Filter - Dr. Christian Pinter - Astronomische Beobachtungstipps

Asche über mein Haupt:

Ich sage und schreibe oft das Filter. Doch das ist falsch. Der Filter ist korrekt.

Der Filter hat in der Astronomie fast immer die Aufgabe, bestimmte Wellenlängen durchzulassen und andere auszusperren. Dies hat Einfluss auf die Darstellung des Objekts und hilft, dieses - oder bestimmte Details davon - hervorzuheben. Der Filter steigert also zumeist den Kontrast.

Die hier genannten Filter lassen sich visuell nutzen. In meinen Fototipps finden Sie eine umfangreichere Diskussion, die fotografisch verwendbare Filter einschließt.

Okularfilter zum Einschrauben

Es gibt Okulare und somit auch Filter vor allem in den Größen 1,25 Zoll und 2 Zoll. Okulare besitzen ein (weibliches) Gewinde, in das sich Filter mit ihrem (männlichen) Gewinde einschrauben lassen. Zumeist besitzt der Filter auf seiner anderen Seite ebenfalls ein (diesmal weibliches) Gewinde zur Aufnahme eines weiteren Filters.

Tauscht man das Okular, muss der Filter ab und wieder angeschraubt werden. Deshalb gibt es auch Filter in SC-Fassungen: Diese großen und entsprechend teuren Gläser verbleiben bei einem Wechsel der Vergrößerung am Teleskop angeschraubt.

Namen

Die Filternamen nennen u.a. den Hersteller und beziehen sich zumeist positiv auf den Durchlassbereich. Dann sind es Passfilter, die den genannten Spektralbereich passieren lassen. Seltener sind Sperrfilter: Sie sperren den namensgebenden Bereich aus.

Filter-Platzierung

Die hier diskutierten Okularfilter gehören in direkten Okularkontakt - auch wenn eine Barlowlinse ins Spiel kommt. Meist wird man höchstens einen Filter verwenden. Will man hingegen zwei Filter gleichzeitig nützen, achtet man auf deren Vereinbarkeit. So macht es z.B. keinen Sinn, einen Blau- mit einem Rotfilter oder zwei Schmalbandfilter mit nicht überlappenden Transmissionsbereichen einzuschrauben.

Schraubt man ein Breitbandfilter mit einem Schmalbandfilter zusammen, sollte der Breitbandfilter näher am Okular sitzen - siehe Schema oben. Der Schmalbandfilter reflektiert nämlich einen Gutteil des Lichts zurück Richtung Objektiv. Dieses Licht würde sich in einem vorangehenden Filter spiegeln.

Filter kosten Licht

Jeder Filter schließt einen Teil der Strahlung aus. Bei einer sehr kleinen Teleskopöffnung sind solche "Lichtschlucker" oft fehl am Platz. Am ehesten kommen da noch eher farbneutrale, kontraststeigernde Filter in Frage.

Oberflächen und Fokussierung

Die Oberflächen beider Filterseiten müssen exakt parallel sein (es darf sich also nicht um eine Art "Glaskeil" handeln). Sie sollten außerdem planoptisch poliert sein - also völlig glatt. Unebenheiten fallen mitunter erst bei hoher Vergrößerung auf.

Ein Filter zwischen Objektiv und Okular verschiebt die Fokuslage immer nach außen; je dicker das Glas, umso mehr. Schraubt man Filter ein, muss man also nachfokussieren. Neu scharf zu stellen ist auch beim Wechsel von Filtern. Manche Hersteller bieten homofokale Filter an, bei denen ein Neufokussieren entfallen soll.

Hersteller, Verkäufer, Preise

Zu den Filterherstellern in der Astronomie zählen bzw. zählten Lumicon, Baader, Zwo, Omegon, Optolong, Astronomik, Meade, Castell, GSO oder Parks. Filterpreise variieren stark nach Hersteller, Größe, Aufgabengebiet und Güte. Schmalbandfilter sind kompliziert im Aufbau und in der Regel teurer als breitbandige Filter.

Mitunter bekommt man Filter günstig gebraucht oder als Versandrückläufer: Solche Schnäppchen- oder Sale-Seiten bieten z.B. die Astro-Händler Teleskop-Austria, Astroshop.de oder Teleskop-Service Ransburg.

Farbneutrale Filter

Graufilter (Neutral Density, ND)

Graufilter dienen zum bescheidenen Abdunkeln und sind farbneutral. Sie können helfen, falls Planeten oder der Mond im großen Teleskop allzu hell anmuten. Vorteil: Die originalen Farben der Himmelsobjekte bleiben dabei erhalten.

Polfilter, Polarisationsfilter

Diese sind ebenfalls grau wie Neutral Density Filter und erfüllen eine dämpfende Funktion. Drehbar montiert, mindern Polarisationsfilter darüber hinaus Reflexe (außerhalb des Teleskops) - und machen sichtbar, wo Licht an Staub oder Aerosolen gestreut wird. Das ist etwa stellenweise beim blauen Taghimmel, bei Leuchtenden Nachtwolken oder im Schweif von Kometen der Fall.

Variable Polfilter

Setzt man zwei Polfilter hintereinander, lässt sich die Lichtminderung durch Drehen von einem der beiden Filter stufenlos regulieren. Im dunkleren Bereich verschiebt sich die Tönung des Objekts gegen Violett. Wie alle hier genannten Filter eignen sich auch variable Polfilter nicht als Sonnenschutzfilter.

Farbfilter

Farbfilter sind Breitbandfilter, die eine bestimmte Farbe akzentuieren und so den Kontrast erhöhen. In der visuellen Astronomie werden solche Farbgläser z.B. zur Planetenbeobachtung eingesetzt.

In Summe ergibt sich durch jeden Farbfilter eine Lichtschwächung. Diese kann bei großen Teleskopen sehr erwünscht sein, bei kleinen Fernrohren hingegen stören.

Im Filternamen angegeben wird entweder die Farbe oder - in Verbeugung vor dem traditionellen Filterhersteller Kodak - die seit 1912 verwendete Kodak Wratten Nummer: Frederick Wratten war ein britischer Fotopionier; seine Firma wurde damals an Kodak Eastman verkauft.

Zweilinsige Refraktoren (Achromaten) lassen sich bloß auf zwei bestimmte Wellenlängen ("Farben") gleichzeitig fokussieren, dreilinsige (Apochromaten) auf drei. Die anderen Wellenlängen bilden einen farbigen Lichtsaum rund ums Objekt. Der Effekt wird chromatische Aberration genannt. Farbfilter reduzieren ihn, weil sie die unerwünschten Wellenlängen unterdrücken - wenngleich um den Preis einer farblichen Verfälschung. Daher gibt es zu diesem speziellen Zweck auch andere kontraststeigernde Filter, welche die Welt in natürlicheren Farben zeigen.

Blau- bzw. Violettfilter (z.B. Wratten-Nummer 47)

Dieser breitbändige Farbfilter wirkt tief blau bzw. leicht violett. Er lässt primär das kurzwelligste noch sichtbare Licht passieren. Das ist fast schon unangenehm fürs Auge - aber möglicherweise sinnvoll, um Wolkenstrukturen in der Venus-Atmosphäre aufzustöbern. Anders als im UV zeigen diese Wolken im sichtbaren Licht leider nur sehr, sehr wenig Kontrast.

Blaufilter (z.B. 80A)

Wirkt ähnlich dem obigen Violettfilter, ist aber nicht ganz so streng und besitzt eine höhere Transmission im visuellen Bereich. Kurzum: Es ist angenehmer fürs Auge. Hier, im Kurzwelligen, ist die Auflösung optischer Instrumente am besten. Vielleicht erkennt man damit zumindest zeitweise Wolkenstrukturen auf der Venus. Blaufilter sollen auch helfen, Nebel bzw. Wolken auf dem Mars zu erspähen. Andere Details auf dem roten Planeten werden schwächer erscheinen. Eventuell erleichtert ein Blaufilter auch die Sichtbarkeit des Großen Roten Flecks auf Jupiter.

Grünfilter (z.B. 56)

Grünfilter (z.B. Nr. 56) mögen helfen, um Nebel bzw. Wolken auf dem Mars aufzuspüren. Beim Jupiter mag der grüne Filter den Großen Roten Fleck dunkler und somit besser sichtbar machen.

Gelbfilter (z.B. 8)

Eingefleischte Beobachter erblicken mit Gelbfiltern lokale Staubstürme und mitunter sogar Veränderungen in der Gestalt oder im Kontrast von Dunkelgebieten auf dem Mars.

Orangefilter (z.B. 21)

Beim Mars steigert ein Orangefilter den Kontrast dunkler Oberflächendetails. Venus und Merkur lassen sich damit auch besser in der Dämmerung beobachten. Bläuliche Details auf Jupiter gewinnen an Kontrast.

Rotfilter (z.B. 25A)

Dieser Filter ist auch als Marsglas bekannt, weil er dunkle Strukturen auf diesem Planeten noch mehr eindunkelt und somit deren Kontrast steigert. Ähnliches wird auch für bläuliche Details auf Jupiter gelten. Rotfilter reduzieren die sichtbare Luftunruhe und stabilisieren das Bild. Bei Refraktoren unterdrückt der Rotfilter blaue Farbsäume rund um helle Objekte.

Langpass Filter Rot (z.B. Baader 610 nm)

Dieser Filter lässt definitiv nur rotes Licht passieren und schließt (im Gegensatz zum reinen Farbglas) das Licht kürzerer Wellenlängen konsequent aus. Er besitzt quasi eine "steile" spektrale Kante im Roten und reduziert die Auswirkungen der Luftunruhe somit noch mehr. Tiefblauer Dämmerungshimmel dunkelt sehr ein, schwache Himmelsobjekte werden somit früher sichtbar. Merkur und Venus können (zeitweise) besser in der hellen Abenddämmerung beobachtet werden. Der Hersteller Baader empfiehlt diesen visuell und fotografisch nutzbaren Filter auch zur Beobachtung der Polkappen des Mars. Er verstärkt den Kontrast zwischen den hellen Zonen und dunklen Bändern der Gasplaneten Jupiter und - mit Abstand - Saturn.

Spezielle Farbfilter

RGB-Filter, LRGB-Filter

Schwarzweißaufnahmen, gewonnen mit je einem Rot-, Grün- oder Blaufilter, lassen sich per Software zu Farbaufnahmen kombinieren. Das Ergebnis ist ähnlich dem einer Farbkamera - jedoch mit besserer Auflösung. Oft wird zusätzlich auch noch ein farbloses Luminanzfilter (meines Wissens im wesentlichen ein UVIR-Sperrfilter) eingesetzt. Beim Einsatz von Farbkameras erübrigen sich diese Farbfilter.

UBVRI-Filter, UBV-Filter

Mit diesen geeichten Farbfiltern misst man Helligkeiten im gleichnamigen Farbsystem. Die Buchstaben stehen für Ultraviolett, Blau, Visuell, Rot und Infrarot. Das V-Filter besitzt sein Transmissionsmaximum im Grünen bei 545 nm (das ist auch der Grund, warum man im Grünkanal von DSLRs quasi-visuelle Helligkeiten messen kann). Eine abgespeckte Variante ist das ältere UBV-System: Es kommt ohne die extremen Randbereiche im UV und IR aus und eignet somit theoretisch auch für rein visuelle Helligkeitsschätzungen in drei Farbbereichen.

Eher farbneutrale kontraststeigernde Filter

Diese Filter wollen möglichst wenig manipulieren. Sie konzentrieren sich auf ganz bestimmte Störenfriede im Lichtspektrum und dämpfen diese. Das kommt der visuellen Beobachtung zugute.

Baader Neodym Mond- und Skyglow-Filter

Ohne Filter ist mir der Mars im 8-Zöller zu hell. Am liebsten setze ich den Baader Neodymium Mond- und Skyglowfilter ein; er steigert den Kontrast, ohne die natürliche Farbe des Mars allzu stark zu verändern. Der Filter verbessert auch die Sichtbarkeit von Details auf Jupiter. Der Große Rote Fleck ist damit leichter zu erkennen. Dieser Filter dunkelt Natriumemissionen in einem weiteren Bereich um 575 nm stark ein, wie sie beleuchtungsbedingt in Städten vorkommen. Auch bei etwa 530 nm wird das Licht reduziert.

Omegon Nebel/Stadtlichtfilter

Reduziert wird das Licht hier zwischen ca. 510 und 535 nm, geblockt zwischen 570 und 605 nm. Damit ähnelt der Omegon-Filter in seinen spektralen Eigenschaften auffallend stark dem oben beschriebenen Baader Neodym Filter. Er lässt teilweise aber auch IR durch - und kostet nur die Hälfte.

Fringe Killer, Contrast-Booster, Semi-Apo-Filter

Linsenteleskope (und Spiegelteleskope mit Barlowlinsen) lassen sich nur auf zwei (Achromaten) bzw. drei Wellenlängen (Apochromaten) fokussieren. Die anderen enden als farbiger Saum rund ums Himmelsobjekt. Sogenannte Fringe Killer machen dem Licht im nicht-fokussierten Teil des Spektrums den Garaus, je nach Filter im blauvioletten, im gelben, im roten oder sogar gleichzeitig im roten und blauen Bereich des sichtbaren Lichts. Derartige Filter werden mitunter auch Contrast-Booster oder euphorisch Semi-Apo-Filter genannt.

Light-Pollution-Filter

Diese Filter bemühen sich, das Licht typischer Stadtbeleuchtungskörper auszufiltern: Quecksilberstrahler, Natriumlampen, Neonröhren. Weil die elektrischen Himmelsbesudler in ettlichen Wellenlängen emittieren, ist das denkbar schwierig und mit Kompromissen verbunden. Außerdem stammt die Idee aus dem vorigen Jahrhundert. Moderne LED-Lampen lassen sich wegen ihres kontinuierlichen Spektrums definitiv nicht mehr wegfiltern.

Light-Pollution-Filter sind zumeist sowohl visuell als auch fotografisch einsetzbar. Sie funktionieren am ehesten in Gebieten mit schwacher Lichtverschmutzung. In lichtverpesteten Großstädten wie Wien beißen sie sich die gläsernen Zähne aus.

Die angebotenen Light Pollution Filter unterscheiden sich sehr stark voneinander. Manche haben im Spektrogramm bloß zwei Durchlässe, die sich auf die Emissionen H-Beta (blaugrün) bis OIII (grün) sowie H-Alpha bis SII (beide tiefrot) stürzen. Was dazwischen liegt, ist dann mal weg. Andere Filter versuchen, zusätzlich Licht in schmalen Spektralbereichen dazwischen und außerhalb einzufangen: Sie bestechen mit bis zu fünf Durchlassbereichen.

Ohne sie auch nur im Ansatz durchtesten zu können: Je mehr Durchlassbereiche existieren, desto eher dürften uns die Farben beim Blick durch so ein Filter noch einigermaßen vertraut anmuten. Übrigens ist die Bezeichnungsweise nicht genormt. Daher könnte man - meiner Meinung nach - den oben erwähnten Omegon Nebel/Stadtlichtfilter durchaus als einen besonders toleranten, das weiter unten folgende Lumicon UHC als einen besonders radikalen Light-Pollution-Filter betrachten.

Optolong L-Pro

Der Multibandfilter besitzt fünf Durchlassbereiche. Diese schließen unter anderem die Emissionslinien H-Beta (Wasserstoff 486 nm), OIII (Sauerstoff 496 und 501 nm), NII (Stickstoff 654 und 658 nm), H-Alpha (Wasserstoff 656 nm) und SII (Schwefel 672 nm) ein. Hingegen sollen Quecksilberlampen (436, 546, 577 und 578 nm) und Natriumlampen (590, 598, 615, 616 nm) geblockt werden. Ergebnis ist ein für meinen Geschmack noch halbwegs natürlicher Farbeindruck.

Sehr schmalbandige Filter

Schmalbandfilter sind als komplexe Interferenzfilter mit über hundert Schichten aufgebaut. Das ausgeschlossene Gros des Lichts wird reflektiert, nur ein sehr begrenzter Wellenlängenbereich durchgelassen. Der Himmelshintergrund und das Stadtlicht erfahren eine extreme Dämpfung. Allerdings sinkt dabei auch die Zahl der sichtbaren Sterne enorm.

Lumicon UHC (Ultra High Contrast)

Dieser Filter lässt praktisch nur das Licht der grünen OIII- und der grünblauen H-Beta-Emission durch, also einen schmalen Bereich zwischen 480 und 510 nm. Gasnebel und Planetarische Nebel werden protegiert. Kunstlicht erhält über weiteste Strecken die rote Karte gezeigt.

OIII-Filter

Gasnebel, Supernova-Überreste und Planetarische Nebel emittieren viel Licht im Bereich um 496 und 501 nm - vor allem wegen des doppelt ionisierten Sauerstoffs (OIII). Andere Emissionen werden vom Filter unterdrückt. Die grünen C2N2-Emissionen von Kometen bei 511 nm und 514 nm (Swan-Banden) kommen oft noch mit. OIII-Filter sind engbandiger als UHC-Filter und dunkeln den Sternenhimmel somit noch mehr ein.

H-Beta-Filter

Gasnebel oder Novae geben auch Licht im Bereich der H-Beta-Linie des Wasserstoffs (486 nm) ab. Dieser Filter hebt den Kontrast solcher Objekte, in dem er alle anderen Wellenlängen unterdrückt. Auch dieser Filter dunkelt den Nachthimmel extrem stark ein.

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