Kennzahlen

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Eine Einführung in die wichtigen Kennzahlen astronomischer Teleskope

Zunächst soll die Frage geklärt werden, welchen Zweck ein astronomisches Teleskop überhaupt erfüllen soll. Einsteiger sind häufig der Ansicht, die wichtigste Aufgabe eines Teleskops sei es, entfernte Objekte "näher heranzuholen" - sie also zu vergrößern. Richtig - dieses ist eine wichtige Funktion des Teleskops! Ebenso wichtig ist jedoch eine andere Eigenschaft - nämlich die Fähigkeit mehr Licht zu sammeln und damit schwache Objekte heller darzustellen.

Inhaltsverzeichnis


Die Öffnung

Wie gerade besprochen ist eine der wichtigsten Aufgaben, die ein Teleskop erledigen soll, Licht zu sammeln. Wie leicht einzusehen ist, steht diese Fähigkeit im direkten Zusammenhang mit der Größe der Licht sammelnden Fläche. Diese wird gewöhnlich als Durchmesser des Objektivs in Millimeter oder Zoll angegeben und als Öffnung bezeichnet Grundsätzlich gilt, dass eine Verdoppelung der Öffnung zu einer Vervierfachung des Lichtsammelvermögens führt.

Größenvergleich zweier Spiegelrohlinge mit 150mm bzw. 250mm Durchmesser
Im Bild links sind zwei Glasrohlinge mit einem Durchmesser von 150mm bzw. 250mm zu sehen. Das Teleskop mit einer Öffnung von 150mm wird Licht von einer Fläche von (r2 * pi) etwa 175 cm2 sammeln. Dagegen wird das Teleskop mit einer Öffnung von 250mm schon das Licht von einer Fläche von knapp 500cm2 sammeln. Es ist leicht einzusehen, dass mit dem größeren Teleskop auch wesentlich lichtschwächere Objekte sichtbar werden.

Auch das sogenannte Auflösungsvermögen - also die Fähigkeit dicht beieinander liegende Objekte noch getrennt darstellen zu können - steht im direkten Zusammenhang mit der Öffnung. Ein Teleskop mit größerer Öffnung kann bei gleicher Vergrößerung prinzipiell feinere Details auflösen als ein Teleskop mit kleinerer Öffnung. In der Praxis sind also z.B. auf dem Jupiter mehr Wolkenbänder und Wirbel in den Wolkenbändern zu sehen. Das Auflösungsvermögen eines Teleskops wird in Bogensekunden angegeben. 60 Bogensekunden entsprechen einer Bogenminute, 60 Bogenminuten entsprechen einem Grad und 360 Grad entsprechen einem vollen Kreis. Ohne optische Hilfsmittel kann ein normales menschliches Auge zwei Punkte bei hellem Tageslicht als getrennt wahrnehmen, wenn sie einen Abstand von 3 Bogenminuten haben. Nehmen wir als Beispiel ein Paar Autoscheinwerfer. In einem Abstand von einigen Metern können wir sie noch deutlich als zwei einzelne Objekte wahrnehmen. In einem Abstand von einigen Kilometern können wir sie zwar noch deutlich sehen, können aber nicht mehr entscheiden, ob wirklich beide Scheinwerfer eingeschaltet sind - wir können sie nicht mehr als einzelne Objekte trennen. Eine Bogensekunde entspricht nun in etwa dem Abstand, den diese beiden Autoscheinwerfer voneinander haben, wenn wir in meinem Heimatort bei Bremen stehen und sich das Auto irgendwo im Ruhrgebiet befindet. Beide Teleskope aus unserem Beispiel sollten in der Lage sein, die Scheinwerfer auch aus dieser Entfernung als einzelne Objekte zu trennen, wobei das Teleskop mit einer Öffnung von 150mm hier an seine Grenzen stößt.

Durch das größere Auflösungsvermögen eines Teleskops steigt auch die maximal sinnvolle Vergrößerung. Geht man mit der Vergrößerung über den Wert dieser für ein bestimmtes Teleskop maximal sinnvollen Vergrößerung hinaus, so wird das Bild zwar tatsächlich noch größer, es können aber keine weiteren Details aufgelöst werden. Das Bild wird nur zunehmend flauer. Als Faustformel kann man als maximale Vergrößerung den doppelten Wert der Öffnung in Millimeter annehmen. Das Teleskop mit einer Öffnung von 150mm hat also eine maximal sinnvolle Vergrößerung von 300x, beim Teleskop mit einer Öffnung von 250mm kann bis zu einer Vergrößerung von maximal 500x vergrößert werden. Die tatsächliche sinnvolle Maximalvergrößerung wird übrigens in der Praxis häufig durch äußere Umstände wie unruhige Luftverhältnisse (Seeing) usw. stark eingeschränkt

Die Brennweite

In Anzeigen wird häufig aggressiv mit der großen Brennweite eines Teleskops geworben. Dieser Wert ist aber für die Leistungsfähigkeit nicht so entscheidend. Wichtiger ist das Verhältnis zwischen Öffnung und Brennweite. Dieses Verhältnis wird als Blende oder Öffnungsverhältnis angegeben. Ein Teleskop mit einer Öffnung von 150mm und einer Brennweite von 900mm hat dementsprechend die Blende 6 oder ein Öffnungsverhältnis von f/6. Hat ein Teleskop mit gleicher Öffnung nur eine Brennweite von 600mm so hat es ein Öffnungsverhältnis von f/4 oder die Blende 4. Dieses Teleskop hat also eine kleinere Blende bzw. ein größeres Öffnungsverhältnis und man würde es als das "schnellere" Teleskop bezeichnen.

Die Vergrößerung

Durch die Optik des Teleskops wird ein "Zwischenbild" erzeugt, dass wir uns mit den Okular ansehen können. Das Okular wirkt dabei wie eine Lupe. Durch die Verwendung unterschiedlicher Okulare können wir so leicht die Vergrößerung wählen, mit der wir uns ein Objekt betrachten möchten. Der Zusammenhang ist dabei recht einfach. Wenn wir an unserem Teleskop aus dem vorherigen Beispiel (150mm f/6) ein Okular mit einer Brennweite von 20mm verwenden, dann erreichen wir eine 45fache Vergrößerung. Diese Vergrößerung bezeichnet man auch mit 45x. Um die Vergrößerung einer Kombination aus Teleskop und Okular zu berechnen, muss also lediglich die Brennweite des Teleskops durch die Brennweite des Okulars geteilt werden (900mm/20mm=45). Die Maximalvergrößerung des selben Teleskops wird dann also entsprechend mit einem 3mm Okular erreicht (900mm/3mm=300). Wie schon oben erwähnt, ist die theoretisch sinnvolle Maximalvergrößerung nur selten auch in der Praxis sinnvoll. Generell kann man davon ausgehen, dass die Einflüsse unruhiger Luft stärker in Erscheinung treten, je stärker vergrößert wird. Dazu kommt, dass mit zunehmender Vergrößerung ein zunehmend kleinerer Himmelsausschnitt zu sehen ist und dass das Bild zunehmend lichtschwächer wird.

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