Sonnenbeobachtung und -fotografie:

Allgemeine Anforderungen an die Sonnenbeobachtung / -fotografie:

Die Anforderungen zur Sonnenbeobachtung/ -fotografie an das Abbildendesystem wie Teleskop und Kamera ist nur ein Teil, die noch wichtigeren ist die an Sonnenfiltersystem, um das Sonnenlicht, soweit zu dämmen das auf keinen Fall eine Gefahr für die Gesundheit des Beobachter besteht und das Equipment beschädigt werden kann. Aus diesem Grund sind die Sicherheitshinweise unbedingt zu beachten und einzuhalten!

Allgemeiner wichtiger Sicherheitshinweis zur Sonnenbeobachtung/  -fotografie !!!

Durch ihre Nähe erreicht uns eine stattliche Energiedichte von der Sonne, die für unsere Augen sehr gefährlich werden kann. Das gilt in besonderem Maße, wenn dann zur Beobachtung auch noch ein Lichtsammler verwendet wird, etwa ein Teleskop oder ein Fernglas, das schon nach weniger als 1 Sekunden ein imposantes Loch in die Netzhaut gebrannt wird!

 

Daher niemals ohne ausreichenden Schutz in die Sonne schauen!

Insbesondere ist hier die Kombination von Teleskope/Ferngläser mit Sonnen-Okular-Filter zu nennen,

die für Sonnenbeobachtung völlig ungeeignet und extrem gefährlich sind!

 

Denn die Sonnen-Okular-Filter befinden sich nahe der Brennebene des Teleskops, werden wegen ihrer hohen Absorptionsfähigkeit extrem heiß und können daher leicht zerspringen und dann dringt die vom der Optik fokussierte, daher potenzierte Energie, ins Auge und schädigt diese sofort.

 

Stets nur geeignete und  geprüfte Sonnenfiltersysteme verwenden, die sicherstellen das die Energiedichte von der Sonne  soweit abgedämmt wird das nur noch eine

Lichtintensität das Auge erreicht, das auf keinen Fall mehr das Auge schädigen kann und

der Hitzeentwicklung wieder stehet, auch bei längere Beobachtung.  

 

Am besten ist eine Kombinationen von mindestens zwei Sonnenfiltersysteme im Teleskop, die so in ihre Dämmung ausgewählt wurden, das bei eventuelle auftreten Beschädigung (z.B. Löcher in der Sonnenfolie), das jeweilige noch funktionierte Filtersystem die Energiedichte soweit absengt das keine unmittelbare Gefahr besteht.  

 

Vergleich Linsen und Spiegelteleskope zur    Sonnenbeobachtung/ -fotografie:

In der Sonnenbeobachtung bzw. Fotographie werden Linsenteleskope gegenüber Spiegelteleskope auf Grund von ihrer Bauart und optischer Leistung für dieses astronomischen Bereich bevorzugt.

 

Bei der üblichen Bauweise von Spiegelteleskopen befinden sich optische Elemente im Teleskoplichtweg, wie Fangspiegel mit Halterungsspinne, an denen das Licht durch Interferenzeffekten gebeugt und die Abbildungsqualität minimiert wird in Kontrast und Auflösung. Dieser Nachteil wird im Bereich der Sonnenbeobachtung/ -fotografie erst mit etwa dem doppelten Spiegeldurchmesser gegenüber der Objektivöffnung eines Linsenteleskops ausgeglichen, durch das höheren Auflösungsvermögens bei größerer Teleskopöffnung. Aber in der Praxis zeigt sich, dass die maximale sinnvolle Öffnung, durch die Bildunruhe das sogenanntes Tubus Seeing begrenzt wird. Die Ursache für das Tubus Seeing sind Temperarturunterschiede im Teleskop, die mit der Öffnung und insbesondere durch das Aufwärmen während der Sonnenbeobachtung rasch zunehmen und das Beobachten bzw. Fotografien bei zu großer Bildunruhe nicht mehr ermöglicht. Zum Temperaturschutz und Minimierung des Tubus Seeing kann mittels Infrarotfilter vor der Tubusöffnung die Temperaturentwicklung deutlich im Tubus reduziert werden, in dem die meiste Sonnenstrahlungswärme schon vor dem Teleskop eintritt absorbiert und somit ferngehalten wird. Um aber Einbußen an der Bildqualität durch den Einsatz des Infrarotfilters zu vermeiden, sind nur optisch oberflächengeschliffenen Infrarotfilter empfehlenswert. Die Spiegelteleskope sind meist in ihrer Temperaturbeständig beschränkt, auf Grund der verwendete Materialien und Verbauungsart, z.B. sind häufig hitzeempfindliche Kunststoffteile verbaut und Fangspiegel sind nur mit der Halterung verklebt, die sehr schnell bei Temperaturbeanspruchung schaden nehmen können. Am besten bezüglich Materialtemperaturbeständigkeit sind Teleskope die frei von Klebe- und Kunststoffteile sind sowie der Tubus, Blenden, Okularauszug und optische Halterungen komplett aus Metall gefertigt und die Linsen bzw. Spiegel mechanisch fixiert sind.

 

Die Schiefspiegler sind spezielle Spiegelteleskope ohne Fangspiegel im Lichtweg und folglich treten wie bei den Linsenteleskopen keine Lichtbeugung durch Interferenzeffekte auf und sind mit diesen bezüglich Abbildungskontrast und -detailschärfe vergleichbar. Aber um das Licht aus den Schiefspiegler zum Beobachter bzw. Kamera zu führen, sind die Spiegel zueinander gekippt, und führen zu Abbildungsfehler/ -verzeichnung. Um den Verzeichnung entgegen zu wirken werden sehr langen Brennweiten verwendet. Mit steigender Brennweite verstärkt sich die Luftunruhe sehr negativ auf die Bildqualität. Eine komplette Abbildung der Sonne bei den typischen Brennweiten der Schiefspiegler und den heutigen Kamerachipflächen ist zur Zeit noch nicht möglich.

 

Bei den Linsenteleskopen für die Sonnenbeobachtung/ -fotografie ist es nicht unbedingt relevant, ob es sich um chromatische Aberrationsfreie APO‘s handelt,  die über den kompletten Spektralbereich, bezüglich der Wellenlängenabhängige Fokussierung korrigieret sind (alle Farben in einen Brennpunkt – keine Farbringe um hellen Lichtbereiche). Den in den aller meisten fälle wird in der Sonnenbeobachtung der spektralen Bereichs des Sonnenlichtes begrenzt durch Lienenspektralfilter oder engbändigen Kontrastfilter und so spielt der chromatische Aberrationseffekt der Linsenteleskope hier keine Rolle, da es hier sich monochromes Licht handelt. Es sind schon Frauenhoferteleskope mit sehr guter Abbildungsqualität in Detailschärfe, Kontrastreichtum und Verzeichnungsfreiheit trotz chromatischen Fehlers einsetzbar und bezüglich des Preisleistungsverhältnisses für ein Linsenteleskop mit großer Öffnung sehr empfehlenswert für die Sonnenbeobachtung/ -fotografie. 

Teleskoparten: Linsenteleskop und Spiegelteleskop (HDPO)

Chromatische Aberration von Frauenhofer-Teleskop, APO-Teleskop und Frauenhofer-Teleskop mit Spektralfilter (HDPO)

 Sonnenfilter für die Sonnenbeobachtung/ -fotografie:

Je nach fotografischem Zielobjekt, das man in der Sonnenbeobachtung in den Vordergrund stellt, sind unterschiedlichste und sehr spezielle Sonnenfiltersysteme erforderlich, die auch auf ganz unterschiedlichen Physikalischen Prinzipen beruhen. Man kann diese, für die wichtigste angewandten Sonnenbeobachtungstechniken, in zwei Gruppen einteilen, in die der Weiß-Licht- (komplettes visuelle Sonnenlichtspektrum) und Spektral- Sonnenfiltersysteme (Sonnenlicht einer bestimmten engen Wellenlängenbereich des Sonnenspektrum). 

Tabellarische Austellung der Sonnenbebachtungstechniken und deren Eignung für Sonnenbeobachtungsobjekte (HDPO)

Weiß-Licht- Sonnenfiltersysteme:

Bei den Weiß-Licht- Sonnenfiltersysteme, wird das komplette von der Sonne eintreffende visuelle Licht soweit reduziert, das der sogenannte Dynamischenbereich der Kamera, das entspricht dem Darstellungsbereich der maximale Helligkeitsunterscheide und deren Abstufung, voll ausgenützt werden kann, um die hellste und dunkelste Sonnenstrukturen auf den Foto darzustellen zu können. Dies gilt auch ähnlich für die visuelle Beobachtung, hier wird die Helligkeitsbreite so ausgewählt dass mit dem Auge, die hellsten Stellen nicht blenden und die dunkelsten Stellen nach Möglichkeit gerade noch eine gewisse Rest Gräulichkeit aufweisen, bevor der komplett schwärze. Mit dieser Weiß-Licht-Filtertechnik können insbesondere die im kompletten Sonnenlichtspektrum sichtbare und kontrastreiche

Objekte auf der Sonnenoberfläche wie z.B. Sonnenflecke und die Sonnenkörnung in ihre Details beobachten und fotografiert werden. Visuell erscheint uns das gefilterte Licht als Weiß, worauf auch die Bezeichnung dieser Sonnenbeobachtungstechnik beruht. Für die Weiß-Licht- Sonnenfilterung werden Glasfilter, Folienfilter, Herschelkeil und die Sonnenprojektion hauptsächlich eingesetzt.

Glas- und Folien- Weiß-Lichtsonnenfilter:

 

Für die Glas- und Folien- Sonnenfilter ist die absorbierende Beschichtung grundsätzlich ähnliche und unterscheidet sich in den deutlich dickeren Trägermaterialstärken für die Glasfilter im Millimeterbereich über die sehr dünnen Filterfolien im Mikrobereich. Materialstärkeschwankungen machen sich beim Lichtdurchgang in Form durch Interferenz gestreuten Lichts bemerkbar, je größer Materialstärkeschwankung und Trägermaterialdicke ist, desto schlechter ist die Abbildungsqualität in bezug Schärfe- und Kontrast. Aus diesem Grund ist die optische Oberflächengüte der Glasfilter sehr entscheidend. Der theoretische optische Vorteil der Glasfilter gegen die Folienfilter (Stabilität - Folienflattern) macht sich in der Regel in der Praxis nicht bemerkbar und kommt erst bei optisch sehr hochwertig Glasfilter zum tragen und dann liegen sie je nach Größe im Preisbereich vom Herschelkeil bzw. deutlich darüber. Die Glas- und Folienfilter werden aus praktischen bzw. auch aus sicherheitsrelevanten Gründen vor dem Teleskopobjektiv in einem Halterungsrahmen gespannt und montiert, dass dieser komplett und lichtdicht vom Filter abgedeckt wird. Herbei ist absolut darauf zu achten das kein ungefiltertes Sonnenlicht durch das Teleskop gelangen kann. Hierdurch wird auch das aufwärmen im Teleskop deutlich reduziert, da das meiste Licht schon vor dem eintritt ins Teleskop zurückgehalten wird. Für zusätzliche Lichtreduzierung wird Okularseitig Neutralgraufilter eingesetzt. Die Kombination der Sonnenlichtabschwächung soll (muss) so gewählt werden zwischen Glas-/Folienfilter und Neutralgraufilter, das auch die Abschwächung bei Defekt eines der Filter der andere das Licht soweit zu dämmen vermag, zumindest kurzzeitig, das keine Personenschäden eintreten kann.

Refraktor mit Weislicht Glas-/Folie-Sonnenfilter (HDPO)

Herschelkeil - Weiß-Lichtsonnenfilter:

 

Im Herschelkeil wird zur Sonnenlichtreduzierung das Brechungsverhalten von einem Glaskeils ausgenützt. Beim Lichtübergang von Luft auf Glas wird auf der 45° gestellte Glasfläche ca. 4% des Sonnenlichtes zum Okluar zur visuellen Beobachtung bzw. zu Kamera zu Bildgewinnung reflektiert. Der Rest des Lichtes durchläuft den Glaskörper und sollte am besten aus Sicherheitsgründe in einer Herschelkeilkühlfalle geleitet werden, um dort die Temperatur abgebaut werden das keine Gefahr mehr vom austreten Lichtstrahl mehr ausgeht. Die optische Abbildungsqualität von hochwertigen Herschelkeil ist im Amateurbereich das Beste was man in Schärfe, Kontrast und Brillanz bekommen kann, für die visuelle und fotografische Weiß-Lichtsonnenbeobachtung.

 

Auch im Punkt Sicherheit für den Beobachter ist der Hirschekeil den Glas- und Folienfilter überlegen. In dem der Herschelkeil bei einem oder eintretenden Defekt kein Sonnenlicht zum Okular bzw. Kamera gelangen lässt. dass bei den anderen Weiß-Lichtfilter nicht geben ist wenn Kratzer, Löcher oder gar das Filterglas platzt bzw. die Filterfolie reist und ungefiltertes Sonnenlicht dann zum Auge gelangen kann.

Refraktor mit Herschelkeilsonnenfilter (HDPO)

Projektion – Weiß-Lichtbeobachtung:

 

Die Projektionssonnenbeobachtung ist eine der ältesten Methoden die Sonne im Weiß-Licht zu beobachten. Hier wird hintern dem Okular eine weiße Metallfläche montiert und die Sonne darauf projiziert. Würde diese Methode für die Sonnenbeobachtung ist sie nur bedingt empfehlenswert, denn sie weist einige Sicherheitsriesigen auf. Das durch das Teleskop getretene Sonnenlicht hat um den Okularfokuspunkt seine extremste Hitzeentwicklung, das wenn die Öffnung vom Teleskop groß genug ist Metalle zum Schmelzen bringen kann. Des weitern verleitet es doch dazu mal durchs Okular zu linsen, insbesondere beim einstellen/aufsuchen der Sonne im Teleskop, dem man auf keinen Fall nachkommen darf!!!

Glasscheibchen – sogenannte Okularsonnenfilter, Schweizerbrillen, gerußte Glasscheiben:

 

Leider immer wieder zu sehen die angebliche Sonnenfiltereinsätze für das Okular, hier handelt es sich um eingefärbte Glasscheibchen, vergleichbar mit Schweizerbrillen, Ruß geschwärzten Glasscheiben oder ähnliches. Wer diese benützt ist absolut auf dem besten Weg sein Augenlicht unwiederbringlich zu verlieren. Diese Filter befinden sich gerade im heißesten Brennpunkt vom Teleskop und platzen mit fast 100% Wahrscheinlichkeit und lassen dann das Sonnenlicht sofort und ungeschützt durch. Sollten sie doch nicht Platzen, dämmen die meisten nur das Licht ab und sorgen dafür das sich die Augenpupillen sich weiter aufweiten und so noch mehr von den absolut schädlichen UV-Strahlen auf die Augennetzhaut trifft. Anfangs unmerklich und wenn man was bemerkt ist es leider zu spät, in dem die UV-Strahlen Blutgerinnsel in der Netzhaut auslösen und diese dann abstirbt und sich ablöst. Auf keinen Fall solche Okularfilter verwenden – am besten sofort zerstören und entsorgen das sich niemand damit gefährden kann!!!

Spektralsonnenfilter:

Gegenüber den Weiß-Licht- wird bei den Spektral- Sonnenfilter eine ganz bestimmter Wellenlängenbereich bzw. -linie aus dem Sonnenlicht durchgelassen, in das gewünschte Beobachtungsobjekt leuchtet und den Rest des Lichtes herausgefiltert wird, wie z.B. Halpha-Sonnenfilter für die Sonnenprotuberanzen und Kalzium-Sonnenfilter von Sonnenflecken und Flair-Bereiche. Die Namensgebung für diese Sonnenbeobachtungstechnik beruht, auf den Namen für die Diagramme, in der die Lichtmenge bzw. Lichtabsorption in Abhängigkeit von der Wellenlänge einer Probe dargestellt wird, dem sogenannten Spektrum. Die einzelnen Namen der Linienfilter beruhen ihrerseits wiederum auf den spezifischen Linienpeaks, bei der ein bestimmtes Element Licht aussendet bzw. absorbiert, und in dem auch der so bezeichnete Filter hauptsächlich nur das Licht durchlässt.

Halpha -  Spektralsonnenfilter:

 

Für die Halpha- Spektralsonnenfiltersystem werden Linsenteleskope eingesetzt, ein sehr gut abbildender Frauenhoferteleskop ist hier vollkommend ausreichend, da chromatische Aberration bei monochromem Spektrallicht nicht auftritt. Zum Temperaturschutz des Halpha-Filters ist ein Infrarotschutzfilter erforderlich. Der Halpha- Sonnenfilter hat sein Spektraldurchlas bei 656nm mit einer Spektralbreite von 0,3 bis 1,0 Angström. Mit der Spektralbreite wird die Breite des Wellenlängenbereichs definiert, in dem der Filter das Licht passieren lässt und so auf das jeweilige gewünschte zu beobachtende Sonnenobjekt abgestimmt wird. Zum Beispiel heben sich die Protuberanzen mit einer Spektralbreite des Halpha- Gitterfilters von 0,8 Angström und die Sonnenoberflächenstrukturen von 0,5 Angström besonders gut hervor. Der Halpha-Gitterfilter kann vor der Teleskoplinse, innerhalb des Teleskops oder am Teleskopokularausgang eingesetzt werden. Wobei die Position vor der Objektivlinse heute immer weniger verwendet wird, auf Grund der höheren Kosten für die größere Filterdurchmessern gegenüber den Inneren- bzw. Okular- Halpha- filtern und die Position keinen Einfluss auf die Abbildungsqualität hat. Bei den Dopple-Stack Halpha- Systeme wird mit einem zweiten Halpha- Gitterfiltersatz vor der Linse die Spaltbreite, gegenüber nur einem inneren Halpha- Gitterfilter, noch weiter verengt auf Werte unter 0,5 Angström. Mit dem Blöckingfilter wird das vom Halpha- Gitter gefiltertes Licht gedämmt, auf das dynamische Helligkeitsbereich vom Auge bzw. Kamera. In Abhängigkeit der Brennweite des Halpha- Teleskop wird der Durchmesser vom Blockingfilter meistens so gewählt, dass die Sonne ohne Abschattung abgebildet werden kann.

 

Die Komplexität sowie das erforderliche optimale Zusammenspiel der einzelnen Haplha-Sonnenfiltersysteme, legt nahe insbesondere für Anfänger der Halpha-Sonnenbeobachtung, ein spezielles komplettes Halpha-Teleskopsystem bzw. zumindest ein abgestimmtes und erprobtes Filtersatzsystempaket in der Kaufentscheidung zu priorisieren. Es wird auch seit einiger Zeit, Halpha-Filtersätze angeboten die in Form und Größe eines Okluar den kompletten Halpha- Filtersatz (Filtergitter, Temperaturregelung sowie Blockingfilter mit Barlowlinse) integriert ist. Die Okularebauform und indem es einfach in den Okularauszug gesteckt werden kann, bietet dieses System eine große Flexibilität in der Wahl bzw. Wechsel zwischen verschiedene Linsenteleskop, aber die relative geringe Platz für das Filtersystem kann bei entsprechenden Teleskopbrennweiten und Kamerachipgrößen zu Vignettierung (Bildabschattung) kommen. 

 

Achtung: Halpa-Filter für den Deep Space Bereich nicht mit den Halpha-Sonnenfilter verwechseln, denn diese sind nur für die Deep Space Beobachtung/ -fotografie geeignet und nicht für die Sonnenbeobachtung.  Bei Verwechslung droht Personen- und Material- Schaden!!!

H-Alpha Refraktor (HDPO)

Doppelsteck H-Alpha Refraktor (HDPO)

Kalzium- Spektralsonnenfilter:

 

Das Kalzium-Sonnenlicht liegt mit 395nm im Übergangsbereich vom Visuellen in den UV-Bereich. Dieser Wellenlängenbereich des Licht ist für die meisten Menschen außerhalb der Wahrnehmbarkeit und somit nicht sichtbar und eigentlich nur Fotographisch auswertbar. Auch sehr viele Teleskope sind für diesen Wellenbereich nicht geeignet, in dem das optische System diese Wellenlänge sehr stark absorbiert bzw. sehr schlechte Abbildungsqualtät aufweisen in dem diese außerhalb der berechneten Schärfenleistung der Optik liegt.

 

Die Sonnenbeobachtung im Kalzium-Licht birgt spezielle Gefahren die besondere Sicherheitsmaßnahmen erfordern. In dem das Kalzium-Licht für das Menschliche Auge fast nicht wahrnehmbar ist, erscheint das Sonnenbild im Okular sehr dunkel, aber bei nicht ausreichender zusätzlicher Filterung des Sonnenlicht neben dem Kalziumfilters, tritt unbemerkt schädliche UV-Strahlung ins Auge und wird erst dann bemerkt, wenn es schon im ungünstigen Fall, unheilbaren Augenschädigungen sich eingestellt haben. Aus diesen und das eigentlich nur fotografische das Kalzium-Licht der Sonne ausgewertet werden kann, ist von einer visuellen Beobachtung in diesen Fall abzuraten.

 

Es gibt wie bei der Halpha-Sonnenbeobachtung komplette spezielle Kalziumsonnenteleskope mit Infrarotfilter, Kalziumfilter und dem UV-Blockingfilter.

 

Die Okular Kalzium-Spektralfilter dürfen nicht ohne zusätzliche Sonnenvorfilterung angewendet werden.  Des weitern kann man den Herschelkeil als Vorfilter verwenden und den Kalziumfilter entsprechend bzw. zusätzlich einem Neutralengraufilter einsetzen.

Refraktor mit Kalzium-Sonennfilter und Herschelkeil (HDPO)

Korrekturmethodik zur Luftunruhebeseitigung in der Sonnen-, Mond- und Planeten- fotografie:

Aber eine der größten hörte für qualitative hochwertige Bilder in diesen speziellen Bereich der Sonnen-, Mond- und Planeten- Astrofotografie ist die Luftunruhe und sowie in der Planetenfotografie noch zusätzlich auftreten Planeteneigenrotation über die Fotobelichtungszeit bzw. über die noch längeren Gesamtvideoaufnahmezeit, die für die Softwarekorrektur der Luftunruhe benötigt wird.

 

Unter Luftunruhe versteht man vereinfacht, dass bei der visuellen und insbesondere in der Videoaufnahme sehr gut erkennbare, chaotische kurzfristiges wabern des Bildes, bezüglich deren Schärfe und Abbildungsform. Die Luftunruhe hat ihren Ursprung in der Erdatmosphäre, wenn das Licht der astronomischen Objekte durch diese tritt und in Abhängigkeit der Temperaturunterschiede der wandernden Luftschichtblasen unterschiedlich gebrochen wird. Dies ist etwa vergleichbar, mit dem wabern der Beckenbodenfliesen im Schwimmbad, wenn sich Wellen an der Wasseroberfläche kräuseln. Dieser verzerrende bzw. verschmierte wirkende Bildeffekt von der Luftunruhe, wird mit Luftunruhekorrekturprogrammen minimiert oder fast vollständig entfernt, mit der prinzipiellen Methode das sehr viele Bilder aufgenommen werden und die entsprechende Bilder ausgewählt werden, bei denen die Luftunruhe am geringsten ist und somit relativ die beste Schärfe- und Abbildungsqualität aufweisen. Diese von der Korrektursoftware mittels spezielle Algorithmus ausgewählte Bilder werden dann gestackt, indem sie ausgerichtet und deckungsgleich aufaddiert werden, um die zufällig aufgetretene Bildfehler zu eliminieren und die stabilen gute Bildinformation hervorzuheben. Je mehr Bilder insgesamt aufgenommen wurden, desto wahrscheinlicher ist auch die höhere Anzahl an Bilder mit geringer Luftunruhe und können somit mit steigender Anzahl die Bildqualität weiter verbessern. Aus diesem Grund nimmt man Videosequenzen auf, mit denen man in relativen kurzen Gesamtaufnahmezeiten, die meisten Bilder erhält. Aber mit der steigen Zeitdauer für die Aufnahme der Bilder tritt die Eigenrotation der Planeten immer mehr zu Tragen,  in dem sich der Planet weiterrotiert und die Bildinformation von der Planetenoberfläche entsprechend verschieben. Die Planetenrotationsgeschwindigkeit ist bekannt und wird von den Korrektursoftware der Planeteneigenrotation herangezogen, um für jedes Einzelbild nach seinen Aufnahmezeitindex entsprechend diese Verschiebung zurückzurechnen um ein deckungsgleiches Bild zu erhalten für das Stacken.

Video CCD - Farb oder Monochrom und weitere wichtige Kameraparameter in der Sonnen- und Mond-  fotografie:

Die Verwendung von Farbkameras bringt aus meiner Sicht für die Sonnenfotografie keine Vorteile. Den die Sonne und Mond zeigt von sich aus wenig Farbkontrast und es werden häufig noch spektrale Schmalbandfilter verwendet in der Sonnenbeobachtung die nur eine Farblinie durchlassen und folglich so um farbiges aber monochromes Licht handelt.

 

Für die Gewinnung der Farbinformation für einen Farbbildpunkt, werden bei den Farbdigitalenkameras, mindestens drei Lichtsensorzellen benötigt, für den Roten, Grünen und Blauen Bildinformationsanteil und werden mittels Bildbearbeitungsprogramm zu einem Farbbildpunkt zusammengesetzt. Dem gegenüber benötigen die monochromen Kameras nur eine Lichtsensorzelle pro Bildpunkt. In dem aber das Auflösungsvermögen bei den Digitalkameras von der Bildpunktgebenden Sensorfläche abhängig ist, im Fall Farb zu Monochrom mindestens 3 zu 1, ist folglich die Auflösung der Schwarzweis Kamera deutlich höher, vorausgesetzt bei etwa gleichen großen Pixeldurchmesser der einzelnen Lichtsensorzellen.

 

Mit der Chipfläche der Kamerasensoren steigt der Bildausschnitt der aufgenommen werden kann. Dies ist zum Beispiel entscheiden ob die komplette Sonne bei bestimmter Aufnahmebrennweite ins Bildformat passt oder nicht. Aber man muss Beachten bei der maximalen sinnvollen Chipgröße die auftretende Vignettierung Bildabschattungen / Ausleuchtfläche vom Teleskop) für das eingesetzte Teleskopsystem. Bei den derzeitigen verwendeten CCD- Videokameras, ist die Chipgrößen noch so klein das eine Vignettierung üblicher weise noch nicht zum tragen kommt. Dies sieht bei den Halb- und Vollformat CCD-Bildkamera, mit ihren deutlich größeren Chipflächen ganz anders aus. Hier tritt bei nicht ausreichender Ausleuchtfläche des Teleskops zur Chipfläche der Kamera markanten Abschattungseffekt zum Bildrand auf. Des weitern nimmt mit der Chipfläche auch die Zeit für das auslesen der Bildinformation aus dem Chip zu und damit die FPS ab. Die FPS (Frame Rate pro Sekunde) ist die Bildrate pro Sekunde die mit Videokamera aufgenommen werden kann. Aber auch die Verarbeitungsgeschwindigkeit des PC hat ein Einfluss auf die FPS und somit kann die tatsächliche FPS deutlich geringer sein als die maximale FPS der Kamera. Bei <5 FPS ist die Auslesezeit schon zu lang, das sich eine gewisse Luftunruhe gegenüber höhere FPS hier sehr negativ bemerkbar macht. Aus diesen Grund gibt es den Trennt mit immer höheren FPS aufzunehmen. Aber aus meiner Erfahrung bringt das nur was bis ca. max. 30 FPS einen merklichen Vorteil, darüber hinaus wird der Effekt bei noch höheren FPS so gering, das er nicht mehr bemerkbar ist und von andere negativen Bild beinflussende Faktoren, wie das z.B. höhere Rauschverhalten der schnelleren Ausleseelektronik, den eventuellen Vorteil der sehr hohen FPS wieder aufheben kann.

Von mir eingesetzte Equipment und Methodik zur Sonnenbeobachtung/ -fotografie:

Weiß-Licht der Sonne (Sonnenflecken, Sonnengranulation ...):

In der Weiß-Licht Sonnenfotografie setzte ich Folgendes Equipment ein:

 

Linsenteleskop - TEC dreilinsigen APO mit Ölspalt (140mm Öffn. / 980mm Brennweite f/7)

Herschelkeil - 2“ Baader mit Neutralgraufilter 0.6, 0.9, 1,8

Continuum Sonnenfilter – 2“ Baader (540nm +/-10nm)

CCD monochrome Videokamera – DMK 31 (1024x768 Pixel / 30Fps / ¼“ / ICX204AL)

ZWO ASI 178 MC ( 3096x2080 Pixel / 30Fps bei 14 bit ADC oder 60Fps bei 10 bit ADC)

Barlow – Baader 2“ CaF2 (2x -8x Brennweitenverlägerung)

Luftunruhesoftwarekorrektur: Autostacker 2 und Avi-Stack 2

 

 

In der oben aufgeführten Kombination APO, Herschelkeil mit Continuum- Sonnenfilter, DMK31, ZWO ASI 178MC und der Autostacker bzw. Avi-Stack Korrektursoftware zur Luftunruheeliminierung, in der Weiß-Licht Sonnenfotografie, erreiche ich gute Resultate, bezüglich der Detailschärfe und Kontrastreichtum in den Aufnahmen der Sonnenflecken und Sonnenkörnung.

Das komplette sichtbare Sonnenlichtspektrum wird mittels Herschelkeil und den Neutralfilter soweit reduzieret das die Dynamik der CCD für Hell/Dunkel voll ausgeschöpft werden kann. Zur Kontraststeigerung und Reduzierung der Luftunruhe, insbesondere auch für die visuelle Beobachtung, empfehle ich den Einsatz eines so genannten Baader Continuum Sonnenfilter, der das Sonnenlichtspektrum in einem sehr engen Spektralbereich im Grünen bei 540nm +/- 10nn nur durchlässt, in dem das menschliche Auge den höchsten Hell/Dunkel-Kontrast aufweist. Des Weiteren wirkt er reduzierend auf den Bildeffekt der Luftunruheunschärfe, dies beruht wahrscheinlich auf die kontraststeigende Wirkung des Continuum Filter.

 

Zur Brennweitenverlängerung setzte ich den 2“ CaF2-Barlowlinse, dieser zeichnet sich aus indem er bis zum Bildrand ein fast verzerrungsfreies und gleichmäßig Ausgeleuchtes Abbildung bis zum Kleinbildformat aufweist und zwischen 2x bis 8x die Brennweite verlängert.

 

Für die Bildgewinnung setze ich die DMK31 und  ZWO ASI 178MC ein, um Video - CCD Sequenz aufzunehmen für die Korrekturmethodik zur Luftunruhebeseitigung mittels der Autostacker bzw. AVI-Stack Software.

 

Vergleich Folie- und Glasfilter und Herschelkeil in der Weiß-Lichtsonnenfotografie:

 

Wenn ich meine Aufnahmen mit dem APO-TEC 140 mit Glas- bzw. Folien-Sonnenfiter und dem Herschelkeil vergleiche, weist der Herschelkeil ein deutlichen Detailschärfes und Kontrastreichers Bild auf. Als ein weiteres Gütezeichen tritt die Sonnenkörnung beim Herschelkeil deutlich hervor, was bei den andern zwei Filter (Glas / Folie), die ich eingesetzt habe, nicht bzw. nur verschwommen fotografisch Aufnehmen konnte.

Zwischen Folie- und Glasfilter hat der Glasfilter ein theoretisch qualitativen Abbildungsvorteil, aber praktisch nur selten zum tragen kommt und eher schlechter ist als bei den Folienfilter. Bei den kostengünstige Glasfilter handelt es sich zumeist um nicht optisch geschliffen Glas und hier macht die Schichtdickenschwankung in der Glasstärke im dickeren Glas deutlich negativ bemerkbar, gegenüber den sehr viel dünneren Folienstärken. Wenn es sich aber um einen guten optische geschliffenen Glasfilter handelt, ist er zumindest in der Preisklasse eines Herschelkeil oder beim größeren Teleskopdurchmesser deutlich darüber.

Kalzium-Licht der Sonne (Sonnenflecken, Sonnengranulation, Plage ...):

In der Kalzium-Licht Sonnenfotografie setzte ich Folgendes Equipment ein:

 

Linsenteleskop - TEC dreilinsigen APO mit Ölspalt (140mm Öffn. / 980mm Brennweite f/7)

Herschelkeil - 2“ Baader

Kalziumokularsonnenfilter – 2“ Baader (395nm +/-8nm)

CCD monochrome

Videokamera – DMK 31 (1024x768 Pixel / 30Fps / ¼“ / ICX204AL)
ZWO ASI 178 MC ( 3096x2080 Pixel / 30Fps bei 14 bit ADC oder 60Fps bei 10 bit ADC)

Barlow – Baader 2“ CaF2 (2x -8x Brennweitenverlägerung)

Luftunruhesoftwarekorrektur: Autostacker 2 und Avi-Stack 2

 

Für die Sonnenfotografie im Kalzium-Licht setze ich auch wie bei dem Weiß-Licht den TEC und Herschelkeil als Sonnenvorfilter ein. Es werden hier die verwendete Neutralfilter im Weiß-Licht gegen den Kalzium-Spektralfilter ausgetauscht.

 

Die Bildgewinnung erfolgt analog der Weiß-Licht angewandte Technik, mittels Video - CCD Sequenzaufnahme und Korrekturmethodik zur Luftunruhebeseitigung mittels Autostacker bzw. AVI-Stack Software.

 

Die erreichbare Abbildungsqualität der Kalzium- zur Weiß-Licht Sonnenfotografie, in meinen Anwendungsfall, ist geringer in der Detailschärfe sowie Kontrastreichtum der Sonnenflecken, aber die Plagebereiche treten im Kalzium-Licht als deutlich hellere Gebiete hervor. Wie schon in einem oberen Kapitel aufgeführt ist das Kalzium-Licht nicht geeignet für die visuelle Beobachtung, da in diesem Spektrallicht das menschliche Auge nichts oder nur sehr wenig wahrnimmt. Eine gesundheitliche Gefährdung bei der visuelles Kalzium-Licht Beobachtung in der Kombination mit dem Herschelkeil ist unwahrscheinlich.

Halpha-Licht der Sonne (Protuberanzen, Filamente, Plage, Rosette, Busch, Grain, Sonnenflecke ...):

In der Halpha-Licht Sonnenfotografie setzte ich Folgendes Equipment ein:

 

Lunt Halpha Doppelstack (60/50mm Öffnung / 500mm Brennweite f/8 und 1200 Blocking

Halpha 656nm 0,5-0,9Angström / Doppelstack 0,4-0,5Angström)

CCD monochrome Videokamera – DMK 31 (1024x768 Pixel / 30Fps / ¼“ / ICX204AL)

ZWO ASI 178 MC ( 3096x2080 Pixel / 30Fps bei 14 bit ADC oder 60Fps bei 10 bit ADC)

Barlow – Baader 2“ CaF2 (2x -8x Brennweitenverlägerung)

Luftunruhesoftwarekorrektur: Autostacker 2 und Avi-Stack 2

 

 

Bei den Spektralfilter Halpha wird im Gegensatz zu dem Weiß-Licht nur ein sehr enger Spektralbereich des Sonnenlichts durchgelassen und so die Lichtmenge reduziert. Im Halpha-Licht strahlen die Angeregten Wasserstoffatome der Sonnenoberfläche bzw. Sonnenprotuberanzen. In Abhängigkeit der Halpha- Spaltbreite des Filters können bei einer Splatbreite von >0.5 bis 0.8 Angström besser die Protuberanzen und <0.5 bis 0.3 Angström die Sonnenoberflächenstrukturen beobachtet werden. Die Spaltbreite kann man bei den Lunt mit der Kippeinstellung den inneren Halpha-Filter von 0,9-0,5Angström und dem zusätzlich aufsetz baren Doppelsteckfilter von 0,5-0,4Angström so justieren werden, um den jeweilige optimale Bereich einzustellen.

 

Die Bildgewinnung erfolgt analog der Weiß-Licht angewandte Technik, mittels Video - CCD Sequenzaufnahme und Korrekturmethodik zur Luftunruhebeseitigung mittels Autostacker und AVI-Stack Software.