Astronomie

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Karten von Planetenoberflächen: Um Karten von Planetenoberflächen aus CCD-Aufnahmen erstellen zu können, habe ich das Programm MapMaker geschrieben. Ich stelle es als Quellcode und als ausführbare Datei zur Verfügung (Download und Beispiele).


Bedeckung von Saturn durch den Mond am 22.05.2007
 



Seit mittlerweile über 30 Jahren beschäftige ich mich als Amateur mit der Astronomie. Mit der Astronomie kam ich darüberhinaus während meines Physikstudiums an der Universität Würzburg und insbesondere während eines Praktikums am Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble in Berührung. Besonders hat mich dabei immer die visuelle Beobachtung und Photographie der Körper unseres Sonnensystems interessiert - dabei habe ich natürlich auch nichts gegen Nebel, Sternhaufen und Galaxien einzuwenden - sowie die elektronische Bildbearbeitung astronomischer Aufnahmen.

In der prä-digitalen Epoche mündete die Photographie von Mond und Planeten meist in eher enttäuschende Ergebnisse, zumal mit kleineren Instrumenten. Ein paar solcher "antiquarischen" Exponate habe ich dennoch einmal gescannt und an dieser Stelle plaziert. Der entscheidende Technologiesprung auf dem Gebiet der Mond- und Planetenphotographie bestand in der Entwicklung der CCD-Kameras in den 1980er Jahren. Auch für Astro-Amateure gibt es mittlerweile hochqualitative, gekühlte CCD-Kameras; die Kühlung setzt das thermische Rauschen des CCD-Chips stark herab, so daß die zur Photographie von schwachen Deep-Sky-Objekten wie Kugelsternhaufen und Galaxien notwendigen Belichtungszeiten von mehreren Minuten bis Stunden erst möglich werden. Ich selbst arbeite derzeit mit einer Industriekamera und einer Webcam, jeweils mit CCD-Bildsensor. Damit sind bei ruhiger Luft und entsprechender Bildbearbeitung Aufnahmen möglich, deren Auflösung allein durch die Beugung des Lichts an der Objektivöffnung und nicht wie früher bei der Photographie mit Film durch die Luftunruhe begrenzt wird.
 

Aufnahmetechnik

Ich verwende eine eine Industriekamera des Typs Lumenera LU075M und eine CCD-Webcam des Typs Philips ToUCam Pro. Bei diesen Kameras sind alle Regelungsparameter manuell einstellbar, das Bild rauscht nur wenig, und sie besitzen kaum ein wahrnehmbares Fixed Pattern Noise - kurzum, sie sind in idealer Weise für die Astrophotographie geeignet. Als Aufnahmeoptiken dienen ein 200/1200-mm-Newtonreflektor der Firma Orion und ein 125/720-mm-Newtonreflektor der Firma Vixen in Verbindung mit einer alten, aber trotzdem (oder gerade deswegen) stabilen Polaris-2000-Montierung. Die Brennweite wird mittels Okularprojektion verlängert, und zwar gemäß dem Nyquist-Kriterium auf ein maximales Öffnungsverhältnis von

fmax/D = 2 s / λ,

wobei gilt:

Öffnung D = 200 mm bzw. 125 mm
Pixel-Kantenlänge s = 7.4 μm (Lumenera LU075M) bzw. 5.6 μm (ToUCam)
Lichtwellenlänge λ = 450 ... 700 nm.

Daraus ergibt sich für die ToUCam in Verbindung mit dem 125/720-mm-Newton-Reflektor im Sinne des Nyquist-Kriteriums in etwa eine maximale Brennweite von fmax = 2600 mm, für den 200/1200-mm-Reflektor von fmax = 4200 mm. Dies entspricht einem Bildmaßstab von 0.44 bzw. 0.275 Bogensekunden pro Pixel. Bei Planetenaufnahmen ist mit dem 200/1200-mm-Newton oftmals auch eine leichte Übervergrößerung mit f = 5100 mm bzw. 0.23 Bogensekunden pro Pixel (maximal ausgezogener Okularprojektionsansatz) möglich. Wegen der größeren Pixel der Lumenera LU075M läßt sich bei dieser Kamera die Brennweite bis auf f = 6600 mm steigern. Zur Photographie der Sonne verwende ich einen 60/700-mm-Refraktor in Verbindung mit einem grünen Okular-Sonnenfilter, der bei diesem Objektivdurchmesser der Sonnenwärme noch wacker standhält. Mit diesem Gerät lassen sich im Fokus bei 700 mm Brennweite recht ordentliche Übersichtsaufnahmen von großen Teilen der Sonnenscheibe gewinnen, die auch Fackelherde und die Granulation wiederzugeben vermögen. Der Bildmaßstab beträgt hierbei 1.65 Bogensekunden pro Pixel. Aufnahmeort ist, wenn nicht anders vermerkt, mein früherer Wohnort Heroldstatt auf der Schwäbischen Alb, ab April 2010 Wetter an der Ruhr.

Die Bildbearbeitung erfolgt mit der Software GIOTTO, die neben Korrelationsverfahren zur Überlagerung einer großen Anzahl von Einzelbildern auch im Sinne der Signaltheorie in hervorragender Weise auf die bei astronomischen Aufnahmen gegebenen Unschärfe-Bedingungen wie Defokussierung und Luftunruhe ausgelegte Hochpaß- und Bandpaßfilter zur Steigerung der Bildschärfe bereitstellt. Diese Filter sind wesentlich wirkungsvoller als die in fast allen kommerziellen Programmen zur Bildbearbeitung eingesetzte Unscharfmaskierung. Darüberhinaus verwende ich zur Bildschärfung, Interpolation und Kontrastanpassung mit sehr guten Ergebnissen eine von mir bereits im Jahre 1996 entwickelte Prototyp-Version der Bildbearbeitungssoftware AQUILA professional.
 



Links

Reichhaltiges Informationsmaterial zur Amateurastronomie insgesamt ist bei der Vereinigung der Sternfreunde (VdS) verfügbar.

International Outer Planets Watch (IOPW) sammelt professionelle und Amateurbeobachtungen der Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun und koordiniert gemeinsame Beobachtungskampagnen. Durch die zugehörige Arbeitsgruppe "Atmospheres" werden großräumige Änderungen der Atmosphären der äußeren Planeten über lange Zeiträume überwacht.

Im Rahmen des Projekts International Mars Watch werden weltweit Beobachtungen des Planeten Mars gesammelt und koordiniert.
 

Weitere Links, die speziell bestimmte Planeten betreffen, sind auf den entsprechenden Seiten zu finden.


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