Фотографии снежинок в рекордно высоком разрешении

Фотограф и изобретатель Нэйтан Мирволд разработал гибрид камеры и микроскопа, с помощью которого он получил снимки снежинок в рекордно высоком разрешении.

Нэйтан Мирволд получил степень доктора физико-математических наук в Принстонском университете. На протяжении 14 лет он занимал должность главного технического директора Microsoft. Кроме того, Мирволд является основателем пищевой лаборатории Modernist Cuisine, известной не только инновационным подходом к готовке, но и серией восхитительных изображений ингредиентов и блюд в высоком разрешении, опубликованной в пятитомном сборнике Modernist Cuisine. Впервые о разработке аппаратуры для фотографирования снежинок Мирволд задумался около 15 лет назад после знакомства с профессором Кеннетом Либбрехтом, известного как «отец физики снежинок». Эта мысль не покидала Нэйтана на протяжении многих лет, пока около двух лет назад он не пришёл к выводу, что его многогранного опыта хватит для создания совершенной системы для съёмки снежинок.

Пионером фотографирования снежинок считается Вильсон Бентли по прозвищу «Снежинка». Подростком Бентли работал на ферме, однако его всегда привлекала идея исследования кристаллов снега. При помощи подаренного матерью микроскопа он пытался рассмотреть снежинки и воспроизвести их на бумаге. Увы, ледяные кристаллики с удивительно сложной структурой быстро таяли даже в мороз, потому Вильсон стал экспериментировать с их фотографированием. Первые успешные снимки Бентли получил в 1880-х годах, а в общей сложности в его коллекции было более 5 тысяч изображений снежинок. Именно работы Бентли считаются вдохновением для народной мудрости, которая гласит, что в природе не бывает одинаковых снежинок.

Фотографии снежинок в рекордно высоком разрешении — Wilson Bentley

Более чем сто лет спустя сфера исследования кристаллов снега обросла современными технологиями, позволяющими увидеть каждый элемент их сложной структуры. Система Мирволда представляет собой гибрид микроскопа и камеры, приспособленный к быстрой работе с крошечными объектами. При разработке своей системы Нэйтан учёл, что размер среднестатистической снежинки не превышает 13 мм. Наибольшей сложностью стала адаптация аппаратуры с целью как можно дольше сохранять целостность кристалла. Прежде всего Мирволд использовал для создания своей франкен-камеры материалы и детали, которые как можно меньше нагреваются при эксплуатации. При помощи рамки из углеродного волокна изобретатель оборудовал камеру термоэлектрической системой охлаждения. Кроме того, Мирволду пришлось поэкспериментировать со вспышкой, поскольку даже продолжительности импульса в стандартные 1/1000—1/50000 секунды достаточно, чтобы снежинка растаяла или сублимировала. Нэйтан разыскал в Японии компанию, которая занимается производством светодиодов для промышленных целей, и настроил полученную LED-вспышку таким образом, чтобы длительность импульса не превышала 1/1000000 секунды.

Для лучшего результата Мирволд также изменил локацию эксперимента. Его родной тихоокеанский северо-запад оказался недостаточно холодным, ввиду чего снежинки практически мгновенно таяли. Восточное побережье США тоже показало себя не лучшей площадкой для подобных экспериментов: из-за более высокой влажности в регионе снежинки слипаются ещё в воздухе, а любая попытка их разделить приводит к разрушению изящной структуры. Идеальным для фотосессии снежинок Нэйтану показался климат города Тимминс, расположенного на северо-востоке провинции Онтарио.

В ходе экспериментов изобретателю пришлось также научиться максимально аккуратно ловить снежинки. Он быстро осознал, что не так-то просто словить идеальный кристалл снега. Более того, только одна из тысячи снежинок достигает земли в безупречном виде, достойном всех усилий для создания фотографии. Кроме того, Мирволд обнаружил, что стандартный стеклянный слайд для микроскопа – не лучший вариант для работы со снегом. Минеральное и щелочное стекло довольно плохо проводит тепло, однако при работе со льдом даже его теплопроводности достаточно, чтобы растопить снежинку. Потому Нэйтан решил использовать сапфировое стекло или лейкосапфир, распространённый в более дорогих моделях часов. Искусственный сапфир обладает меньшей теплопроводностью, что делает его идеальной площадкой для фотографирования снежинок.

Впрочем, прежде чем снежинка окажется под линзой франкен-камеры Мирволда, ему предстоит словить достаточно снежинок для выбора идеального образца. Для этого Нэйтан покрасил в чёрный цвет панель пенопласта и прикрепил её на ручку от швабры. Как только на этой импровизированной ловушке соберётся достаточно кристалликов снега, Мирволд быстро изучает «улов», выбирает фаворитов и быстро переносит их на сапфировый слайд. Как только снежинка попадает на слайд, Нэйтан начинает фокусировку микроскопа, регулируя степень раскрытия диафрагмы микрон за микроном. В среднем учёный-фотограф делает до сотни фотографий одной снежинки, а затем объединяет лучшие кадры в идеальный снимок при помощи специализированного ПО.

По словам Мирволда, ему пришлось пройти через тернии проб и ошибок, чтобы довести проект до почти идеального состояния. Однако изобретатель не собирается останавливаться и стремиться продолжить модификацию своей франкен-камеры. К примеру, в будущем он планирует подключить к своей системе 3D-принтер.