Teleskoparten - 11 A-LTG

Teleskoparten
Einfaches optisches Spiegelteleskop nach Newton-Bauart mit Sucher für den HobbyGebrauch
Je nach dem Frequenzspektrum beziehungsweise Wellenlängenbereich der
elektromagnetischen Strahlung unterscheidet man:
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Röntgenteleskope
optische Teleskope (Fernrohre und Spiegelteleskope)
Infrarotteleskope
Radioteleskope.
Von den Weltraumteleskopen abgesehen sind sie auf die Wellenlängen des Astronomischen
Fensters angewiesen, in denen die Strahlung von der Erdatmosphäre nicht oder wenig
absorbiert wird. Ein möglichst hochgelegener, klimatisch trockener Standort ist dabei von
Vorteil.
Um Teleskope auf ein astronomisches Objekt richten zu können, werden sie zumeist auf einer
Montierung angebracht. Ausnahmen sind feststehende Großteleskope wie das AreciboObservatorium oder Weltraumteleskope, die anders positioniert werden.
Es gibt ein reichhaltiges Teleskopzubehör (siehe weiter unten), angefangen von Filtern bis hin
zu unterschiedlichsten Okularen. Hochmoderne Hexapod-Teleskope können mit Hilfe von
lineartechnischen Aktuatoren frei in allen drei Raumrichtungen ausgerichtet werden.
Bedeutende Teleskope
Teleskope für sichtbares Licht (optische Teleskope)
Die zurzeit größten optischen Teleskope mit Hauptspiegeldurchmessern über 8 m sind
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Die zwei Keck-Teleskope des Mauna-Kea-Observatoriums
Die vier Teleskope des Very Large Telescope (VLT) in der Atacama-Wüste in Chile
Die Gemini-Teleskope auf Hawaii und in Chile
Das Subaru-Teleskop auf Hawaii
Das Hobby-Eberly-Teleskop in Texas
Das Southern African Large Telescope (SALT) in Südafrika
Das Gran Telescopio Canarias auf La Palma
Das Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona
Größere Teleskope wie European Extremely Large Telescope oder das Giant Magellan
Telescope sind in Planung.
Historisch bedeutend war unter anderen
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Das Hale Teleskop auf dem Mount Palomar in Kalifornien
Weitere Teleskope sind in den Kategorien Optisches Teleskop und Bodengebundenes
Observatorium sowie in der Liste der größten optischen Teleskope aufgeführt.
2.3 Das Teleskop
Leistungsmerkmale eines Teleskops
Die wichtigsten Merkmale eines Teleskops sind:
Qualität der Optik:
Ist die Optik schlecht, dann kann man keine feinen Details erkennen, und das
Beobachten macht keinen Spaß mehr.
Stabilität der Montierung:
Ist die Montierung zu schwach, nützt einem auch die beste Optik nicht viel. Denn ein
Teleskop, das auf einer zu schwachen Montierung steht, ist sehr anfällig für
Schwingungen.
Objektivdurchmesser:
Der Durchmesser der Optik ist entscheident für die Leistungsfähigkeit eines Teleskops
(gute Optik, stabile Montierung und gute atmosphärische Bedingungen vorausgesetzt).
Je größer das Objektiv, desto schwächere Sterne und feinere Details zeigt das
Fernrohr.
Absolut nebensächlich hingegen ist die Vergrößerung. Und das hat folgenden Grund: Ein
Fernrohr besteht in der Regel aus einem Objektiv, welches ein Bild eines entfernten
Gegenstands erzeugt, und einem Okular. Das Okular wirkt wie eine Lupe. Es vergrößert das
vom Objektiv erzeugte Bild. Die Vergrößerung ist nun nichts anderes als Objektivbrennweite
geteilt durch Okularbrennweite. Also:
Vergrößerung = Objektivbrennweite : Okularbrennweite
Da ein Teleskop in der Regel mit mehreren Okularen ausgeliefert wird, und man sich auch
neue Okulare dazukaufen kann, kann man die Vergrößerung des Teleskops ganz nach Lust
und Laune variieren, jenachdem welches Okular man benutzt. Man könnte also auf die Idee
kommen, daß man jedes Fernrohr auf z.B. 400fach oder mehr hochjagen kann. Das ist
theoretisch zwar richtig, es fragt sich nur, ob das auch etwas bringt: 1. wird bei höhere
Vergrößerung das Bild immer blasser und dunkler, 2. wird das Gesichtsfeld immer kleiner, 3.
vergrößert man auch das Flimmern der Luft, so daß das Bild bei höherer Vergrößerung immer
unschärfer wird. Man sagt, daß die maximal sinnvolle Vergrößerung eines Teleskops dann
erreicht ist, wenn die Vergrößerung dem doppelten Objektivdurchmesser in mm entspricht
(also bei einem Fernrohr mit 100mm Objektivöffnung maximal 200fach). Eine noch stärkere
Vergrößerung liefert zwar größere Bilder, führt aber nicht zum Erkennen von feineren
Details. Man befindet sich im Bereich der "leeren" oder "toten" Vergrößerung.
Erfahrungsgemäß glauben einem Anfänger sowas nicht sofort. Dagegen hilft nur eins:
Ausprobieren - denn Versuch macht bekanntlich klug. Aber bitte nicht jammern, wenn man
nichts sieht!
Die beste Vergrößerung für ein Himmelsobjekt hängt von verschiedenen Bedingungen ab.
Möchte man einen großen Himmelskörper (z.B. Mond, Sternhaufen) ganz im Gesichtsfeld
haben oder nur einen Ausschnitt? "Verträgt" das Objekt hohe Vergrößerung? (manche
Objekte werden bei zu hoher Vergrößerung sogar unsichtbar!) Wie ruhig ist die Luft? usw. Es
ist eine gute Idee, stets mit der schwächsten Vergrößerung zu beginnen, und sich dann
schrittweise an höhere Vergrößerungen heran zu tasten. Auch das Auffinden eines Objekts
wird dadurch sehr erleichtert!
Die Auflösung eines Teleskops wird durch den Objektivdurchmesser bestimmt. Der Grund
dafür liegt in der Natur des Lichts: Licht kann als eine sogenannte "elektromagnetische
Welle" betrachtet werden. Streicht nun das Licht an einem Hindernis (in diesem Fall die
Objektiv- bzw. Spiegelfassung) vorbei, so wird es ein wenig abgelenkt (gebeugt, wie der
Fachmann sagt). Diese Beugung führt dazu, daß ein punktförmiger Stern nicht mehr als Punkt
von Teleskop abgebildet wird. Er wird stattdessen zu einem kleinen Scheibchen (dem sog.
"Beugungsscheibchen") verschmiert.
Beugungsscheibchen eines Doppelsterns im Fernrhor. Je größer die Öffnung, desto kleiner das
Beugungsscheibschen
Je größer der Objektivdurchmesser, desto kleiner wird das Beugungsscheibchen und desto
größer ist das Auflösungsvermögen des Teleskops. Ein Fernrohr mit 20cm
Objektivdurchmesser wird daher bei 100facher Vergrößerung mehr Details zeigen, als ein
Fernrohr mit nur 6cm Objektivdurchmesser bei doppelt so großer Vergrößerung.
Das Auflösungsvermögen eines Teleskops wird in Bogensekunden angegeben. Theoretisch
kann man das Auflösungsvermögen nach folgender Formel berechnen:
Auflösungsvermögen in Bogensekunden = 11,5 : Öffnung in cm
Das Auflösungsvermögen spielt eine wichtige Rolle, wenn es darum geht eng beieinander
stehende Sterne zu trennen oder feine Details auf Planeten zu beobachten. Natürlich muß man
hierbei auch die Luftunruhe beachten.
Genau wie beim Fernglas, hängt die "Reichweite" eines Teleskops (d.h.: wie hell sind die
schwächsten Sterne, die ich mit dem Teleskop noch sehen kann?) vom Durchmesser der
Optik ab. Natürlich spielt hierbei die Dunkelheit (bzw. Helligkeit) des Nachthimmels eine
wichtige Rolle. Folgende Tabelle kann Richtwerte für die Reichweite eines Fernrohres
liefern:
Objektivöffnung
[mm]
50
63
80
100
150
Grenzgröße
[mag]
10.6
11.0
11.6
12.1
13.0
Lichtsammelvermögen
im Vergl. zum Auge
69x
110x
177x
277x
625x
Bei dieser Tabelle wurde
davon ausgegangen, daß ein
Beobachter mit einem
Pupillendurchmesser von
6mm noch Sterne 6. Größe
erkennen kann. In
Großstadtnähe oder bei
Mondlicht sind hier einige
200
250
13.6
14.1
1111x
1736x
300
14.5
2500x
400
15.1
4444x
Abstriche zu machen,
während man im
Hochgebirge eventuell noch
schwächere Sterne sehen
kann.
Nach dieser Tabelle würde man ein Fernrohr mit möglichst großer Öffnung anstreben. Man
darf dabei aber nicht vergessen, daß ein großes Teleskop auch eine entsprechend stabile
Montierung benötigt. Lebt man in der Stadt und muß zum Beobachten immer erst in die
"Botanik" fahren, dann setzt schon die Forderung nach Transportabilität dem Streben nach
mehr Öffnung ein Ende. Andererseits hat es keinen Sinn, ein Fernrohr mit weniger als 80mm
Öffnung zu verwenden. Man sieht sonst einfach zu wenig.
Eine andere Tatsache, über die sich Einsteiger oft wundern, ist, daß das Bild im Fernrohr auf
dem Kopf steht. Dabei handelt es sich nicht um einen Konstruktionsfehler. Fernrohrbilder
stehen immer auf dem Kopf, es sei denn, man baut eine Zwischenoptik ein, die das Bild
wieder umdreht. Derartige Zwischenoptiken sind aber immer mit einem winzigen Lichtverlust
verbunden. In der Astronomie, wo es ja darum geht möglichst schwache Objekte zu
beobachten, möchte man aber nun jedes bischen Licht ins Auge bekommen. Aus diesem
Grund verzichtet man auf derartige Zwischenoptiken und akzeptiert lieber ein auf dem Kopf
stehendes Bild.
Fernrohrtypen
Es gibt mehrere Arten, ein Teleskop zu konstruieren. Die bekannteste ist das Linsenfernrohr
(Refraktor). Der Refraktor besteht aus einem Objektiv am vorderen Tubusende und einem
Okular am hinteren Tubusende. Refraktorobjektive bestehen heute aus mindestens zwei
Linsen, da ein einlinsiges Objektiv störende Farbsäume um alle Beobachtungsobjekte herum
erzeugt (Farbfehler). Durch den Einsatz von zwei oder mehr Linsen (teuer!) kann man diese
Fehler bis auf kleine Reste unterdrücken.
Eine Teleskopoptik muß nicht unbedingt aus Linsen bestehen. Man kann ein Teleskop auch
aus Spiegeln konstruieren. Beim Newton-Teleskop wird das Bild durch einen Parabolspielgel
am hinteren Tubusende erzeugt. Dummerweise liegt das erzeugte Bild aber mitten im
Strahlengang. Daher ist ein kleiner Spiegel notwendig, der das Licht am oberen Tubusende
seitlich hinaus wirft. In ein Newton-Teleskop schaut man also oben von der Seite hinein. Der
Fangspiegel verursacht nicht etwa ein Loch im Bildfeld, aber er führt zu einer mehr oder
weniger kleinen Bildverschlechterung gegenüber einem gleichgroßen Linsenobjektiv. Daher
sollte man kein Spiegelteleskop nehmen, dessen Hauptspiegel kleiner als 10cm ist. Der
unangenehmste Nachteil eines Newton-Teleskops ist, daß bei Spiegeln mit hoher Lichtstärke
(d.h. große Öffnung und relativ kurze Brennweite) die Sterne am Bildfeldrand zu kleinen
Komenten verzerrt werden (Koma). Jedoch lassen sich Newton-Teleskope wesentlich
preiswerter herstellen als Linsenteleskope. Daher wird man zum Newton-Teleskop greifen,
wenn man ein möglichst großes Teleskop haben will. Ein anderer Vorteil ist, daß NewtonTeleskope keine Farbfehler zeigen.
Schmidt-Cassegrain-Teleskop
Maksutov-Teleskop
Andere Typen von Spiegelteleskopen sind die Schmidt-Cassegrain- und Maksutov-Teleskope.
Auch hier wird das Bild von einem Spiegel erzeugt, der in der Mitte durchbohrt ist. Das Bild
wird von einem Fangspiegel im Strahlengang durch das Loch im Hauptspiegel geworfen. Man
schaut bei diesen Teleskoptypen, genau wie beim Linsenfernrohr, in das hintere Tubusende
hinein. Am vorderen Tubusende befindet sich eine Korrekturlinse, die einige Bildfehler
korrigiert. Der Nachteil dieser Teleskoparten ist, daß sie einen Fangspiegel im Strahlengang
(bei Schmidt-Cassegrains ist dieser sogar recht groß) haben, der zur Bildverschlechterung
führt. Der Vorteil dieser Teleskope ist, daß sie sehr kompakt sind, und man sie leicht zum
Transportieren verstauen kann.
Ein weiterer Nachteil, den alle Spiegelteleskope gemeinsam haben, ist, daß Haupt- und
Fangspiegel optimal auf einander ausgerichtet (justiert) werden müssen, um maximale
Bildqualität zu liefern. Wird ein Spiegelteleskop öfters transportiert, so kann es sein, daß
wegen der unvermeidbaren Erschütterungen beim Transport die Optik gelegentlich neu
einjustiert werden muß.
Die Teleskopmontierung
Grob gesprochen unterscheidet man zwei Arten von Montierungen: azimutale und
parallaktische. Mit einer azimutalen Montierung (z.B. Photostativ) kann man das Teleskop
nur waagerecht und senkrecht bewegen. Für Erdbeobachtungen reicht das aus. Da die Sterne
aber wegen der Erdrotation schräg über den Himmel laufen (siehe Abb.), muß man mit solch
einer Montierung das Teleskop ständig um beide Achsen bewegen, um den Stern im Bildfeld
zu halten. Das wird bei höheren Vergrößerungen sehr schnell lästig.
Besonders unangenehm wird das, wenn die Montierung nicht über eine Feinbewegung in
beiden Achsen verfügt. Das ist bei manchen 200DM-Fernrohren der Fall. Damit ist es
praktisch unmöglich, ein Objekt genau im Bildfeld zu zentrieren bzw. es im Bildfeld zu
halten. Also: Finger weg von solchem Schrott!
Die nebenstehende Abbildung zeigt ein solches Billig-Teleskop. Derartige Teleskope werden
meinstens auch mit Okularen, die eine viel zu hohe Vergrößerung liefern, verkauft. Anfänger
wenden diese auch meistens sofort an. Mit der abgebildeten Montierung ist es kaum möglich
ein Objekt bei hoher Vergrößerung längere Zeit im Bildfeld zu halten. Ein zweiter Nachteil
ist, daß die Montierung beim Beobachten in Zenitnähe anfängt, sich durchzubiegen. Dadurch
wird das Einstellen eines Objekt sehr schwierig, denn man muß immer vorausahnen um
wieviel sich die Montierung durchbiegt.
Montierung
lassen. Zwar
eine
Achsen, jedoch handelt es sich dabei
Wellen (siehe Pfeile in rechter Abb.).
einmal berührt, so schwingen sie
einige Zeit nach und verwackeln
Teleskop. Besonders beim
hoher Vergrößerung wird das extrem
Auch von der rechts gezeigten
sollte man lieber die Finger
verfügt die Montierung über
Feinbewegung in beiden
um biegsame
Hat man diese
immer noch
dadurch das
Beobachten mit
störend.
Man sollte lieber eine Montierung
nehmen, bei der
diese Wellen aus unbiegsamen Metall gefertigt sind (siehe Pfeil in Abb. links) bzw. biegsame
Wellen durch solche ersetzen. Außerdem macht die hier gezeigte Montierung einen
wesentlich stabileren Eindruck als die rechts oben gezeigte.
Daneben gibt es azimutale Montierungen mit Computersteuerung. Die Nachführung in beiden
Achsen und auch das Einstellen der Beobachtunsobjekte erledigt ein kleiner Computer. Man
braucht das Teleskop nur einmal anhand von 2 Sternen auszurichten. Danach weiß der
Computer sofort, wo jedes seiner gespeicherten Himmelsobjekte (einige Tausend) zu finden
ist und wie er das Teleskop bewegen muß, damit das Objekt immer im Bildfeld bleibt. Der
Beobachter braucht nur die Nummer oder die Koordinaten des gewünschten Objekts
einzugeben, und den Rest erledigt der Computer. Eine sehr feine Sache. Jedoch steht und fällt
das Ganze mit der Genauigkeit, mit der das Teleskop anfangs ausgerichtet wurde.
Bei Profis sind derartige Montierungen schon seit einger Zeit in Mode (Beispiel: das 3.5m
New-Technology-Telescope der ESO).
Für Astrofotografie sind derartige Montierungen nicht geeignet, da das Bildfeld bei längerer
Belichtungszeit anfängt, sich um den Leitstern zu drehen. Es sei denn, man verwendet - wie
bei Profis üblich - einen Bildfeldrotator, um die Bildfelddrehung auszugleichen oder eine
sogenannte Polhöhenwiege. Letzteres ist nichts anderes als eine Neigevorrichtung mit der
man die vertikale Achse soweit neigt, bis sie genau parallel zu Erdachse liegt. D.h. man macht
aus der azimutalen Montierung eine parallaktische (siehe Abb. unten).
Dobson-Teleskope (siehe Abb. links) sind ebenfalls azimutal montiert. Von der Bauweise her
ist ein Dobson nichts weiteres als ein azimutal montiertes Newton-Teleskop. Eine gute
Dobson-Montierung ist so leichtgänig, daß man das Teleskop schon durch antippen mit einem
Finger nachführen kann. Der größte Vorteil der Dobson-Teleskope ist, daß sie einfach
konstruiert und damit leicht selbst zu bauen und auch billig sind. Dobson-Teleskope erlauben
es dem Amateur zu recht großen Öffnungen zu gelangen, ohne sich gleich finanziell zu
ruinieren. So hat das hier gezeigte Dobson-Teleskop eine Öffnung von 83cm!
Eine parallaktische Montierung ist so konstruiert, daß man das Fernrohr nur um eine Achse,
der sog. Stunden- oder Polachse, bewegen muß, um der Erdrotation zu folgen. Wird an dort
ein Motor angeschlossen, der diese Achse mit der richtigen Geschwindigkeit dreht, dann
braucht man sich um die Nachführung nicht mehr zu kümmern. Jedoch verlangt eine solche
Montierung mehr Sorgfalt beim Aufstellen (die Stundenachse muß genau zum Himmelspol
hin ausgerichtet werden) und ist auch für Anfänger nicht so einfach zu bedienen wie eine
azimutale Montierung.
Parallaktische Montierungen gibt es in verschiedenen Varianten. Am gebräuchlichsten
sind die sog. "deutsche" und die Gabelmontierung. Die Deutsche Montierung hat den
Nachteil, daß das Fernrohr durch ein Gegengewicht ausbalanciert werden muß. Jedoch
eignet sich die Gegengewichtsachse hervorragend, um dort eine Kamera für Astrofotografie
anzubringen (siehe nebenstehende Abbildung). Außerdem läßt sich eine deutsche Montierung
recht steif konstruieren.
Bei einer parallaktisch montierten Gabelmontierung entfällt das Gegengewicht. Der Nachteil
der Gabelmontierung ist aber, daß bei einem Einsatz dieser Montierung in niedrigeren
geographischen Breiten recht ungünstige Belastungsverhältnisse an der Gabel entstehen.
Außerdem ist eine stabile, d.h steife Gabel sehr schwer herzustellen und zu bearbeiten. Diese
Montierung ist in erster Linie für kleine und kompakte Teleskope oder für azimutal montierte
Schmidt-Cassegrains und Maksutov-Teleskope geeignet.
Von einer azimutalen Gabelmontierung unterscheidet diese Montierung nur durch eine sog.
Polhöhenwiege (siehe Pfeil).
Teleskopzubehör
Okulare
Zu diesem Thema gibt es schon sehr gute Abhandlungen im WWW. Wie z.B. Okulare und
okularseitiges Zubehör in den Artikel für Amateurastronomen von Wolfgang Strickling.
Daher möchte ich mir aus Faulheit hier jedes weitere Wort über Okulare sparen - Sorry for
that :-)
Sucher
Sucherteleskope sind eine Art Zielfernrohr für's Teleskop. Sie dienen dazu, ein
Himmelsobjekt schneller finden zu können. Darum verfügen sie über ein großes Gesichtsfeld
(ca. 5° und mehr) und eine hohe Lichtstärke. Man sollte keine Sucherfernrohre verwenden,
die kleiner als 6x30 sind. Noch besser sind allerdings 7x50 Sucher. Kleine astronomische
Fernrohre werden in der Regel mit 5x24 Suchern ausgeliefert. Diese Sucher bringen nicht
viel, denn man sieht dadurch einfach zu wenig. Zu allem Übel kann es bei manchen billig
konstruierten 5x24 Suchern noch vorkommen, daß das Sucherobjektiv durch eine interne
Blende auf ca. 8mm abgeblendet ist. Der Grund für diese Maßnahme liegt darin, daß man aus
Konstengründen nur ein einlinsiges Sucherobjektiv verwendet hat. Einlinsige Objektive
zeigen aber enorme Farbfehler, d.h.: die Objekte, die man mit einen solchen Objektiv
betrachtet, sind mit einem farbigen Saum umgeben. Zwar kann man diese störenden
Farbsäume unterdrücken, indem man das Objektiv einfach abblendet. Jedoch geht das dann
auf Kosten von Lichtstärke und Bildhelligkeit. Solche Sucher sind vollkommen nutzlos, denn
man sieht damit nicht viel mehr als mit dem blossen Auge. Besser wäre es gewesen, man
hätte ein zweilinisiges Objektiv (so wie man es in den meisten Refraktoren findet) verwendet.
Derartige Billigst-Sucher sollte man sofort gegen mindestens einen 6x30 Sucher austauschen.
Genau so ein Schrott sind sog. Reflexsucher. Sie bestehen aus einem Spiegel, der bei Bedarf
in den Strahlengang des Teleskops hineingeschwenkt werden kann und das Licht dann in die
Sucheroptik lenkt. 1. sind die Umlenkspiegel in der Regel viel zu klein ausgelegt, sodaß sie
nur einen Bruchteil des Lichts umlenken. 2. kann man über diese Sucher nicht so gut hinweg
peilen wie über ein richtiges Sucherfernrohr. 3. dejustieren sich diese Sucher beim häufigen
Ein- und Ausklappen des Umlenkspiegels sehr leicht, so daß sie oft nachjustiert werden
müssen.
Daneben gibt es noch sog. "Telrad-Sucher". Ein Telrad ist eine Visierhilfe für das Anpeilen
eines Objekts mit dem bloßem Auge. Es besteht aus einer Plexiglas-Scheibe, in der Kreise mit
einem Durchmesser von 0.5, 2 und 4° eingeblendet werden. Das Telrad ist eine sehr nützliche
Sache, denn das Einstellen von Objekten, die man schon mit bloßem Auge sieht, geht damit
schneller als mit manchem Sucherfernrohr. Ich kenne mehrere Amatuere, die es nicht mehr
missen wollen.
Eine andere, recht nützliche Erfindung, sind die
Polsucherfernrohre. Sie dienen dazu die Stundenachse eines
Teleskops schneller auf dem Himmelspol ausrichten zu können. Es
gibt zwei Arten von Polsuchern: bei der 1. handelt es sich um ganz
normale Sucherfernrohre, in denen lediglich eine Winkelskala zum
Ausrichten des Teleskops mit Hilfe des Polarsterns eingebaut ist.
Bei der 2. Art von Polsuchern handelt es sich ebenfalls um kleine
Fernrohre mit Winkelskala. Jedoch sind diese Polsucher direkt in
die Stundenachse der Montierung eingebaut.