Iridium Flare Beobachtung und fotografische Dokumentation

Universität des Saarlandes
Naturwissenschaftlich­Technische Fakultät II
Physik und Mechatronik
Lehrstuhl für Mikromechanik, Mikrofluidik/Mikroaktorik
Univ.­Prof. Dr. rer. nat. Helmut Seidel
Postfach 151150, Geb. A5.1, 66041 Saarbrücken
Iridium Flare
Beobachtung und fotografische Dokumentation
Praktikumsversuch betreut vom Lehrstuhl für Mikromechanik, Mikrofluidik/Mikroaktorik
Ansprechpartner: Dara Feili, Tel.: 3769, [email protected]­saarland.de
Hintergrund
Mehrere Satelliten einer ganzen Staffel tragen den Namen Iridium. Sie wurden für Telekommunikationszwecke in polnahe Umlaufbahnen geschickt um damit die Basis eines satellitengestützten Telefonnetzes für Mobilfunk zu bilden.
Zielsetzung des Versuchs
Visuelles und fotografisches Beobachten eines Satelliten mit heller Leuchterscheinung am Nachthimmel. Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit am Beobachtungsort. Abschätzung des Messfehlers. Korrelation dieser Messung mit bekannten Bahndaten, durch Erstellen eines Rechenmodells. Ermittlung eines Beobachtungsplatzes
mit wenig Lichtverschmutzung. Einschätzung des technisch/wirtschaftlichen Erfolges dieses Projektes.
Aufgabenstellung
 Ermitteln Sie einen geeigneten Beobachtungsort in Ihrem Umfeld, der mit möglichst wenig Streulicht (Lichtverschmutzung, „light pollution“) belastet ist

Verschaffen Sie sich für diesen Ort Informationen über sichtbare Iridium Flares aus dem Internet (z.B. www.heavens­above.com). o
Hinweise
Die Beobachtungszeiten liegen typischerweise in den Zeiträumen zwei Stunden nach Sonnenuntergang bzw. zwei Stunden vor Sonnenaufgang. o
Die zu erwartende Helligkeit des Iridium Satelliten wird als astronomische Magnitude m angegeben. Maximal ist m = ­8 erreichbar. Sie finden Hinweise über eine Veränderung des Beobachtungsortes, um gegebenenfalls die Magnitude zu maximieren (z.B. 8 km in westliche Richtung). o
Beachten Sie, dass der Flare besser sichtbar ist, wenn die Beobachtungszeit außerhalb der bürgerlichen (besser noch nautischen) Dämmerung liegt. Zeitangaben hierzu sind ebenfalls unter obiger Webadresse zu finden. o
Mondlose Nächte verbessern die Sichtbarkeit. Der Flare ist aber auch bei Vollmond noch zu sehen. o
Die Horizonthöhe sollte mindestens 20° betragen (besser ~40° oder mehr), um eine gute Sichtbarkeit zu gewährleisten.
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Verschaffen Sie sich meteorologische Vorhersagen für den geplanten Beobachtungsort, um einschätzen zu können, ob ein freier Himmel zu erwarten ist.
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(Freiwillig) Zur Ergänzung können Sie auch die Sichtbarkeitsdaten der Internationalen Raumstation ISS für den Beobachtungsort ermitteln (gleiche Internetadresse) und gegebenenfalls mit ihrer Iridium Flare Beobachtung verbinden.
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Durchführung der Beobachtung. Hierzu benötigen Sie eine (Digital)­Kamera, die eine Verschlusszeit von ca. 30 sec oder mehr erlaubt (meist im manuellen Einstellmodus) sowie ein Stativ. Die Kamera muss auf dem Stativ montierbar sein. Ferner benötigen Sie eine genaue Uhr, die im Sekundenbereich abgeglichen ist (z.B. Funkuhr, GPS­Empfänger oder normale Uhr, die kurz vorher mit
präziser Uhr abgeglichen wurde). Weiterhin eine Stoppuhr zur Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit.
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Hinweise zur Beobachtung
Adaptieren Sie Ihre Augen, indem Sie frühzeitig zum Beobachtungsort gehen und starke Lichtquellen vermeiden.
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Zur quantitativen Feststellung der Sichtbarkeitsbedingungen ermitteln Sie, wie viele Sterne des
kleinen Wagens (inklusive Polarstern) Sie mit freiem Auge erkennen können (jedes Gruppenmitglied soll hierzu eine unabhängige Aussage machen). Können Sie die Milchstraße erkennen?
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Orientieren Sie sich am Nachthimmel über die Sichtbarkeit in Beobachtungsrichtung. Ermitteln Sie hierzu die Nordrichtung (z.B. durch Polarstern oder Kompass) und daraus die zu erwartende Beobachtungsrichtung inklusive Horizonthöhe. o
Identifizieren Sie die hellsten Sterne und das dazugehörige Sternbild in dieser Richtung.
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Bauen Sie Ihre Kamera mit Stativ auf und richten diese in Beobachtungsrichtung aus.
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Machen Sie eine Probeaufnahme schon vor dem Auftauchen des Flares, um anhand der Sternabbildung die Eignung ihrer Kameraeinstellung zu überprüfen.
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Beginnen Sie mit ihrer Langzeitbelichtung rechtzeitig vor Erreichen des Helligkeitsmaximums
(z.B. 15 sec vor nominellem Maximum, wenn Sie 30 sec Belichtungszeit zur Verfügung haben.
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Ermitteln Sie die Sichtbarkeitsdauer des Satelliten mit einer Stoppuhr. Beachten Sie, dass der Satellit zunächst als schwach leuchtender Punkt erscheint, dann seine Helligkeit bis zum Maximum steigert und schließlich wieder an Helligkeit verliert, bis er für das Auge verschwindet. Messen Sie die gesamte Zeit der visuellen Sichtbarkeit.
Auswertung der Ergebnisse (Teilaufgaben hieraus können unabhängig von der Beobachtung beantwortet werden)
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Überprüfen Sie die Qualität des Fotos! Ist der Flare überhaupt auf dem Bild sichtbar? Falls nein, lag der Fehler an der Zeit der Verschlussöffnung oder an der Ausrichtung der Kamera? Wie ist die Schärfe? Falls Sie den Flare verpasst haben, müssen Sie sich einen anderen im Internet suchen.
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Ermitteln Sie im Foto den überstrichenen Winkel des Lichtstrichs am Himmel. Zur quantitativen Ermittlung können Sie die sichtbaren Sterne im Bild heranziehen, wenn Ihnen deren Identität bekannt ist. Aus den Koordinaten (Sternenkatalog im Internet) können Sie den Winkelabstand ermitteln und daraus einen Maßstab generieren. Weiterhin können Sie die durch die Erdrotation verursachte Strichlänge der Hintergrundsterne bei bekannter Öffnungszeit (z.B. 30 sec) zu Rate ziehen. Aus dem Abstand der Sterne vom Himmelspol lässt
sich ein überstrichener Winkel ermitteln.
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Aus ermitteltem Winkel und gestoppter Zeit bestimmen Sie die visuelle Winkelgeschwindigkeit des Iridium­Satelliten (in °/sec). Versuchen Sie hierbei in etwa, Ihren
Messfehler abzuschätzen. Wie gut korreliert die sichtbare Spur im Bild mit der Messzeit der Stoppuhr, die Sie nach visueller Sicht betätigt haben? Machen Sie gegebenenfalls Korrekturen an der zu berücksichtigenden Strichlänge.
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Verschaffen Sie sich Informationen zur Historie sowie zum technisch wirtschaftlichen Nutzen (Misserfolg?) der Iridium­Satelliten.
Ergebnisbericht
 Liefern Sie ein Foto des beobachteten Flares in digitaler Form ab.
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Die schriftliche Ausarbeitung soll folgende Punkte enthalten:
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Beschreibung des Beobachtungsortes mit Kartenbild (z.B. aus Google Earth/Maps)
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Bitte wenden!
Beschreibung der Beobachtungsbedingungen: Bewölkung, Mondstand, Dämmerung, Streulicht, o
Sichtbarkeitsverhältnisse an Hand der Sterne des kleinen Wagens angeben. Konnten Sie die Milchstraße erkennen?
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Gedrucktes Foto des Satelliten
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Angabe der Flare­Daten: Zeit, Koordinaten, Helligkeit, Satellitennummer
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Angaben zum Sternbild bzw. zu den hellsten Sternen im Umfeld des Satelliten
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Experimentelle Daten zur Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit darstellen, inklusive Fehlerabschätzung
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Beantworten Sie folgende Fragen:

Woher kommt der Name „Iridium“ für die Satelliten?
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Wodurch wird der Lichtblitz erzeugt?
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Wie ist der Begriff „Magnitude“ definiert? Wie groß ist der Helligkeitsunterschied zwischen zwei Magnituden?
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Was sind die hellsten natürlichen Objekte (Planeten, Fixsterne) am Nachthimmel?
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Wie ist die bürgerliche bzw. nautische Dämmerung definiert?

Wer hat das Satellitennetz in Auftrag gegeben und zu welchem Zweck?

Wie beurteilen Sie den kommerziellen Erfolg dieses Projektes?

Welche Firma betreibt heute die Satelliten?

Unter welchen Umständen würden Sie für sich persönlich die Anschaffung eines Satellitentelefons in Erwägung ziehen (Kosten­Nutzen­Betrachtung)?
Das oder die (maximal drei) besten Fotos werden mit einem Geldpreis von insgesamt
100 € prämiert!
Stand: Oktober 2014
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