Sonnenbeobachtung

Da mir ein bisschen die Themen für Blogs ausgehen heute mal ein informativer Blog. Ich habe lange Jahre auch als Hobby-Astronom beobachtet. Und will heute mal einen Blog basierend auf meinen Erfahrungen machen.

Es geht um die Beobachtung der Sonne mit einem Teleskop. Das ist für Hobby Astronomen ein spezielles Gebiet, aber ein durchaus interessantes. Anders als die Beobachtung von Sternen ist es am Tag möglich. Schon alleine das ist für manche die berufstätig sind und nicht die Nacht durchwachen können oder wollen ein Argument. Ein zweites ist das sich die Sonne verändert und dies schon mit kleinen Fernrohren beobachtbar ist. Es gibt neue Sonnenflecken die kommen und vergehen (über Tage), Protuberanzen entstehen und vergehen im Bereich von Stunden und Flares entstehen innerhalb von Minuten.

Zuerst die Frage: Welches Teleskop eignet sich dafür? Nun diese ist einfach zu beantworten. Die Sonne ist sehr leichtstark und sie ist nicht sehr groß. Schon bei etwa 100 facher Vergrößerung füllt sie das Blickfeld gängiger Okulare aus. Dafür benötigt man kein großes Teleskop. Ein kleines Teleskop mit einer Öffnung von 60 bis 120 mm reicht aus. Größere bringen keinen Vorteil, machen eigentlich nur das Zubehör teurer. Bei der Sonnenbeobachtung haben sich langbrennweitige Linsenteleskope als am geeignetsten erwiesen. Zum einen bedeutet die lange Brennweite eine Reduktion der Lichtstärke, man kann sehr langbrennweitige Okulare für die Beobachtung einsetzen (sie haben große Feldlinsen und daher ist das Einblickverhalten vor allem am Tag bei Streulicht besser) und dies reduziert die Lichtstärke. Auch ist die Sonne selten so hoch am Himmel, dass sich der Einblick hinten als nachteilig erweist, wie dies bei der Beobachtung nahe des Zenits der Fall ist.

Aber es geht auch ein langbrennweitiger Newton Reflektor. Die Öffnung muss nicht groß sein, weil durch die am Tage turbulente Luft die Auflösung sowieso begrenzt ist und ein Hobbyastronom anders als Profis nicht die Möglichkeit durch deformierbare Spiegel diese computerunterstützt auszugleichen. Bei einem Newton reicht ein Gerät im Bereich von 76 bis 150 mm. Ebenso eignen sich die kleinen Makutsov oder Schmidt-Cassgerain Teleskope.

Was benötigt man an Zubehör? Das kommt an zuerst einmal gilt es die Sonne gefahrlos zu beobachten. Es gibt zwei Möglichkeiten.

Das eine sind Objektiv Sonnenfilter. Das ist entweder eingefasster Glasfilter mit stark getöntem Glas oder man bastelt ihn sich selbst aus einem Pappring und einer Folie wie sie auch für die Sonnenbrillen verwendet wird. Das kommt erheblich preiswerter. Die Funktion des Filters ist es nur 1/10000 bis 1/100000 der Strahlung der Sonne durchzulassen. Der niedrigere Wert ist gedacht für die Fotografie und der höhere für die Beobachtung. Ein Filter vor dem Objektiv oder dem Primärspiegel reduziert die einfallende Strahlung und erlaubt so eine gefahrlose Beobachtung. Problematisch ist allerdings, dass nun das Bild sehr leuchtschwach ist und man es ansieht, wenn es gerade draußen sehr hell ist. Zu empfehlen ist daher ein Blendschutz gegen die Sonne. Etwas unbequem, aber bewährt haben sich Kartons mit einer Öffnung für das Okular.

Die zweite Möglichkeit sind Sonnenprojektionsschirme. Das ist eine Scheibe die mit matter, weißer Farbe angestrichen wird und die mit einem Stab am Okularauszug befestigt wird. Auf die Scheibe wird das Bild der Sonne projiziert, dass dann gefahrlos betrachtet werden kann. Auch hier empfehlt sich eine Reduktion der Umgebungshelligkeit zur Erhöhung des Kontrastes. Der Nachteil eines Sonnenprojektionsschirmes ist, das so Fotografie nicht möglich ist und das projizierte Bild durch die diffuse „Mattscheibe“ nicht so hochauflösend ist. Durch die Erhitzung der Okulare durch das konzentrierte Sonnenlicht sind hochwertige Okulare, die aus verschiedenen verkitteten Linsengruppen nicht einsetzbar. Der Kitt könnte Schaden nehmen oder die Linsen durch unterschiedliche thermische Ausdehnung beschädigt werden. So sind nur einfache Okulare mit schlechten Abbildungsleistungen und kleinen Gesichtsfeldern einsetzbar.

Was man auf keinen Fall einsetzen sollte sind die bei billigen Teleskopen mitgelieferten Okularfilter. Diese aus getöntem Glas erhitzen sich durch die Sammelwirkung sehr stark und können dann plötzlich brechen. Mir ist das einmal passiert und ich konnte gerade noch weggucken. Wenn man Pech hat bekommt man sonst die konzentrierte Strahlung ins Auge und erblindet. wer wissen will, wie viel Energie in der Sonne steckt sollte mal ein Teleskop auf die Sonne ausrichten. Einfach mal in den Strahl ein Stückchen Holz oder ein Blatt Papier halten und in 1-2 s brennt es….

Beide Möglichkeiten zeigen dann ein Bild in dieser Form. Sichtbar sind darauf die Sonnenflecken. Sie sind deutlich kühler und daher dunkler als die normale Oberfläche. Sie haben aber nichts gemein mit den tollen Aufnahmen aus dem All. Das liegt daran, dass zum einen diese in bestimmten Wellenlängenbereichen gewonnen wurden, die man von der Erde aus nicht sehen kann, und zum anderen oftmals nur in einer bestimmten Wellenlänge gewonnen wurde.

Das letztere ist auch für Amateure möglich. Die Sonne ist sehr heiß. Die Atome in der obersten Schicht nehmen dabei Energie auf, Elektronen springen dann auf höhere Bahnen und wieder zurück – sie geben, weil jede Bahn einem Energieniveau entspricht dabei Energie einer bestimmten Wellenlänge ab. Die am universell einsetzbare ist dabei die Wellenlänge H alpha, bei der ein Übergang des angeregten Wasserstoffs erfolgt. Filter die nur Licht dieser Wellenlänge durchlassen, zeigen daher viel mehr von der Sonne. Wie viel hängt von der Bandbreite ab. Da Licht neben der Wellenlänge den Kontrast senkt. Dieses Licht stammt nicht von der Wellenlänge des Übergangs. Filter mit hoher Bandbreite erlauben es, die Protuberanzen über der Sonne zu beobachten, da sich diese vom Schwarz des Weltraums abheben. Flares oder die Granulation der Oberfläche können nicht aufgelöst werden. Schmalbandigere Filter zeigen dann zuerst die Flares und zuletzt auch die Granulation der Oberfläche und wenn man sie beobachtet sieht man wie die Sonne wabbert.

Der Nachteil: H Alpha filter sind teuer. Sie kosten meistens mehr als ein Teleskop. Das liegt an der Forderung nach extrem schmalbandigen Filtern, die viel höher sind als bei den Lichtabsorptionsfiltern oder Kontrastfiltern die nachts eingesetzt werden sind.

Das letzte was man noch machen kann ist der Umbau seines Teleskops in einen Koronografen. Das geht nur mit Linsenteleskopen und ist der Versuch eine künstliche Sonnenfinsternis zu erzeugen. Die Vorgehensweise ist die, in den Strahlengang eine Blende einzuführen, welche die Sonnenscheibe abdeckt. Die leuchtschwache äußere Korona kann dann fotografiert werden. Die Blende muss angepasst werden, da die Sonne unterschiedlich groß je nach Erdabstand ist. Das ganze erfordert dann schon größere Erfahrung und die Korona ist nur bei guten Wetterbedingungen (absolut wolkenloser Himmel, da Streulicht schon in kleinem Maße stört) beobachtbar. Visuell wird man kaum was sehen, weil die Korona sehr leuchtschwach ist und so die Umgebungshelligkeit verhindert, dass man sie sieht. Fotografien sind möglich weil das Gehäuse lichtdicht abschließt. Weitere Filter und Blenden sollen das Bild verbessern. Trotzdem können die Bilder nicht mit denen einer Sonnenfinsternis konkurrieren. Die Zone direkt über der Sonne muss meist wegen der Lichtstreuung der Atmosphäre mit abgedeckt werden, sodass man keine Flares und nur hohe Prototuberanzen sieht. Ein professionelles Bild eines Großobservatoriums sieht dann so aus wie die Abbildung links.