Sichtbarkeit der Himmelskörper

Sichtbarkeit der Himmelskörper
Günther Wuchterl
Didaktik der Astronomie V, SS 2008
Objekt­Sichtbarkeit: Faktoren
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Position
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Helligkeit
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Helligkeit des Himmels
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Typ (Stern, Komet, Nebel, Milchstraße)
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Atmosphäre ●
Helle Nachbarn
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Instrument
Gestirnposition und Koordinaten
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Position: Rektaszension, Deklination („Himmelslänge/­breite“) Jahres(zeitliche) Sichtbarkeit: Sternzeit
= Sternzeit im Meridian (S – Zenit ­ N);
Ö: Gestirne mit Deklination < ­42° nie über dem Horizont (Kreuz des Südens);
Unsichtbar für N geografische Breite, φ: Deklination < φ - 90°
Helligkeitsmaß: Die Größenklasse
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genauer: scheinbare Helligkeit
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gemessen in Größenklassen (Magnituden)
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Sterne: hell: 0 mag schwach (freiäugig): 6 – 7
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Definition: Helligkeitsdifferenz zweier Sterne I1
Größenklassen m1 und m2 m1−m2=−2,5 lg
I2
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5 Größenklassen == Faktor hundert
Helligkeit und Beleuchtung
Sterne als Lampen
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Helligkeit [Größenklasse]: Maß für das (empfunden) Licht dass von einer Quelle ausgeht;
Beleuchtungstärke [Lux (lx)]: Maß für die (wahrgenommene) Aufhellung einer Fläche (zB Boden);
Subjektiver Anteil aufgrund der spezifischen Farbempfindlichkeit des Auges (gelb/grün; „Wär' nicht das Auge sonnenhaft ...“)
Helligkeiten verschiedener Objekte
Achtung
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Unterscheidung zwischen scheinbarer Helligkeit, m und absoluter Helligkeit, M (= scheinbare Helligkeit in einem Standard­
Abstand von 10 pc (parsec) = etwa 32 Lichtjahre)
Helligkeiten werden in Spektralbereichen „Farben“ angeben (zB visuell mV oder infrarot mK) Himmelshelligkeit ­ Quellen
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Sonne am Tag ●
Sonne nach dem Untergang: Dämmerung
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Mond
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Künstliche Nachthimmelsaufhellung (Lichtverschmutzung)
Nachthimmelshelligkeit und Nordlicht
Tageshimmel
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Tageshimmel von der Sonne erhellt;
Punktförmige Objekte ab Größenklasse ­4 , (kurz; ­4 mag) sichtbar (zB Venus im größten Glanz); Helle Sterne im Fernrohr;
Abstand von der Sonne und Klarheit des Himmels wichtig (nicht in die Sonne schauen);
Daumentest: Sonne mit Daumen abdecken, je blauer der Himmel daneben desto besser.
Dämmerung
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Sonnenhöhe ­6° bis ­12° : Nautische Dämmerung: Helle Sterne und Horizont sichtbar
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­12° bis ­18° Astronomische Dämmerung
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ab ­18°: Astronomische Nacht
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Sonnenuntergang bis Sonne 6° unter dem Horizont: Bürgerliche Dämmerung – keine Sterne (Venus, Jupiter, Mond); Zeitunglesen
Dauer der Dämmerungen bei uns jeweils etwa 30 min
Mond
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1/100 000 der Sonne
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ca. 100 000 mal heller als Sterne
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Vollmond verschluckt Großteil der Sterne
visuelle Grenzgröße (schwächste Sterne mit freiem Auge ca. 4 mag)
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helle Sternbilder leichter zu finden
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üblicherweise keine Milchstraße sichtbar
Atmosphäre
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Lichtabschwächung (Extinktion):
Absorption von Teilen des Lichtes beim Durchgang durch die Luft: Zenit: 0,2 mag; 20° Höhe: ca. 1 mag; Horizont: jede Menge (zB 15 mag; Sonne bei U so hell wir Vollmond!)
Strahlenbrechung (Refraktion): Krümmung des Lichtweges bei schrägem Einfall durch Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit in Luft ­­> Objekte werden angehoben (0,5° am Horizont: Achtung bei Aufgängen: 8 Minuten) Günstige Bedingungen
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Niedrige Luftfeuchtigkeit (kein Dunst);
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Seehöhe (jeder Meter hilft; 800m +; 1800 m ++: ●
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Kürzerer Lichtweg heißt weniger Abs. und Streuer
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Aerosole nehmen ab (Inversionschichten)
Saubere Luft
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Emissionsgebiete vermeiden (Berg, Wüste, Insel)
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Atmosphärenwäsche (Regen; optimal Schneefall)
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rasche Frischluft­Advektion (Wind vom Atlantik)
Künstliche Nachthimmelsaufhellung
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Faustregel: Stadt mit 1 Mio Einwohner verschluckt >1 mag bis 100 km Entfernung
Rückstreung des Lichts ist stark abhängig von Wetter und Aerosolen
Direktes Licht blendet: Pupille verkleinert sich; Stoffwechsel des Auges stellt sich um: Nachtsehen geht verloren: mindestens 15 min
(rotes Licht schont das Nachtsehen)
Beginn und Ende einer Sichtbarkeitsperiode
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Beginn: Objekt taucht erstmals kurz in der Morgendämmerung auf: heliakischer Aufgang
Ende: Objekt zuletzt kurz in der Abenddämmerung sichtbar: heliakischer Untergang
Zusammenspiel von Dämmerung, Extinktion und Objekthelligkeit
Werkzeug: Seehungsbogen ­ Sonnentiefe wenn Gestirn im Horizont steht: > 10° für hellste Sterne
Kontrast – Nebelige Objekte
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Sterne praktisch punktförmig: maximaler Helligkeitsunterschied (Kontrast) zum Himmel;
Helligkeit ausgedehnter Objekte (Kometen, Nebel, Planeten am Tag) auf Fläche verteilt; Doppelt so groß; Vierfache Fläche; ¼ Kontrast!
Kontrast wird schwächer (wie unscharf);
Optimaler Kontrast bei dunklem Himmel und „kompaktem“ Bild (Fernglas mit kleiner Vergrößerung);
Sichtbarkeitstest: Stern mit gleicher Helligkeit so lange im Fernglas defokussieren bis so groß wie das Objekt.
Helle Nachbarobjekte
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Helle Objekte in der Nachbarschaft hellen den Himmel auf und blenden;
Abdecken des helleren Objektes (Lampe, Mond, heller Planet);
„Auseinanderziehen“ mit Fernrohr oder Fernglas.
Sternschnuppen ­ Meteore
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Maximum wenn Erde jahreszeitlich durch alte Kometenbahn fliegt ­­> Sternschnuppenkalender: zB Kuffner­Sternwarte.at ­­> Am Himmel;
Schnuppen werden nach Fluchtpunkt benannt: Perseiden aus dem Perseus; Leoniden aus dem Löwen;
Radiant (scheinbarer Fluchtpunkt) muss hoch am Himmel stehen; notfalls Mond möglichst weit weg;
Je heller desto seltener: dunkler, mondloser Himmel abseits der Städte;
Häufigkeit: Stundenrate im Zenit (ZHR); Faustregel Faktor 2 weniger (Horizont,Gesichtsfeld,Extinktion)
Am meisten Schnuppen in Richtung zum Fluchtpunkt; meist östlich;
Erde fliegt durch Kometentrümmerfeld; die meisten Sternschnuppen in Flugrichtung: zweite Nachthälfte; je später desto besser aber vor Morgendämmerung.
Hinschauen und Geduld (mindestens eine Stunde)
Die Hohe Schule: Kometen
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Sonnennähe: Kometen hell aber Dämmerung
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Großflächige Kometen: Kontrast
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Kometen: Sublimation von Eisen aus km­
Körpern bei Annäherung an die Sonne
Strategie: Erst ausprobieren bei optimierten Bedingungen: ab nautischer Dämmerung; ohne Mond; maximale Höhe.
Zusammenfassung Die sichere Seite der Sichtbarkeit
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Astronomische Dämmerung abwarten
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Höhe mehr als 30° über dem Horizont
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Monduntergang sicherstellen
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Künstliche Nachthimmelsaufhellung minimieren
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Berg oder Hügel suchen
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Nach Niederschlag beobachten
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Fernglas zur Hilfe
Sichtbarkeit ­ Übungen
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Bestimmen Sie mittels der sternhell.at Methode die visuelle Grenzgröße in Abständen von 15 min während der nautischen und astronomische Dämmerung (Sommernachstabend);
... Grenzgröße mit und ohne Mond (bei astr. Nacht);
Suchen Sie drei nebelige Objekte (Messier­Objekte mit M­
Nummern bzw. „Deep­Sky“ Objekte) die in den kommenden Sommernächten am leichtesten sichtbar sind;
[Bestimmen Sie die Uhrzeiten des Erscheinens der ersten fünf Objekte die in der Abendämmerung. Welche Objekte sind das?]
Das NutbuchGrab Ramses IV, Theben (um ­1155)