Fadenkreuz & Co.
Okulare bestehen aus einem Satz von Linsen. Sie vergrößern das vom Objektiv in der Brennebene des Teleskops erzeugte Bild. Normalerweise wünscht man sich im Okular keine Hindernisse wie Fäden oder ähnliches. Es gibt aber Ausnahmen.Damit diese Ausnahmen scharf abgebildet werden, müssen sie in der Brennebene des Okulars befestigt werden. Diese Ebene befindet sich oft kaum erreichbar zwischen den einzelnen Linsen. Beim Kellner-, Plössl- oder Erfle-Design soll die genannte Brennebene aber stets vor der Linsenkombination liegen. In diesem Fall wäre sie ganz leicht zugänglich.
Die Feldblende - so wird man den Rand los
In der Brennebene des Okulars befindet sich gern die sogenannte Feldblende: Sie wird durch einen fix eingebauten Ring realisiert, dessen Ränder beim Blick ins Okular scharf abgebildet werden.
Ringförmige Feldblende (markiert)
Die Feldblende deckt vor allem Randbereiche ab, die von den Okularlinsen sowieso nicht mehr scharf abgebildet würden. Allerdings schränkt sie das Bildfeld ein, weshalb genannter Ring mitunter auch weggelassen oder entfernt wird.
Das Fadenkreuzokular - eine Spinne half den Astronomen
Der englische Astronom William Gascoigne war ein jüngerer Zeitgenosse von Galilei und Kepler.
In den Dreißigerjahren des 17. Jahrhunderts beobachtete er, wie ein Spinne ihr Netz im Brennpunkt seines Teleskops keplerscher Bauart webte - oder sich dort zumindest ein Faden aus Spinnenseide verfing.
Er kam auf den Gedanken, zwei gekreuzte Fäden als Visierhilfe ins Fernrohr einzubauen. Damit konnte er das Teleskop sehr exakt auf ein bestimmtes Himmelsobjekt ausrichten. Die Erfindung wurde so beliebt, dass Astronomen tatsächlich anfingen, Spinnen in ihren Sternwarten zu halten.
Bei Tag war das Fadenkreuz gut zu erkennen, in der Nacht jedoch nicht. Bei hellen Sternen genügte es aber, das Fernrohr etwas unscharf zu stellen. So verwandelte sich das Sternenpünktchen in ein Scheibchen. Davor zeichneten sich die dunklen Fäden shillouettenartig ab.
Beleuchtetes Fadenkreuz, schematisch
Allerdings verlor man schwache Sternchen beim Defokussieren aus dem Blick. Daher beleuchtete Gascoigne die Fäden mit einer Kerze.
Moderne Sucherokulare brauchen weder Spinnenprodukte noch industriell hergestellte Fäden: Sie rücken lieber ein dünnes Glasplättchen an deren Stelle, in der ein feines Fadenkreuz eingeritzt ist.
Doppelfadenkreuz, schematisch
Dieses Plättchen kann von der Seite her angestrahlt werden, was die Einritzung zum Leuchten bringt.
Außerdem wählt man heute nicht ein einziges Fadenkreuz, sondern oft zwei, die gegeneinander leicht versetzt sind.
So entsteht ein Doppelfadenkreuz mit einem kleinen zentralen Quadrat.
Einst: Speisung der LED via Kabel
Zunächst ersetzten Glühlämpchen das Kerzenlicht. Dann verband man rote Leuchtdioden über ein Kabel, einen Vorwiderstand und einen Schalter mit der Batterie.
Ein eingefügtes Potentiometer regelt die Helligkeit der LED.
Einschraubbare Beleuchtungseinheit
Um auch das lästige Kabel los zu werden, packte man alles in einen Metallzylinder.
Mit einem Gewinde ausgestattet, lässt sich diese Beleuchtungseinheit seitlich ins Fadenkreuzokular einschrauben.
Die Funktion der Blockbatterie übernimmt nun eine Knopfzelle.
Zwei beleuchtete Sucher am Teleskop
Astronomen setzen Fadenkreuze gern im Sucherteleskop ein, das exakt parallel zum Hauptrohr ausgerichtet wird. Ein solcher Sucher besitzt ein viel weiteres Bildfeld als das Hauptrohr selbst.
Zentriert man das Objekt mittels Fadenkreuz im Sucher, steht es auch im engen Bildfeld des großen Teleskops.
Steckt man das Fadenkreuzokular ins Hauptrohr, lässt sich die Position eines Sterns genau überwachen. Nachführfehler während langer Belichtungen können so über die Handsteuerung der Teleskopmontierung ausgeglichen werden.Stoppte man den Termin, zu dem ein bestimmter Stern das Fadenkreuz eines genau in Südrichtung ausgerichteten Fernrohrs passierte, erhielt man nach kurzer Rechnung eine der beiden Sternkoordinaten. Auf einem Teilkreis an der Teleskopachse las man die zweite Koordinate ab. Für sogenannte Himmelsdurchmusterungen waren Fadenkreuzokulare unentbehrlich.Der Franzose Nicolas Louis de Lacaille machte auf diese Art Inventur am Südhimmel, und zwar vom Kap der Guten Hoffnung aus.
Passageninstrument in Athen
Bei dieser Gelegenheit erfand er etliche neue Sternbilder. Dem eigenen kleinen Fadenkreuz setzte er 1752 mit dem Sternbild Netz (lat.: Reticulum) ein himmlisches Denkmal.
Nochmals zurück zu den Sternkoordinaten: Eine der beiden heißt Rektaszension. Richtete man ein Teleskop exakt gen Süden aus, zogen nach und nach Sterne mit steigender Rektaszension durchs Fadenkreuz.
Nahm man einen Stern mit bekannter Rektaszension, konnte man aus dem Termin seiner täglich wiederkehrenden Passage die sogenannte Sternzeit bestimmen. Daraus leitete man wiederum die Ortszeit bzw. Zonenzeit ab.
Große Uhr an der Wiener Urania
Die dafür eingesetzten Passageninstrumente standen an jeder größeren Sternwarte, unter anderem in Athen, Greenwich, Hamburg oder Wien-Ottakring.
Die Wiener-Urania vermeldete die tägliche Mittagszeit früher tatsächlich mit einer Kanone auf dem Dach.
Die sogenannte Urania-Zeit genoss auch noch später einen legendären Ruf, wie die große Uhr an der Fassade der Sternwarte beweist.
Altes Plattenmessgerät in Heidelberg
Übrigens:
Selbst Fadenkreuze in Mikroskopokularen können hilfreich für Astronomen sein.
So dienten Mikroskope im Zusammenspiel mit präzisen Messschlitten dazu, Stern- oder Kleinplanetenörter auf Fotoplatten abzustecken.
Das Okularmikrometer - ein fixer und ein beweglicher Faden
Der schon erwähnte William Gascoigne ging noch weiter: Er ergänzte den fixen Faden mit einem parallelen, beweglichen Faden. Der gegenseitige Abstand der beiden Fäden ließ sich mit einer Schraube verändern. Die Schraubendrehung geriet so zum Maß für die Distanz der Fäden zueinander.
Okularmikrometer, schematisch
Damit machte der Engländer das Teleskop zum astrometrischen Messinstrument für Winkelabstände. Mit seinem Okularmikrometer konnte man z.B. scheinbare Planetendurchmesser oder die Größe von Mondkratern bestimmen.
Bei bekannter Erddistanz ließ sich aus dem scheinbaren Durchmesser solcher Objekte dann leicht deren wahre Dimension kalkulieren.
Okularmikrometer spielten eine prominente Rolle in der visuellen Astrometrie, also der Himmelsvermessung mit Auge und Fernrohr. Heute erzielt die fotografische Astrometrie feinere Ergebnisse - selbst im Amateurbereich.
Messokularplättchen - viel Info im Strahlengang
Wenn man schon ein Netz ins Glasplättchen ritzen kann - warum nicht auch mehr Informationen?Tatsächlich gibt es Messplättchen für geeignete Mikroskop- und Fernrohrokulare, in denen Netze aus kleinen Quadraten, Messbalken und sogar Winkelskalen eingeritzt sind. Damit lässt sich z.B. der Abstand und die gegenseitige Stellung von Doppelsternpartnern bestimmen.Freilich mussten sowohl das Okularmikrometer als auch die Messplättchen geeicht werden. Ein entscheidender Parameter dabei ist die Brennweite des Objektivs. Zur korrekten Ausrichtung des Plättchens ließ man den Stern bei ausgeschalteter Nachführung durchs Bildfeld ziehen - von Ost nach West.Meade stellte ein derartiges, beleuchtbares Messokular mit 12 mm Brennweite her (informativer Link zu astroshop.de). Der Besitz eines solchen Okulars war ein Kindheitstraum von mir. Heute messe ich Abstände und Winkel an der Himmelssphäre lieber mit fotografischen Mitteln.
Occulting bar - ein Abdeckstreifen macht schwache Monde sichtbar
Um jedes helle Objekt herum findet sich ein Lichtglanz, in dem schwache Objekte ertrinken. Das hat teils atmosphärische, teils instrumentelle Ursachen.Im Sommer 1877 suchte Asaph Hall nach Monden des Mars. Ihm stand dazu das 65 cm weite Linsenteleskop der Naval-Sternwarte in Washington zur Verfügung. Um den Lichtglanz des Planeten los zu werden, platzierte er diesen ganz knapp außerhalb des Gesichtsfelds - also wohl hinter der Feldblende des Okulars.Tatsächlich stieß Hall auf zwei feine Lichtpünktchen, die er Deimos und Phobos taufte. Amateure tun sich mit den beiden Marsmonden bis heute schwer. Für sie wäre eine Blende ideal, die das bestehende Gesichtsfeld teilt: In einen völlig verdeckten und in einen oder zwei völlig unverdeckte Abschnitte.Ein solche Blende müsste völlig plan liegend in der Brennebene fixiert sein und trotzdem ultradünn, ähnlich einer Rasierklinge oder einem Stück Alu-Folie.
Occulting Bar, schematisch
Davon profitieren würden alle, die z.B. gerne mehr Monde des Saturn erspähen oder vielleicht enge Doppelsterne auflösen möchten.
Leider gibt es ein solches Okular nicht im Handel. Bastler könnten eine entsprechende Obstruktion, im Englischen occulting bar genannt, aber selbst anfertigen. Als Halterung diente die Feldblende des Okulars.
Leider gibt es ein solches Okular nicht im Handel. Bastler könnten eine entsprechende Obstruktion, im Englischen occulting bar genannt, aber selbst anfertigen. Als Halterung diente die Feldblende des Okulars.
Ronchi-Okular: Streifen zur Begutachtung der Optik
Das Ronchi-Okular nutzt das Phänomen der Lichtbeugung zur Fernrohrprüfung. Anstatt eines eingeritzten Fadenkreuzes trägt das Glasplättchen hier z.B. ein aufgedampftes oder eingeätztes Gitter mit 10 Linien pro Millimeter. Eine externe Beleuchtung braucht es nicht - denn als Lichtquelle dient ein einigermaßen heller Stern selbst.Das resultierende Linienspiel erlaubt Aussagen über die Qualität der Optik und auch über die exakte Lage der Brennebene (informativer Link zu Teleskop Service, Deutschland).
Alle Angaben ohne Gewähr. Nachbau und Betrieb erfolgen auf Ihre eigene Gefahr