Zur Fotografie des Mondes
von Thierry Legault
mit Ergänzungen von Wolfgang Paech



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Zur moderne Planetenfotografie von Christopher Go
Hochaufgelöste Detailaufnahmen des Mondes - Seeingbedingungen
 
Als Seeing bezeichnet man die Qualität der Ersatmosphäre über dem Teleskopstandort. Die Atmosphäre der Erde ist durchmischt von vielen verschiedenen lokalen Schichten, die unterschiedliche Temperaturen haben können (siehe Abbildung links).

Turbulente Luftbewegungen (Wind und Thermik) verursachen zufällige atmosphärische Temperatur und Dichteschwankungen. Daraus ergeben sich kleinräumige Änderungen des Brechungsindex mit dem Resultat dass das beobachtet Bild des Mondes nicht gleichmäßig scharf ist.
Das Seeing besteht aus mehreren Komponenten die weiter unten auf dieser Seite angesprochen werden.
Die beiden links gezeigten Bilder demonstrieren die erreichbare Bildqualität (beide Bilder wurden mit einem identischen Teleskop aufgenommen).

Links: Aufnahme mit einer preiswerten Webcam (50 Euro) bei durchschnittlichen Seeingbedingungen.

Rechts: Aufnahme der gleichen Mondregion mit einer hochwertigen Videokamera bei exzellenten Seeingbedingungen


Beide Bilder lassen sich durch Anklicken vergrößern.
Das Seeing verfälscht und verändert die Einzelbilder einer Videosequez in vielfältiger Form. Man unterscheidet generell zwischen dem
  • blurring: die Einzelbilder sind insgesamt unscharf, die Bilder "blähen" sich auf und "schrumpfen" in schnellem Wechsel und dem
  • image motion:die Einzelbilder bleiben scharf fokussiert aber zeigen einen schnellen Ortswechsel im Gesichtsfeld, Detailstrukturen werden verzerrt dargestellt.
Im allgemeinen überlagern sich beide Effekte und das wird als durchschnittliches Seeing bezeichnet.

In einer Nacht mit durchschnittlichem Seeings können höchstens 1- bis 10% der Einzelbilder für ein Summenbild eingesetzt werden. Während Zeitintervallen mit sehr guten Seeingbedingungen können allgemein 20 bis 50% der Einzelbilder gestackt werden.

Mit einer digitalen Spiegelreflexkamera oder einer single shot CCD Kamera sind deshalb mehrere dutzende Aufnahmen von Einzelbildern erforderlich, um ein gutes Summenbild zu erzeugen.

Bei Aufnahmen mit einer CCD Videokamera erzeugt 1 Minute Videosequenz bei einer Aufnahmefrequenz von 30 Bildern pro Sekunde bereits 1.800 Einzelbilder. Bei einer Chipgröße von 1024 x 768 Pixeln wird das unkomprimierte Datenfile bereits weit über 1 Gigabyte groß.


Die beiden folgenden Bilder zeigen links: das schlechteste Bild einer kurzen Videosequenz und rechts: das beste Bild aus der gleichen Aufnhamesequenz (beide Bilder lassen sich durch Anklicken vergrößern). Hinweis: auf Grund der schnell wechselnden Seeingbedingungen ist die Bildauswahl sehr kritisch !
 
Merke: Aufgrund schnell wechselnder Seeingbedingungen ist wegen der ultraschnellen Bildaufnahme einer Videokamera (bis zu 120 Bilder pro Sekunde) die Technik des lucky imaging der Aufnahmetechnik mit einer DSLR/CCD Kamera "haushoch überlegen. Viele Nächte mit mittlerem Seeing können mit der Videotechnik genutzt werden, wogegen mit DSLR/CCD Kameras keine verwertbaren Bilder aufgenommen werden.
 
Die allgemeinen Seeingbedingungen der oberen Atmosphäre sind naturgemäß durch den Beobachter nicht zu beeinflussen. Die Länge des Lichtweges vom Mondlicht durch die Atmoshäre spielt aber durchaus eine Rolle, denn je länger der Lichtweg ist, desto stärker wird das Licht durch das Seeing beeinflusst. Deshalb gilt:

Je höher das Aufnahmeobjekt über dem Horizont, desto geringer die Einflüsse von Seeingeffekten. Zwischen dem Zenit und 30 Grad über dem Horizont legt das Licht einen doppelten Weg durch die Atmosphäre zurück, zwischen 30 und 15 Grad Horizonthöhe verdoppelt sich der Lichtweg erneut.


Tipp: Seeingeffekte sind Wellenlängenabhängig ! Im blauen Spektralbereich sind die Seeingeffekte deutlich größer als im roten Wellenlängenbereich.
Der Einsatz von Gelb- und Rotfiltern ist sinnvoll, um das Seeing zu "beruhigen". Die daraus resultierende Verlängerung der Belichtungszeit kann durch eine Erhöhung der elektronischen Bildverstärkung (Gain) kompensiert werden.

Noch besser funktionieren so genannte IR Bandpassfilter. Hier wird der komplette sichtbare Spektralbereich ausgefiltert und die Einzelbilder werden im nahen Infrarotlicht aufgenommen. Hier kommen als Aufnahmeteleskope allerdings nur noch Spiegelteleskope in Frage

Preiswerte Refraktorobjektive erzeugen vielfach Bildunschärfen durch die sogenannte Restchromasie. Solche Objektive sind für den grünen Spektralbereich optimiert, weil das menschliche Auge in diesem Spektralbereich am empfindlichsten ist. Hier können Infrarotfilter nicht mehr eingesetzt werden. Obligatorisch sollte jedoch ein UV/IR Sperrfilter in den Strahlengang gesetzt werden. Dieses filtert den ultravioletten- und den infraroten Spektralbereich aus (indem Videokameras durchweg empfindlich sind).

Eine weitere Verbesserung der Abbildungsqualität kann erreicht werden, wenn statt des UV/IR Sperrfilter ein Linienfilter im grünen Spektralbereich eingesetzt wird. Dieses schneidet aus dem kompletten Spektralbereich denjenigen Bereich heraus, für den diese Objekte optimiert sind, z. B. ein Baader SolarContinuum Filter.