Handbuches für das Beobachtungspraktikum

Beobachtungspraktikum
Einführung in die praktische
Astronomie
Autoren:
Sören Böttger, Enrico Gerlach
Institut:
Institut für Planetare Geodäsie
Lohrmann Observatorium
Letzte Aktualisierung 20. Februar 2015
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1
2 Beobachtungsvorschläge
3
3 Vorbereitung einer Beobachtung
5
4 Bedienung der Geräte
4.1 Meade LX90 8” Schmidt-Cassegrain Teleskop . . . . . .
4.1.1 Die wichtigsten Komponenten des MEADE LX90
4.1.2 Auf- und Abbau des Teleskops . . . . . . . . . . .
4.1.3 Die Autostar-Computersteuerung . . . . . . . . .
4.1.4 Initialisierung des Meade LX90 . . . . . . . . . .
4.1.5 Ansteuern eines Beobachtungsobjektes . . . . . .
4.2 Coronado PST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1 Grundlegende Funktionsweise . . . . . . . . . . .
4.2.2 Einstellmöglichkeiten . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Canon EOS 350D Spiegelreflexkamera . . . . . . . . . . .
4.3.1 Geräteliste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.2 Vorgehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 Aufnahme von Videosequenzen mit einer WebCam . . .
4.4.1 Geräte und Software . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.2 Vorgehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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24
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Anhang
26
A Linksammlung
A.1 Wetter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.2 Beobachtungsplanung bzw. Orientierung am Himmel . . . . . . .
27
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B Kenngrößen eines Teleskops
B.1 Vergrößerung . . . . . . . . . .
B.2 Maximal sinnvolle Vergrößerung
B.3 Grenzhelligkeit . . . . . . . . .
B.4 Auflösungsvermögen . . . . . .
B.5 Öffnungsverhältnis . . . . . . .
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C Astronomische Koordinaten und Koordinatensysteme
C.1 Winkelkoordinaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C.2 Das Horizontsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C.3 Das äquatoriale Koordinatensystem . . . . . . . . . . . . . . . . .
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D Helligkeit
37
E Orientierung am Sternhimmel
E.1 Finden des Polarsterns . . . . . . .
E.2 Position der wichtigsten Sternbilder
E.3 Der Winterhimmel . . . . . . . . .
E.4 Der Frühlingshimmel . . . . . . . .
E.5 Der Sommerhimmel . . . . . . . . .
E.6 Der Herbsthimmel . . . . . . . . .
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F Beobachtungsvorlagen
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G Liste von Deep-Sky-Objekten
G.1 Frühling . . . . . . . . . .
G.2 Sommer . . . . . . . . . .
G.3 Herbst . . . . . . . . . . .
G.4 Winter . . . . . . . . . . .
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1 Einleitung
Ergänzend zur Vorlesung ”Einführung in die Astronomie” soll im parallel dazu stattfindenden Beobachtungspraktikum die eigenständige Beobachtung von
astronomischen Objekten im Vordergrund stehen. Ziel dieser Veranstaltung ist
es zum einen, den Studierenden in einer Einführungsveranstaltung die vielfältigen Beobachtungsinstrumente des Lohrmann-Observatoriums vorzuführen und
zu erklären. Zum anderen sollen die Studierenden mit der anschließenden selbstständigen Arbeit in die Lage versetzt werden, sich am Nachthimmel zu orientieren
und die für eine Beobachtung benötigten Geräte selbstständig zu bedienen. Mit
diesem Wissen soll dann von jedem Studierenden eine einfache Beobachtungsaufgabe selbst geplant, durchgeführt, ausgewertet und beschrieben werden.
Dieses Handbuch ist als kleine Hilfe, bzw. Gedankenstütze für die Studierenden
gedacht. Das Handbuch beginnt in Kapitel 2 mit einer unvollständigen Liste von
Beobachtungsvorschlägen. Diese dienen als Fundus für Ideen um zu zeigen, in
welche Richtung eine solche Beobachtungsaufgabe gehen kann. Eigene Ideen der
Studierenden sind jedoch ausdrücklich erwünscht und werden selbstverständlich
auch aktiv unterstützt.
Kapitel 3 bietet Ihnen noch einmal eine Übersicht über die wichtigsten Dinge,
die im Vorfeld einer Beobachtung zu beachten sind. Den umfangreichsten Teil
stellt Kapitel 4 dar, in welchem detailliert diverse praktische Aspekte der Bedienung der Geräte behandelt werden. Beschrieben wird hier neben dem Aufund Abbau der Geräte, auch verschiedene Einsatzmöglichkeiten und die Kombination der Geräte mit einer digitalen Kamera. Der Aufbau dieses Kapitels ist
bewusst modular gehalten. Je nach Aufgabenstellung brauchen Sie sich damit
dann lediglich die konkret benötigten Seiten der Beschreibung ausdrucken.
Am Ende des Handbuches befindet sich noch ein umfangreicher Anhang, welcher in kompakter Form weitere Informationen bietet – von nützlichen Wettervorhersageseiten, über Kenngrößen von Teleskopen bis hin zur Ansicht des Sternhimmels in den verschiedenen Jahreszeiten.
Wir hoffen, dass Sie das Beobachtungspraktikum als Freude und nicht nur als
Pflichtveranstaltung in Ihrem Studiengang sehen. Die beobachtende Astronomie
bietet viele interessante Aspekte, die im Beobachtungspraktikum vorgestellt werden sollen. Viel Spaß beim Beobachten!
2
2 Beobachtungsvorschläge
Im folgenden finden Sie eine Liste von Beobachtungsvorschlägen, welche von Ihnen bearbeitet werden können. Eigene Beobachtungsideen sind in Absprache mit
dem Betreuer natürlich ebenfalls jederzeit möglich.
Unabhängig davon, welche Aufgabe Sie bearbeiten, dokumentieren Sie bitte
stets die Beobachtungszeit, die Beobachtungsbedingungen sowie die von Ihnen
verwendeten Instrumente!
1. Beobachten Sie die Sonne. Skizzieren Sie die Lage der Sonnenflecken und
Fleckengruppen. Wie viele Flecken haben Sie gesehen?
2. Beobachten Sie die Sonnenflecken und dokumentieren Sie deren zeitliche
Veränderungen. Versuchen Sie, aus Ihren Beobachtungen die Rotationsgeschwindigkeit der Sonne zu schätzen.
3. Beobachten Sie den Mond. Wählen Sie einige markante topographische
Strukturen (z.B. Krater) aus und schlagen Sie auf einer Mondkarte deren
Namen nach.
4. Beobachten Sie den Planeten Venus. Skizzieren sie das Aussehen von Venus.
Können Sie die Phase der Venus bestimmen?
5. Beobachten Sie den Planeten Jupiter. Skizzieren Sie Jupiter. Wie viele Satelliten von Jupiter können Sie sehen? Skizzieren Sie deren Position relativ
zum Planeten und schlagen Sie die Namen der Satelliten nach.
Achtung: eine Beobachtung in den Abendstunden ist hier erst ab Januar
2015 möglich.
6. Beobachten und skizzieren Sie den Planeten Saturn. Wie viele Satelliten
von Saturn können Sie sehen? Skizzieren Sie deren Position relativ zum
Planeten und schlagen sie die Namen der Satelliten nach. Können Sie die
Cassini-Teilung im Ringsystem des Saturn beobachten?
Achtung: eine Abendbeobachtung hier ist erst ab Sommer 2015 möglich.
Für Frühaufsteher bietet sich im WS 2014/15 eine Beobachtung des Planeten in den Morgenstunden.
7. Wählen Sie mehrere, wenn möglich verschiedene, Deep-Sky-Objekte und
beobachten Sie diese. Dokumentieren Sie Ihre Beobachtungen entsprechend.
Eine Auswahl von möglichen Objekten finden Sie im Anhang G.
8. Beobachten Sie den Andromeda-Nebel. Wie sieht der Nebel in ihrem Teleskop aus?
9. Wählen Sie eine Reihe von Doppelsternen mit unterschiedlichen Winkelabständen zwischen den Komponenten. Finden Sie diese Sterne am Himmel und bestimmen Sie auf diese Weise das Auflösungsvermögen ihres Teleskops. Vergleichen Sie dies mit der theoretisch erreichbaren Auflösung ihres
Teleskops?
10. Fertigen Sie ein Spektrum der Sonne an. Welche Spektrallinien können Sie
zuordnen und benennen? Zusatzaufgabe: Vergleichen Sie dieses Spektrum
mit dem des Mondes. Können Sie Unterschiede feststellen?
4
3 Vorbereitung einer Beobachtung
Bevor Sie mit der eigentlichen Bearbeitung Ihrer Beobachtungsaufgabe beginnen
können, ist etwas an Vorarbeit nötig. Die wichtigsten Punkte sind in diesem
Abschnitt aufgeführt.
Planung der Beobachtung
• Je nach Beobachtungsaufgabe ist es möglich, dass Ihr Objekt nur zu bestimmten Zeiten am Himmel steht. Informieren Sie sich daher an geeigneter
Stelle (Internet, Planetariumsprogramm etc.) über die entsprechenden Aufund Untergangszeiten, bzw. Sichtbarkeiten. Tun Sie dies möglichst frühzeitig! Nicht alle Objekte sind in der letzten Woche des Semesters am Himmel
vertreten!
• Bedenken Sie bei Ihrer Planung, dass astronomische Beobachtungen wetterabhängig sind. Planen Sie daher im Vorfeld schon etwaige Ersatztermine
ein.
• Machen Sie sich eine Liste mit den Geräten, welche Sie für Ihre Beobachtung
brauchen. Sind Sie mit der Nutzung einzelner Geräte unsicher, dann lesen
Sie noch einmal die entsprechenden Kapitel in dieser Anleitung, fragen Sie
Mitarbeiter des Lohrmann-Observatoriums, bzw. machen Sie einfach eine
kleine “Trockenübung” im Vorfeld zur Sicherheit.
Am Tag der Beobachtung
• Möchten Sie auf der Plattform des Lohrmann-Observatoriums beobachten,
dann brauchen Sie einen Schlüssel für den Zutritt zum Turm des Beyerbaus. Diesen erhalten Sie im Zimmer BEY/1611 bei Herrn Graefe bzw. Dr.
Gerlach. Bedenken Sie, dass die Mitarbeiter nicht 24 Stunden am Tag im
Büro sind! Wollen Sie sicher gehen, melden Sie Ihren Besuch kurz formlos
per Mail bzw. Telefon an.
• Einen Teil der Instrumente wie z. B. Okulare, Kamera, erhalten Sie ebenfalls
im Raum 161. Brauchen Sie spezielle Sachen für Ihre Beobachtung, müssen
Sie dies dem Mitarbeiter sagen ⇒ Geräteliste!
1
https://navigator.tu-dresden.de/etplan/bey/03/raum/111103.2660
• Der Zugang zum Turm ist mit einer Alarmanlage gesichert. Bevor Sie den
Turm betreten können, ist diese zu deaktivieren. Wie dies geht, erfahren
Sie bei der Ausgabe des Schlüssels.
• Beobachten Sie in der Nacht, denken Sie bitte an warme Sachen.
• Damit Sie nicht zu lang suchen müssen, bzw. das falsche Objekt beobachten,
schauen Sie sich noch einmal an, wo Ihr Beobachtungsobjekt zu finden
ist. Welche Sterne stehen in der Nähe? Wie sieht das Objekt im Teleskop
ungefähr aus?
• Für den Notfall: sollten Sie während der Beobachtung auf wirklich! unüberwindbare Probleme stoßen, so können Sie auch den Betreuer der Übung
anrufen.2
Am Tag nach der Beobachtung
• Bringen Sie den Schlüssel sowie alle entliehenen Gerätschaften wieder zurück
ins Zimmer BEY/161.
• Falls Ihnen während der Beobachtung Dinge aufgefallen sind, die nicht
funktionieren oder es zu Beschädigungen an den Instrumenten gekommen
sein sollte, bitten wir um eine kurze Information, damit wir dies beheben
können.
2
6
Dr. Enrico Gerlach: mobil 0172-3726643.
4 Bedienung der Geräte
4.1 Meade LX90 8” Schmidt-Cassegrain Teleskop
Das am Lohrmann-Observatorium für Ausbildungszwecke eingesetzte Meade LX90
ist ein Spiegelteleskop der Schmidt-Cassegrain Bauart. Der Hauptspiegel hat
einen Durchmesser von 8 Zoll, also ca. 20 cm. Anders als bei einem NewtonSpiegelteleskop, werden die Lichtstrahlen durch einen zweiten Spiegel zum Hauptspiegel zurück geworfen, wo sie ein Loch in dessen Mitte passieren . Dadurch kann
die Länge des Teleskops im Vergleich zum Newton-Bautyp relativ kurz gehalten
werden.
Die wichtigsten Kenngrößen des Meade LX90 8” sind im Folgenden zusammengestellt:
- Objektivbrennweite: 2000 mm
- freie Öffnung: 8” = 203.2 mm
- Öffnungsverhältnis: f/10
- maximale Auflösung: 0.56 Bogensekunden
4.1.1 Die wichtigsten Komponenten des MEADE LX90
Um das Teleskop für die Beobachtung nutzen zu können, ist etwas grundlegendes
Wissen über den Aufbau des Gerätes notwendig. Das Meade-Teleskop bietet zahlreiche Einstellmöglichkeiten, um die Beobachtungsbedingungen zu optimieren. In
diesem Kapitel sollen lediglich die wichtigsten und nötigsten aufgeführt werden
(Tabelle 4.1).
Tabelle 4.1: Die wichtigsten Bedienelemente des Meade-Teleskops. Die Nummern
sind dabei Abbildung 4.1 zu entnehmen.
Nummer Bauteil
Beschreibung
3
Okulareingang
Hier können Okulare mit einem Durchmesser von 2” angebracht werden. Entfernen Sie
dazu zunächst die Staubschutzkappe.
15
Objektivstaubschutz- Entfernen Sie die Staubschutzkappe nur bei
kappe
der nächtlichen Beobachtung.
4
Umlenkprisma
Mit dem Umlenkprisma kann bequemer beobachtet werden. Außerdem reduziert das
vorhandene Umlenkprisma (siehe Geräteliste) den Okulardurchmesser auf 1.5”, sodass alle vorhandenen Okular benutzt werden können.
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Fokus
Durch Drehen am Fokus kann das Bild scharf
gestellt werden.
13
Anschlüsse
Hier Stromanschluss (E) und Anschluss A für
Steuerungshandbox (Nr. 14)
Abbildung 4.1: Wichtige Bedienelemente am Meade-Teleskop
8
4.1.2 Auf- und Abbau des Teleskops
In diesem Abschnitt wird erklärt, wie das Teleskop richtig auf- und wieder abgebaut werden sollte.
Geräte
• Meade LX90 8” Schmidt-Cassegrain Teleskop
• eventuell Coronado PST Sonnenteleskop
Aufbau des Teleskops:
1. Tragen Sie das Teleskop unterhalb der Gabelarme (Nr. 7 in Abbildung
4.1) auf die Beobachtungsplattform. Setzen Sie das Gerät an eine geeignete
Stelle neben einen der Beobachtungspfeiler (Abb. 4.2(a)). Achten Sie schon
beim Aufbau darauf, dass der Turm des Beyerbaus nicht das Beobachtungsobjekt verdeckt, bzw. in absehbarer Zeit eine Beobachtung verhindern wird.
2. Lösen Sie Azimutal- (Abb. 4.3(a)) und Höhenschraube (Abb. 4.3(b)) und
richten Sie das Teleskop waagerecht zum Untergrund, sowie die Öffnung
(a) Meade LX90 8”
(b) Anschlüsse am Meade-Teleskop
Abbildung 4.2: Das Schmidt-Cassegrain Meade LX90 8” Teleskop
9
des Teleskops nach Norden aus. Dabei muss der Schriftzug ’MEADE LX90
GPS’ aufrecht stehen. Je besser das Teleskop Richtung Norden zeigt, umso
besser erfolgt die Nachführung während der Beobachtung. Haben Sie die
ideale Position erreicht, so ziehen Sie die Schrauben wieder fest.
3. Schließen Sie das Netzteil und die Steuerungshandbox an die entsprechenden Anschlüsse an (Abb. 4.2(b)). Ein Stromanschluss ist an jedem der Pfeiler vorhanden. Bevor das Stromkabel an das Teleskop angesteckt wird, achten Sie bitte auf ausreichend freies Kabel, so dass sich das Teleskop frei
in beide Richtungen drehen kann. Platzieren Sie das Kabel dabei so, dass
es Sie während der Beobachtung nicht stört. Des weiteren sollte mit dem
Kabel eine Schlaufe um einen Haltegriff am Teleskop gelegt werden. Dies
verhindert kurzzeitige Stromunterbrechungen und damit die Notwendigkeit
einer Neuinitialisierung des Gerätes, aufgrund ungünstiger Belastungen des
Kabels.
4. Für den Fall, dass Sie die Sonne mit dem Sonnenteleskop beobachten wollen, befestigen Sie nun noch zusätzlich das Coronado PST auf dem Rücken
des Meade-Teleskops. Nutzen Sie dafür die Schraube am Meade-Teleskop
(Abb. 4.4(a)) und schrauben Sie diese in das hintere Gewinde am Sonnenteleskop (Abb. 4.4(b)). Richten Sie das Sonnenteleskop parallel zum Tubus
(a) Lösen der Azimutalschraube
(b) Lösen der Höhenschraube
Abbildung 4.3: Einstellungen am Teleskop
10
des Meade-Teleskops aus (Abb. 4.7(a)). Achten Sie darauf, dass die Staubschutzkappen des Meade sowie des Sonnenteleskops noch geschlossen sind.
(a) Schraube am Meade
(b) Gewinde am Coronado
Abbildung 4.4: Anbringen des Sonnenteleskops Coronado PST
Abbau des Teleskops:
1. Wählen Sie im Menüpunkt Zubehör den Punkt Teleskop parken. Das Teleskop fährt nun automatisch in die Parkposition.
2. Wenn die Parkposition erreicht ist, können Sie das Teleskop abschalten.
Entfernen Sie das Netzteil und legen Sie dieses zu dem restlichen Zubehör.
3. Demontieren Sie alle selbst angebrachten Zusatzgeräte (Okulare, Umlenkprisma, Kamera, Sonnenteleskop, etc.) und räumen Sie diese sorgfältig wieder zurück in die dafür vorgesehene Kiste.
4. Bringen Sie die Staubschutzblenden für Objektiv und Okular wieder an.
5. Lösen Sie Azimutal- (Abb. 4.3(a)) und Höhenschraube (Abb. 4.3(b)) und
richten Sie das Teleskop senkrecht zum Untergrund aus. Nun sollte die
Öffnung des Teleskops nach unten zeigen. Ziehen Sie die Schrauben wieder
fest.
6. Tragen Sie das Teleskop unterhalb der Gabelarme wieder zurück in den
Beyerbau und decken Sie das Gerät wieder mit der Plane ab, um Staubeinlagerungen zu vermeiden.
7. Suchen Sie mit einer Taschenlampe noch einmal sorgfältig die Umgebung
des Beobachtungspfeilers nach Dingen ab, die eventuell heruntergefallen
sind.
11
4.1.3 Die Autostar-Computersteuerung
Das Meade LX90 verfügt über die so genannte Autostar-Computersteuerung. Damit lassen sich nahezu alle Funktionen des Teleskopes durch die Betätigung von
nur einigen wenigen Tasten ausführen. Die grundlegenden Elemente zur Bedienung sollen in diesem Kapitel vorgestellt werden.
Bedienelement der Computersteuerung
Das Bedienelement verfügt über ein zweizeiliges LCD-Display - siehe Abbildung
4.5.
Abbildung 4.5: Steuerungshandbox des Meade LX90
Die Funktionen der einzelnen Tasten sollen im Folgenden kurz erläutert werden:
• ENTER: Bestätigung einer Auswahl oder Wahl eine Menüpunktes.
• MODE : Wechsel in die nächsthöhere Menüebene.
• GO TO: Durch Betätigen dieser Taste fährt das Teleskop zum ausgewählten
Beobachtungsobjekt. Nachdem sich das Teleskop in Bewegung gesetzt hat,
können Sie die Bewegung durch die Betätigung einer anderen beliebigen
Taste stoppen.
12
• JNH I: Drehen des Teleskops. Die Vorwahl der Drehgeschwindigkeit erfolgt
mit Hilfe des Ziffernfeldes.
• Ziffernfeld : Eingabe von Zahlen, z.B. Geschwindigkeit des Teleskops bei der
manuellen Steuerung. Mit der Taste “0” können Sie die rote Taschenlampe
an der Oberseite der Handbox an- und abschalten.
• NH: Navigation innerhalb einer gewählten Menüs.
• ? : Hilfefunktion.
Menühierarchie
Eine Übersicht der Auswahlmöglichkeiten des Hauptmenüs sind in Abbildung
4.6(a) dargestellt. Mit N, H kann dabei zwischen den verschiedenen Punkten gewechselt werden. Die Bestätigung erfolgt dann mittels ENTER-Taste. Eine komplette Auflistung inklusive aller Untermenüs findet sich in Abbildung 4.6(b).
13
(a) Hauptmenü der Autostar Computersteuerung
(b) Untermenüs der Autostar Computersteuerung
Abbildung 4.6: Hierarchie des Menüs
14
4.1.4 Initialisierung des Meade LX90
Nach dem Aufbau des Teleskops (Kapitel 4.1.2) muss das Gerät nun noch initialisiert werden, bevor es für eine Beobachtung bereit ist. Je nach Beobachtungsobjekt wird dies im Folgenden für eine Nacht- und für eine Sonnenbeobachtung
separat beschrieben.
Geräte
• Teleskop Meade LX90 (schon aufgebaut)
• Okular mit möglichst großer Brennweite
• BAADER Umlenkprisma
Initialisierung für eine Nachtbeobachtung
1. Entfernen Sie die Staubschutzkappen von Objektiv und Okulareingang.
2. Bringen Sie das BAADER Umlenkprisma in den Okulargang des Meade
Teleskops und das ausgewählte Beobachtungsokular in den Okulareingang
des Umlenkprismas. Dabei ist es ausreichend, die Rändelschrauben nur ganz
leicht fest zu ziehen.
3. Schalten Sie das Teleskop an (Schalter “C” in Abbildung 4.1).
4. Zunächst bestimmt das Teleskop seinen Standort mit Hilfe des GPS. Dies
dauert ca. eine Minute. Wird an dieser Stelle schon nach der Ausrichtung
gefragt, so wählen Sie hier die Automatische Ausrichtung. Nun sollte die
Standortsuche beginnen.
5. Ist dies geschehen, muss das Teleskop noch ausgerichtet werden. Im Display erscheint nun dazu als Ausrichtungstyp ’Automatisch’ (kann mit den
Tasten NH geändert werden), zusammen mit der Option, direkt ins Hauptmenü durch Drücken der ’0’ zu wechseln.
6. Bestätigen Sie die automatische Ausrichtung mit ENTER.
7. Das Teleskop berechnet nun seine Neigung in 2 verschiedenen Richtungen.
Ist dies geschehen, wird der erste Stern angefahren. Dies ist immer der
hellste Stern in der entsprechenden Himmelsrichtung. Da das Teleskop ja
noch nicht ausgerichtet ist, kann der Horizontalwinkel durchaus um 10 Grad
und mehr daneben liegen - der Höhenwinkel sollte jedoch ungefähr richtig
sein.
15
8. Zentrieren Sie nun den Stern mit Hilfe der Pfeiltasten. Bringen Sie dazu den
roten Laserpunkt des SmartFinders direkt über den Stern und bewegen Sie
das Teleskop so lang, bis der Stern beim Blick durchs Okular möglichst
genau in der Mitte erscheint.
9. Die Bewegung des Teleskops sollte dabei ausschließlich mit Hilfe der Handsteuerbox erfolgen. Die Geschwindigkeit der Bewegung können Sie dabei
mit den Zifferntasten entsprechend variieren.
10. Ist der vorgeschlagene Stern z.B. durch Wolken verdeckt, so wird durch
Drücken von NH das nächste Objekt vorgeschlagen.
11. Ist der Stern zentriert, bestätigen Sie dies mit ENTER.
12. Nun wird automatisch ein zweiter Stern angeboten. Zentrieren Sie auch
diesen und bestätigen Sie mit ENTER.
13. Haben Sie die richtigen Sterne gemessen, so wird dies im Display mit der
Meldung Ausrichtung: OK angezeigt.
14. Die Positionierung kann recht zeitaufwändig sein – nehmen Sie sich bitte
ausreichend Zeit dafür! Je sorgfältiger Sie die Initialisierung durchführen,
umso besser wird die nachfolgende Steuerung des Teleskops während der
Beobachtung sein.
15. Sollten Sie die Ausrichtung wiederholen müssen, bzw. hat sich während der
Beobachtung etwas am Teleskop verstellt, wodurch eine Neuinitialisierung
notwendig wird, so gelangen Sie vom Hauptmenü über die Punkte Setup
und Ausrichtung wieder in das entsprechende Untermenü.
Initialisierung für eine Sonnenbeobachtung
Für die Beobachtung der Sonne wird das Meade-Teleskop lediglich zur Nachführung
des eigentlichen Sonnenteleskops (Coronado PST) verwendet. Lassen Sie daher während der gesamten Beobachtung die Staubschutzkappe am Objektiv des
Meade-Teleskops geschlossen!
Das Betrachten der Sonne durch ein vergrößerndes optisches Gerät
stellt eine große Gefahr für die Augen dar! Schauen Sie daher niemals
ungeschützt mit dem Teleskop in die Sonne: es besteht Erblindungsgefahr! Nutzen Sie daher für eine Beobachtung nur das Sonnen-Teleskop
Coronado PST mit dem eingebauten H-α-Filter!
Halten Sie folgenden Aufbauplan ein:
1. Schalten Sie das Meade-Teleskop an (Schalter “C” in Abbildung 4.1).
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2. Zunächst bestimmt das Teleskop seinen Standort mit Hilfe des GPS. Dies
dauert ca. eine Minute.
3. Ist dies geschehen, muss das Teleskop noch ausgerichtet werden. Im Display erscheint nun dazu als Ausrichtungstyp ’Automatisch’ (kann mit den
Tasten NH geändert werden), zusammen mit der Option, direkt ins Hauptmenü durch Drücken der ’0’ zu wechseln.
4. Bestätigen Sie die automatische Ausrichtung mit ENTER.
5. Das Teleskop berechnet nun seine Neigung in 2 verschiedenen Richtungen.
Ist dies geschehen, wird der erste Stern angefahren.
6. Da Sie tagsüber diesen Stern nicht sehen können, bestätigen Sie die angefahrene Position einfach mit ENTER.
7. Bestätigen Sie auch die Position des zweiten Sterns.
8. So bekommen nun im Display die Meldung Ausrichtung: OK angezeigt.
9. Damit ist das Teleskop zumindest grob ausgerichtet und die Nachführung
nun aktiviert.
10. Nehmen Sie die Blenden des Sonnenteleskops Coronado PST ab. Bringen
Sie ein Okular ihrer Wahl in den Okular-Eingang (Abb. 4.7(a)).
11. Nun müssen Sie das Teleskop mit den oberen Pfeiltasten noch so steuern, dass sich die Sonne im Sucher des Coronado-Teleskops befindet (Abb.
4.7(b)). Damit sollte sich die Sonne auch im Gesichtsfeld des Okulars befinden. Falls dies nicht der Fall ist, dann schauen Sie direkt durch das
Coronado-Teleskop und steuern das Teleskop mit den Pfeiltasten und einer niedrigen Teleskopgeschwindigkeit, bis Sie die Sonne im Gesichtsfeld
sehen.
12. Nun kann die eigentliche Beobachtung beginnen.
Anmerkung
Während des Betriebs mit der automatischen Nachführung dürfen Sie das Teleskop nur mit den Pfeiltasten bewegen. Sobald das Teleskop initialisiert ist, dürfen
Sie die Teleskop-Klemmungen (Abbildung 4.3(a) und 4.3(b)) nicht mehr lösen.
Ansonsten geht die Ausrichtung des Teleskops verloren und es muss erneut initialisiert werden.
17
(a) Okular im Coronado
(b) Zentrieren der Sonne im Sucher
Abbildung 4.7: Ausrichtung des Teleskops zur Sonne
4.1.5 Ansteuern eines Beobachtungsobjektes
Generell
Nach dem Aufbau (Kapitel 4.1.2) und der Initialisierung (Kapitel 4.1.2) ist das
Teleskop nun einsatzbereit. Hier zeigt sich der größte Vorteil einer Computersteuerung. Nach der Wahl des gewünschten Objektes aus dem internen Katalog
fährt das Teleskop automatisch in die entsprechende Richtung. Der Katalog der
Objekte findet sich dabei im Hauptmenü unter Objekte. Hier können Sie zwischen Objekten im Sonnensystem, Sternbilder n, Deep Sky-Objekten, Sternen und
Satelliten wählen. Blättern können Sie wie im Menü mit den Pfeiltasten N, H.
Wählen Sie schließlich das Objekt mit ENTER aus. Damit das Teleskop zum Beobachtungsobjekt fährt, muss dies dann nur noch mit der GO TO-Taste bestätigt
werden.
Tour am Nachthimmel
Die vielleicht schönste Funktion der Autostar Computersteuerung ist die Tour am
Nachthimmel. Anhand der Konstellation am Beobachtungstag und der Position
des Beobachters, kann das Teleskop die lohnendsten, gerade sichtbaren Objekte ermitteln und dann nacheinander anfahren. Um eine Tour zu starten, wählen
Sie im Hauptmenü Streifzug (siehe Abb. 4.6(a)) den Unterpunkt Tonight’s Best,
womit eine Auswahl der eben erwähnten besten Objekte zusammengestellt wird.
Durch Betätigen der GO TO-Taste fährt das Teleskop nun zu den einzelnen Objekten. Mit der ? -Taste können Sie Informationen zum aktuellen Objekt erhalten.
18
4.2 Coronado PST
In diesem Kapitel werden die wichtigsten Funktionen des Coronado PST Sonnenteleskops erläutert. Das Coronado PST ist ein speziell für die Sonnenbeobachtung
entwickeltes Teleskop. Die wichtigsten Kenngrößen des Coronado sind im Folgenden kurz zusammengestellt:
- Objektivbrennweite: 400 mm
- Öffnung: 40 mm
4.2.1 Grundlegende Funktionsweise
Aufgrund der im Inneren der Sonne stattfindenden Kernfusion, liegt eine große
Menge angeregten Wasserstoffs vor. Nach quantenmechanischen Erkenntnissen
existieren nur diskrete angeregte Zustände des Wasserstoffs. In einfacher Näherung können die zugehörigen Wellenlängen im Optischen durch die so genannte
Balmer-Serie beschrieben werden:
n2
λ=A
n2 − 4
mit der Konstanten A = 364.5068 nm und n ≥ 3. Für n = 3 ergibt sich die erste
Linie des Wasserstoff-Spektrums zu 656.281 nm. Diese wird H-α-Linie genannt
und ist die hellste Wasserstofflinie im Sonnenspektrum (rote Linie in Abb. 4.8).
Das Coronado ist mit einem Filter ausgestattet, welcher nur diese Wellenlänge
durchlässt und alle anderen Wellenlängen absorbiert oder reflektiert. Der Filter
hat eine Bandbreite von < 1 Å(=10−10 m). Das heißt, dass nicht nur exakt die
Wellenlänge von 656.281 durchgelassen wird, sondern ein Bereich von 1 Å um die
genannte Wellenlänge.
Abbildung 4.8: Balmer-Serie des Wasserstoffs
Die Betrachtung der Sonne im H-α-Licht ermöglicht die Untersuchung wichtiger Strukturen auf der Sonne, wie Sonnenflecken, Strukturen der Chromosphäre
(Sonnenfackeln), Strahlungsausbrüche (Flares) und die größeren Protuberanzen
am Sonnenrand.
19
4.2.2 Einstellmöglichkeiten
Das Coronado bietet einige Einstellmöglichkeiten, um die sichtbaren Bilder zu
optimieren.
Fokussierung Bei Betrachtung
der Sonne durch das CoronadoTeleskop wird eine rote Scheibe
zu sehen sein. Diese sollte scharf
abgebildet werden. Dazu betätigt
man den Fokus des Teleskops.
Dieser ist bei dem Coronado als
kleine Schraube realisiert, welche
nach links und rechts gedreht werden kann (Abbildung 4.9).
Abbildung 4.9: Fokus
Filtereinstellungen Neben
der Fokussierung können noch
Einstellungen getroffen werden,
die den Kontrast für bestimmte
Strukturen erhöhen. Allerdings
sei hier angemerkt, dass vor jeder
Filtereinstellung das Objekt fokussiert sein sollte. Durch Drehen
des geriffelten Rades am Coronado Teleskop (Abbildung 4.10),
können die Kontrastverhältnisse
eingestellt werden.
Abbildung 4.10: Filterstellrad
20
4.3 Canon EOS 350D Spiegelreflexkamera
In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie mit Hilfe der Canon EOS 350D Spiegelreflexkamera Fotos durch ein Teleskop aufgenommen werden können. Dazu sind
spezielle Okulare und diverse Adapter erforderlich, damit die Hardware mit der
Kamera kombiniert werden kann.
4.3.1 Geräteliste
• Canon EOS 350D Spiegelreflexkamera
• BAADER Planetarium Hyperion Okular 21mm 68◦ Weitwinkel
• BAADER Planetarium Hyperion Zoom-Okular 8-24mm 68◦ Weitwinkel
• BAADER Planetarium Hyperion Zoom T-Ring Adapter M43/T2
• Kamera-Adapter T-Ring für Canon EOS
4.3.2 Vorgehen
Halten Sie folgenden Aufbauplan ein, um die Spiegelreflexkamera einsatzbereit
zu machen:
1. Bauen Sie das Teleskop an einem geeigneten Ort auf (Kapitel 4.1.2) und
initialisieren Sie es (Kapitel 4.1.4).
2. Wählen Sie eines der oben genannten Okulare aus, mit welchem Sie fotografieren möchten. Befestigen Sie dieses Okular am Meade Teleskop, bzw. am
Coronado Sonnenteleskop und stellen Sie zunächst mit dem Auge sicher,
dass ihr Beobachtungsobjekt zentral und scharf fokusiert sichtbar ist.
3. Entfernen Sie nun das Objektiv von der Spiegelreflexkamera. Dieses lässt
sich durch Betätigen des scharzen Knopfes direkt neben dem Objektiv und
gleichzeitigem Drehen desselben ganz einfach lösen. Halten Sie während des
gesamten Vorgangs die Kamera mit der Objektivöffnung möglichst nach
unten, um Verschmutzungen des Strahlengangs der Kamera zu vermeiden.
Verstauen Sie das Kameraobjektiv sicher in der Okularkiste.
4. Nehmen Sie das Okular, welches Sie zur Beobachtung verwenden wollen und
befestigen daran die entsprechenden Adapter. Es gibt hierbei 2 Möglichkeiten:
a) Bei Verwendung des Hyperion 21mm Okulars entfernen Sie die Gummikappe an der Einblickseite (Abb. 4.11(a)). An das nun freigelegte
21
Gewinde schrauben Sie das Gewinde des T-Ring-Adapters für die Kamera. Befestigen Sie beides mittels Bajonettverschluss wieder an der
Kamera (Abb. 4.12(a)).
b) Bei Verwendung des Hyperion Zoom-Okulars muss ein weiterer Adapter verwendet werden. Entfernen Sie zunächst die Gummikappe an
der Einblickseite des Okulars (Abb. 4.11(b)). Nehmen Sie den T-Ring
Adapter M43/T2 und schrauben Sie diesen an das nun freigelegte Gewinde des Okulars (Abb. 4.11(c)). Danach kann das Okular mit Adapter in das Gewinde des T-Ring Adapters und beides dann an der
Kamera befestigt werden (Abb. 4.12(b)).
5. Befestigen Sie die Kamera-Okular-Kombination wieder am Teleskop. In der
Regel ist der Fokus nun im Gegensatz zur Beobachtung mit dem Auge
verschoben. Auch hier gibt es nun wieder 2 Möglichkeiten:
a) Die Kamera ist am Meade-Teleskop befestigt: blicken Sie durch den
Sucher der Kamera und stellen Sie das Bild wieder mit Hilfe des Fokus
(Abb. 4.1, Punkt 8) scharf.
b) Die Kamera ist am Coronado befestigt: der Brennpunkt liegt bei dieser
Kombination außerhalb des normalen Fokusbereiches des Coronado.
Sie müssen daher die Kamera samt Okular wieder etwas (ca. 1cm)
aus dem Tubus herausziehen. Blicken Sie dabei gleichzeitig durch den
Sucher. Wenn Sie ein scharf fokusiertes Bild sehen, fixieren Sie das
Okular mittels Rändelschrauben in dieser Position.
6. Um mit den Aufnahmen zu beginnen, stellen Sie das Wählrad der Kamera auf ’M’ und schalten Sie die Kamera ein. Mit dem geriffelten Drehrad
lässt sich die Belichtungszeit manuell einstellen. Drehung nach rechts verringert die Belichtungszeit, Drehung nach links erhöht diese. Die angezeigte
Zahl links oben im Display gibt die Belichtungszeit an. Eine reine Zahl gibt
den Bruchteil einer Sekunde an. Zwei Striche (”) bedeuten Sekunden. Die
Kombination bedeutet Sekunde + Bruchteil der Sekunde. Folgende Tabelle
verdeutlicht anhand ausgewählter Beispiele die Anzeige der Belichtungszeit:
Anzeige
200
2”
1”3
Belichtungszeit
1/200 Sekunde
2 Sekunden
1 + 1/3 Sekunde
7. Testen Sie verschiedene Belichtungszeiten. Ist das Bild immer noch unscharf, muss nachfokusiert werden. Betrachten Sie dazu das gemachte Bild
auch mit Hilfe des Displays der Kamera.
22
(a) 21mm Okular ohne Gum- (b) Zoom Okular ohne Gum- (c) Zoom Okular mit Adapter
mikappe
mikappe
Abbildung 4.11: Gewinde der Okulare für die Spiegelreflexkamera
(a) Canon mit Hyperion 21mm Okular
(b) Canon mit Hyperion Zoom Okular
Abbildung 4.12: Canon EOS 350D mit Hyperion-Okularen
23
4.4 Aufnahme von Videosequenzen mit einer
WebCam
In diesem Kapitel wird die Videoaufnahme durch ein Teleskop mit einer WebCam erklärt. Die Ihnen zur Verfügung stehende WebCam eignet sich besonders
gut zur Planetenfotografie. Das Aufnahmeverfahren ist etwas anders, als bei der
herkömmlichen Fotografie. Anstelle eines Fotos nimmt man mit der WebCam eine Videosequenz auf. Entsprechende Bearbeitungssoftware filtert aus dem Video
dann die schärfsten Bilder heraus und legt diese übereinander (siehe Kapitel ??).
Das resultierende Foto ist meist deutlich besser, als die Einzelbilder.
4.4.1 Geräte und Software
• Philips PCVC840K TOUCAM II PRO WebCam
• WebCam 1.25” Adapter
• BAADER Neutral Density Filter ND=2.0
• BAADER Infrarot Sperrfilter
• Beobachtungs-Laptop
• ’SharpCap2’ - Aufnahme-Software
4.4.2 Vorgehen
Halten Sie folgende Schritte ein, um die WebCam richtig zu konfigurieren:
1. Bereiten Sie die WebCam vor. Nehmen Sie dazu die WebCam (Abb. 4.13(a))
aus der Verpackung und schrauben Sie die originale Objektivlinse heraus,
was den CCD-Chip der Kamera zum Vorschein bringt. Schrauben Sie anschließend den WebCam-Adapter in das Gewinde, wo ursprünglich die Objektivlinse gewesen ist (Abb. 4.13(b)). Nun ist die Kamera bereit für die
Aufnahmen.
2. Schalten Sie den Beobachtungslaptop ein und melden Sie sich als ’Student’
an. Das Kennwort erfahren Sie von Herrn Gerlach. Der Laptop wird nun
hochgefahren.
3. Legen Sie sich für Ihre Beobachtungsgruppe einen Ordner mit dem Namen
’YYYY-MM-DD GruppeNAME’ im Verzeichnis ’D:\Astronomie-Praktika
\Planetenbeobachtung’ an. Dort sollen später alle aufgenommen Daten gespeichert werden.
24
(a) WebCam mit Original Objektiv
(b) WebCam mit Adapter
Abbildung 4.13: Philips PCVC840K TOUCAM II PRO WebCam
4. Schließen Sie die WebCam an einen USB-Port an. Der Laptop wird diese
WebCam unter einem anderen Namen erkennen, da für die Philips PCVC840K
TOUCAM II PRO WebCam keine Treiber für Windows 7 existieren. Dennoch funktioniert die WebCam nach Anschluss einwandfrei.
5. Für die WebCam wird eine Aufnahme-Software benötigt. Starten Sie dazu
das Programm ’SharpCap 2’ (Abb. 4.14).
6. Auf der linken Seite ist das Preview-Bild der WebCam zu sehen. Rechts
befindet sich das ’Video Control Panel’, wo die Einstellungen zur Aufnahme
getroffen werden können (Abb. 4.14). Legen Sie zunächst den Zielordner für
Ihre Aufnahmen fest: ’File’ → ’Set Capture Folder’. Sollte die Kamera nicht
automatisch erkannt wurden sein, dann wählen Sie diese manuell unter
’Cameras’ → ’Rescan from Cameras’, erneut ’Cameras’ → ’Philips SPC
900NC PC Camera’. Sollte irgendein Schritt nicht funktionieren, so trennen
Sie die Kamera vom Computer und schließen Sie diese erneut an (evtl. an
einem anderen USB-Port).
7. Tauschen Sie das Beobachtungsokular mit der WebCam aus. Bringen Sie die
WebCam in den Okulareingang des Umlenkprismas. Es kann durchaus sein,
dass man zunächst nichts im Preview-Fenster erkennen kann. Verstellen Sie
dann das Stellrad für den Fokus am Meade-Teleskop, bis der Planet scharf
im Preview-Fenster erscheint.
25
Abbildung 4.14: Benutzeroberfläche des Programms ’SharpCap2’
8. Nun kann die Aufnahme beginnen. Betätigen Sie dazu die Schaltfläche
’Start Capture’. Wählen Sie unter ’Select capture limit:’ den Punkt ’Number of frames’. Nun können Sie die gewünschte Anzahl von Bildern eingeben.
Machen Sie ruhig mehrere Aufnahmen mit verschiedener Anzahl an frames.
Empfohlen wird jedoch mit ca. 1000 frames zu beginnen. Um die Aufnahme
zu starten, drücken Sie ’Start’.
9. Im ’Video Control Panel’ können weitere Einstellungen für die Aufnahmen
getroffen werden. Besonders wichtig für die Helligkeit ist die ’Frame Rate’.
Für die Auflösung ist es ausreichend, ’320x240’ zu wählen. Experimentieren
Sie mit den Einstellungen um optimale Bilder zu erhalten. Das Programm
speichert zu jeder Video-Datei eine Textdatei, in der die entsprechenden
Einstellungen dokumentiert sind.
10. Es ist durchaus möglich, dass die Planeten zu hell abgebildet werden. Um
dieses Problem zu beheben, können Sie verschiedene Einstellungen mit der
Software treffen (Frames pro Sekunde, Kontrast, etc.), aber auch die in
4.4.1 angegebenen Filter ausprobieren. Diese lassen sich an den WebCamAdapter schrauben. Die Kamera muss aber für das Anbringen des Filters
aus dem Okulargang entfernt werden.
11. Trennen Sie die Kamera nach den Aufnahmen bitte mit Hilfe des Modus
’Sicheres Entfernen von Hardware’.
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A Linksammlung
A.1 Wetter
• http://www.wetterzentrale.de/topkarten/ani/gfsmeur/: durch Auswahl der Option Bodendruck plus Wolkenhöhe (möglich sind hohe, mittelhohe und tiefe Wolken – schauen Sie sich am besten alle an) lässt sich dann
die Wolkenbedeckung der nächsten Stunden (Zahlen auf der linken Seite)
abschätzen. Hier bedeutet scharz=keine Wolken, weiss=100% Wolken
• http://www.skippysky.com.au/Europe/: eine sehr gute Vorhersage der
Wolkenbedeckung und Transparenz der Atmosphäre speziell für Astronomen. Wählen Sie mit den Zahlen den Sie interessierenden Zeitpunkt der
Vorhersage. Hier bedeutet: blau = transparent, rot = bedeckt.
A.2 Beobachtungsplanung bzw. Orientierung am
Himmel
• Apps: Google Sky Map für Android, bzw. SkyView für IPhone
• http://www.stellarium.org/: ein freies Planetariumsprogramm für alle
gängigen Betriebssysteme.
28
B Kenngrößen eines Teleskops
Ein Teleskop zeichnet sich im Wesentlichen durch zwei Größen aus: Brennweite
und Größe der Öffnung. Erstere gibt an, wie stark ein Ausschnitt des Himmels
vergrößert werden kann. Die Größe der Öffnung, d.h. der Durchmesser des Objektives, entscheidet darüber, wieviel Licht ins Teleskop eintritt. Hier gilt logischerweise: je größer der Durchmesser ist, desto mehr Licht kann gesammelt und desto
dunklere Objekte können betrachtet werden. Einige grundlegende Eigenschaften
von Teleskopen, abhängig von den beiden eben genannten Kenngrößen, sollen
nun näher erläutert werden.
B.1 Vergrößerung
Bei jeder dokumentierten Beobachtung ist es wichtig, die verwendete Vergrößerung anzugeben. Kennt man die Objektiv- (fObj ) und Okularbrennweite (fOku ),
so lässt sich daraus die Vergrößerung berechnen:
Vergrößerung =
fObj
.
fOku
(B.1)
Die Objektivbrennweiten sind in den jeweiligen Informationskapiteln zu den Teleskopen gegeben. Die Okularbrennweiten sind auf die Okulare aufgedruckt.
Beispiel: Als Beispiel soll die Vergößerung der Kombination Meade LX90 8”
und BAADER Hyperion 21mm berechnet werden. Die Objektivbrennweite des
Meade-Teleskops beträgt fObj = 2000 mm. Die Okularbrennweite beträgt fOku =
21 mm. Nach Gleichung (B.1) beträgt die Vergrößerung dann 95fach.
B.2 Maximal sinnvolle Vergrößerung
Durch die Verwendung extrem kurzbrennweitiger Okulare könnte man laut Gleichung (B.1) die Vergrößerung eines Teleskops nahezu beliebig steigern. Zum einen
geht jedoch mit jeder Vergrößerungsstufe Helligkeit verloren, da der Gesichtsfeldsausschnitt mit zunehmender Vergrößerung kleiner wird. Aufgrund dessen werden
große Vergrößerungen dann unsinnig, wenn die Helligkeit der Objekte nicht mehr
für eine Abbildung ausreicht.
Zum anderen variieren die Beobachtungsbedingungen auch von Nacht zu Nacht.
Luftturbulenzen können selbst in scheinbar klaren Nächten auftreten und die Abbildung verzerren. Hier bietet dann ein kleineres, aber helles und gut aufgelöstes
Bild im Vergleich mit einem größeren, jedoch flau und schlecht aufgelösten weitaus
mehr an Information.
Für die maximal sinnvolle Vergrößerung existiert keine Formel, die auf jedes
Teleskop angewendet werden kann. Als Faustregel kann man sich jedoch das doppelte des Objektivdurchmessers in Millimetern merken. Allerdings muss dann die
Optik gut verarbeitet sein, sonst ist die maximal sinnvolle Vergrößerung noch
kleiner.
B.3 Grenzhelligkeit
Ebenso wie die maximal mögliche Vergrößerung, gibt es auch eine Grenze für die
Helligkeit, die ein Objekt mindestens haben muss, um noch beobachtet werden
zu können. Diese so genannte Grenzhelligkeit des Teleskopes kann mit
mG = m0 + 5m · lg(
D
)
d
(B.2)
berechnet werden. Dabei ist D der Durchmesser des Teleskopobjektives und d
der Durchmesser der Pupille. Letzterer wird in den meisten Fällen als 7 mm
angenommen.
Natürlich hängt die erreichbare Grenzhelligkeit ebenfalls von den Beobachtungsbedingungen ab. Diese sind in m0 berücksichtigt, wobei m0 die Grenzhelligkeit
des Auges ohne vergrößerndes Gerät ist. Bei sehr guten Bedingungen und richtig
dunklem Himmel beträgt ist m0 ca. 6mag .
B.4 Auflösungsvermögen
Das Auflösungsvermögen gibt an, bis zu welchem Winkelabstand δmin zwei punktförmige Lichtquellen noch getrennt wahrgenommen werden können. Auch dies ist
abhängig von der Konstruktion des Teleskops und berechnet sich mittels
δmin ≈ sin δmin = 1.22 ·
λ
.
D
(B.3)
Hier bezeichnet D den Durchmesser des Objektivs und λ die Wellenlänge des für
die Beobachtung benutzten Lichtes.
B.5 Öffnungsverhältnis
Als Öffnungsverhältnis bezeichnet man das Verhältnis von Objektivdurchmesser
zur Brennweite des Teleskops. Dadurch werden die wichtigsten Eigenschaften des
Teleskops in einer Größe vereint.
30
Anhand des Öffnungsverhältnisses kann beurteilt werden, für welche Beobachtungen das Teleskop besonders geeignet ist. Große Öffnungsverhältnisse (f/6 und
größer) bezeichnet man auch als schnelle Teleskope. Sie sammeln viel Licht, wodurch sie besonders gut zur Deep-Sky-Beobachtung geeignet sind.
Langsame Teleskope haben ein eher kleines Öffnungsverhältnis (z.B. f/10 und
kleiner). Diese sind besser für Planetenbeobachtung geeignet, da hier die Vergrößerung das Hauptziel ist. Die Helligkeit liefern die Planeten selbst, weshalb
das Sammeln von Licht vernachlässigt werden kann. Alle Geräte mit Öffnungsverhältnissen zwischen den beiden genannten Grenzen sind Allrounder, sodass
prinzipiell alles recht gut beobachtet werden kann, allerdings die Qualität nicht
herausragend ist.
Beispiel: Das Meade LX90 Teleskop hat eine Brennweite von fObj = 2000 mm
und einen Objektivdurchmesser von D = 209.55 mm. Damit hat es ein Öffnungsverhältnis von rund 1/10. Abkürzend schreibt man dafür oft ”f/10”.
31
32
C Astronomische Koordinaten und
Koordinatensysteme
Zur Beschreibung der Position von Objekten am Sternhimmel benötigt man Koordinatensysteme. Die beiden wichtigsten sollen im Folgenden kurz vorgestellt
werden.
C.1 Winkelkoordinaten
Um ein Objekt am Himmel zu finden und dessen Position an der Himmelskugel eindeutig festzulegen, genügen zwei Koordinaten - ganz analog zu Länge und
Breite auf der Erde. In der Astronomie verwendet man dafür meist Kugelkoordinaten in der Einheit Grad. Für genauere Messungen ist es möglich, jedes Grad
noch einmal in Bogenminuten [0 ] und Bogensekunden [00 ] zu unterteilen. Es gilt
60 Bogenminuten
60 Bogensekunden
=
b
=
b
1◦
1 Bogenminute
Für manche Winkel wird außerdem noch die Angabe in Stunden benutzt. Hierbei
gilt die Umrechnung 360◦ ≡ 24h, wobei der Wert 24h einer Erdumdrehung entspricht. Achtung! eine Erdumdrehung dauert rund 23 Stunden und 56 Minuten
nach der im Alltag verwendeten Zeitmessung, basierend auf der SI-Sekunde.
C.2 Das Horizontsystem
Das Horizontsystem ist ein lokales Koordinatensystem am Ort des Beobachters.
Die erste Bezugsebene bildet dabei der idealisierte Horizont. Der in der Horizontebene gemessene Winkel zwischen Nordrichtung und dem Gestirn bildet die erste
Winkelkoordinate in diesem System und wird als Azimut bezeichnet.
Die Richtung direkt über dem Beobachter wird Zenit genannt. Mit dessen Hilfe
lässt sich die zweite Bezugsebene definieren. Sie steht senkrecht auf dem Horizont
und verläuft durch Zenit und Gestirn. In dieser Ebene wird die zweite Winkelkoordinate gemessen: die Höhe. Ein Gestirn im Zenit hat somit eine Höhe von
90◦ . Abbildung C.1 zeigt beide Winkel eine Sterns auf der Himmelskugel.
Der Vorteil dieses Systems ist, dass sich die Koordinaten Azimut und Höhe
sehr einfach mit geodätischen Instrumenten realisieren lassen. Der Nachteil dieses
Systems liegt in der permanenten zeitlichen Veränderung der Gestirnskoordinaten
aufgrund der Erdrotation.
Abbildung C.1: Das Horizontsystem
C.3 Das äquatoriale Koordinatensystem
Ein astronomisches Koordinatensystem, welches es ermöglicht die Koordinaten
eines Gestirns unabhängig von der Position des Beobachters und der Uhrzeit zu
beschreiben, ist das so genannte äquatoriale Koordinatensystem. Dieses findet
z.B. bei der Erstellung von Sternkatalogen Anwendung.
Die erste Bezugsfläche bildet hier der so genannte Himmelsäquator - die Projektion des Erdäquators an die Himmelskugel. Der Schnittpunkt des Himmelsäquators mit der scheinbaren Bahn der Sonne, der Ekliptik, wird Frühlingspunkt
() genannt. Der Winkel zwischen dem Frühlingspunkt und der Gestirnsrichtung
ist die Rektaszension α. Die Winkelangabe erfolgt hier üblicherweise in Stunden,
Minuten und Sekunden.
Die Durchstoßpunkte der Rotationsachse der Erde durch die Himmelskugel
werden analog zu ihren Äquivalenten auf der Erde als Himmelsnordpol, bzw.
Himmelssüdpol bezeichnet. Damit lässt sich nun auch die zweite Ebene als verlaufend durch die beiden Himmelspole und dem Gestirn definieren. In dieser
Ebene wird der zweite Winkel, die so genannte Deklination δ gemessen. Diese wird positiv gezählt vom Himmelsäquator Richtung Himmelsnordpol, bzw.
negativ Richtung Himmelssüdpol. Eine Veranschaulichung des äquatorialen Koordinatensystem ist in Abbildung C.2 dargestellt.
34
Abbildung C.2: Das äquatoriale Koordinatensystem
35
36
D Helligkeit
Eine der wichtigsten Größen in der beobachtenden Astronomie ist die Helligkeit eines Beobachtungsobjektes. Je heller ein Objekt am Nachthimmel ist, desto
besser kann es auch betrachtet werden.
Grundsätzlich wird dabei zwischen absoluter und scheinbarer Helligkeit unterschieden. Erstere gibt an, wie hell ein Objekt in einer definierten Entfernung
erscheinen würde. Die absolute Helligkeit erlaubt damit einen direkten Vergleich
der Leuchtkraft verschiedener Himmelskörper. Entscheidend für die Beobachtung
ist hingegen die scheinbare Helligkeit. Sie gibt an, wie hell ein Himmelskörper einem Beobachter auf der Erde erscheint. Ausschlaggebend ist hierbei neben der
Leuchtkraft auch die Entfernung des Objektes.
Für die scheinbare Helligkeit wird eine logarithmische Skala verwendet. Sie
wird in Magnituden (Größenklassen) angegeben und durch ein hochgestelltes m
gekennzeichnet. Je größer die Magnitude ist, desto dunkler erscheint das Objekt.
Ein Stern erster Größe ist etwa 100 mal so hell, wie ein Stern sechster Größe.
Die Eichung erfolgte an Referenzsternen. Folgende Tabelle soll die scheinbaren
Helligkeiten einiger Objekte aufzeigen, um ein Gefühl für die Größenklassen zu
bekommen:
Objekt
scheinbare Helligkeit
m
Sonne
−26 . 73
m
Mond
−12 . 73
m
Venus
−4 . 67
m
Sirius
−1 . 46
m
Saturn
−0 . 47
m
Wega
0 . 03
m
Polarstern
1 . 97
m
Orionnebel
3.5
m
Grenzgröße des menschl. Auges
6.0
m
Typ. Nebel
8.0
m
Grenzgröße MEADE LX90 8”
13 . 0
38
E Orientierung am Sternhimmel
Sternbilder dienen der Orientierung am Sternhimmel. Dabei ist es gar nicht nötig,
alle Sternkonstellationen zu kennen. Die wichtigsten Tricks zur Orientierung am
Sternhimmel in den verschiedenen Jahreszeiten sollen in diesem Kapitel vorgestellt werden.
E.1 Finden des Polarsterns
Die Rotationsachse der Erde zeigt im Moment ungefähr Richtung Polarstern,
weshalb dieser scheinbar stets die gleiche Position am Sternhimmel einnimmt.
Die Kenntnis der Position des Polarsterns erleichtert die Orientierung am Sternhimmel enorm: die Projektion des Sterns auf den Horizont gibt Ihnen direkt die
Nordrichtung.
Es gibt zwei Sternbilder, die besonders beim Auffinden des Polarsterns helfen:
die wohl bekannteste Sternkonstellation im Großen Bären, nämlich der Große
Wagen, sowie Kassiopeia, das so genannte Himmels-W.
Beim Großen Wagen muss die Verbindungslinie zwischen den letzten beiden
Kastensternen ca. 5 mal verlängert werden. So gelangt man direkt zum Polarstern. Andererseits kann auch die mittlere Spitze des Himmels-Ws als Pfeil in
Richtung Polarstern gedeutet werden. Anschaulich sind beide Methoden in Abbildung E.1 dargestellt.
Abbildung E.1: Finden des Polarsterns
E.2 Position der wichtigsten Sternbilder
Da der Große Wagen die bekannteste Sternkonstellation und außerdem leicht zu
finden ist, soll folgende Grafik als Orientierung über die wichtigsten Sternbilder,
in Bezug auf den Großen Wagen gegeben werden:
E.3 Der Winterhimmel
Der Winterhimmel begeistert nicht nur durch den Himmelsjäger Orion. Auch
andere Sterne und Sternbilder sind besonders sehenswert und können zur Orientierung genutzt werden. Auffällig ist das so genannte Wintersechseck, welches in
der Karte rot markiert ist. Es ist kein Sternbild im herkömmlichen Sinne. Vielmehr umfasst es die hellsten oder fast hellsten Sterne verschiedener Sternbilder.
Folgende Sternbilder und deren Sterne tragen zum Wintersechseck bei:
Sternbild
Stern
Orion
Rigel
Stier
Aldebaran
Fuhrmann
Kapella
Zwillinge
Pollux
Kleiner Hund Prokyon
Großer Hund
Sirius
Kennt man das Wintersechseck, so kennt man also schon sechs verschiedene Sternbilder!
Highlights des Winterhimmels sind unter anderem die Messier-Objekte M42
und M43, unterhalb der Gürtelsterne des Orions sowie der Stern Sirius im Großen
40
Hund, der hellste Stern am nächtlichen Himmel. Weiterhin sind die Plejaden
(M45), auch Siebengestirn genannt, sehr sehenswert. Dieser offene Sternhaufen
ist im Sternbild Stier zu finden und bereits mit bloßem Auge zu erkennen.
E.4 Der Frühlingshimmel
Am Frühlingshimmel dominiert das Sternbild Löwe. Es fällt besonders durch
seine doppelte Trapezform auf (großes Trapez: Rumpf, kleines Trapez: Kopf).
Doch auch der Bärenhüter (Bootes) ist durch seine markante Struktur besonders eingängig. Etwas unscheinbarer ist hingegen das Sternbild Krebs, welches
westlich vom Löwen zu finden ist. Als Hilfsfigur am Frühlingshimmel dient das
Frühlingsdreieck (rot markiert). Es besteht aus den Sternbildern und Sternen:
Sternbild
Stern
Löwe
Regulus
Bärenhüter Arktur
Jungfrau
Spica
Die Highlights des Frühlingshimmels sind unter anderem der Kugelsternhaufen
M13 im Herkules und der Galaxienhaufen mit dem Namen Virgo-Haufen in der
Jungfrau.
41
E.5 Der Sommerhimmel
Im Sommer stechen drei Sternbilder besonders heraus: der Schwan, die Leier und
der Adler. Gleichzeitig bilden deren Hauptsterne das bekannte Sommerdreick (rot
markiert), welches aus folgenden Sternen besteht:
Sternbild
Leier
Schwan
Adler
Stern
Wega
Deneb
Atair
Der Schwan zeichnet sich dabei durch seine charakteristische Kreuzgestalt aus,
weshalb er auch oft Kreuz des Nordens genannt wird – als Gegenstück zum Kreuz
des Südens auf der Südhalbkugel. Die Leier hat eine geringe Ausdehnung, ist
jedoch durch ihren Hauptstern Wega und ihrer Lage im Band der Milchstraße
sehr leicht auffindbar.
Die Highlights am Sommerhimmel bilden der Ringnebel in der Leier sowie der
Adlernebel, bei welchem die Nebelstruktur im offenen Sternhaufen jedoch erst
bei genauerem Betrachten zum Vorschein kommt.
42
E.6 Der Herbsthimmel
Der Herbsthimmel bietet keine aus mehreren Sternbildern bestehende Hilfsfigur,
welche zur Orientierung dienen kann. Hier hilft jedoch das markante Viereck des
Pegasus (rot markiert) weiter, welches das zentrale Sternbild am Herbsthimmel
ist. In östlicher Richtung schließt sich direkt das Sternbild Andromeda an. Nördlich des Pegasus-Vierecks findet man das Sternbild Kassiopeia, das Himmels-W.
Südlich an Pegasus schließen sich die Fische an. Südöstlich von Andromeda liegen
die kleineren Sternbilder Dreieck und Widder. Blickt man von Andromeda aus
noch weiter nach Osten, so trifft man schließlich auf Perseus.
Die Deep-Sky-Highlights im Herbst sind die beiden offenen Sternhaufen h+χ
im Sternbild Perseus. Als besonders reizvoll gilt die Beobachtung unserer Nachbargalaxie, der Andromeda-Galaxie (M31). Sie hat eine ähnliche Struktur wie
unsere Milchstraße und ist im Sternbild Andromeda zu finden.
43
44
F Beobachtungsvorlagen
Beobachtungsbuch
Objekt:
Sternbild:
Typ:
Vergr.:
Gesichtsfeld:
Andere Nr., Name:
RA:
h
m
Größe:
Dec.:
Helligkeit:
x
Filter:
Sichtbar im Sucher:
© Franckh-Kosmos Verlags GmbH & Co. KG 2008 – Astronomie für Einsteiger
Teleskop:
Typ:
Öffnung:
Beobachtungsbedingungen:
Datum:
Zeit:
Ort:
Beschreibung:
Beobachter:
mm Öffnungsverhältnis: f
Grenzgröße:
G Liste von Deep-Sky-Objekten
G.1 Frühling
NGC
Messier Name
Offene Sternhaufen
2548
M48
–
–
–
Coma Haufen
Kugelsternhaufen
5272
M3
–
5904
M5
–
*6205
M13
Kugelsternhaufen im
Herkules
6341
M92
–
5024
M53
–
Nebel
3242
–
Jupiters Geist
Galaxien
3031
M81
–
3034
M82
–
5236
M83
–
4736
M94
–
4594
M104
Sombrero-Galaxie
4472
M49
hellste des Virgo
Haufens
5055
M63
–
4826
M64
Galaxie mit dem
schwarzen Auge
3115
–
Spindel-Galaxie
3379
M105
–
3623
M65
–
3627
M66
–
3628
–
–
Sternbild
Helligkeit
Wasserschlange
Haar der Berenike
6m
m
2.5
Jagdhunde
Schlange
Herkules
6.5
6m
6m
Herkules
Haar der Berenike
6.5
8m
Wasserschlange
8m
Großer Bär
Großer Bär
Wasserschlange
Jagdhunde
Jungfrau
Jungfrau
7m
m
8.5
8m
m
8.5
m
8.5
m
8.5
Jagdhunde
Haar der Berenike
9m
9m
Sextant
Löwe
Löwe
Löwe
Löwe
9.5
m
9.5
m
9.5
9m
10m
m
m
m
G.2 Sommer
NGC
Messier Name
Offene Sternhaufen
–
M25
–
6405
M6
Schmetterlingshaufen
6475
M7
–
6633
–
–
6705
M11
–
6611
M16
Adlernebel
6531
M21
–
6494
M23
–
Kugelsternhaufen
6656
M22
–
6254
M10
–
6218
M12
–
6121
M4
–
6273
M19
–
6266
M62
–
6093
M80
–
Nebel
6853
M27
Hantelnebel
*6720
M57
Ringnebel in der Leier
6826
–
Blinkender Planetarischer Nebel
6618
M17
Omeganebel, Schwanennebel
6523
M8
Lagunennebel
48
Sternbild
Helligkeit
Schütze
Skorpion
Skorpion
Schlangenträger
Schild
Schlange
Schütze
Schütze
5m
m
4.5
m
3.5
5m
6m
6m
m
6.5
6m
Schütze
Schlangenträger
Schlangenträger
Skorpion
Schlangenträger
Schlangenträger
Skorpion
5.5
7m
7m
6m
7m
7m
m
7.5
Füchschen
Leier
7m
m
8.5
Schwan
8.5
Schütze
6m
Schütze
4.5
m
m
m
G.3 Herbst
NGC
Messier Name
Offene Sternhaufen
*869/884 –
h und χ im Perseus
–
–
IC 1396
7092
M39
–
1039
M34
–
1528
–
–
457
–
–
654
–
–
663
–
–
7654
M52
–
752
–
–
581
M103
–
Kugelsternhaufen
7089
M2
–
7078
M15
–
7099
M30
–
Nebel
1499
–
Kaliforniennebel
7662
–
–
7009
–
Saturnnebel
Galaxien
*224
M31
Andromeda-Galaxie
*221
M32
Begleitgalaxie M31
*205
M110
Begleitgalaxie M31
253
–
Sculptor-Galaxie
598
M33
Triangulum-Galaxie
1068
M77
–
Sternbild
Helligkeit
Perseus
Kepheus
Schwan
Perseus
Perseus
Kassiopeia
Kassiopeia
Kassiopeia
Kassiopeia
Andromeda
Kassiopeia
4m
4m
5m
m
5.5
m
6.5
m
6.5
7m
7m
7m
6m
m
7.5
Wassermann
Pegasus
Steinbock
6.5
m
6.5
m
7.5
Perseus
Andromeda
Wassermann
5m
m
8.5
8m
Andromeda
Andromeda
Andromeda
Bildhauer
Dreieck
Walfisch
4m
m
8.5
m
8.5
m
7.5
6m
9m
m
49
G.4 Winter
NGC
Messier Name
Sternbild
Offene Sternhaufen
*–
–
Hyaden
Stier
*–
M45
Plejaden, Siebenge- Stier
stirn
*2632
M44
Praesepe,
Bienen- Krebs
stock, Krippe
2264
–
WeihnachtsbaumEinhorn
Sternhaufen
2422
M47
–
Achterdeck
Schiffs
2168
M35
–
Zwillinge
1912
M38
–
Fuhrmann
1960
M36
–
Fuhrmann
2099
M37
–
Fuhrmann
2682
M67
–
Krebs
2323
M50
–
Einhorn
2301
–
–
Einhorn
Planetarische Nebel
2392
–
Eskimonebel
Einhorn
Nebel
*1976
M42
Orionnebel
Orion
*1982
M43
–
Orion
1952
M1
Krabbennebel
Stier
2068
M78
–
Orion
2237
–
Rosettennebel
Einhorn
2261
–
Hubbles Veränderli- Einhorn
cher Nebel
50
Helligkeit
1m
m
1.5
m
3.5
4m
des
m
4.5
5m
m
6.5
6m
6m
7m
m
6.5
6m
9m
m
3.5
8m
8m
8m
6m
m
9.5