Himmelsbeobachtungen mit dem Fernglas

Wenn sich der angehende Sternfreund mit den Grundbegriffen der Astronomie vertraut gemacht hat und auch schon die bekanntesten Sternbilder am Himmel finden kann, wird in ihm der Wunsch nach einem optischen Instrument zwecks Erweiterung des Horizonts wach werden. In der Regel wird dann der Kauf eines kleinen oder mittleren Fernrohrs in Erwägung gezogen, von denen es dieser Tage zahlreiche attraktive Angebote gibt, sei es nun über Internet, Fachhändler oder Discount-Warenhäuser.

Darum soll es jedoch hier nicht gehen. Vielmehr will ich ein Instrument, das in den meisten Haushalten bereits vorhanden ist, näher behandeln: Das Fernglas. Der Anfänger in der beobachtenden Astronomie mag dieses vielleicht ignorieren, weil er ihm die Eignung für astronomische Beobachtungen abspricht. Da liegt er aber falsch, wie die folgenden Ausführungen bestätigen werden. Ich will sogar so weit gehen und behaupten, dass der angehende Amateurastronom den richtigen Umgang mit optischen Instrumenten mit einem Fernglas erlernen sollte, ehe er den Kauf eines größeren Teleskops in Erwägung zieht.

Ein Fernglas? Das vergrößert doch kaum. Wie soll es da für Himmelsbeobachtungen geeignet sein? So mag mancher Einsteiger argumentieren. Auch wenn es auf den ersten Blick eigenartig erscheinen mag, die Vergrößerung ist die am wenigsten wichtige Eigenschaft eines optischen Instruments. So gibt es in der Tat nur eine Hand voll Objekte, die hohe Vergrößerungen erfordern, weil nur dann feine Details sichtbar werden: Da wären Sonne, Mond und die hellen Planeten zu nennen.

Am wichtigsten ist der Durchmesser des Objektivs, also des Licht sammelnden Mediums, das dem zu beobachtenden Objekts zugewandt ist. Dieses Objektiv erzeugt ein Bild des Objekts, das dann durch den dem Auge zugewandten Teil des Fernglases, dem Okular, vergrößert betrachtet wird. Je größer das Objektiv ist, desto mehr Licht sammelt und verstärkt es: Wir können schwache Sterne und Nebel sehen, die dem bloßen Auge verborgen bleiben - unabhängig von der Vergrößerung. Ein gutes Beispiel hierfür ist der Sternhaufen Praesepe im Krebs, der auch unter der Bezeichnung M 44 bekannt ist. Das bloße Auge sieht bloß ein rundliches Nebelfleckchen. Im Fernglas löst es sich in Einzelsterne auf - ein prächtiger Anblick.

Ein Fernglas bietet ein großes Gesichtsfeld von bis zu 7°. Ein Fernrohr kann da nicht mithalten, mit speziellen Weitwinkelokularen kommt man da höchstens auf 2°, und das auch nur mit schwächsten Vergrößerungen. Das bedeutet, dass sich ein Sternhaufen wie die bereits erwähnte Praesepe im Fernrohr nur noch als ein mehr oder weniger lockeres Sternfeld manifestiert. Der Haufencharakter, der bei der Fernglasbeobachtung noch deutlich war, geht somit im Fernrohr völlig verloren. Es gibt am Himmel auch viele großflächige Nebel, die gar nicht in das Blickfeld eines Fernrohres passen, also in ihrer Gesamtheit nur im Fernglas beobachtbar sind. Hinzu kommt noch ein weiterer Aspekt: Im Fernglas, das ja ein Doppelfernrohr darstellt, beobachtet man beidäugig, was wesentlich angenehmer ist als das einäugige Beobachten mit dem Fernrohr, es sei, man benutzt hier teure Binokulare. Daher bringt die Beobachtung im Fernglas auch plastische Effekte.

So wird deutlich, dass viele stellare Objekte ihren Charakter eigentlich nur bei Betrachtung mit dem Fernglas offenbaren. Die Fernrohrbeobachtungen bringen da höchstens bei schwachen Vergrößerungen etwas: Ich kann hier auch aus eigener Erfahrung sprechen: Bei meinem Fernrohr von 4" Objektivdurchmesser (102mm) benutze ich am häufigsten die 30-fache Vergrößerung, weil diese mit gut 1,5° das größte Gesichtsfeld bietet. Ansonsten verwende ich ein Fernglas von 10x50, d. h. es vergrößert 10fach bei einem Objektivdurchmesser von 50mm. Die meisten Amateurastronomen benutzen neben ihrem Fernrohr auch ein Fernglas für schnelle Übersichten oder im Urlaub. Ich selber muss zugeben, dass ich mein Fernglas häufiger benutze als mein Fernrohr.

Und hier wären wir auch schon bei der Frage, was für ein Fernglas für astronomische Beobachtungen am geeignetsten ist. Primär zählt hier, wie schon weiter vorn erwähnt, der Durchmesser des Objektivs. Je größer er ist, desto mehr Licht wird gesammelt und umso schwächere Sterne oder Nebel können erkannt werden. 50mm sind gut brauchbar, in der Regel haben diese Gläser Vergrößerungen von 7 bis 10fach. Qualitativ gute Gläser dieses Formats sind im Fachhandel für relativ wenig Geld zu haben. Außerdem haben sie den Vorteil, dass sie aufgrund ihres geringen Gewichts noch freihändig benutzt werden können. Allerdings empfiehlt sich in jedem Fall ein Fotostativ zur festen Aufstellung. Dies gilt natürlich besonders für Supergläser mit Objektiven von 100mm Durchmesser oder mehr, die für astronomische Beobachtungen ganz besonders geeignet sind. Sie leisten nahezu genau so viel wie kleine oder mittlere Amateurteleskope. Jedoch sind diese nicht billig (unterhalb einer vierstelligen Eurosumme dürften sie kaum zu kriegen sein) und für den Anfänger mit wenig beobachterischer Erfahrung kaum empfehlenswert. Ich selbst würde aufgrund eigener Erfahrung zu einem 10x50 Fernglas raten. Es zeigt durch seine hohe Lichtstärke schwache Objekte, macht das Urlaubsgepäck nicht schwer und kostet nicht die Welt.

Womit wir bei der Preisfrage angelangt wären: Diese dürfte für viele Sternfreunde wichtiger sein als die astronomische Eignung des ins Auge gefassten Glases. Wie viel Geld muss ich also ausgeben, um ein qualitativ gutes Glas zu bekommen, das sich nicht bloß zur Beobachtung einheimischen Wildes eignet? Diese Frage ist schwer zu beantworten. Auf jeden Fall sollte es im Geschäft möglich sein, einen Blick durch das Objekt seiner Begierde zu werfen. Wenn das Glas da einen guten Eindruck macht, d. h. ein klares, helles, kontrastreiches Bild ohne merkbare Fehler zeigt, kann man durchaus zugreifen. Natürlich ist es von Vorteil, wenn man mehrere Gläser vergleichen kann. Da wird sich schnell die Spreu vom Weizen trennen. In der hier primär behandelten Kategorie wird der Sternfreund durchaus Angebote von 50€ bis zu über 500€ vorfinden. In der Regel geht man da in der hochpreisigen Kategorie kaum ein Risiko ein, derartige Gläser sind optisch hervorragend und bestens verarbeitet - aber eben halt nicht für jeden bezahlbar.

Wie nun sieht es in der mittleren oder unteren Preisklasse aus? Ich selbst habe diesbezüglich keine großen Erfahrungen, kann aber eine Art ´Momentaufnahme' von meinem letzten Urlaub auf der Kanareninsel Teneriffa liefern, der, wenn diese Zeilen geschrieben werden (Oktober 2004) nicht einmal zwei Monate zurückliegt. Das war schon ein bisschen kurios: Regelmäßige Besucher der Kanarischen Inseln wissen, dass es in den dortigen Touristenzentren ein schier erdrückendes Angebot an Elektronikartikeln jedweder Art gibt. Während meines Urlaubs war das Überangebot an Digitalkameras besonders bemerkenswert. Aber auch Ferngläser waren zahlreich im Angebot. Rein optisch machten die schon einiges her: Die Vergütungen (das sind farbige Beläge auf den Objektiven, die Reflexe verhindern sollen) der Objektive leuchteten knallorange, hier sollte auch suggeriert werden, dass diese Ferngläser wohl ganz besonders für nächtliche Beobachtungen geeignet seien, ganz im Stil spezieller Infrarot - Nachtsichtgeräte. Üblicherweise haben Vergütungen der Fernglasobjektive eine bläuliche oder grünliche Farbe. Die Gläser waren auch nicht preisausgezeichnet, so dachte ich, dass es sich nur um irgendwelchen Billigschrott handeln konnte. Trotzdem wollte ich doch einfach mal wissen, was die taugen. Und der Blick durch eines dieser Gläser war verblüffend: Ich hatte ein klares, scharfes und kontrastreiches Bild. Mein Bruder, der schon seit vielen Jahren mein ständiger Urlaubsbegleiter ist, war gleichfalls beeindruckt. Und als mir der Verkäufer den Preis von 49€ (!) nannte, war das Glas natürlich sofort gekauft, obwohl in dieser Beziehung keine Notwendigkeit bestanden hatte, weil ich im Gepäck mein 10x50 Glas hatte (für das ich vor etwa 4 Jahren umgerechnet etwa 175€ bezahlte, was sich also durchaus schon in der mittleren Preiskategorie bewegt).

Das Billigglas weist an seinem rechten Tubus die Zahlen 800x400 aus, und es ist mir bis heute nicht gelungen herauszufinden, was das bedeutet. Der Durchmesser der Objektive beträgt 50mm, und die Vergrößerung ist 7fach. So machte ich dann an den Folgetagen vom Hotelbalkon aus den Vergleichstest mit den beiden Gläsern, welcher dann auch überraschend ausfiel: Das Billigglas war optisch nahezu genauso gut wie das teure, bei Mondbeobachtungen lieferte das Billigglas sogar ein etwas schärferes und kontrastreicheres Bild. Das teurere Glas konnte als Vorteile gegenüber dem Billigglas nur das etwas größere Gesichtsfeld, ein marginal helleres Bild sowie die etwas bessere Verarbeitung ins Feld führen: So gab die Fokussiereinheit am Billigglas bei mäßigem Druck mit dem Finger deutlich nach, während sie beim teureren steif blieb und sich kaum bewegte. Jedenfalls hatte das Billigglas meinen spontanen Vergleichstest deutlich gewonnen.

Dieses Beispiel mag nicht mustergültig sein, aber es zeigt, dass man sich mit preiswerten Ferngläsern nicht unbedingt schlechte optische Qualität einhandelt. Es kommt immer auf den Einzelfall an.

Bevor ich nun genauer auf das eingehe, was man mit dem Fernglas am Himmel beobachten kann, ein paar Worte zu dessen optischen Eigenschaften. Im Prinzip ist ein Fernglas ein Doppelfernrohr auf der Basis des so genannten astronomischen Fernrohres, das der berühmte Astronom Johannes Kepler (1571- 1630) vor etwa 400 Jahren erstmals beschrieb, weshalb man auch heute noch vom Keplerschen Fernrohr spricht: Die Objektivlinse entwirft ein kleines Bild des beobachteten Objekts, das dann mittels der Okularlinse vergrößert betrachtet wird. Das ist jetzt natürlich sehr vereinfacht ausgedrückt, denn weiter gehende Ausführungen würden den Rahmen des Berichtes sprengen.

Astronomische Fernrohre liefern auf dem Kopf stehende Bilder. Bei einem Fernglas, das ja primär für Beobachtungen auf der Erde konzipiert ist, wäre dieser Umstand nicht besonders komfortabel, daher wurden hier zwischen Objektiv und Okular Prismen platziert, die das Bild wieder aufrecht stellen. Überhaupt besteht das Fernglas nicht bloß aus den vier Linsen, die man äußerlich sieht: Es ist ein komplexes System aus Linsen und Prismen, wobei die Objektive aus zwei und die Okulare aus mindestens vier Linsen bestehen. Dies ist nötig, um optische Fehler weitestgehend zu minimieren.

Hält man das Fernglas gegen eine helle Fläche, so sieht man in den Okularen ein kleines Scheibchen, die so genannte Austrittspupille. Deren Größe bestimmt, wie viel Licht das Auge des Beobachters erreicht. Sie errechnet sich, indem man den Objektivdurchmesser in mm durch die Vergrößerung teilt, das Ergebnis ist der Durchmesser der Austrittspupille in mm: Bei unserem 10x50 wären das also 50/10=5mm. Die Pupille des menschlichen Auges erreicht bei optimaler Dunkelanpassung einen Durchmesser von maximal 6mm oder 7mm, bei älteren Menschen vielleicht nur 5mm. So macht es wenig Sinn, ein Fernglas zu benutzen, dessen Austrittspupille größer ist als die des Auges: So hat ein Glas 9x63 eine Austrittspupille von 7mm, aber wenn das Beobachterauge bloß auf 5mm kommt, kann dies die Lichtmenge, die das Glas erfasst, gar nicht aufnehmen.

Was nun kann man mit dem Fernglas am Himmel sehen? Auf jeden Fall mehr, als der Einsteiger in der beobachtenden Astronomie zunächst glauben mag.

Unser Mond ist ein schönes Beispiel, wie Abb. 1 zeigt. Selbst mit bloßem Auge sind helle und dunkle Flächen auf dem Erdtrabanten erkennbar, das Fernglas offenbart selbst bei geringster Vergrößerung eine Menge Details.

Man halte sich vor Augen: Der Mond ist im Mittel 380.000km von der Erde entfernt, somit erscheint er bei zehnfacher Vergrößerung so, als sei er bloß 38.000km entfernt. Da werden bei guter Luft durchaus Krater von lediglich 10km Durchmesser erkennbar.

Natürlich sind auch Mondfinsternisse eine Paradeangelegenheit für das Fernglas. Abb. 2 zeigt die totale Mondfinsternis vom 4. April 1996.

Auch unsere Sonne ist ein dankbares Beobachtungsobjekt.

Allerdings sei an dieser Stelle dringendst vor ungeschützter Sonnenbeobachtung gewarnt! Ohne geeignete Filter darf man mit optischen Geräten niemals in die Sonne schauen!

Schwere Augenschäden bis zur Erblindung sind die Folge. Auch mit bloßem Auge darf man keinesfalls in die Sonne schauen.

Selbst wenn die Sonne dicht am Horizont steht und ihr Licht durch Dunst oder Nebel stark abgeschwächt wird, kann der Blick mit dem ungeschützten Auge gefährlich sein.

Sonnenbrillen, geschwärzte Gläser oder überbelichtete Filmenden stellen keinen ausreichenden Schutz dar. Am besten sind spezielle Folienfilter, die man als Zuschneideware von verschiedenen Anbietern kaufen kann. Diese kann man dann auf eine geeignete Halterung kleben und auf die Objektive des Fernglases oder Fernrohres stecken.

Wer allerdings die Ausgabe für diese nicht besonders billige Folie scheut, kann sich im Sportgeschäft für wenige Euro Rettungsfolie kaufen. Diese Aluminiumfolie dämpft in zwei oder drei Lagen das Sonnenlicht sehr effektiv und ist genauso sicher wie die Spezialfolie. Jedoch ist die Bildqualität bei der Rettungsfolie schlechter.

Größere und mittlere Sonnenflecken sind im Fernglas ohne weiteres zu sehen, besonders große sind schon dem freien Auge zugänglich, wie es zuletzt im Herbst 2003 der Fall war. Diese Sonnenflecken erscheinen dunkel, weil sie im Durchschnitt etwa 1000°C kühler sind als die sie umgebende Sonnenoberfläche. Deutlich wird im Fernglas auch die Verdunkelung der Sonnenscheibe zum Rand hin. Sie erklärt sich aus der Tatsache, dass wir am Rand in tiefere und weniger heiße Schichten der Sonnenkugel schauen.

Das Foto zeigt den Venustransit vom 8. Juni 2004, aufgenommen hinter dem Okular meines Vierzöllers. Der Anblick entspricht dem im Fernglas. Die Randverdunkelung ist auf diesem Foto deutlich zu sehen. Fleckenmäßig war zu dieser Zeit kaum etwas los.

Womit wir auch schon bei den Planeten wären. Der sonnennächste unter den Geschwistern der Erde, der Merkur, ist freiäugig recht schwierig zu beobachten, da er sich nie sehr weit von der Sonne entfernt. Er ist nur morgens vor oder abends nach Sonnenuntergang zu sehen. Jedoch ist es bei klarem Himmel und guter Horizontsicht nicht allzu schwer, Merkur zu finden. Das Fernglas kann uns helfen, den Planeten auch unter schlechteren Bedingungen (Horizontdunst!) aufzufinden. Das Scheibchen des Planeten erscheint maximal unter einem Winkel von 15", sodass es im Fernglas als Punkt erscheint. So entgehen dem Beobachter auch die unterschiedlichen Beleuchtungssituationen (Phasen), die der Planet (ähnlich wie unser Mond) zeigt.

Für Venus, den nächsten Planeten, der auch der letzte ist, der innerhalb der Erdbahn um die Sonne läuft, gelten ganz ähnliche Bedingungen wie für Merkur: Auch die Venus ist nur morgens oder abends zu sehen, jedoch viel länger als Merkur, da sie sich weiter von der Sonne entfernen kann. Außerdem ist unser nächste planetare Nachbar nach Sonne und Mond das hellste Himmelsobjekt und somit selbst bei schlechten Bedingungen kaum übersehbar. Ihre Phasen sind im Fernglas zumindest dann erkennbar, wenn sie der Erde recht nahe steht und einen Durchmesser von 30" und mehr erreicht.

Der erste Planet außerhalb der Erdbahn ist der rötlich leuchtende Mars. Er erreicht bei größter Erdnähe maximal einen Durchmesser von 25" und ist dann zumindest in stärker vergrößernden Ferngläsern soeben noch als Scheibchen zu erkennen. Auf Oberflächendetails müssen wir verzichten.

Jenseits der Marsbahn schwirren in einem breiten Gürtel zahlreiche kleine Körper um die Sonne, die so genannten Planetoiden oder Asteroiden. Die größten unter ihnen weisen Durchmesser von einigen 100km auf. Dem bloßen Auge bleiben sie verborgen, im Fernglas sind sie jedoch mit Hilfe einer guten Sternkarte, in die man die Position des Objekts einträgt, durchaus zu finden. Es sind Ceres, Pallas, Vesta und Juno.

Auf die Planetoiden folgt der größte Planet unseres Sonnensystems, der Jupiter. Er ist der hellste nach Venus (es sei, Mars steht in günstiger Erdnähe und übertrifft ihn dann). Maximal erreicht er einen Durchmesser von fast 50" und ist selbst im schwach vergrößernden Fernglas deutlich als Scheibchen zu erkennen.

Die Wolkenbänder seiner Atmosphäre bleiben dem Fernglas jedoch verborgen, es sei, man benutzt ein Superglas mit etwa zwanzigfacher Vergrößerung: Ab diesem Bereich liegen die dicksten Wolkenbänder nach meiner eigenen Erfahrung an der Grenze der Wahrnehmbarkeit.

Betrachtet man Jupiter im Fernglas, so wird man bis zu vier Lichtpünktchen in seiner unmittelbaren Nähe erkennen: Es handelt sich hier um die vier größten Jupitermonde Io, Europa, Ganymed und Callisto. Sie sind teilweise größer als unser Mond, und die hellsten von ihnen, Io und Ganymed, wären sogar schon mit bloßem Auge sichtbar, wenn der helle Jupiter sie nicht überstrahlte.

Der nächste Planet, Saturn, ist auch gleichzeitig der letzte, der mühelos mit bloßem Auge erkannt werden kann. Saturn ist nach Jupiter der größte Planet und für sein Ringsystem bekannt. Es kann allenfalls in Gläsern mit sehr starker Vergrößerung andeutungsweise erkannt werden. Dafür ist der größte Saturnmond Titan im Fernglas recht leicht zu erkennen. In sehr lichtstarken Gläsern sind vielleicht auch noch die schwächeren Monde Rhea und Thetys zu sehen.

Dem Saturn folgt der Uranus. Seine maximale Helligkeit liegt an der Grenze der Wahrnehmbarkeit für das bloße Auge. Im Fernglas ist er aber, ähnlich wie die helleren Planetoiden, recht leicht auffindbar, zumal er sich gegenwärtig (Herbst 2004) im Bereich der Sternbilder Steinbock/Wassermann aufhält, wo die Sterndichte relativ gering ist und somit auch schwache Sternchen deutlicher auffallen. Ähnliches gilt für den noch schwächeren Neptun, der mit bloßem Auge nicht mehr sichtbar ist.

Seine ganze Stärke spielt das Fernglas jedoch im stellaren Bereich aus. Wie schon weiter vorn angedeutet, zeigt es Sterne, die dem bloßen Auge nicht mehr zugänglich sind. Ähnliches gilt für Sternhaufen und Nebel. Das will ich hier etwas greifbarer machen: Das bloße Auge sieht maximal noch Sterne der 6. Größe, wobei die Bezeichnung Größe für die Helligkeit steht. Dieses System der Größenklassen für die Sternhelligkeiten wurde bereits kurz nach Christi Geburt durch den Astronomen Ptolemäus (der auch für sein bis weit in die Neuzeit anerkanntes Weltsystem bekannt ist) eingeführt und hat, etwas verfeinert, auch heute noch Gültigkeit. Nach Ptolemäus sind die hellsten Sterne von 1. Größe, die schwächsten von 6. Größe. Um das Wort Größe nicht immer ausschreiben zu müssen, ersetzt man es heutzutage durch ein kleines, m (was für magnitude (lat. Größe) steht. Da es aber auch Sterne und Planeten gibt, die heller als 1m sind, wurde die Skala über 0m bis in die Minusbereiche erweitert. Und da der Helligkeitsunterschied zwischen zwei Größenklassen etwa 2,5 beträgt, d. h. ein Stern 2m ist 2,5mal schwächer als einer von 1m, kommt man um die Einführung von Dezimalstellen nicht herum. So erreicht Venus maximal eine Helligkeit von -4,7m, Jupiter und Mars -2,9m, während der hellste Stern des Himmels, Sirius im Sternbild Großer Hund, es immerhin auf -1,5m bringt.

Das bloße Auge sieht, wie schon weiter vorn erwähnt, unter günstigen Bedingungen noch Sterne 6m, unter extrem klarem Himmel vielleicht 6,5m oder 7,0m. Ein lichtstarkes Fernglas zeigt durchaus Sterne, Sternhaufen oder Nebel von 11m oder 12m, also etwa 100mal schwächere Objekte. Die Sternanzahl nimmt mit abnehmender Helligkeit sprunghaft zu. Man durchmustere einmal das schillernde Band der Milchstraße. Im Fernglas löst es sich in unzählige Einzelsterne auf - ein prächtiger Anblick. Oder freisichtig diffuse Fleckchen entpuppen sich beim Beobachten mit dem Fernglas als dicht gedrängte Sternhaufen oder fein strukturierte Gasnebel.

Das Foto zeigt den bekannten Orionnebel. Aufgenommen habe ich das Foto im Januar 1997 im westafrikanischen Gambia mit einem 125mm-Teleobjektiv. Die rötliche Farbe, die von Wasserstoff herrührt, ist im Fernglas nicht zu sehen, hier erscheint der Nebel eher grünlich.

Auch im Bereich der Doppelsterne ist das Fernglas kein Versager: Man durchmustere den Himmel einfach ziellos. Es ist erstaunlich, wie viele Sternpaare, die dem freien Auge nicht zugänglich sind, dabei im Blickfeld auftauchen. Oder ein freisichtiger Einzelstern löst sich im Fernglas in zwei Komponenten auf. In vielen Fällen sind dies physische Paare, d. h. sie bilden ein System und sind gravitativ aneinander gebunden. Es gibt aber auch die so genannten optischen Doppelsterne, hier stehen zwei Sterne nur zufällig in fast der gleichen Blickrichtung.

Das unbewaffnete Auge kann zwei Sterne noch trennen, wenn sie einen Abstand von etwa 2´ haben, das ist ungefähr 1/16 des Vollmonddurchmessers. Das Fernglas trennt durchaus noch Sternpaare mit einem gegenseitigen Abstand von weniger als 30".

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