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Vergrösserungen und Gesichtsfelder - Ausdehnung von Objekten am Himmel

Wenn wir etwas weit entferntes beobachten dann erscheint es wie wir aus dem alltäglichen Leben wissen kleiner, bei Ferngläsern ist oft das Sehfeld angegeben wie beispielsweise 115m auf 1000m - dies gibt die Breite des Sehfeldes an. Alternativ wird das Sehfeld in Grad (°) angegeben. Beim Gebrauch von Teleskopen ist in diesen Grössen wesentlich mehr Variabilität gegeben, das verwendete Okular gibt die Vergrösserung vor (Teleskopbrennweite / Okularbrennweite = Vergrösserung), in Abhängigkeit von der Bauweise können aber Okulare selber Brennweite unterschiedlich grosse Bereiche am Himmel zeigen. Warum ist dies nun wichtig? Viele denken, dass Vergrösserung ein Qualitätsmerkmal eines Teleskop ist und dass es beim Beobachten des Himmels hauptsächlich darum geht - Doch das ist schlichtweg falsch, es hängt vielmehr vom Objekt ab! Um dies zu zeigen sollen einige Beispiele in diesem Artikel dienen.

Ein paar Grundlagen: Ein Grad (°) am Himmel lässt sich in 60 Bogenminuten (') unterteilen, eine Bogenminute wiederrum in 60 Bogensekunden ("). Wie "gross" ist nun ein Grad am Himmel? Das kann man näherungsweise mit der Hand nachvollziehen. Beim ausgestreckten Arm entspricht der Durchmesser des Zeigefingers ungefähr einem Grad. Zum Vergleich kann man auch den Mond heranziehen, dieser erscheint uns etwa als 0,5° (30' Bogenminuten) gross - Das scheint für viele viel zu klein zu sein, das Phänomen des uns manchmal viel grösser erscheinenden Mondes ist hier sehr gut erklärt, man kann es mit der "Fingermethode" schnell nachprüfen...

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Der Mond wiederum kann als Anhaltspunkt und Vergleichsobjekt für andere Himmelsobjekte und Konstellationen dienen. So zeigt die obige Grafik auch noch den Grossen Wagen innerhalb des Grossen Bären, der Abstand der beiden hinteren Kastensterne beträgt etwa 5°. Mit der gewichtigen Ausnahme einiger sehr interessanter Objekte sind viele Galaxien, Nebel aber auch die Planeten klein, doch sollte man ob der wichtigen Ausnahmen nicht zu sehr auf der Vergrösserung beharren. Zum einen beschränkt sich die gewinnbringende Maximalvergrösserung eines Teleskops auf das 1,5-2 fache der Objektiv oder Spiegelgrösse (je nach Optikqualität - Bsp: 70mm Refraktor einfacher Bauart -> umd die 100x bei hochwertiger Optik 150x sinnvolle Maximalvergrösserung), zum zweiten spielt die Austrittspupille eine grosse Rolle: Es macht wenig Sinn sehr lichtschwache Objekte mit einer niedrigen AP und damit damit dunklen Bildhelligkeit zu beobachten (AP (mm) = Okularbrennweite / Öffnungszahl - vgl. dazu Artikel Optische Theorie und Teleskoprechner ). Zu guter Letzt beschränkt das Seeing (das Wabern der Luftschichten, die Luftunruhe) allzu oft die Leistungsfähigkeit in Sachen Vergrösserung. So kann ein 12" (300mm) Teleskop wohl förderlich 600x vergrössern doch gib es nicht allzuviele Nächte im Jahr in denen das möglich ist. Um nun einige grosse Objekte zu zeigen bei denen es gerade auf niedrige Vergrösserungen angeht eine Vergleichsgrafik:

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M42 und h+x mit freundlicher Genehmigung von Rayko Menzel / NGC 7000 von LucViatour (GNU Lizenz) / M31 von John Lanoue (public domain)

Auch hier wieder unser Mond zum Grössenvergleich, die Andromedagalaxie kann bei dunkelstem Himmel bis zu 6 Vollmonddurchmesser gross erscheinen, meist ist es aber etwas weniger, der Nordamerikanebel ist ebenfalls ein Objekt für niedrige Vergrösserungen vor allem ist er sehr schwach und verlangt daher nach einer grossen Austrittspupille (AP) und profitiert stark vom Einsatz von Nebelfiltern. Es ist auch nicht verwunderlich dass die richtig grossen Objekte wie M31 mitunter zu Recht als Fernglasobjekte angesehen werden. Doch wie das nun mit mit den Ansichten in unserem Teleskop zusammenhängt sollen nachfolgende Grafiken verdeutlichen.

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Quelle: Freewaresoftware Cartes du Ciel

Dies ist die Andromedagalaxie M31 mit ihren beiden Begleiter M32 und M110, unter den häufigsten, durschnittlichen Bedingungen scheint M32 die grosse Galaxie gerade noch zu berühren während M110 meist schon einen Abstand zum sichtbaren Teil von M31 hat. Als Berechnungsgrundlage habe ich ein (früher) weit verbreitetes Einsteigerteleskop, einen 114/900 Newton herangezogen. Bestückt man ihn mit einem häufig mitgelieferten 20mm Okular ist es nahezu unmöglich M31 samt beiden Begleitern ins Gesichtsfeld zu drücken aber schon ein 32mm Okular schafft das - hier ist also eine niedrige Vergrösserung von Vorteil. Das maximal abbildbare Feld wird aber auch vom Teleskop selbst beschränkt: Ohne einen Okularauszug der 2" Okulare erlaub und ein weitwinkliges Übersichtsokular bekommt man unter besten Bedingungen die Galaxie nicht komplett ins Gesichtsfeld. Nun also noch eine zweite Grafik, diesmal ein so genanntes Richfield (Weitfeld) Teleskop mit DEM (leider sehr teuren) Übersichtsokular überhaupt, einem 31mm Nagler.

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Quelle: Freewaresoftware Cartes du Ciel

Das Beispiel zeigt, dass es Anwendungsbereiche gibt bei denen man nicht mal mit einem speziellen Okular auskommt, sondern wo sogar ein spezielles Teleskop gefragt ist - viele Amateurastronomen haben aus genau diesem Grund mehrere spezialisierte Teleskope - auch hier wieder ein Grund für den Einsteiger darauf zu achten, dass sein Gerät am Anfang möglichst "Allround" Eigenschaften hat, die sowohl einigermassen hohe Vergrösserungen aber auch kleine erlauben, die wenigsten werden sich gleich zu Beginn zwei Spezialisten anschaffen, häufig wird jedoch der Fehler gemacht einen Spezialisten zu kaufen wobei einem der entegegengesetzte Anwendungsbereich grösstenteils verschlossen bleibt. Bei der Berechnung des Sehfeldes (siehe auch mein Teleskop- und Okularrechner) spielt aber nicht nur die Okular- und Teleskopbrennweite eine Rolle sondern auch das scheinbare Gesichtsfeld des Okulars, während die üblicherweise mitgelieferten Plösslokulare nur etwa 50° scheinbares Gesichtsfeld (sGF) bieten, bringen weitwinklige Okulare bedeutend mehr - zwischen 65° und bis zu 100° am noch recht neu auf dem Markt erschienenen "Überokular" Televue Ethos. Um die Unterschiede zwischen den Okularen klar zu machen ein Vergleich eines 32mm Plössls (50° sGF) und eines 31mm Nagler (82° sGF) - hier an einem 200/1200 Teleskop.

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NGC 7000 von LucViatour (GNU Lizenz)

Soviel zunächst zu den grösseren Objekten, natürlich gibt es auch weitaus kleinere Objekte an unserem Himmel zu bestaunen die nicht minder interessant sind aber andere Vergrösserungen verlangen, auch hier wieder ein grafischer Vergleich mit unserem Mond.

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M13 mit freundlicher Genehmigung von Sven Wienstein / M27 mit freundlicher Genehmigung von Martin Hauser / M57+M104 NASA/ESA (public domain)

An dieser Stelle sollte man sich nochmal verdeutlichen das der Mond am Himmel eine Fläche von einer halben Fingerbreite bei ausgestrecktem Arm einnimmt. Nun erwartet so manch einer mit einem entsprechenden Teleskop würden die zu Recht als Standardobjekte bekannte Nebel und Sternhaufen im Teleskop ohne weiteres blickfeldfüllend abgebildet werden, dass dies aber ein Trugschluss ist der so manchen Einsteiger mit einem kleinen oder mittleren Teleskop enttäuscht will ich anhand der nächsten Grafik zeigen. Dazu wieder erstmal eine schematische Darstellung der Gesichtsfelder am Ringnebel in der Leier M57.

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Quelle: Freewaresoftware Cartes du Ciel

M57 in einem 114/900 Newton mit 32mm Okular (28x)

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Quelle: Freewaresoftware Cartes du Ciel

M57 in einem 114/900 Newton mit 10mm Okular (90x)

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Quelle: Freewaresoftware Cartes du Ciel

M57 in einem 114/900 Newton mit 5mm Okular (180x)

Eine 180-fache Vergrösserung ist für kleinere und mittlere Geräte bereits sehr problematisch, am im Beispiel genannten 114/900 hat man nun bereits eine Austrittspupille von lediglich 0,63mm erreicht, nahe am theoretisch sinnvollen bei hellen Objekten (Mond und Planeten), bei schwachen Nebeln wird in dieser Vergrösserung praktisch nichts mehr zu sehen sein - dies muss darf man nicht vergessen! Der etwas grössere Kugelsternhaufen M13 soll im nächsten Beispiel dafür herhalten die üblichen Ansichten in verschiedenen Teleskopen (nur solche die ich selbst schon mal erleben durfte) zu simulieren. Hier gehts nun nicht nur um die tatsächliche Grösse (aber auch) sondern auch darum wie aufgelöst und hell man das Objekt wahrnehmen kann.

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Als Grundlage diente mir wieder das Foto von M13 von Sven Wienstein

Dies nur als kleiner Exkurs wie sich die Vergrösserungen im Zusammenspiel mit verschiedenen Teleskopöffnungen auf ein Objekt auswirken, bedeutend mehr und auch bessere Fernrohransichten finden sich bei Binoviewer, den Deepskybrothers und Sven Wienstein.

Zu guter Letzt seien noch die Planeten unseres Sonnensystems erwähnt, für viele die dankbarsten und interessantesten Beobachungsobjekte, gibt es doch bei ihnen selten das Problem das zu wenig Licht im Teleskop ankommt. In den obigen Links sind auch sie im Vergleich in verschiedenen Optiken dargestellt, ich will aber nochmal auf die Grösse am Himmel eingehen, Planeten sind kosmisch gesehen unsere nächsten Nachbarn doch sind sie natürlich auch um viele Potenzen kleiner als alle Deepskyobjekte. Deshalb sind die meisten von ihnen sehr klein. Doch ihre scheinbare Grösse ändert sich im Laufe der Jahre, so befindet sich bspw. Mars nur alle zwei Jaher in Opposition zu Erde (grösste Erdnähe) und zeigt nur dann ein etwas grösseres Planetenscheibchen das Details offenbart, aber auch alle anderen Planeten sind Grössenschwankungen unterworfen. Mit Ausnahme einiger Grenzbeobachtungen von Ausnahmetalenten (auch was die Physiologie angeht - Beispiele: Sichtung von Jupitermonden oder der Sichelform der Venus) sind alle Planeten flächenlose Lichtpunkte wie Sterne. Bei geringen Vergrösserungen können die flächenmässig grossen Planeten wie die nahe Venus, Saturn und Jupiter bereits als winzige Scheibchen wahrgenommen werden. Auch hier stellen sich viele Einsteiger in die Astronomie leider vor dass ein beliebiges Teleskop die Planeten gesichtsfeldfüllend heranholt, was die Limitierung der Vergrösserung angeht gilt im Prinzip das selbe, was im Vorlaufenden schon über Deepsky Objekte gesagt wurde, einzig sind die Planeten viel heller und damit auch mit kleiner Austrittspupille (AP) noch gut zu beobachten - so denn das Seeing mitmacht. Zum Vergleich der einzelnen Planeten wieder eine Grafik, neben dem Mond nochmals den Ringnebel M57 (vgl. nochmals im oberen Abschnitt). Die Planeten sind allesamt in ihrer maximalen Erdnähe also Opposition und damit grösstmöglich, meist sind sie natürlich kleiner.

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(Public Domain) Bilder aus Nasaarchiven (Image Credit: NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)) bzw. der Mond ist von mir selbst geschossen...

Die Planeten sind also wie wir sehen sehr helle Vertreter die einiges an Details bereit halten wenn das Teleskop etwas taugt und die Umgebungsvariablen mitspielen, aber es sind recht kleine Vertreter im Vergleich mit anderen Himmelsobjekten. Natürlich kann man Planetenbilder durch sinnlose Vergrösserungen aufblasen aber dies bringt in den allermeisten Fällen keinerlei Gewinn, im Gegenteil das Bild wird matschig und unscharf und zeigt weniger Details als bei niedrigen Vergrösserungen. Die höchste Vergrösserung die ich persönlich an einem Teleskop meines Bekannten erleben durfte war 638-fach an Saturn mit einem 12,5" Newton und einem 2,5mm Nagler - das Tolle: An diesem Abend begrenzte nicht das Seeing! Zu guter Letzt wurde noch "just for fun" auf unsagbare 1276-fach hochgejagt: sinnlos ja - matschig ja - aber mächtig beeindruckend wie der Ringplanet mit einer ordentlichen Geschwindigkeit durch das Gesichtsfeld jagd ;)

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Vielen Dank an Rayko Menzel, Sven Wienstein und Martin Hauser für das Bereitstellen ihrer Fotos

© 2009 Benny Hartmann