Einstieg ins Hobby Astronomie

Teil 5: Benutzung eines Teleskops

von Ronald Stoyan

Das erste Teleskop – für viele Sternfreunde ein Traum. Doch bald nach dem Auspacken kommt die Ernüchterung: Ein Teleskop lässt sich nicht so einfach anwenden wie ein Fernseher oder ein Fahrrad. Eine allgemeine Orientierung am Nachthimmel ist zu seiner Benutzung genauso erforderlich wie Grundkenntnisse seines Aufbaus und seiner Funktionsweise. Ohne das Wissen, wie ein Fernrohr aufgebaut und ausgerichtet wird, wird die erste Beobachtungsnacht schnell zum Frusterlebnis.

Abb. 1: Mit dem Teleskop unter dem Sternhimmel [Peter Wienerroither]

Das Aufbauen des Teleskops

Abb. 2: Die Komponenten eines Teleskops am Beispiel eines Newton auf parallaktischer Montierung [Meade Europe]

Ein stabil aufgestelltes Teleskop ist Voraussetzung für eine genussreiche Beobachtung. Die folgende Anleitung beschreibt den Aufbau einer parallaktischen deutschen Montierung. Gabelmontierungen sind bereits ausbalanciert bzw. enthalten bereits den Teleskoptubus, so dass die Schritte 5 und 6 entfallen.

1. Zunächst wird das Stativ aufgestellt und die Auflageplatte verschraubt. Das Stativ sollte für maximale Stabilität so weit wie möglich gespreizt werden. Je nach Sitzbequemlichkeit werden die Stativbeine (wenn möglich) ausgezogen.
2. Die Montierung wird auf die Stativplatte aufgesetzt und verschraubt.
3. Jetzt nimmt man Stativ und Montierung in die Hand und stellt sie so auf, dass die Polachse nach Norden zum Polarstern weist. Ist dieser nicht sichtbar, kann ein Kompass verwendet werden.
4. Es werden Rohrschellen, Feinbewegungswellen und die Elektronik an der Montierung angebracht, sowie ausreichend Gewichte an der Gegengewichtsstange.
5. Das Teleskoprohr wird in die Rohrschellen gelegt bzw. mit dem Schwalbenschwanz an der Montierung befestigt. Wichtig: darauf achten, dass die Feinbewegungswelle für die Deklination in die Richtung des Okulars zeigt.
6. Das Teleskop wird in beiden Achsen ausbalanciert, wenn es von einer Deutschen Montierung getragen wird.
   a) Zunächst werden Teleskoptubus und Gegengewichte in die Waagrechte gebracht und die Rektaszensionsklemme wird gelöst. Je nachdem ob Tubus oder Gewichte zu Boden sinken, werden die Gegengewichte nach unten oder oben verschoben. Wenn sich trotz offener Klemme nichts mehr bewegt, wird die Rektaszensionsklemme geschlossen und
   b) die Deklinationsklemme geöffnet. Nun wird der Teleskoptubus selbst ausbalanciert, je nach angebrachtem Zubehör (Prisma, Okulare, ...) ist der Okularauszug belastet. Das Rohr wird in leicht geöffneten Rohrschellen (oder in der Schwalbenschwanzführung) so lange verschoben, bis sich trotz geöffneter Klemme nichts mehr rührt.

Die Ausrichtung einer parallaktischen Montierung

Parallaktische Montierungen müssen auf den Himmelspol ausgerichtet werden, wenn sie ihren Zweck erfüllen sollen. Für die meisten visuellen Anwendungen genügt eine einfache Ausrichtung der Rektaszensionsachse auf den Himmelspol.

1. Die Montierung wird exakt waagerecht aufgebaut. Hilfreich ist dabei eine Wasserwaage oder Dosenlibelle.
2. Am Polbock (oder der Polwiege) der Montierung wird die korrekte Polhöhe eingestellt. Diese entspricht der geographischen Breite des Beobachtungsortes. Für Deutschland liegen die Werte zwischen ca. 48° und 55°.
3. Die Rektaszensionsachse wird nun nach Norden ausgerichtet. Nützlich ist hierbei ein Kompass.
4. Die Montierung kann nun allein durch Bewegung der Rektaszensionsachse der Bewegung der Sterne nachgeführt werden.

Abb. 3: Beim Aufbauen eines Teleskops beginnt man mit dem Stativ, das maximal gespreizt und dann verschraubt wird. Danach wird die Montierung aufgesetzt, dann folgen Rohrschellen und Gegengewichte. Der eigentliche Teleskoptubus wird als letztes Teil befestigt. [Meade Europe]

Abb. 4: Eine parallaktische Montierung muss auf den Himmelspol ausgerichtet werden. Deshalb wird die Montierung so aufgestellt, dass ihre Rektaszensionsachse in Richtung Pol zeigt. Dazu muss die Polhöhe richtig eingestellt sein, bei uns je nach geographischer Breite auf einen Winkel zwischen ca. 48° und 55°. [Meade Europe]

Für die Fotografie mit Belichtungszeiten länger als ein paar Sekunden reicht die Genauigkeit dieser Ausrichtung nicht aus. Je nach Ausstattung der Montierung ist eine exaktere Einstellung nötig. Dazu kann ein Polsucher dienen. Dabei handelt es sich um ein extra Fernrohr, das in die Rektaszensionsachse der Montierung eingebaut ist, und das Anvisieren des Polarsterns erlaubt. Eine einfache, schnelle und trotzdem recht genaue Ausrichtungsmethode ohne Polsucher wurde in interstellarum 41 beschrieben.

Azimutale Montierungen müssen nicht auf den Polarstern ausgerichtet werden. Für die Fotografie sind sie jedoch nur bedingt geeignet, da sich das Bildfeld während einer Belichtung dreht. Computergesteuerte Montierungen erledigen die Ausrichtung durch Einstellen heller Sterne, aus der die Steuersoftware die Position berechnet.

Das Aufsuchen von Beobachtungsobjekten

Dem Aufsuchen wird nachts die meiste Zeit gewidmet - dies gilt besonders für den Anfänger, der noch wenig Übung hat. Für helle Himmelsobjekte geschieht das Aufsuchen in drei Schritten:

1. Das Objekt wird entlang des Tubus angepeilt. Hilfsmittel dafür sind Visiereinrichtungen und Peilsucher, die einen roten Punkt oder ein Muster an die Stelle des Himmels projizieren, auf die das Teleskop gerichtet ist.
2. Ohne sich am Teleskoprohr oder Sucher festzuhalten sollte mit offenen Montierungsklemmen versucht werden, das helle Objekt in das Suchergesichtsfeld zu bekommen. Ist das Objekt im Sucherfeld sichtbar, stellt man die Klemmen der Montierung fest und zentriert das Ziel mit den Feinbewegungen im Sucherteleskop.
3. Nun wechselt man zum Haupttele­skop. Wichtig ist, dass der Sucher vorher parallel zum Hauptrohr justiert wurde. Hier sollte bereits das Okular mit der niedrigsten Vergrößerung im Auszug stecken. Wenn das Objekt noch nicht im Gesichtsfeld eingestellt ist, erkennt man vielleicht anhand von Geisterbildern oder aufgehelltem Himmel in einer bestimmten Richtung, wo das gesuchte Objekt steht.

Schwache Himmelsobjekte, wie zum Beispiel eine Galaxie, kann man nicht durch Peilen aufsuchen, da dies zu ungenau wäre. Mit einer Aufsuchkarte oder einem Himmelsatlas ist die Starhopping-Methode möglich. Dabei hüpft man am Himmel von Stern zu Stern:

1. Zunächst wird mit dem bloßen Auge ein heller Stern in der Nähe des Objekts gesucht, und dieser im Sucherteleskop eingestellt. Im Atlas sollte die zu hüpfende Strecke gut zu überblicken sein. Wichtig: Atlaskarte so drehen, dass sie der Orientierung im Sucherteleskop entspricht.
2. Ist der Stern im Sucher eingestellt, wird die Karte herangezogen und die Strecke zwischen Stern und gesuchtem Objekt betrachtet: Lassen sich markante Muster unter den schwachen Sternen finden, wie etwa Dreiecke, Trapeze, Sternketten, Pärchen? Dann hüpft man von Muster zu Muster näher zum gesuchten Objekt hin, immer zwischen Sucheranblick und Sternkarte wechselnd.
3. Viele Himmelsobjekte sind auch im Sucher nicht als solche zu erkennen. Dann muss zum Hauptteleskop gewechselt werden, indem man das letzte Sternmuster im Sucher einstellt und im Teleskopokular wiederfindet. Das ist besonders schwierig bei unterschiedlicher Bildorientierung in Sucher und Teleskop. Nun schwenkt man vorsichtig und langsam in die Richtung des Objektes. Meist stehen helle Suchersterne nahe genug, so dass es nicht schwer fällt, das Objekt zu zentrieren, obwohl es im Sucher unsichtbar ist.

Abb. 5: links: beim Starhopping gelangt man durch Hüpfen von Stern zu Stern von einem hellen Ausgangsstern zum Ziel. Dabei merkt man sich Richtungen, Muster und Entfernungen zwischen den Sternen und vergleicht den Anblick im Sucherteleskop ständig mit einer Himmelskarte. rechts: Auch bei der Differenzkoordinaten-Methode dient ein helles Objekt als Startpunkt. Vor der Beobachtung wird die Differenz der Koordinatenwerte von Ausgangsstern und Zielobjekt berechnet. Um die Differenzwerte wird die parallaktische Montierung dann verstellt.

Die Differenzkoordinaten-Methode arbeitet mit den Teilkreisen einer parallaktischen Montierung. Sie ist für azimutal aufgestellte Teleskope nicht geeignet und erfordert eine genaue Einnordung der Montierung auf den Himmelspol. Man benötigt dazu die Koordinatenwerte des gesuchten Objektes sowie eines hellen Referenzsternes in der Nähe.

1. Zunächst wird ein heller Stern in der Nähe des Objektes eingestellt. Der Teilkreis der Deklinationsachse sollte bereits den Koordinatenwert zeigen. Der Rektaszensions-Kreis muss noch auf die richtige Anzeige bewegt werden, dazu wird nur der Teilkreis (und nicht die Achse) gelöst und entsprechend eingestellt. Kann der Rektaszensionskreis nicht verstellt werden, ohne auch die Achse zu bewegen, muss man sich den angezeigten Wert möglichst genau notieren.
2. Nun werden nacheinander beide Achsen bewegt, bis die Anzeige der Teilkreise den Wert des Objektes anzeigen. Für den Fall der festen Rektaszensionsscheibe muss man die Differenz der Koordinaten von Stern und Objekt berechnen, und die Achse um diesen Wert verstellen, bei positivem Vorzeichen in westliche Richtung, bei negativem Vorzeichen in östliche Richtung.

Fokussieren

Das Scharfstellen eines Fernrohrs geschieht über die Drehknöpfe am Okularauszug oder einem extra Fokussierrad, das zum Beispiel bei Schmidt-Cassegrain-Teleskopen an der Hinterseite der Hauptspiegelfassung angebracht ist. Einige Teleskope verfügen auch über eine motorische Fokussierung, die aber nur bei speziellen astrofotografischen Anwendungen sinnvoll ist.

Fokussiert wird durch langsames Drehen des Fokussierknopfes, wobei zunächst ein niedrig vergrößerndes Okular benutzt wird. Es ist umso schwieriger ein Bild scharf zu stellen und auch überhaupt ein scharfes Bild zu erhalten, je höher die Vergrößerung ist. Es kann vorkommen, dass überhaupt keine Vergrößerungen über 100× möglich sind.

Sterne werden bei perfekter Fokussierung als feine Pünktchen abgebildet. Bei hohen Vergrößerungen zeigt das perfekt scharfgestellte Bild dagegen ein kleines Scheibchen mit umgebenden, sehr schwachen Lichtringen. Mit höheren Vergrößerungen wird dieses Muster ebenfalls vergrößert, so dass das Bild immer unschärfer wird.

Nicht zu verwechseln ist dieses Scheibchen mit dem viel gröberen Muster, das das Teleskop bei unscharfer Einstellung zeigt (siehe Abbildung).

Wenn ein Teleskop mit mittlerer Vergrößerung nicht richtig scharf gestellt werden kann, ist es entweder nicht justiert (siehe Kasten) oder defekt.

Die Vergrößerung auswählen

Die Vergrößerung ist kein Attribut des Teleskops, sondern kann durch die Wahl des Okulars bestimmt werden. Zur Grundausstattung eines Teleskops gehört ein Satz von verschiedenen Okularen, um die Vergrößerung verändern und dem beo­bachteten Objekt optimal anpassen zu können.

Vergrößerung = Teleskopbrennweite/Okularbrennweite

Um Lichtsammel- und Auflösungsvermögen eines Teleskops ausnutzen zu können, müssen die Sternbildchen ausreichend vergrößert werden. Erst bei dieser förderlichen Vergrößerung nutzt man das volle Potential des Teleskops.

förderliche Vergr. = Öffnung in mm / 0,7

Stärkere Vergrößerungen erfordern eine gute Beherrschung des Teleskops und sind nicht immer ein Gewinn. Für einfache Einsteiger-Teleskope ist es nicht falsch, den Wert der Maximalvergrößerung in etwa mit dem Doppelten des Objektivdurchmessers abzuschätzen.

Maximalvergr. = Öffnung in mm × 2

Minimalvergr. = Öffnung in mm / 7

Die Auswahl der Okulare

Okulare sind Lupen, mit denen das vom Fernrohr erzeugte Bild vergrößert betrachtet wird. Man braucht Okulare verschiedener Brennweiten, um verschiedene Vergrößerungen zu erreichen.

Abb. 6: Der Aufbau eines einfachen Huygens-Okulars mit zwei Linsen. Der Augenabstand ist entscheidend für die Bequemlichkeit des Einblicks und ob man auch mit einer Brille beobachten kann.

Ein Okular besteht aus mindestens zwei Linsen, die in einer gemeinsamen Hülse untergebracht sind. Um es zu benutzen, wird es in den Okularauszug gesteckt und dort festgeklemmt. Die Steckdurchmesser von Okularen sind normiert auf Durchmesser von 24,5mm (0,96 Zoll), 31,8mm (1¼") und 50,8mm (2"), man kann also Okulare anderer Hersteller auch am eigenen Fernrohr einsetzen. Will man ein 24,5mm-Okular an einem Okularauszug mit 31,8mm benutzen, benötigt man allerdings einen Adapter (auch als Reduzierhülse bezeichnet). Okulare mit 31,8mm an einem Teleskop zu benutzen, dessen Okularauszug nur 24,5mm-Okulare aufnimmt, ist nicht sinnvoll.

Okulare besitzen je nach Konstruktion unterschiedlich große Eigengesichtsfelder (auch: scheinbare Gesichtsfelder). Bei Okularen mit weniger als 40° Eigengesichtsfeld hat man den Eindruck, durch einen Tunnel zu blicken. Bei Okularen mit mehr als 65° Eigengesichtsfeld kann man das gesamte Feld nicht mehr mit einem Blick überschauen, diese Okulare werden als Weitwinkelokulare bezeichnet.

Okulare werden in verschiedenen Konstruktionen gefertigt, es hat sich eingebürgert verschiedene Typen mit Buchstaben abzukürzen. Inzwischen sind neben diesen Standardtypen viele Neuentwicklungen und Abwandlungen auf dem Markt, so dass eine vollständige Übersicht aller Typen kaum noch möglich ist.

Sätze von mehreren Okularen, die ohne Nachstellen am Fokussierknopf nacheinander verwendet werden können, nennt man homofokal. Das ist ein großer Vorteil gerade bei hohen Vergrößerungen, damit man das Bild durch Verwackeln beim Fokussieren nicht verliert. Eine Feineinstellung ist auch bei homofokalen Okularen nötig.

Die Okularwahl sollte auf die theoretischen Grundlagen abgestimmt sein. Unabhängig vom Fernrohrtyp empfiehlt sich:

• Okular für 1-2fache Minimalvergrößerung (Aufsuchen, große Objekte): niedrige Vergrößerung
• Okular für 3fache Minimalvergrößerung (Mond, Sonne, Galaxien): mittlere Vergrößerung
• Okular für förderliche Vergrößerung (Monddetail, Planeten): hohe Vergrößerung
• Okular für 1,5fache förderliche Vergrößerung (Planetendetail, Doppelsterne): höchste Vergrößerung, nur einsetzbar mit erstklassiger Optik bei exzellenten Bedingungen

In der Praxis hat man Probleme, die Minimalvergrößerung zu erreichen, weil es keine Okulare mit genügend großer Brennweite gibt. Die Verwendung der höchsten Vergrößerungsstufe scheitert bei vielen Einsteigerteleskopen dagegen an der mangelnden Qualität der Optik. Die in der Tabelle angegebenen Okularsätze orientieren sich an den theoretischen Grundlagen, berücksichtigen gleichzeitig jedoch eine sinnvolle Abdeckung des Vergrößerungsbereichs.

Justage von Newton-Teleskopen

Die optischen Komponenten eines Teleskops müssen genau aufeinander ausgerichtet sein. Während bei Refraktoren und katadioptrischen Geräten bei normalem Gebrauch kaum eine Dejustage auftritt, müssen Newton-Teleskope vor allem nach längerem Transport öfter justiert werden. Die Justage selbst geschieht in drei Schritten, deren Reihenfolge fest vorgegeben ist und nicht vertauscht werden darf. Nützlich ist eine exakt angebrachte Mittenmarkierung im Zentrum des Hauptspiegels. Eine Mittenmarkierung des Fangspiegels ist nicht notwendig. Die Justage erfolgt durch Blick in den Okularauszug ohne eingestecktes Okular.

1. Der Umriss des Fangspiegels muss rund erscheinen und im Zentrum des Gesichtsfeldes stehen.
   - das Fangspiegelbild ist nicht rund: Justierschrauben der Fangspiegelspinne verstellen (Tubus-Außenwand)
   - das Fangspiegelbild ist nicht zentriert: Fangspiegel auf dem Haltezapfen in den Tubus hinein oder aus ihm heraus verstellen
2. Das Bild des Hauptspiegels muss mittig im Bild des Fangspiegels und im Gesichtsfeld stehen. - Justierschrauben des Fangspiegels verstellen
3. Der Hauptspiegelfokus muss den Okularauszug treffen.
   - Justierschrauben des Hauptspiegels verstellen

Die Justierschrauben sollten bei diesen Arbeitsschritten nur vorsichtig benutzt werden, wobei es sinnvoll ist, sich die Richtung zu merken, in die die Verstellung erfolgte.

Im nächsten Teil: Sonnenbeobachtung für Einsteiger

Oculum-Buchempfehlung: Fernrohr-Führerschein in 4 Schritten

Fernrohr-Führerschein in 4 Schritten. Eine Anleitung für Teleskopbesitzer. Ronald Stoyan: 160 Seiten, 192 Grafiken und Fotos, 46 Tabellen, Softcover, Spiralbindung, 15cm × 21cm, durchgehend farbig, ISBN 978-3-938469-22-4, Mai 2008 (4. erweiterte Auflage), 16,90 €

Wie bediene ich mein Fernrohr? Welche Okulare sind sinnvoll? Wie suche ich ein astronomisches Objekt auf? Was ist mit »Lambda Peak-to-Valley« gemeint? Dieses Buch bringt einsteigergerecht alle Antworten auf Fragen rund um die Optik, Mechanik und Benutzung eines astronomischen Teleskops. Erstmals wurden alle wichtigen Definitionen und Formeln zur Fernrohrtechnik zusammengefasst, ohne den Benutzer durch lange Texte zu verwirren. Durch die Spiralbindung ist das Buch ideal geeignet, direkt neben dem Teleskop verwendet zu werden – ein Begleiter, der an keinem Einsteiger-Instrument fehlen sollte.

Die 3. Auflage wurde modernisiert und erweitert – enthalten sind nun ausführliche Hinweise zur Praxis und Initialisierung einer Goto-Montierung sowie zur Hardware für eigene Astrofotos mit einer Digital- und CCD-Kamera oder einer Webcam. Außerdem wurde ein Glossar und ein Stichwortregister ergänzt.