Nach fast zehn Jahren (Urfassung dieses Textes) entspricht dieser Artikel nicht mehr meinen eigenen Qualitätsanforderungen, er bleibt zwar zunächst unverändert verfügbar, ich empfehle aber dringend stattdessen die Ausführungen im neu überarbeitetem Artikel "Das Teleskop: Aufbau & Erläuterungen" sowie die dort verlinkten tiefergehenden Artikel zu diesen Themen zu lesen.
Auch hier will ich nicht so weit ins Detail gehen dass man ein Mathematik- oder Physikstudium zum Verstehen braucht, aber ich möchte etwas näher auf einige wichtige Grundbegriffe und die Funktionsweise verschiedener Teleskopsysteme eingehen.
Auch hier will ich nicht so weit ins Detail gehen dass man ein Mathematik- oder Physikstudium zum Verstehen braucht, aber ich möchte etwas näher auf einige wichtige Grundbegriffe und die Funktionsweise verschiedener Teleskopsysteme eingehen.
Einige wichtige Grundbegriffe
Das Öffnungsverhältnis
- Dies gibt eigentlich nur das Verhältnis von Öffnung zur Brennweite
an, also beispielsweise 900mm Brennweite / 90mm Öffnung ergibt ein
Öffnungsverhältnis von f/10. Bei Teleskopen spricht man auch landläufig
von "schnellen" und "langsamen" Öffnungsverhältnissen. Als schnell wäre
so zum Beispiel ein 102/500 Teleskop mit f/5 zu bezeichnen während oben
genantes Beispiel mit f/10 ein langsames System ist. Was macht nun den
Unterschied. Da kommen wir zum nächsten wichtigen Begriff der so
genannten Austrittspupille - kurz AP. Die AP
ist der Durchmesser des Bildes der das Okular Richtung Auge verlässt.
Sie hängt direkt von der Öffnungszahl des Teleskops und der Brennweite
des eingesetzten Okulars zusammen: AP (in mm) = Okularbrennweite /
Öffnungszahl.
Warum
ist dies nun so wichtig? Das menschliche Auge hat seinerseits eine
Eintrittspupille die i.d.R. nie größer als 7mm werden kann (bei
optimaler Dunkeladaption), bei manchen Menschen, gerade bei steigendem
Alter kann dieser Wert auch abnehmen. Ist die AP die aus dem Okular ins
Auge trifft also höher als 7mm wird Helligkeit verschenkt, da das Auge
gar nicht in der lage ist, das größere Bild auf die Netzhaut zu leiten.
Ein Beispiel: Ein Teleskop hat ein Öffnungsverhältnis von f/5, setzt man
ein 32mm Okular ein beträgt die AP 6,4mm also schon sehr nah am Wert
der sinnvollen AP. Ist das Öffnungsverhältnis also "schnell" können
größere Austrittspupillen mit kleineren Okularbrennweiten erreicht
werden als bei langsamen Geräten. So ist es bei Öffnungverhältnissen von
sagen wir einmal f/12 praktisch unmöglich mit verfügbaren Okularen eine
maximaler AP von 7mm zu erreichen, die Okularbrennweite müsste 84mm
betragen! Auch eine untere Grenze gibt es bei der AP, er liegt um die
0,6mm und durch ihn errechnet man auch die maximale sinnvolle
Vergrößerung. Grundsätzlich sind hohe AP nur unter dunklem Himmel
sinnvoll, da der Himmelshintergrund ansonsten zu hell erscheint und das
Sehen von schwachen Objekten erschwert oder gar verhindert. Hohe AP ins
also bei Beobachten von schwachen Objekten (wie Galaxien oder Nebel)
sinnvoll während bei hellen Objekten wie konzentrierten Kugelsternhaufen
oder auch Planeten eine kleinere AP sinnvoller ist.
Nicht
verschwiegen werden darf, dass schnellere Öffnungsverhältnisse auch
bessere Okulare erfordern, da bei ihnen optische Fehler stärker zu Tage
treten und nur durch hochwertige (und meist sehr teure) Okulare die
Bildschärfe (insbesondere am Bildrand) gewährleistet wird. So merke ich
bei meinem 90/500 FH Refraktor mit einem Öffnungsverhältnis von f/5,5
schon beim Einsatz meiner Plösslokulare, dass die Sterne am Bildfeldrand
nicht mehr punktförmig sondern verzerrt sind.
Teleskop-Typen
1.) Refraktor - Linsenteleskop
Fragt
man einen Laien was er sich unter einem Teleskop vorstellt wird er in
den meisten Fällen das klassische Linsenteleskop beschreiben. Man
unterscheidet bei Linsenteleskopen zwischen verschiedenen optischen
Designs. Das allererste Teleskop war ein einfacher chromatischer
einlinsiger Refraktor mit einem ganz erheblichen Farbfehler.
Wie kommt nun dieser oben erwähnte Farbfehler zustande?
Das
Objektiv bringt die Lichtstrahlen in einem Brennpunkt zusammen,
allerdings muss es dies für verschiedene Farben tun und durch die
unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts können einfache Linsen diese
Brennpunkte nicht nah genug an einander bringen, dadurch treten
Farbsäume auf und das Bild wirkt mitunter etwas unscharf. Die
Frauenhofer oder auch Luftspaltachromaten schaffen es schon recht gut
den Farbfehler auf ein erträgliches Maß zu senken, er ist aber definitiv
zu sehen und zwar um so stärker und auch störender um so schneller das
Öffnungsverhältnis ist. Heutzutage sind achromatische Objektive der
Standard und im Einsteigerbereich üblich. Darüber hinaus gibt es
ED-Refraktoren (manchmal auch als Halb-APOs angepriesen), dies sind
Linsenteleskope die durch die Kombination spezieller Glassorten den
Farbfehler minimieren, sowie die äußerst teuren und meist sehr
hochwertigen Apochromaten (APO) die praktisch keinen Farbfehler mehr
aufweisen. Die unterschiedlichen Farbfehler sind unten anhand von
Mondfotos demonstriert, der kurzbrennweitige Fraunhofer produziert den
auffälligsten, während der langbrennweitige FH schon weniger Farbsäume
produziert und der APO praktisch farbfehlerfrei ist. (Die Fotos sind
nicht 100% aussagekräftig, da sie unter verschiedenen Bedingungen zu
unterschiedlichen Zeiten aufgenommen worden sind.)
Refraktoren
bieten in der Regel mehr Kontrast und eine feinere punktförmige
Sternabbildung (gute Qualität von Objektiv und Okularen vorrausgesetzt).
Bis 6" (150mm) sind Refraktoren üblich und sofern man sich keinen
Apochromaten kauft auch noch erschwinglich, sie sind dann aber schon
recht unhandlich und benötigen eine sehr stabile Montierung. Im
untersten Preissegment ist der berühmte Lidl-Refraktor ein beliebtes
Einsteigergerät, das 70/700 FH Teleskop ist auf einer beinahe
ausreichend dimensionierten Astro-3 Montierung montiert und kostet nur
etwa 70€ - er bietet einen schönen Einstieg, in dieser Preisklasse wird
man definitv nichts finden was qualitativ auch nur annähernd an den
"Lidl" heran kommt.
2.) Newton-Spiegelteleskop
Der
Newton ist das klassische Spiegelteleskop. Hauptbestandteile sind der
Haupstspiegel und der Fangspiegel. Der Einblick erfolgt durch den vorne
seitlich angebrachten Okularauszug (OAZ). Das Licht fällt zunächst auf
den Hauptspiegel am hinteren Ende des Tubus, von dort werden die
Lichtstrahlen auf den um 45° gegen die optische Achse geneigten
Fangspiegel geworfen von wo aus das Licht in den OAZ geleitet wird. Bei
einigen Teleskopen wird die Brennweite durch eine Linse vor dem OAZ
künstlich verlängert, man spricht vom katadioptrischen Newton. Dieses
System ist in der Preisklasse von Einsteigergeräten nicht zu empfehlen
weil die Qualität meist stark zu wünschen übrig lässt und zum anderen
weil die nötige Justage äußerst schwierig ist. Der Fangspiegel ist an
der Fangspiegelspinne aufgehängt, diese besteht aus vier, manchmal auch
nur drei und bei sehr billigen Teleskopen auch nur aus einer Streben.
Durch den Fangspiegel im Strahlengang wird das Bild abgeschattet, man
spricht von Obstruktion. Diese Abschattung kostet Kontrast, weshalb
versucht wird die Obstruktion möglichst niedrig zu halten. Ein Vorteil
von Spiegelteleskopen ist unbestritten der im Vergleich zu Refraktoren
günstigere Preis bei gleichzeitig größerer Öffnung und damit mehr
Lichtsammelvermögen. Auch sind Spiegel mit großer Öffnung inzwischen
recht erschwinglich zu bekommen, so kosten Spiegelteleskope mit 8" (um
die 200mm) Öffnnung inzwischen etwa soviel wie Linsenteleskop mit nur 4"
(um die 100mm), jeweils ohne Montierung bzw. einfacher Dobsonmontierung
und in der einfacheren Qualitätsregion. Womit sich jeder Benutzer eines
Newtons befassen muss (lieber früher als später) ist das Thema Justage
bzw. Kollimation. Dazu empfehle ich die Seite von Ekkehard Grohs,
dort findet sich eine sehr gut verständliche Anleitung. Durch ihre
meist größere Öffnung und dem damit einhergehenden höheren Gewicht
benötigen sie eine ausreichend dimensionierte Montierung
um wackelfreies Beobachten zu ermöglichen. Eine sehr einfache und
gleichzeit geniale Art der azimutalen Montierung bei Newtons ist die
sogenante Dobsonmontierung, eine Holzbox die so genannte Rockerbox in
die der Tubus eingehängt wird. Die Nachführung erfolgt beim Dobson
per Hand, eine motorische Nachführung ist zwar mit einigem Aufwand (und
Kosten...) möglich aber eigentlich unüblich, der Dobson ist somit ein
Teleskop das mehr auf visuelle Beobachtungen ausgelegt ist. Ob man mit
dieser Art der Montierung zurecht kommt kann man meiner Meinung nach nur
durch Ausprobieren bei anderen Sternfreunden mit solchen Geräten
herausfinden. Entscheidenter Vorteil der Dobsons ist, dass die Kosten zu
90% in die Optik fliessen und somit bessere oder größere Spiegel
erlauben. So kostet ein Spiegel mit 114mm Öffnung auf einer ordentlichen
Montierung schon genausoviel wie ein Dobson mit 200mm Öffnung oder
anders ausgedrückt: Um einen 200mm Spiegel stabil parallaktisch zu
montieren muss man mindestens einige Hundert Euro in eine ausreichende
Montierung investieren. Natürlich gibt es auch beim Newton optische
Nachteile, einer ist mit der Obstruktion durch den Fangspiegel schon
genannt. Ein anderer sind Abbildungsfehler durch den Spiegel wie
beispielsweise Koma - dabei bekommen Sterne am Bildrand Schweife und
sind nicht mehr punktförmig, durch sehr genaue Justage kann man das Koma
auf ein Minimum reduzieren und oftmals ist auch das Okular (mit) Schuld
an unsauberen Sternabbildungen. "Abschalten" kann man das Koma aber nur
beim Einsatz von (teuren) Komakorrektoren oder gänzlich andere optische
Spiegelsysteme bei denen die Koma durch Linsen korrigiert wird.
3.) Schmidt-Cassegrain Teleskop
Das
Schmidt-Cassegrain-Teleskop (kurz SCT) besitzt neben Spiegeln auch
Linsen im Strahlengang und zählt deshalb zu den Katadioptern. An der
Öffnung des Teleskops sitzt eine Korrektorplatte, eine so genannte
Schmidt-Platte. An ihr ist auch der Fangspiegel befestigt der die vom
Hauptspiegel reflektierten Lichtstrahlen durch ein Loch in der Mitte des
Hauptspiegels zum Okular leitet. So besitzt dieser Teleskoptyp das
selbe Einblickverhalten wie ein Linsenteleskop. Die Korrektorplatte
korrigiert Bildfehler des Spiegels. Durch den doppelten Strahlengang
durch den Tubus sind diese Teleskope trotz ihrer langen Brennweite sehr
kompakt, allerdings auch nicht ganz billig. Es gibt noch viele
weitere Abarten ähnlicher Teleskopsysteme, ich will sie nur kurz
erwähnen weil sie alle ähnlich aufgebaut sind. Makustov Teleskope haben
eine dickere meniskusförmige Korrektionsplatte, der Sekundärspiegel ist
dafür Teil der Korrektorplatte und nicht verschraubt (sie sind mitunter
schon sehr günstig zu bekommen). Wie es ein Schmidt-Cassegrain-Teleskop
gibt, so gibt es auch nur Schmidt- bzw. Cassegrainteleskope.
Schmidteleskope sind einfache Newtons mit Korrektorplatte während
Cassegrain-Teleskope, keine Korrektorplatte besitzen aber den selben
Strahlengang wie das SCT. Es gibt noch einige andere mit leichten
Variationen, neu im Amateursektor sind die Ritchey-Chrétien-Teleskope,
die von außen kaum von einem SCT zu unterscheiden sind, aber ein
besseres Bild liefern soll und erheblich teurer ist...
[Quellen] Dieser Artikel basiert auf meinen Erinnerungen an alles was ich jemals zum Thema in diversen Büchern gelesen habe, die Formel zur AP-Berechnung, sowie die Inspiration zu den von mir erstellten Grafiken habe ich aus dem dtv-Atlas zur Astronomie von 1973 - Sollte ich grobe Fehler in den Text eingebaut haben, bitte ich um Feedback zur Korrektur :-)