Kenngrößen eines Teleskops - Dr. Christian Pinter - Astronomische Beobachtungstipps

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Wichtige Kenngrößen eines Teleskops
Die wichtigen optischen Kenngrößen eines Teleskops bestimmen seine Leistung. Es sind dies:

  1. Objektivdurchmesser (genauer: freie Öffnung)
  2. Brennweite


Die anderen Parameter ...

  • Lichtsammelleistung
  • Öffnungszahl
  • Auflösung
  • maximal sinnvolle Vergrößerung
  • Abbildungsmaßstab
  • ferner auch Gewicht, Teleskoptyp und Kosten

... hängen von den oben genannten Größen ab. Bei der aktuellen Vergrößerung und der Austrittspupille kommt zusätzlich noch die Brennweite des gerade verwendeten Okulars ins Spiel.

Kurz: Der entscheidendste optische Parameter ist der Objektivdurchmesser.

Lichtsammelleistung

Die Lichtsammelleistung steigt (bei punktförmigen Objekten) mit dem Quadrat des Objektivdurchmessers. Ein Objektiv mit 60 mm Durchmesser sammelt daher 100 mal (10 x 10) mehr Licht ein als das freie Auge (angenommener Pupillendurchmesser 6 mm), ein Objektiv mit 200 mm sogar 1100 mal (33 x 33).
Öffnungsverhältnis

Das Öffnungsverhältnis ist speziell für Fotografen interessant. Die würden dafür den Begriff "Blende" verwenden. Formel:

      • Öffnungszahl  = Brennweite / Objektivdurchmesser

Ein Teleskop mit 60 mm Öffnung und 900 mm Brennweite besitzt also die Öffnungszahl 15, eines mit 200 mm Öffnung und 2.000 mm Brennweite die Öffnungszahl 10. Bei der visuellen Beobachtung und bei der Fotografie von Planeten empfehlen sich Teleskope mit Öffnungszahlen von 10 aufwärts. Da treten optische Probleme, die bei preisgünstigen Instrumenten nicht beseitigt werden, weniger stark in Erscheinung. Bei der Deep-Sky-Fotografie zieht man Öffnungszahlen von 10 abwärts vor. Das senkt die nötige Belichtungszeit.
Auflösungsvermögen

Die theoretische Auflösung, also die "Trennschärfte" eines Teleskops, hängt idealerweise bloß vom Objektivdurchmesser ab. Sie wird in Bogensekunden (") angegeben. Eine Bogensekunde ist der 3600ste Teil einews Winkelgrads. Zum Vergleich: Der Monddurchmesser beträgt um die 1.800", der des Planeten Jupiter um die 40". Eine beliebte Formel für grünes Licht lautet:

      • Auflösungsvermögen (")  = 120 / Objektivdurchmesser (mm)

Ein Teleskop mit 100 mm Öffnung besäße demnach eine Auflösung von 1,2". In der Praxis hängt die erzielbare Auflösung aber von etlichen weiteren Faktoren ab, z.B. vom Kontrast und der Luftunruhe. Außerdem ist sie für tiefblaues Licht fast doppelt so gut wie für tiefrotes.
Maximal sinnvolle Vergrößerung

Theoretisch kann man mit jedem Teleskop jede beliebige Vergrößerung erzielen. Man braucht nur ein entsprechendes Okular einzusetzen. In der Praxis gibt es jedoch - auch der Luftunruhe wegen - eine Obergrenze, die man nur in ganz speziellen Situationen überschreiten wird. Faustregel:

    • Maximal sinnvolle Vergrößerung = Objektivdurchmesser (mm)

Mit einem Teleskop von 60 mm Objektivdurchmesser liegt die maximal sinnvolle Vergrößerung somit bei 60 x, bei einem mit 200 mm Objektivdurchmesser bei 200 x. Nur in Ausnahmefällen und exzellenter Luftruhe wird man höher gehen können.  
Aktuelle Vergrößerung

Die Vergrößerung wird durch die Wahl des Okulars geregelt. Je kürzer dessen Brennweite, desto höher wird es vergrößern. Die Formel dazu:

    • Vergrößerung = Brennweite des Teleskops / Brennweite des Okulars

Ein Teleskop mit 900 mm Brennweite erzielt mit einem Okular von 13 mm Brennweite somit eine 70-fache Vergrößerung. Man kann die Teleskopbrennweite durch das Einschalten einer Barlowlinse vergrößern; eine Shapley-Linse reduziert sie. Somit lassen sich mit ein und demselben Okular z.B. Vergrößerungen von 70 x, 140 x und 35 x erzielen. Allerdings: Besser wird die Abbildungsqualität durch den Einschub weiterer Linsen in den Strahlengang nicht.

Übrigens: Bei steigender Vergrößerung sinkt die Helligkeit des Himmelshintergrunds im Teleskop, während der Glanz von punktförmigen Objekten - Sternen - unvermindert bleibt. Somit steigt der Kontrast zwischen dem stellaren Beobachtungsobjekt und seiner Umgebung.
Austrittspupille

Die menschliche Pupille öffnet sich, an die Dunkelheit angepasst, etwa auf 7 mm Durchmesser. Mit zunehmendem Alter sinkt dieser Wert in Richtung 5 mm. Will man flächige Objekte (Gasnebel, Kometen etc.) beobachten, möchte man gern Austrittspupillen in diesem Bereich erzielen. Formel:

    • Austrittspupille = Objektivdurchmesser / Vergrößerung

Ein Teleskop mit 90 mm Objektivdurchmesser bietet bei 30-facher Vergrößerung eine Austrittspupille von 3 mm; bei 60-facher Vergrößerung sinkt die Austrittspupille auf 1,5 mm. Bei langbrennweitigen Teleskopen tut man sich in der Regel schwer, große Austrittspupillen zu erreichen. Ferngläser sind in diesem Punkt meist überlegen. So besitzt ein Fernglas mit der Aufschrift "8 x 30" eine Austrittspupille von 3,75 mm. Ein Fernglas mit der Bezeichnung "7 x 50" schafft gut 7 mm. Solche Trümpfe lassen sich am ehesten unter wirklich dunklem Himmel ausspielen.
Abbildungsmaßstab

Für Fotografen interessant ist der Abbildungmaßstab. Er wird von der Brennweite des Teleskops bestimmt. Formel:

    • Abbildungsgröße (mm) = Brennweite (mm) x Objekt-Durchmesser (Grad)  x 0,0175

Der Mond (0,5 Grad Durchmesser) wird also selbst bei 2.000 mm Brennweite nur mit einem Durchmesser von 17,5 mm abgebildet, der Jupiter (0,01 Grad) nur mit einem von 0,35 mm.
Teleskoptyp

Wie wir gerade gesehen haben, dreht sich fast alles um den Objektivdurchmesser. Er wird auch gern in Zoll bzw. Inch angegeben. Ein 4-Zöller besitzt demnach einen Objektivdurchmesser um 100 mm, ein 8-Zöller um 200 mm.

Im Amateurbereich zeigt sich ein deutlicher, wenngleich nicht absolut strenger Zusammenhang zwischen Öffnung und Fernrohrtyp:

    • Dobson-Spiegelteleskope (große Newtons): Öffnung oft über 300 mm
    • Schmidt-Cassegrain-Spiegelteleskope: Öffnung meist 150 bis 300 mm
    • Maksutov-Spiegelteleskope: Öffnung meist 100 bis 150 mm
    • Newton-Spiegelteleskope: Öffnung meist 100 bis 200 mm
    • Linsenteleskope: Öffnung meist 50 bis 100 mm
    • Ferngläser: Öffnung meist 30 bis 50 mm
Kosten, Gewicht, Transportierbarkeit

Warum wählt man nicht immer die größtmögliche Öffnung, wenn sie doch so wichtig ist? - Weil Gewicht und Kosten (auch der Montierung) mit der Öffnung steigen, während Transportierbarkeit und Handlichkeit sinken.
 
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