Grundlagen
Grundlagen für Einsteiger
Fertigung von Spiegelzellen für ein GroßteleskopZur Erkundung des Sternenhimmels genügt bereits das bloße Auge. Schon seit dem Altertum wurden auf diese Weise die ersten Objekte und Sternenkonstellationen beobachtet. Auch ohne Hilfsmittel kann bereits der Mond, die Sternbilder, einige Planeten unseres Sonnensystems und eventuell sogar die Milchstraße und einige Deep-Sky Objekte beobachtet werden – vorausgesetzt man befindet sich an einem Ort, der dunkel genug ist.
Das Teleskop als Beobachtungshilfe
Wer diese Objekte genauer Betrachten oder noch tiefer in das Weltall vordringen möchte, benötigt ein optisches Hilfsmittel, wie zum Beispiel ein Fernglas oder ein Teleskop. Seit Galilei das erstes Fernrohr in den Himmel richtete, wurde die Technik der Beobachtungsinstrumente immer weiter verbessert, so dass heute den Amateur- und Hobby-Astronomen aller Welt ein breites und vor allen Dingen erschwingliches Sortiment an Beobachtungstechniken zur Verfügung steht.
Die Hauptaufgabe aller Instrumente ist aber seit je her gleich geblieben: Ein Teleskop ist dazu da, Licht zu sammeln und das erzeugte Bild zu vergrößern. Unsere Augen sehen erst durch ein Teleskop Objekte, die über der normalen Wahrnehmungsschwelle liegen. Durch die Vergrößerung und den Gewinn an Bildauflösung sind Einzelheiten zu erkennen.
Um die Leistung von optischen Systemen definieren und vergleichen zu können, sind nur einige Kenngrößen notwendig, welche auf den folgenden Seiten beschrieben werden.
Schon gewusst?
Brennweite und Vergrößerung
Objektiv und Okular bestimmen die Vergrößerung
Die Brennweite der Optik sorgt für die Vergrößerung, welche durch das Auflösungsvermögen Grenzen findet Für den Einsteiger ist die Brennweite oft die wichtigste Eigenschaft eines Teleskops und gilt als Voraussetzung für eine hohe Vergrößerungsleistung. Theoretisch kann jedoch mit jedem Teleskop eine hohe Vergrößerung erreicht werden. Dies ist nur vom verwendeten Okular abhängig, denn erst die Brennweite des Teleskops zusammen mit der des Okulars bestimmt den Vergrößerungsfaktor.
Das Okular vergrößert das entstehende Zwischenbild am Brennpunkt wie eine Lupe. Im Unterschied zum Fernglas hat hier das Teleskop einen Vorteil, denn bis auf wenige Ausnahmen verfügt ein Fernglas über Okulare mit festen Brennweiten, welche nicht austauschbar sind. Die Vergrößerung beim Teleskop ist durch das eingesetzte Okular wählbar.
Durch die Bildvergrößerung werden Objektdetails besser aufgelöst und sichtbar gemacht. Nach der Formel
Vergrößerung = Teleskopbrennweite / Okularbrennweite
wird der Vergrößerungsfaktor errechnet. Die tatsächlich nutzbare Vergrößerung steht jedoch aufgrund des Auflösungsvermögens in Zusammenhang mit oben beschriebener Öffnung und ist nur begrenzt steigerbar.
Dies ist mit den Bildpunkten einer digitalen Abbildung vergleichbar: Es ist zwar möglich, durch zoomen die einzelnen Pixel zu vergrößern; es entstehen jedoch keine Pixel mit einer neuen Bildinformation, so dass die Unschärfe zunimmt. Als Richtwert für eine sinnvolle Maximalvergrößerung kann von der Größe der Öffnung in mm x 2 ausgegangen werden. Eine zunehmende Vergrößerung bedeutet gleichzeitig ein dunkler werdendes Bild aufgrund des kleiner werdenden Lichtbündels am Okular, der Austrittspupille.
Förderliche Vergrößerung
Das maximale Auflösungsvermögen des Teleskops wird durch die förderliche Vergrößerung genutzt und dem Auflösungsvermögen unseres Auges angepasst.
Förderliche Vergrößerung = Öffnung / 0,7
Wird über die förderliche Vergrößerung hinaus vergrößert, wird das Bild zunehmend unschärfer und dunkler, es werden keine neuen Details erkennbar. In Ausnahmefällen, wie bei der Beobachtung des Erdmondes oder anderen hellen, strukturierten Objekten kann das Doppelte der förderlichen Vergrößerung als absolutes Maximum genutzt werden.
Dies ist allerdings abhängig von der Luftruhe, auch Seeing genannt. Luftturbulenzen, welche durch Winde und Temperaturunterschiede in verschiedenen Luftschichten entstehen, werden mit vergrößert und sorgen für ein unruhiges, bewegtes Bild. Oft erlaubt der Blick durch die Erdatmosphäre nur eine bis zu 200-fache Vergrößerung.
Minimalvergrößerung
Viele Beobachtungsobjekte erfordern allerdings gar keinen hohen Vergrößerungsfaktor: Großflächige Objekte, welche komplett überblickt werden sollen, werden mit der Minimalvergrößerung betrachtet.
Minimalvergrößerung = Öffnung / maximale Austrittspupille
Dies ist der Wert, bei dem das Lichtbündel, welches das Okular verlässt (die Austrittspupille) der größtmöglichen von der Iris erzeugten Pupillengröße des Auges entspricht.
Auf diese Weise wird die maximale Lichtmenge vom Auge aufgenommen und das Objekt erscheint am hellsten. Das Gesichtsfeld ist hier ebenfalls maximal, also der Himmelsausschnitt, der durch das Okular betrachtet wird. Die Minimalvergrößerung wird in der Regel auch zum Aufsuchen von Objekten verwendet.