Während wir auf die Himmelsqualität nur einen
sehr beschränkten Einfluss durch unsere Standortwahl haben, können
wir insbesondere bei der Dunkeladaption für unsere
Hauptbeobachtungsinstrumente – unsere Augen – einiges tun um zumindest
auf dieser Seite möglichst beste Vorraussetzungen für eine freudvolle
Beobachtung der zumeist schwachen Deepskyobjekte zu erreichen.
Unser Auge, das ist den meisten Menschen klar, ist das
wichtigste Sinnensorgan, das wir besitzen. Bei der visuellen
Deepskyastronomie ist es somit nach dem Teleskop das wichtigste
„Ausrüstungsteil“, das wir mit uns führen.
Das Auge wurde während der Evolution in den
vergangenen Milliarde Jahren
gleich Dutzende Male „erfunden“, immer
wieder auf eine andere Art aber immer mit dem Ergebnis, dass dem
zentralen Nervensystem des Lebewesens (über)lebenswichtige
Informationen über seine Umwelt mitgeteilt werden. So verwundert es
auch nicht, dass so vielfältig wie die Organismen, auch die
Leistungsfähigkeiten und Schwerpunkte der Augen in der Natur sind. Nun
stand der Mensch nie unter dem Zwang besonders „nachtsichtige“ Augen zu
entwickeln um zu überleben, dies wäre auf Kosten unserer Vorteile bei
der Tagsichtigkeit gegangen und genau dort lag eben unser Vorsprung vor
unseren Fressfeinden. Trotzdem kann das menschliche Auge auch in der
tiefen Dunkelheit der Nacht bestimmte Dinge sehen und wahrnehmen, nur
eben anders als im Licht des Tages, für das Erkennen von potentiellen
Gefahren reichte dieses Nachtsehen aus und ich komme später noch darauf
zurück wie wir uns eine oder zwei Besonderheiten dieser Entwicklung
auch beim Beobachten am Teleskop noch zu Nutze machen können.
Dazu schauen wir uns einmal ganz grob den Aufbau
des Auges auf, vereinfacht besteht er aus dem optischen Teil, also
Linse, Pupille, Iris, Hornhaut und Glaskörper die allesamt dafür da
sind, den Lichteinfall zu regulieren sowie die Schärfeeinstellung für
unterschiedlich weit entfernte Objekte, und dem sensorischen Teil, der
das einfallende Licht in elektrische Impulse umwandelt und an unser
Gehirn schickt – die Netzhaut mit ihren Sehzellen.
Die Grösse der Pupille bzw. die Iris regelt den
Lichteinfall auf die Netzhaut, jeder hat sicher schon oft beobachtet,
dass die Pupille in Sekundenbruchteilen kleiner wird wenn helles Licht
einfällt und sich dann nach einiger Zeit wieder maximal aufweitet wenn
es die Helligkeit, besser gesagt Dunkelheit zulässt.
Dies ist ein kleiner Teil des Adaptionsprozesses,
der uns optimal auf das Sehen in Dunkelheit vorbereitet, im Vergleich
zum chemischen Adaptionsprozess geht das Öffnen der Pupille recht zügig
von statten. Bei Dunkelheit kann sich die Pupille zwischen 6 und 8mm
weit öffnen, das ist von Person zu Person unterschiedlich und lässt
meist mit dem Alter nach (4-5mm sind in höherem Alter nicht unnormal
aber nicht unweigerlich der Fall). Dieser Wert ist nicht unwichtig,
denn das „Gegenstück“ zur (Eintritts)pupille (EP) ist die so genannte
Austrittspupille (kurz AP) des Okulars, also wie dick der austretende
Lichtbündel ist. Vergrössert man die AP des Okulars über die maximal
mögliche Öffnung der eigenen Pupille wird Licht verschenkt, weil das
Strahlenbündel nicht ganz ins Auge eindringen kann. Unabhängig von der
persönlichen EP setzt man deshalb häufig 7mm als maximal sinnvolle AP
des Okulars ein.
(Exkurs: Auch wenn ich es in anderen Artikeln
schon intensiver behandelt habe, hier nochmal die Formel zur Berechnung
der AP eines Okulars: Okularbrennweite in Millimeter geteilt durch
Öffnungszahl (f/x) des Teleskops – f/x = Teleskopbrennweite :
Teleskopöffnung – Bsp.: 30mm Okular an einem f/5 Teleskop: 30:5=6 ->
6mm AP)
An dieser Stelle ein Wort zu allen Brillenträgern und Menschen mit Sehfehlern: Das ist in aller Regel keinerlei
Hinderungsgrund für erfolgreiche Deepskybeobachtungen! Fehlende
Sehschärfe (fast egal wieviel Dioptrin) wird beim Fokussieren des
Okulars vollständig ausgeglichen und somit ist es auch nicht notwendig
beim Beobachten eine Brille zu tragen (das geht mir z.B. so). Leidet man
an einer Hornhautverkrümmung, in der Fachsprache "Astigmatismus" ist
der Verzicht auf die Brille nicht so einfach, denn die Sternabbildung
wird unabhängig von den optischen Komponenten des Teleskops nicht
punktförmig sondern verzerrt sein. Je nach Stärke des Astis kann das
durchaus stören, so dass die meisten Beobachter mit diesem Problem die
Brille die diesen Fehler ausgleicht einfach bei der Beobachtung
anbehalten. Am Rande sei erwähnt, dass es auch Zusatzlinsen für
bestimmte Okulare gibt, die den Astigmatismus ausgleichen können.
Darüber hinaus können diese Sehfehler mit dem Unterschreiten
einer bestimmten AP ihre Relevanz verlieren, sprich: Beim Einsatz von
kurzbrennweitigen Okularen (= hohen Vergrösserungen) fallen diese Fehler
auch ohne Brille nicht mehr ins Gewicht. Wie weit die AP runter muss ist von Person zu Person unterschiedlich, man spricht von 2-3mm.
Die Netzhaut kann man als das Äquivalent zum Chip
einer Kamera sehen. Die einzelnen Nervenzellen repräsentieren demnach
die Pixel die im Gehirn zu einem Abbild der Umwelt zusammengesetzt
werden. Das auch noch sehr gewitzt, denn fast in der Mitte der Netzhaut
sind wir eigentlich blind – der so genannte blinde Fleck ist nicht mit
Nervenzellen besetzt, weil dort der zentrale Sehnerv die Anbindung an
unser Gehirn ermöglicht, dieses gleicht aber diesen „toten Bereich“
durch intensive Rechenleistung aus, so dass wir nie ein „Loch“ in
unserem Gesichtsfeld haben. Eine weitere besondere Stelle der Netzhaut
ist der „gelbe Fleck“ oder auch Fovea, hier sehen wir mit besonders
guten Auflösung und Schärfe, weil sich hier besonders viele
Nervenzellen befinden, tagsüber sprechen wir deshalb auch vom fovealen
Sehen weil die Sehachse genau dort endet.
Die Nervenzellen der Netzhaut teilen sich in zwei
verschiedene Arten. Die Zapfen und die Stäbchen, während die Zapfen für
das Farbsehen zuständig sind, erlauben uns die Stäbchen das
Dämmerungs- oder Nachtsehen, sie sind um ein vielfaches empfindlicher
als die Zapfen. Dies ist auch der Grund, warum wir in der Nacht kaum
oder keine Farben erkennen können ("Nachts sind alle Katzen grau")...
Zapfen (farbig) & Stäbchen (grau)
Während die Zapfen eine bestimmte Lichtmenge
brauchen um aktiviert zu werden, sprechen die Stäbchen schon auf ein
einzelnes (!) Photon an, jedoch wird unser Gehirn nie ein einzelnes
Photon melden, das geschieht nur wenn einige benachbarte Zellen mit
aktiviert werden (ein Grund warum bei höherer Vergrösserung auch
vermeintlich schwache Objekte noch mehr Details zeigen können). Ich
bitte zu entschuldigen wenn ich jetzt noch weiter in scheinbar unnötige
Details gehe, aber wie wir später noch sehen werden ist das nicht
gänzlich unwichtig.
Ein entscheidender Nachteil des Sehens bei
Dunkelheit ist, dass in der vorher genannten Fovea (Punkt des
schärfsten Sehens mit höchster Auflösung der Netzhaut), nur Zapfen
(dafür sehr dicht gepackt) und keine Stäbchen zu finden sind. Nachts
sind wir also an dieser schärfsten Stelle des Auges leider auch am
unempfindlichsten. Stattdessen müssen wir lichtschwache Details von
Deepskyobjekten mit den Aussenbereichen der Netzhaut beobachten, hier
sind wir durch die Überzahl an Stäbchen bei Dunkelheit im Vorteil.
Allerdings dürfen wir dazu das Objekt das wir beobachten nicht direkt
anschauen. Man spricht beim „Danebenblicken“ auch vom indirekten Sehen.
Dieses Mehr an Lichtempfindlichkeit erkauft man sich leider mit dem
Verlust an Auflösungsvermögen, deshalb ist das gezielte „Festnageln“
von Details eine Frage der Übung. Hierbei muss man für sich selbst
durch Übung herausfinden wie weit vom Zentrum entfernt man die besten
Resultate erreicht, je weiter man wegblickt, desto stärker wird die
Lichtempfindlichkeit aber ebenfalls nimmt die Schärfe weiter ab. Sehr
wichtig ist beim Nichtfovealen Sehen ist auch, dass man in die richtige
Richtung vom Objekt wegblickt, da der blinde Fleck nicht ganz mittig
sondern in Richtung Nase versetzt liegt, schaut man mit dem rechten
Auge rechts vorbei und mit dem linken Auge links vorbei.
Eine weitere evolutionär bedingte Besonderheit
unserer Augen können wir uns ebenfalls am Teleskop zu Nutze machen: Wir
nehmen bei schlechten Lichtverhältnissen bewegte Objekte sehr viel
besser wahr als statische, deshalb kann es vor allem bei sehr schwachen
Objekten oder Details über Sehen oder Nichtsehen entscheiden wenn wir
das Teleskop leicht hin und herschwenken während wir das Gesichtsfeld
des Okulars betrachten. Wofür dieses verstärkte Erkennen von Bewegungen
aus den Augenwinkeln von essentiellem Vorteil für unsere Urahnen war
liegt auf der Hand.
In den Sehzellen (sowohl Zapfen als auch Stäbchen)
ist der Sehfarbstoff Rhodopsin eingelagert, trifft nun ein Photon auf
die Nervenzelle ändert sich die räumliche Ausrichtung der Atome dieses
Moleküls, der Lichtreiz wird weitergegeben. Die dumme Eigenschaft des
Rhodopsins ist es nun aber, dass es bei einem ausreichend starken
Lichtreiz in Millisekunden zerfällt. Bis sich ein maximales Niveau
aufgebaut hat dauert (je nach Quelle) 15 bis 30min. Also braucht unser
Körper nach jeder Blendung während des Nachtsehens
mehr als eine viertel Stunde bis wir unser optimales Nachtsichtniveau
wieder erreicht haben – Das ist der Hauptgrund warum helles Licht der
Feind eines jeden visuellen Deepskybeobachters ist!
Nun zerfällt das Rhodopsin glücklicherweise nicht
bei jeder Wellenlänge des Lichts genauso schnell. Während das Auge im
Bereich zwischen blau und grün (500 nm) besonders empfindlich ist, baut
sich das Rhodopsin bei tiefrotem Licht sehr viel
langsamer ab, die Blendung nimmt somit ab. Schnell wird so klar warum
wir nur rote Lampen mit auf unsere Beobachtungsabende mitnehmen... Das
Problem bleibt, dass ein zu helles Licht egal welcher Farbe unsere
Nachtsichtempfindlichkeit stark herabsetzt und ein erneutes Adaptieren
notwendig macht. Dazu kommt, rot ist nicht gleich rot, natürlich haben
die meisten von uns keine Möglichkeit eine Spektralanalyse unserer
Lampen zu machen (interessantes hierzu in einem Artikel im
Interstellarum Sonderheft Teleskope) aber man sollte schon darauf
achten, dass die Lampe ein sauberes rot produziert und keine Violett-
oder Orangetöne, somit bekommt man reines Rot viel eher mit roten LEDs
hin als mit gefärbten Weisslichtlampen.
Zum Vergleich der verschiedenen Helligkeiten habe
ich mal eine Auswahl an Taschenlampen und Rotlichtlampen fotografiert,
jeweil 8 Sekunden bei f/5,6 und ISO 400
Lampe 1: Schwache 1x LED Taschenlampe (weiss)
Lampe 2: selbstgebaute 3xLED (rot)
Vergleich Astroklemmlampe (Originalzustand) und Fahrradrücklicht (rot) - Danke an Jan für dieses Foto
(selbe Aufnahmedaten, andere Kamera)
Lampe 3: Schwache (Batterie) 3xLED Taschenlampe mit Nagellack (rot)
Lampe 4: Schwache Astroklemmlampe 1xLED mit Nagellack + Folie (rot)
Realer Anblick der beiden schwächeren Rotlichtlampen bei Nacht (ISO 400 ca. 1s)
Zu den Lampen ist abschliessend zu sagen: Auch die
dunkelste blendet dich etwas! Die letzte Lampe in dieser Reihe klemmte
nur wenige Tage bevor ich diesen Artikel schrieb auf meinem
Zeichenblock, zeigte auf ein Blatt Papier und half mir eine Zeichnung
vom Cirrusnebel zu bewerkstelligen - Trotz der wirklich schwachen
Funzel, brauchte ich nach dem Einzeichnen von Details oder Sternen immer
etwas Zeit bis ich wieder genausoviel sah wie vor dem Blick aufs
Papier! Und obwohl sie in einem Winkel neben dem Teleskop stand, der
keine direkte Strahlung in Richtung Auge oder Okular schickte, war der
Unterschied zwischen ein- und ausgeschalteter Lampe auffällig, sie blieb
also immer aus wenn ich mich wieder auf ein Detail im Okular
konzentrieren wollte.
Ausser den Leuchten auf die wir zum Blick auf Sternkarten oder Zeichenbretter auch beim Beobachten nicht völlig
verzichten können, gibt es aber noch weitere, vermeidbare
Störlichtquellen die unsere Adaption zu Nichte machen können. Als
erstes sind das natürlich direkte Blendungen durch Häuser, Laternen und
vorbeifahrende Autos. Schon bei der Wahl des Beobachtungsplatzes bzw.
der Stelle am Platz kann man das vermeiden. Ist man durch Garten,
Terrasse oder gar Balkon dazu gezwungen Kompromisse einzugehen, sollte
man trotzdem mit allen Mitteln versuchen direkte Blendungen
auszuschalten, das ist an erster Stelle natürlich das Licht in der
eigenen Wohnung, andere Blendquellen lassen sich eventuell mit Tüchern
oder aufstellbaren Wänden abblocken oder zumindest mindern.
Eine weitere vermeidbare Quelle zur Zerstörung
unserer wichtigen Adaption ist die inzwischen verbreitete (Un)Sitte
alles und überall „paperless“ zu managen. Anstelle von Atlanten und
ausgedruckten Sternkarten wird gerne das Smartphone oder gar eine Note-
oder Netbook gezückt. Es steht selbstverständlich ausser Frage welche
Vorteile das Mitführen komplexer Sternkartensoftware bringt. Die Frage
die man sich beantworten muss ist, ob man gewillt ist diesen durchaus
nachvollziehbaren Wunsch nach Annehmlichkeit mit dem unweigerlichen
Verlust an Beobachtungsqualität zu bezahlen. Auch „Nachtmodi“ in diesen
Programmen führen immer zu einer weitaus höheren Blendung und
Herabsetzung des Nachtsichtfähigkeit als das Benutzen einer schwachen
Lampe mit Kartenmaterial (selbst ein schwarzes Display leuchtet noch
wesentlich heller als eine Rotlichtlampe). Ein Weg, den vor allem
Astrofotografen wählen, ist das Display mit tiefroter dicker Folie
abzudecken (im Astrohandel erhältlich). Als visueller Beobachter würde
ich aber von dieser vermeidbaren Quelle abraten, Computer und
Smartphone für die Astronomie nutze ich selber ständig und auch sehr
gerne, aber eben nicht auf dem Feld wo ich versuche möglichst viel im
Okular zu erkennen. Einige Hoffnungen diese scheinbar unvereinbaren
Welten zusammenzuführen setze ich in die so genannten eInk Displays wie
man sie heute schon in Ebookreadern findet, sie haben keine aktive
Beleuchtung und verhalten sich im Prinzip wie Papier. Leider sind sie
bisher a.) noch relativ teuer in ausreichender Grösse und b.) noch
nicht in Geräten eingebaut die Astronomiesoftware unterstützen.
Smartphone 1: Helligkeitsstufe 2/5 normales (dunkles) Hintergrundbild
Smartphone 2: Niedrigste Helligkeitsstufe (1/5) mit rot/schwarz Bild ("Nachtmodus")
Zu guter Letzt komme ich auf die Möglichkeit des
„Sehdopings“ zu sprechen, keine Angst hier müssen keine illegale,
potentiell gefährliche Substanzen eingenommen werden, das Gegenteil ist
der Fall! Was gemeinhin als gesund gilt ist auch gut für das Auge –
Vitamin A ist besonders wichtig für unser Auge, ein eklatanter Mangel
führt zu Nachtblindheit. Möhren können also schonmal nicht schaden ;)
Ausser diesem ohnehin wichtigen Stoff für unser Sehen gibt es etwas,
das ganz gezielt die für das Nachtsehen so wichtige Rhodopsinproduktion
ankurbelt: Anthocyane. Was zunächst gefährlich klingt sind schlicht
natürliche Pflanzenfarbstoffe, besonders reichlich vorhanden in
Heidelbeeren. Eine persönliche Einschätzung der Wirksamkeit kann ich
nicht abgeben, es gab aber einen (wissenschaftlich gewissenhaft
durchgeführten) Versuch vom Amateurastronomen Uwe Pilz, der damit eine
Verbesserung der Dunkelsichtigkeit bei allen Probanten nachweisen
konnte. Wie stark diese ausfällt ist allerdings von Person zu Person
unterschiedlich. Den Wirkstoff bekommt man tatsächlich in der Apotheke
in Tablettenform zu kaufen, ich selbst konsumiere aber lieber direkt
das Naturprodukt ;) Zwar ist es nicht Jedermanns Sache ein ¾ bis 1 Glas
Heidelbeeren zu essen, aber schaden tut es in keinem Fall und lecker
ist es noch dazu (3-5 Stunden vor der Beobachtung).
Fast noch wichtiger als solche „Hilfsmittelchen“ ist es aber auf bestimmte andere Stoffe zu verzichten
wenn eine ernsthafte Beobachtung ansteht. So setzt bewiesener Massen
der Konsum von Alkohol und Nikotin das Sehvermögen herab. Ich bin
selbst Raucher und es fällt mir auch nicht leicht auf den Glimmstengel
zu verzichten, aber der Effekt ist messbar vorhanden! Dazu noch ganz
wichtig: Ausgeschlafene Augen sehen mehr als übermüdete, das weiss
jeder Autofahrer der in den späten Abendstunden noch unterwegs
ist (und
davon können die meisten Amateurastronomen ein Lied singen...).
© 2011 Benny Hartmann
