programm darf eine am Originalrand abgeschnittene Sonne nicht nach dem Auffüllen plötzlich als vollständig einstufen.

Totalität und gleichmäßige Mondbewegung

Wenn die helle Sonnenscheibe ganz verschwindet, fehlt ihr sichtbarer Rand. Die Option zur Totalitätsanzeige kann solche Abschnitte behalten, soweit die vorhandenen Kontaktanker und Mondranddaten eine Rekonstruktion tragen. Ein Kamerasprung mitten in einer völlig strukturlosen dunklen Aufnahme lässt sich dadurch nicht sicher entdecken. Rekonstruierte Bilder bleiben sichtbar als solche gekennzeichnet und zählen nicht zu unabhängig nachgemessenen Sonnenzentren.

Die Mondbahn wird zwischen verlässlichen Messungen modelliert. Vor und nach einem messbaren Mondrand handelt es sich um Extrapolation. Gleichmäßigkeit je Bildnummer ist nur dann Gleichmäßigkeit je echter Sekunde, wenn die Aufnahmeintervalle gleich sind. Deshalb werden Aufnahmezeiten und Wiedergabezeiten getrennt dokumentiert.

Nachmessung und Qualitätszahlen

Der fertig kodierte Film wird erneut gelesen. An messbaren Randabschnitten wird geprüft, wie weit die Mitte vom Sollpunkt entfernt ist. Der Abstand ist eine positive Entfernung; Links- und Rechtsfehler können sich nicht gegenseitig wegmitteln. Eine Angabe wie „95 Prozent unter einem Pixel“ gilt nur für die erfolgreich nachmessbaren Bilder. Immer auch die Zahl nicht nachmessbarer oder rekonstruierter Bilder ansehen.

Die Nachmessung ist eine Kontrolle, keine heimliche zweite Korrektur. Sie darf den Film nicht nachträglich verändern. Seeing, Wolken, Sättigung und Refraktion können Randabschnitte unterschiedlich verformen. Eine reine Verschiebung kann eine echte Formänderung nicht beseitigen.

Bedeckte Fläche und Helligkeit sind verschieden

Aus zwei Radien und dem Abstand der Mittelpunkte wird die gemeinsame Kreisfläche analytisch berechnet. Die sichtbare geometrische Sonnenfläche ist π mal Sonnenradius zum Quadrat minus Überlappung. Dafür müssen nicht Millionen Pixel gezählt werden. Es ist jedoch ein Kreis-Modell: Wolken, Landschaften und eine stark abgeplattete Sonne sind darin nicht automatisch berücksichtigt.

Für Helligkeit, Überbelichtung und dunkle Flecken müssen dagegen echte Bildpixel untersucht werden. Die Helligkeitsmessung beschränkt sich auf einen kleinen inneren Sonnenausschnitt und lässt Mond, Randzone und gesättigte Pixel aus. Die Randverdunkelung wird nicht automatisch weggefiltert. Der optionale zeitliche Helligkeitsausgleich ist eine eigene Darstellung und keine Änderung der gespeicherten Mittelpunkte.

Abplattung und Montierung

Nahe am Horizont kann Refraktion die Sonne vertikal zusammendrücken. Die große Ellipsenachse liegt dann ungefähr parallel zum Horizont. Das gilt physikalisch bei beiden Montierungen. Ob die Achse im Kamerabild waagerecht aussieht, hängt zusätzlich davon ab, wie die Kamera montiert oder gedreht ist.

Bei Alt/Az mit starrer Kamera wird ein annähernd konstanter Winkel im Sensorbild erwartet. Bei äquatorialer Nachführung kann sich die Richtung zum Horizont im Sensorbild entsprechend dem Parallaktikwinkel drehen. Der Bericht vergleicht diese Hypothesen, wenn genügend Formmessungen, echte Zeiten und Beobachtungskoordinaten vorhanden sind. Eine fast kreisrunde Sonne hat keinen zuverlässig bestimmbaren Ellipsenwinkel. Bildderotation oder gedrehte Einzelbilder können beide Modelle verfälschen. Deshalb ist das Ergebnis eine begründete Hypothese, kein sicherer Montierungsnachweis.

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