Beobachtung mit dem Teleskop

Was man bei der Beobachtung mit dem Teleskop so alles beachten sollte. Was Öffnung und Vergrößerung des Teleskops bringt und wie man sich angemessen auf das Beobachten der unterschiedlichen Gestirne vorbereitet.

Beobachtung mit dem Teleskop:

Was man bei der Beobachtung mit dem Teleskop so alles beachten sollte. Was Öffnung und Vergrößerung des Teleskops bringt und wie man sich angemessen auf das Beobachten der unterschiedlichen Gestirne vorbereitet.

´Sehen ist eine Kunst, die erlernt und gelehrt werden muß´
Dieses treffende Zitat von Wilhelm Herschel beschreibt eigentlich schon das, was in der Beitragsreihe Beobachtung gelehrt werden soll. Gerade in der beobachtenden Astronomie sind es unsere Augen, die konstruktionsbedingt nicht für das perfekte Sehen in der Dunkelheit optimiert sind. Denn wir Menschen (Astronomen bilden da eine Ausnahme) sind tagaktiv und deshalb evolutionsbedingt an das gute Sehen bei Tageslicht optimal angepaßt.


150 / 750 Newton auf EQ5 mit Feldstativ

Die meisten Amateurastronomen werden die Gestirne am Nachthimmel mit einem Teleskop betrachten. Teleskope haben meist eine große Öffnung, und durch die (fast freie) Wahl des geeigneten Okulars einen sehr variablen Vergrößerungsbereich. Dieser wird sich ganz grob im Bereich zwischen 50-fach und 500-fach bewegen, wodurch eine (zumindest manuelle) Nachführung dringend anzuraten ist. Den meisten Beobachtungskomfort bietet eine Deutsche Montierung mit Nachführmotor. Das links gezeigte Beispiel, ein 6" Newton mit Parabolspiegel und 750mm Brennweite auf einer soliden Montierung ist bereits eine sehr gute Ausgangsbasis. Einige Grundlagen:

Mehr Öffnung
lassen flächige Objekte bei gleicher Austrittspupille nicht heller erscheinen, aber dafür größer, wodurch wir sie besser wahrnehmen können.

Mehr Vergrößerung
ist jederzeit möglich, in dem man einfach ein Okular mit kleinerer Brennweite verwendet. Es gibt aber auch Grenzen. Die maximal sinnvolle Vergrößerung wird durch die Öffnung definiert - sie beträgt etwa das Doppelte der Öffnung in mm, in diesem Beispiel also 300-fach. Wenn das Seeing da mitspielt, welches die maximal sinnvolle Vergrößerung meist auf Werte um 200-fach begrenzt.

Beobachtungsziele:
In dieser Hinsicht ist man mit einem Teleskop wegen der variablen Vergrößerung besonders flexibel. Mond, Planeten, Planetarische Nebel und Doppelsterne wird man eher mit hoher Vergrößerung beobachten, Galaxien, Gasnebel und Sternhaufen eher mit kleinerer Vergrößerung. Bei Emissionsnebeln ist ein UHC-Filter sehr hilfreich.

Teleskop vorbereiten
Etwa 2-3 Stunden vor Beobachtungsbeginn sollte das Teleskop dort aufgestellt werden, wo man auch beobachten möchte. Denn der Tubus und insbesondere der Hauptspiegel muß erst mal auskühlen, also möglichst genau die Umgebungstemperatur annehmen. Auch Refraktoren benötigen eine gewisse Auskühlzeit! Eine gute Gelegenheit, die Montierung schon mal möglichst genau auszurichten. Für die rein visuelle Beobachtung muß die Polachse nicht auf die Millibogensekunde genau auf den Himmelspol zeigen, man sollte aber auch nicht mehr als 1° daneben liegen. Während dieser Zeit findet auch ganz nebenbei die Dunkeladaption statt, helles nicht-rotes Licht also tunlichst vermeiden.

Die passende Kleidung
Die nächtlichen Tiefsttemperaturen liegen in klaren Nächten in Bodennähe nur im Sommer deutlich über dem Gefrierpunkt. Also warm anziehen! Was viele nicht wissen: Über die Kopfhaut wird sehr viel Wärme abgegeben, dieser Wärmeverlust sollte mit Mütze und Kapuze so gut wie möglich verhindert werden.


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Dunkeladaption:

Wie man unsere Augen, die ja für das "Hell-Sehen" optimiert sind, auch in der Dunkelheit optimal einsetzen kann. Wie wir sehen und wie mit dem "indirekten Sehen" sogar erstaunlich lichtschwache Objekte erkennbar sind soll dieser Beitrag erläutern.

Die Augen der (meist) tagaktiven Menschen sind für das Sehen in hellem Tageslicht optimiert, zeigen aber in der Dämmerung und vor allem nachts einige konstruktionsbedingte Schwächen.

Grundsätzlicher Aufbau, Farbsehen und Auflösungsvermögen:
Im Prinzip ähneln unsere Augen einer sehr einfachen Kamera - eine einfache Konvexlinse mit variabler Brennweite, die durch eine Blende mit variabler Öffnung abgeblendet wird, fokussiert das einfallende Licht auf die Netzhaut. Auf dieser befinden sich zwei verschiedene Rezeptoren, die Stäbchen und die Zapfen. Etwa 95% der Gesamtfläche werden von ca. 120 Millionen Stäbchen gebildet, allerdings sind stets mehrere Stäbchen an einer Nervenfaser ´angeschlossen´, wodurch das Auflösungsvermögen (normal ca. 1´) bei reinem ´Stäbchensehen´ auf ca. 50% herabgesetzt ist. Dafür sind die Stäbchen deutlich empfindlicher als die Zapfen, jedoch kann man mit ihnen keine Farben wahrnehmen. Denn dafür sind die Zapfen verantwortlich, die sich nur auf die restlichen 5% der Netzhautfläche verteilen und zum ´Betrieb´ wesentlich mehr Licht brauchen. Man könnte also grob zusammenfassen: Die Stäbchen liefern die Hell-Dunkel-Informationen bei geringem Lichtbedarf und hoher Auflösung, während die Zapfen nur die Farbinformationen liefern, allerdings bei nur geringer Auflösung. Und das ist auch der Grund dafür, daß wir unterhalb einer gewissen Helligkeit nur noch monochrom sehen können. ´Nachts sind alle Katzen grau´. Sehr wichtig zu wissen!

Die Öffnung:
In der Dunkelheit öffnen sich unsere Pupillen auf maximal 7mm, wobei es hier einige individuelle Unterschiede gibt. Auch das Alter spielt hier eine zusätzliche Rolle - mit zunehmendem Alter geht die ´Maximalöffnung´ um 1-2mm zurück, was die Nachtsichtfähigkeit zusätzlich einschränkt. Die Weitung der Pupillen erfolgt sehr rasch, so daß wir nicht völlig blind sind, wenn es plötzlich dunkel wird. Aber damit hat die eigentliche Dunkeladaption noch gar nicht wirklich begonnen, es ist nur eine ´Schnellösung´. Die Maximalöffnung unserer Pupillen definiert übrigens auch die minimal sinnvolle Vergrößerung eines Teleskops bzw. die maximal sinnvolle Austrittspupille.

Der Sehvorgang:
Wenn auf so ein Stäbchen viel Licht fällt, dann findet ein chemischer Vorgang statt, der einen elektrischen Reiz erzeugt, der wiederum über den Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet wird. Bei diesem chemischen Vorgang wird das Rhodopsin ("Sehpurpur") in Retinal und Opsin aufgespaltet und muß wieder ersetzt werden. Es dauert eine ganze Weile, etwa eine halbe Stunde, bis über das Pigmentepithelium (Zellschicht hinter der Netzhaut) wieder genügend Rhodopsin aufgebaut werden kann. Erst dann, wenn wir von diesem ´Sehstoff´ einen ausreichenden Vorrat aufgebaut haben, sehen wir mit optimaler Helligkeit. Und das verbessert sich erfahrungsgemäß auch noch nach besagter halber Stunde.


Störung der Dunkeladaption
Nur ein kurzer Blick in ein helles Licht - besonders gut eignet sich da ein aufgeblendeter Autoscheinwerfer mit Xenonlicht - und die mühsam erworbene Dunkeladaption ist schlagartig weg. Denn das Rhodopsin ist in Sekundenschnelle verbraucht und muß wieder neu aufgebaut werden. Glücklicherweise zerfällt das Rhodopsin nicht bei größeren Wellenlängen. Das hat zwar den Nachteil, daß die Stäbchen sozusagen ´Rotblind´ sind, aber dafür wird die Dunkeladaption durch rotes Licht mit ausreichender Wellenlänge nicht weiter beeinträchtigt. Besonders gut geeignet zur ´Rhodopsinschonenden´ Beleuchtung sind rote Leuchtdioden, die im tiefroten Licht mit nur einer einzigen Spektrallinie leuchten. Solche Lampen sind daher bei erfahrenen Spechtlern als ´Astro-Lampe´ (Abbildung links) besonders beliebt.

Der Gelbe Fleck und das ´indirekte Sehen´
Wenn wir etwas genau betrachten, dann schauen wir es ´geradeaus´ an. Und das bedeutet, wir projizieren es unbewußt möglichst genau auf die Mitte unserer Netzhaut. Das ist auch gut so, denn hier haben wir den ´Gelben Fleck´, ein Bereich auf unserer Netzhaut, in dem die Dichte unserer Farbrezeptoren, den Zapfen, besonders hoch ist. Und das bedeutet bestmögliche Auflösung bei ausreichender Lichtintensität. Wenn wir jedoch durch das Teleskop ein lichtschwaches Objekt auf diese Weise genau betrachten, tun wir genau das Falsche! Denn gerade hier ist die Dichte der lichtempfindlichen Stäbchen am geringsten und die vielen Zapfen sind hier nutzlos. Erfahrene ´Spechtler´ blicken also immer etwas (so um 25°) daneben und nutzen die in diesem Bereich höchste Dichte der Stäbchen.

Spektrale Empfindlichkeit
Die spektrale Empfindlichkeit der Zapfen und Stäbchen unterscheiden sich geringfügig voneinander. Während die Zapfen bei 555 nm (Grasgrün) die bestmögliche Lichtausbeute haben, ist die Effizienz bei den Stäbchen um 507 nm (Türkis) am höchsten. Dadurch können wir einen Planetarischen Nebel mit starken Sauerstofflinien (OIII, 495,9/500,7nm) besonders gut erkennen (Beispiel: NGC 1535 "Cleopatras Auge"), während ein Emissionsnebel mit starker Wasserstofflinie (Hα, 656,28nm) und wenig ausgeprägten Sauerstofflinie (z.B. der Affenkopfnebel) visuell praktisch nicht mehr wahrgenommen werden kann. Oft haben wir Mischformen wie der NGC 6559. Hier können wir den bläulichen Reflexionsnebel gut erkennen während der umgebene rote Emissionsnebel nur andeutungsweise sichtbar ist.

Die Sehfähigkeit im Dunkeln weiter steigern
Wie bringt man möglichst viel ´Sehstoff´ in die Zäpfchen? Erfahrene Beobachter sorgen für eine möglichst gute Durchblutung des Pigmentepithelium und einen möglichst guten Sauerstofftransport dorthin. Sie verzichten auf Nikotin und Alkohol, trinken immer wieder warmen Tee (keinen Kaffee!) und bringen ihren Kreislauf durch ein kurzes Lauftraining in Schwung. Bei letzterem sollte man im Dunkeln schon genau wissen wohin man läuft, so manch einer hat sein Teleskop erst in der folgenden Morgendämmerung wiedergefunden....


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Sonnenbeobachtung:

Beachtet man einige einfache Regeln - die Sonne niemals ohne geeignete Filter beobachten, beste Tageszeit und einen geeigneten Beobachtungsstandort wählen, lassen sich auf der Sonne schon mit einfachen Mitteln viel entdecken. Mit Schmalbandfiltern lassen sich die imposanten Gasauswürfe am Sonnen rand beobachten.

Eine deutliche Warnung vorab: Das Beobachten der Sonne mit einem Teleskop ist äußerst riskant! Bevor das Teleskop zur Sonne geschwenkt wird, muß vor das Objektiv ein geeigneter Sonnenfilter stabil angebracht werden, er darf sich unter gar keinen Umständen durch Windböen während der Beobachtung lösen können. Außerdem darf dieser Sonnenfilter keine noch so kleine Beschädigung aufweisen. Niemals billige Okular-Sonnenfilter verwenden, denn diese befinden sich sehr nahe an der Brennebene, werden dadurch stark aufgeheizt und können leicht zerspringen. Auf die gleiche Weise sind Sucher und eventuell vorhandene, parallel montierte Fernrohre zu schützen, am besten, man nimmt die Schutzkappe erst gar nicht herunter.



Geeignete Sonnenfilter gibt es fertig für fast jeden Teleskoptyp. Ein Beispiel ist rechts abgebildet. Bei diesem handelt es sich um eine Konstruktion für gängige Schmidt-Cassegrain-Teleskope, bei der die Filterung durch die bekannte Baader Filterfolie vorgenommen wird. Diese Folie ist nur wenige µm dick und läßt nur 1/100.000 des Sonnenlichts passieren. Der Rest wird reflektiert, dadurch keine Erwärmung.

Die Filterfolie ist in der visuellen (ND 5) und fotografischen (ND 3,8) Variante auch einzeln zum Selbstbau eines Sonnenfilters erhältlich.



Etwas flexibler ist man mit der fotografischen Variante ´3,8´, das 1/6.310 des Sonnenlichts passieren läßt, die Sonne also gut 10-mal so hell erscheinen läßt. Beim visuellen Beobachten kann man dann einen Graufilter zur Lichtdämpfung verwenden, und der Astrofotograf profitiert von deutlich kürzeren Belichtungszeiten und der Option, geeignete schmalbandige Filter einzusetzen.


Was läßt sich auf der Sonne so alles beobachten?
Am auffälligsten sind die Sonnenflecken, die in einem 11-jährigen, periodischen Zyklus, dem sogenannten Sonnenzyklus mal besonders häufig auftreten und mal ganz verschwinden. Zur Zeit (2007-2009) befindet sich unsere Sonne jedoch in einem Fleckenminimum, wobei der neue Zyklus bereits begonnen hat, so daß eine deutliche Steigerung der Sonnenaktivität im Verlauf der nächsten Jahren zu erwarten ist. Das dunkle Zentrum dieser Flecken bezeichnet man als Umbra, die von einem etwas helleren, meist reich strukturierten Saum, die Penumbra, umgeben ist.

Etwas unauffälliger sind die Fackeln - helle Gasauswürfe, die die sich als etwas hellere Filamente von der Sonnenoberfläche abheben. Diese Fackeln treten oft in Verbindung mit den Flecken auf, es gibt sie aber auch als ´Einzelausführung´.

Schaut man noch etwas genauer hin, so kann man bei ruhiger Luft (morgens - vormittags) das ´Brodeln´ der Photosphäre gut beobachten. Es sind die sogenannten Granulen - Konvektionszellen aus heißem Gas, das beim Aufsteigen etwa um 400° heißer als die Umgebung ist und Ausdehnungen in der Größenordnung von um 1.800 km (entsprechend 2-3") haben. Die Granulen ändern ihre Form und Größe in relativ kurzen Zeitabständen um 20 Minuten.


Am Sonnenrand lassen sich die mächtigen Protuberanzen - heftige Gasausbrüche, die sich bis zu 100.000 km über die Sonnenoberfläche erheben, besonders gut beobachten. Diese sind als riesige Fahnen, Türme und manchmal auch Bögen in speziell dafür konstruierten Teleskopen zu bewundern.

Ein weit verbreitetes Instrument ist das Coronado P.S.T. (Abb. links) das nur einen 0,2 nm schmales Band um die Spektrallinie des angeregten Wasserstoffs Hα passieren läßt.




Filter zur Kontraststeigerung
Eine deutliche Kontraststeigerung bei der visuellen Sonnenbeobachtung wird dadurch erreicht, wenn man sich die Sonne in einem engen Bereich um 540nm betrachtet. In diesem grünen Licht sind die Kontraste der Flecken, Fackeln und Granulen am stärksten. Solche Filter sind sehr wirkungsvoll und als Solar-Kontinuum-Filter (Abb. links) im Handel. Auch fotografisch hat sich dieser Filtertyp bewährt.

Diesen Filter niemals ohne Objektiv-Sonnenfilter einsetzen! Bei kleineren Austrittspupillen bis ca. 1mm empfiehlt sich die fotografische Variante ND 3,8, da dieser Filter abdunkelt.



Wann beobachten?
Die beste Zeit ist am nicht allzu frühen Morgen, wenn die Sonne schon eine gewisse Höhe hat, aber der Erdboden noch nicht allzu viel Wärme abgibt und das Seeing wegen der damit verbundenen Konvektionsströmung in den unteren Luftschichten verschlechtert.

Wo beobachten?
Bedenke, daß die Sonne jeden Gegenstand mehr oder weniger stark erwärmt. Das hat zur Folge, daß dieser erwärmte Gegenstand die ihn umgebene Luft erwärmt, die in der Folge aufsteigt, was starke Turbulenzen verursacht. Da der Brechungsindex der Luft stark von der Temperatur abhängt, wirkt diese turbulente Luft wie das bewegte Wasser in einem Schwimmbecken auf dessen Grund ein Gegenstand bis zur Unkenntlichkeit verzerrt wird. Wähle also einen Standort, an dem sich in Richtung Sonne keine Gegenstände befinden, die nennenswert erwärmt werden. Gut sind Wiesenflächen, Wälder und Wasserflächen. Schlecht sind Häuser, Mauern, Asphaltflächen und Fahrzeuge.


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