Astronomie: SQM Sky Quality Meter – Bortle-Skala

Gehört zu: Lichtverschmutzung
Siehe auch: Liste meiner Geräte, Belichtungszeiten, Beobachtungsorte, Filter, Scheinbare Helligkeit
Benutzt: WordPress Latex-Plugin , Fotos aus Flickr

Stand: 2.2.2022

Messung der Himmelshelligkeit: SQM

Messung der Himmelshelligkeit mit dem “Sky Qualtity Meter” von Unihedron

Die Messung der Himmelshelligkeit kann mit einem Messgerät der kanadischen Firma Unihedron erfolgen. Dieses Gerät habe ich mir am 28.10.2018 von Teleskop-Express für EUR 156,40 kommen lassen. Es misst die Leuchtdichte des Himmels in der astronomischen Einheit Größenklassen/Quadratbogensekunden (mag/arcsec2). Die Skala ist umgekehrt, hohe Zahlenwerte bedeuten einen dunklen Himmel.

Die Amerikaner benutzen gern statt mag/arcsec2 die Abkürzung MPSAS für Magnitudes Per Square Arc Seconds.

Abbildung 1: Foto eines Sky Quality Meter. Im Display steht: 11,36 (Flickr: sqm_kl.jpg)

sqm_kl.jpg

SQM Sky Quality Meter

Anwendungsbereich des SQM-Geräts

Das SQM-Gerät misst eine Helligkeit. Wenn man es auf den Himmel hält, misst es die Himmelshelligkeit. Wenn man es auf einen Baum hält, misst es die Helligkeit des Baums. Man muss das Gerät also schon in die gewünschte Richtung halten.

Wie bei jeder Messung haben wir eine gewisse Schwankung von Einzel-Messungen. Man sollte also immer mehrere Messungen machen und ggf. daraus einen Mittelwert bilden.

Das SQM-Gerät misst nicht wirklich die “Qualität”, sondern die Helligkeit.

Das SQM-Gerät misst auch nicht die Höhe über Normalnull, auch nicht den Luftdruck, auch nicht die Windstärke, auch nicht das “Seeing” – es misst die Helligkeit.

Ich benutze mein SQM-Gerät z.B. um Vergleiche zwischen Beobachtungsorten anzustellen. Z.B. wie dunkel ist der Himmel in Namibia, wie dunkel ist der Himmel in Hamburg-Eimsbüttel, wie dunkel ist der Himmel in Handeloh – immer unter “guten” Beobachtungsbedingungen, also nach Ende der astronomischen Dämmerung, ohne Mond, ohne Wolken, ohne sonstiges Störlicht…

Wenn ich einigermassen dunkle Beobachtungsorte mit dem SQM-Gerät messe, beginnt das interessant zu werden so bei 21,0 und schon kleine Unterschiede im Messwert (Zehntel) machen einen deutlichen Unterschied in der Himmelshelligkeit aus. Der dunkelste Wert, den ich bisher gemessen habe, lag bei 21,99 auf Kiripotib in Namibia.

Frank Sackenheim sagt dazu: Ein Beobachtungsort mit dunklem HImmel ist durch nichts zu ersetzen – ausser durch einen Ort mit noch dunklerem Himmel. Deswegen habe ich verschiedene Beobachtungsorte beschrieben.

Die Bortle-Skala

In der Praxis verwendet man auch gerne die sog. Bortle-Skala, die wie folgt definiert wird:

Tabelle 1: Die Bortle-Skala

SQM Bortle
21.85 1 Excellent dark sky site
21.6 2 Typical dark sky site – natürlicher Himmelshintergrund, Milchstraße bis Horizont sichtbar, Wolken schwarz
21.4 3 Rural sky – Zodiakallicht (im Frühjahr abends, im Herbst morgens) gut sichtbar, Milchstraße, Wolken über Städten am Horizont hell
20.9 4 Rural / Suburban transition – Milchstraße sichtbar mit geringem Kontrast, Wolken im Zenit hell
19.8 5 Suburban sky  – Milchstraße im Zenit schwach erkennbar
18.8 6 Bright suburban sky – wenige Sterne, Himmel stark aufgehellt
18.3 7 Suburban / Urban transition
18.0 8 City sky

SQM Masseinheiten

Jonas Schenker schreibt dazu ( http://www.extrasolar.ch/skyqualitymeter.html ):

Der Sky Quality Meter misst die Helligkeit innerhalb eines Kegels (Öffnungswinkel 80 Grad) und berechnet daraus die mittlere spezifische Leuchtdichte Lv (in Magnituden pro Quadratbogensekunde).
Leuchtdichte Lv Anzeige: mag / (arcsec)2
SI-Einheit: cd / m2 = lm / m2 / sterad
Umrechnung:
Wert in cd/m2 = 1.08 * 10^5 * 10^(-0.4*SQM) ,  mit SQM = Anzeigewert in mag / (arcsec)2
\(  Leuchtdichte \hspace{0.5em} [cd/m²] = 1,08 \cdot 10^5 \cdot 10^{(-0,4 \cdot SQM) } \\\ \)

Clear Outside

Die Website http://www.clearoutside.com gibt interessanterweise neben der Wettervorhersage auch die Himmelshelligkeit am Beobachtungsort an. Neben der Einstufung in die Bortle-Skala finden wir auch die Himmelshelligkeit in Einheiten von Milli-Candela pro Quadratmeter (mcd/m²).

Abblidung 2: Clearoutside mit Himmelshelligkeiten

ClearOutside-03

 

Astronomie: Scheinbare und absolute Helligkeit

Gehört zu: Astronomie
Siehe auch: Grenzgröße, Lichtverschmutzung, Entfernungsbestimmung, SI-Einheiten, Emmissionsnebel, SQM, Hertzsprung-Russel-Diagramm

Stand: 6.2.2022   (Pogson, Flux, Flächenhelligkeit)

Die Helligkeit von Sternen

Sterne werden physikalisch als sog. “Punkförmige Lichtquellen” behandelt – im Gegensatz zu flächigen Objekten (dazu siehe unten).

Die (scheinbare) Helligkeit von Sternen misst der Astronom in „Größenklassen“, auch „Magnituden“ (mag) genannt.

Das geht auf die Babylonier zurück und wurde von Hipparch (190-120 v.Chr.) für seinen berühmten Sternkatalog übernommen.

Die hellsten Sterne sind „Größenklasse 1“ z.B. Antares, Regulus,…

Die dunkelsten, gerade noch sichtbaren Sterne sind „Größenklasse 6“. 

Noch dunklere Sterne, die nur noch in Teleskopen sichtbar sind, haben also Größenklassen wie 7, 8, 9,…

Es gibt aber auch hellere Sterne z.B.

In der Neuzeit wurde für die Helligkeiten eine logarithmische Skala definiert, weil das Auge Helligkeiten nach dem Weber-Fechner’schen Gesetz logarithmisch wahrnimmt. Es war der britische Astronom Norman Robert Pogson (1829 – 1891) der 1856 die Helligkeitsskala der Sterne standardisierte, indem er das bereits von Hipparchos eingeführte System der Größenklassen in ein logarithmisches Verhältnis setzte:

\( \Delta m = m_1 – m_0 = \Large \frac{-5 \cdot \log_{10}\frac{ \Phi_1}{\Phi_0}}{\log_{10}(100)} \\ \)   (auch im Folgenden ist immer der 10er Logarithmus gemeint)

Wobei Φ der Lichtstrom (gemessen in Lumen)  ist, der von einer punkförmigen Lichtquelle ausgeht, was ich in meinem Artikel über die physikalischen Maßeinheiten näher erläutere.

Erhalten bleibt der klassische Helligkeitsunterschied von 5 Magnituden, der einen Helligkeitsunterschied vom Faktor 100 bedeutet. Ursprünglich wollte man die Helligkeitsskala so positionieren, das der Polarstern genau 2,0 mag hat.

Ein Stern, von dem ein Lichtstrom Φv (in Lumen) ausgeht, erscheint in einer scheinbaren Helligkeit (gemessen in Magnituden) von:

\( \Large m = -14.2064 – 2.5 \log\Phi_v \)  [mag]

Der Faktor 2,5 ergibt sich aus der Skalierung:  \( \frac{5}{\log 100} \). Die -14,2064 sind erforderlich, um den Nullpunkt so zu positionieren, dass die Zahlen von Hipparchos wieder herauskommen.

Nicht zu verwechseln ist das mit \( 100^\frac{1}{5} = 2,512 \), was den Intensitätsunterschied zwischen zwei Größenklassen ausmacht.

Von einem Stern der scheinbaren Helligkeit m (gemessen in Magnituden) geht ein Lichtstrom (gemessen in Lumen) aus von:

\( \Large \Phi_v = 10^{(-m-14.2064)/2.5}  \\ \)   [Lumen]

Einfacher wird dieser Zusammenhang, wenn man statt der SI-Einheit Lumen für den Lichtstrom, den in der Astronomie häufig verwendeten \( Flux = 10^{-\frac{m}{2,5}} \) nimmt. Damit gilt:

\( \Large m = -2,5 \log Flux \)

Lichtstrom heisst auf englisch: luminous flux.  Der Begriff “Flux” alleine wird sehr vielfältig (z.B. auch in der Photometrie) verwendet und ist verschieden definiert; man muss so einen Flux immer umrechnen in andere definierte physikalische Größen. In diesem Falle beispielsweise:

\( \Large \Phi_v = 10^{-\frac{14,2064}{2,5}} \cdot Flux \\ \)

Die scheinbare Helligkeit eines Objekts beeinflusst auch seine Eignung als Beobachtungsobjekt  (z.B. Grenzgröße, Lichtverschmutzung etc.).

Umrechnungen

Die Wikipedia gibt für einen “Sternklaren Nachthimmel” eine Leuchtdichte (also Flächenhelligkeit) von   0,001 cd m-2 an. Nach der unten stehenden Umrechnungsformel wären das 20,08 mag/arcsec².

Wobei “mag” für Größenklassen (Magnituden) der klassischen astronomischen Helligkeitsskala steht.

Formeln:

  • 1 cd/m²    =     12,58 mag/arcsec²
  • Allgemein gilt:  Astronomische Leuchtdichte in mag/arcsec² =  12,58 –  2,5 * lg(LV)    (wobei LV: Leuchtdichte in cd/m²  und lg der 10er Logarithmus ist)
  • Umgekehrt erhalten wir die SI-Leuchtdichte in cd/m² durch:  \( L_v = 10^{\frac{12,58 – SQM}{2.5}} \)

Addition von Scheinbaren Helligkeiten (Magnituden)

Wir betrachten als Beispiel die Große Konjunktion von Jupiter und Saturn, wo am 21.12.2020 die beiden Planeten sich bis auf ca. 6 Bogenminuten nahe kamen.

Bei punktförmigen Lichtquellen muss man zur Addition der Scheinbaren Helligkeiten die Lichtströme (in Lumen) addieren…

Die Helligkeit des Jupiters war: -1.97 mag  = 1.2748 10-5 Lumen

Die Helligkeit des Saturns war: 0,63 mag = 0.1163 10-5 Lumen

In der Summe also 1.3911 10-5 Lumen, was einer scheinbaren Helligkeit von zusammen -2.06 mag entspricht.

So können wir also die Gesamthelligkeit aus den Einzelhelligkeiten mehrerer punktförmiger Lichtquellen (z.B. enge Konjunktion, Doppelstern etc.) ermitteln.

Allgemein gilt für die Gesamthelligkeit von mehreren punktförmigen Lichtquellen:

Wenn ich n punktförmige Lichtquellen habe mit den scheinbaren Helligkeiten in Magnituden von: m1, m2,…mn so habe ich Lichtströme wie folgt:

Hinweis: Wenn ich statt in SI-Einheiten wie Lumen mit dem Flux rechne, wird das alles viel einfacher. Ich wollte aber hier in vielen, kleinen Schritten zeigen, dass mit SI-Einheiten das gleiche bekannte Ergebnis heraus kommt.

\( \Large \Phi_k = 10^\frac{-m_k – 14,2064}{2,5} \\\)

Aufsummiert ergibt das einen Lichtstrom von:

\( \Large \Phi_{ges} = \sum\limits_{k=1}^{n} \Phi_k = \sum\limits_{k=1}^n  10^\frac{-m_k – 14,2064}{2,5} \\\)

Nun kann man eine Konstante aus dem Exponenten herausziehen und vor die Summe schreiben:

\( \Large \Phi_{ges} = \sum\limits_{k=1}^n 10^{\frac{-m_k}{2,5}} \cdot 10^{\frac{-14,2064}{2,5}} = 10^{\frac{-14,2064}{2,5}}   \cdot \sum\limits_{k=1}^n 10^{\frac{-m_k}{2,5}} \)

Dieser Gesamtlichtstrom entspricht einer scheinbaren Gesamthelligkeit von:

\(\Large m_{ges} = -14,2064 – 2,5 \log\Phi_{ges} = -14,2064 – 2,5 \log ( 10^\frac{-14,2064}{2,5} \cdot \sum\limits_{k=1}^n  10^\frac{-m_k}{2,5} ) \\ \)

für den Logarithmus eines Produkts scheiben wir die Summe:

\(\Large m_{ges} = -14,2064 – 2,5 ( \frac{-14,2064}{2,5} + \log \sum\limits_{k=1}^n  10^\frac{-m_k}{2,5} ) \\ \)

und schießlich:

\(\Large m_{ges} =  -2,5  \log \sum\limits_{k=1}^n  10^\frac{-m_k}{2,5}  \\ \)

Absolute Helligkeit

Unter der absoluten Helligkeit versteht man in der Astronomie die scheinbare Helligkeit, die ein Stern in einer festgelegten Standardentfernung von 10 Parsec (32,6 Lichtjahre) haben würde. Das ist eine Zustandsgröße, die die Leuchtkraft eines Sterns beschreibt.

Die Differenz zwischen scheinbarer Helligkeit m und absoluter Helligkeit M wird Entfernungsmodul genannt, denn sie steht in festem Zusammenhang zur Entfernung r (gemessen in Parsec). Aus der Festlegung der Helligkeitsstufen folgt:

\(m – M = 5 \cdot \lg{(r – 1)}  \)

Flächenhelligkeit

Die Helligkeit, die als sog. “Visuelle Helligkeit” angegeben wird, ist immer die Gesamthelligkeit. Bei flächigen Objekten verteilt sich diese Helligkeit auf die Fläche des Objekts.

Unter Fläche des Objekts ist die Ausdehnung des Objekts an der Himmelskugel gemeint, also ein Raumwinkel. Einen Raumwinkel misst man in Steradiant (sr), wobei der Astronom anstatt gerne Quadradgrad oder als kleinere Einheiten arcmin2 oder arcsec2 nimmt. Dabei ist ein Quadratgrad:

\( 1 \enspace deg^2 = \left( {\frac{2 \pi}{360}}\right)^2 sr \\ \)

und weiter:

\( 1 \enspace arcmin^2 = \left( {\frac{2 \pi}{360 \cdot 60}}\right)^2 sr  = 8,4616 \, 10^{-8} \, sr\\ \)

Da wir später die Flächenhelligkeit eines Objekts immer nur in Relation zur Flächenhelligkeit eines anderen Objekts (und dann in gleichen Einheiten gemessen) sehen wollen, spielt so ein konstanter Faktor dafür keine Rolle.

Die Flächenhelligkeit wird dann üblicherweise in mag/arcmin2 oder mag/arcsec2 gemessen; letzteres kürzt der Amerikaner gern als MPSAS (Magnitudes per square arc second) ab z.B. in Artikeln bei Cloudy Nights.

Vergleiche hierzu speziell: SQM, Zodiakallicht

Bezeichnen wir die Gesamthelligkeit mit H [Lumen] und die Fläche am Himmel mit F [Raumwinkel Sterad], so erhalten wir als (durchschnittliche) Flächenhelligkeit B [Lumen/sr = Candela]:

\( B = \frac{H}{F} \)

Die Flächenhelligkeit in Magnituden ist dann:

\( B_{mag} = – 14,2064 -2,5 \cdot \log \frac{H}{F} \)

oder auch:

\( B_{mag} = -14,2054 -2,5 \log{H} + 2,5 \log{F} \\ \)

Da die ersten beiden Summanden zusammen einfach H in Magnituden ergeben, was wir mit dem Symbol m bezeichnen, erhalten wir schließlich:

\( B_{mag} = m + 2,5 \log{F} \\ \)

 

Astrofotografie: Polar Aligment – Einsüden – Wie finde ich Sigma Octantis?

Gehört zu: Polar Alignment
Siehe auch: Mein Astro-Equipment, Star Adventurer Mini, Namibia
Benutzt: Fotos von Flickr

Polar Alignment im Süden: Wie finde ich Sigma Octantis?

Bei verschiedenen Methoden zum “Polar Alignment” ist es erforderlich, die Position des Himmelsnordpols bzw. des Himmelssüdpols am Sternenhimmel (SCP = South Celestial Pole) eindeutig auszumachen.

Sowohl beim Polfernrohr als auch beim QHY PoleMaster muss man Gegend des Himmelspols (Nord bzw. Süd) eindeutig im FoV auffinden können. Was beim Südpol nicht so einfach ist, weil es keinen hellen Polarstern am Südpol gibt (Sigma Octantis ist 5,45 mag hell).

Ich habe mehrere Methoden zum Auffinden des SCP gefunden:

  • Wikipedia: Southern Cross
  • Alain Maury: Beta Hydri
  • Hannes Pieterse: Achenar
  • Skywatcher Star Adventurer

Polhöhe vorweg mit elektronischem Neigungsmesser einstellen

Wenn man Schwierigkeiten hat mit dem Verstellen zweier Achsen (Azimuth und Pohlhöhe), das Ziel-Objekt im Polfernrohr zu finden, kann man einfach die Polhöhe schon mal im Vorwege richtig einstellen und braucht dann im Dunklen nur noch ein bisschen im Azimuth zu suchen.

Von dem Astro-Kollegen Frank auf Kiripotib bekam ich den Tipp, doch einen digitalen Neigungsmesser zu verwenden, um die Polhöhe im Vorwege genau richtig einzustellen.

Im Nachgang zu meinem Aufenthalt in Namibia. beschaffte ich mit deshalb am 1.8.2018 den “Neoteck Digitaler LCD Winkelmesser Neigungsmesser Inklinometer Wasserdicht Bevel Box Winkelmessgerät” über Amazon für EUR 25,99.

Abbildung 1: Neoteck Digitaler Neigungsmesser (Flickr: DK_20190512_134700.jpg)

Neigung_20190512_134700.jpg

Skywatcher Star Adventurer Mini mit Neigungsmesser

Ich konnte den Neigungsmesser in der Vixen-Aufnahme des Star Adventurer mittels eines kleinen Bleistifts fest klemmen. Der Winkelmesser muss bei dieser Befestigung 90 Grad minus geografische Breite anzeigen…

Method #1: Wikipedia Method Southern Cross

In der Wikipedia findet man mehrere Aufsuchmethoden, die erst einmal helfen,  grob die Gegend des SCP zu finden.

Eine Methode geht vom Kreuz des Südens aus:
Abbildung 2: Methode “Southern Cross” (Flickr: Pole01-eng.jpg)

Pole01-eng.jpg

From the Southern Cross to the Celestial South Pole

Method #2: Beta Cen und Achenar

Die Methode von Hannes Pieterse sagt nicht, wie man das “Trapez” im Octant findet, sondern beschreibt wie, von diesem Trapez ausgehend, die genaue Position des SCP gefunden werden kann.
http://assabfn.blogspot.de/2010/08/find-south-celestial-pole-scp.html

Method #3:  Acrux – Fliege – Octans

Im user manual des Star Adventurer wird eine Methode zum “coarse alignment” beschrieben, die von dem Stern Acrux (alpha Crucis) ausgeht, dann geht man zu Alpha Muscae und weiter zu Gamma Musca (ist der nächst-hellste Stern). Die gerade Linie von Acrux über Gamma Mus zeigt genau zum SCP. Der Abstand auf dieser geraden Linie zum SCP  ist etwa ein gespreizte Hand breit.

Abbildung 3: Methode Acrux – Fliege – Octans (Flickr: sky-watcher_star_adventurer_mini_manual.jpg)

sky-watcher_star_adventurer_mini_manual.jpg

Wie finde ich den Celestial South Pole

Method #4: Starten mit SMC, 47 Tuc und Beta Hydri

Im Internet hat Alain Maury in seinem Blog eine sehr schöne Beschreibung für den Südhmmel abgegeben: http://www.spaceobs.com/en/Alain-Maury-s-Blog/How-to-polar-align-in-the-southern-hemisphere

Da die Gegend um den Himmelssüdpol keinerlei hellere Sterne aufweist, beginnen wir das Aufsuchen mit einigen markanten, helleren Objekten: LMC, SMC, 47 Tuc, Beta Hydri und “hoppen” von Beta Hydri aus über Gamma-1-2-3 Octantis zum Trapez aus Sigma, Tau, Chi, Ypsilon Octantis.

Wir starten mit der Kleinen Magellanschen Wolke (SMC) und sehen ganz in der Nähe 47 Tuc.

Die beiden nehmen wir als Basis für ein gleichschenkliges spitzes Dreieck in Richtung des Himmelssüdpols, wo die Spitze der Stern β Hydri sein soll.

Wenn wir die Linie dieses spitzen Dreiecks weiter gehen, kommen wir zu einer kleinen Gruppe aus drei Sternen: γ1, γ2 und γ3 Octantis. Diese drei Sterne bilden ein stumpfes gleichschenkliges Dreieck. Die stumpfe Spitze zeigt auf das Trapez, was wir suchen.

Abbildung 4: Methode SMC, 47 Tuc,  Beta Hydri, Gamma1-2-3 Oct (Flickr: pole4.jpg)

pole4.jpg

Sigma Octantis Aufsuchkarte – Copyright Alain Maury

Üben an echten Fotos

Zum Üben dieser Auffinde-Methode eignet sich ein schönes Weitwinkel-Foto des Südhimmels, das ich in einem Reisebericht von Stefan Westphal gefunden habe:

http://www.astrofreunde-franken.de/namibia_2014_sw.html

Am Ende des Berichts findet sich ein Link auf seine Fotosammlung, wo dann das Foto “Nächtliche Stimmungsaufnahme” sehr schön zum Auffinden von Sigma Octantis geeignet ist:

Abbildung 5: Üben an echtem Foto (Flickr: pole_landschaft.jpg)

pole_landschaft.jpg

Copyright: Stefan Westphal – Nächtliche Stimmungsaufnahme – Kiripotib

 

Astronomie: Einnorden – Polar Alignment mit dem Polfernrohr

Gehört zu: Montierung
Siehe auch: Polar Alignment am Südhimmel, Polar Alignment mit SharpCap

Zur Erzielung einer guten Nachführung für die Astrofotografie muss die Montierung genau eingenordet werden.

Polar Alignment mit einem Polfernrohr  (SmartEQ Pro, SkyTracker,…)

Voraussetzungen: Wo ist der Himmelspol?

Voraussetzung: bei Nacht und freier Sicht auf den Polarstern bzw. Sigma Octantis

Das Polfernrohr befindet sich in der Stundenachse meiner parallaktischen Montierung. Es muss grob auf den Himmelspol ausgerichtet sein, sodaß  Polaris (im Norden) bzw. Sigma Octantis (im Süden) im Gesichtsfeld des Polfernrohrs (FoV = 6 °) stehen.

Wie man Polaris (am nördlichen Himmel) findet, ist sehr bekannt und einfach: die hinteren beiden Sterne des “Großen Wagen” (Alpha und Beta UMa 2,0 mag und 2,3 mag) 5 mal nach oben verlängern und schon hat man Polaris (Alpha UMi 1,95 mag) gefunden. Alle diese Sterne sind recht hell, sodass man sie problemlos mit bloßem Auge finden kann.

Sigma Octantis (und das “Trapez”) am Südlichen Sternhimmel ist nicht so leicht zu finden, da es sich um relativ schwache Sterne handelt (Sigma Oct 5,45 mag). Hierzu habe ich einen separaten Artikel geschrieben.

Einfluss der Präzession

Die Rotationsachse der Erde ist um ca. 23,4 Grad gegen die Ekliptik geneigt. Deshalb ist der Himmelspol 23,4 Grad entfernt vom Pol der Ekliptik, der im Sternbild Draco liegt.

Die Erdachse ist aber nicht ganz fest im Raum, sondern beschreibt eine langsame Kreiselbewegung, Präzession genannt. Die Periode beträgt ca. 25750 Jahre und wird auch “Platonisches Jahr” genannt.

Deshalb beschreibt also der Himmelspol in 25750 Jahren einen Kreis mit Radius 23,4 Grad um den ekliptischen Pol. Diese Bewegung beträgt rechnerisch ca. 50 Bogensekunden pro Jahr.

Der Stern Alpha Ursae Minoris wird also noch viele Jahrzehnte als Polarstern dienen können. Heute (2021) ist er ca. 40 Bogenminuten vom Himmelspol entfernt und nähert sich dem in den nächsten Jahrzehnten noch etwas an.

Makierungen im Polfernrohr

Die SmartEQ Pro hat ähnlich wie ich es von dem “iOptron SkyTracker” her kenne, ein beleuchtetes Polfernrohr mit konzentrischen Kreisen, die als Zifferblatt mit 12-Stundenteilung dargestellt sind (andere Fabrikate können leicht anders aussehen):

Abbildung 1: Blick durchs Polfernrohr (Flickr: PolarScope.jpg)

PolarScope.jpg

Blick durchs Polfernrohr bei iOptron

Der Himmelsnordpol soll in der Mitte sein. Dafür muss Polaris im aktuellen Abstand vom Pol auf den entsprechenden Kreis gesetzt werden und die Position auf dem Kreis (12 Stunden-Zifferblatt) muss der aktuellen Position von Polaris (Stundenwinkel oder so ähnlich – s.u.) entsprechen. Man muss also die aktuelle Position von Polaris zum Zeitpunkt des Einnordens kennen (s.u.).

Wenn man nun eine halbwegs bequeme Stellung für den lockeren Blick durch das Polfernrohr gefunden hat, kann man die Polausrichtung leicht durchführen. Das Okular meines Polfernrohrs hat bei normal ausgezogenem Stativ eine Höhe von 1,07 Meter über dem Boden. Wenn ich auf meinem “normalen” Klappstuhl für astronomische Beobachtungen sitze, habe ich eine Augenhöhe von 1,16 m über Boden. Ich müsste also einen Beobachtungsstuhl haben, dessen Sitzfläche 9 cm niedriger ist; d.h. statt 45 cm müssten es 36 cm sein. Vielleicht nehme ich da einen höhenverstellbaren Klavierschemel oder eine stabile Holzkiste, die eine Kantenlänge von 36 cm hat.

Bestimmung der aktuellen Polaris-Position

Für die Einstellung im Polfernrohr benötigt man die aktuelle Position von Polaris bezogen auf den Himmelsnordpol. Diese Position kann mit unterschiedlichen Mitteln bestimmt werden.

Polaris-Position per Kochab-Methode

Als “Kochab-Methode” habe ich von Astrohardy gelernt, schaut man einfach, welche Position Kochab (Beta UMi) in Bezug auf den Himmelpol einnimt. Polaris steht genau gegenüber von Kochab, bezogen auf den Himmelspol d.h. die Verbindungslinie Kochab-Polaris geht genau durch den Himmelspol. Im umkehrenden Polfernrohr muss Polaris also auf seinen 40′-Kreis gesetzt werden und zwar genau in Richtung (Zifferblatt) von Kochab, wie man ihn mit dem blossen Auge sieht.

Abbildung 2: Die Kochab-Methode (Flickr: kochab-03.jpg)

kochab-03.jpg

Polar Alignment mit der Kochab-Methode

Auf diesem Bild ist die Position von Kochab  auf einem Zifferblatt in Bezug auf den Himmelspol etwa “5 Uhr”.

Polaris-Position in Stellarium

Auch das schöne Planetariumprogram Stellarium zeigt ja für jeden Ort und jede Zeit die Position von Polaris an – auch als Stundenwinkel und Deklination.

Beispiel: Ort:  53° 34′ N 9° 58′ E, Datum und Zeit:  26.02.2017 um 19:00 Uhr MEZ (UTC+1)

Wenn man jetzt Stellarium auf Polaris schwenkt und Polaris anklickt, zeigt Stellarium viele Daten von Polaris an:

Abbildung 3: Der Polarstern in Stellarium (Flickr: kochab-02.jpg)

kochab-02.jpg

Polar Alignment: Stellarium zeigt die Daten von Polaris an

Die Zeile mit “Stundenwinkel/DE” ist für uns interessant.
Die Deklination von Polaris soll also 89° 19′ 35.9″ sein; d.h. sein Abstand vom Himmelsnordpol ist:  r = 40′ 24.1″
Der Stundenwinkel von Polaris ist 2h 11m 55.75s, wobei dieser normale Stundenwinkel als Nullpunkt den Südmeridian hat und nach Westen (rechts) zunimmt.

Um aus dem Stundenwinkel die Zifferblatt-Position von Polaris zu ermitteln, sind folgende Schritte erforderlich:

  • Unser Zifferblatt-Kreis ist nicht 24h, sondern 12h, also den Stundenwinkel t ersteinmal halbieren:  t/2  = 1h 05m 57.6s
  • Statt nach Süden blicken wir nach Norden. Der Nullpunkt liegt zwar oben, aber Westem liegt jetzt links; also ist die Zifferblattposition:    – t/2  (+ 12h) = 10h 54m 02.4s
  • Das Polfernrohr kehrt um: oben/unten und rechts/links; also plus 6h:  – t/2 + 12h  + 6h = 16h 54m 02.4s

Da wir die Zifferblatt-Position Modulo 12 nehmen wollen, ergibt sich als vollständige Formel:

Zifferblatt-Position = (18h – t/2) mod 12h   — was man mathematisch auch als (6h – t/2) mod 12h schreiben könnte

Also 4h 54m, was mit unserem Kochab-Wert von “ca. 5h” gut übereinstimmt.

Polaris-Position per App (Android & iOS)

Für mein iPad habe ich die kostenlose App “Polar Scope Align” von Dimitros Kechagias geholt.

Für mein Android-Tablet nehme ich das kostenlose “Polar Finder” von TechHead (jol@netavis.hu).

Beide Apps bieten die Möglichkeit sich die Ansicht der gängigsten Polsucherfernrohre einzustellen (Kreise und Skalen von iOptron, Skywatcher,…).

Abbildung 4: App auf meinem Android-Smartphone (Flickr: PolarFinder_Android.jpg)

PolarFinder_Android.jpg

Android App: PolarFinder

Abbildung 5: App auf meinem iPhone (Flickr: PolarScopeAlign_iOS.jpg)

PolarScopeAlign_iOS.jpg

iOS App: Polar Scope Align

Polaris-Position in der Handbox

Die Handbox liefert als Komfort auch noch eine Anzeige der Polaris-Position:

Handbox: Menue -> Align -> Pole Star Position

Abbildung 6: Handbox Go2Nova: Pole Star Position (Flickr: DK_20160501-PolarAlignment-01.jpg)

PolarScope_20160501-091121.jpg

Go2Nova Handbox: Pole Star Position

Dann wird die Position von Polaris für eine aktuellen Ort und die aktuelle Zeit im Hand-Controller wie folgt angezeigt:

Abbildung 7: Handbox Go2Nova: Position of Polaris (Flickr: DK_20160501-PolarAlignment-04.jpg)

POlarSCope_20160501-091135.jpg

Go2Nova Handbox: Position of Polaris

Dazu muss die Go2Nova Handbox (Hand-Controller) selbstverständlich genau auf geografische Koordinaten und Uhrzeit eingestellt sein.

Astronomie: Einnorden – Polar Alignment mit QHY PoleMaster

Gehört zu: Montierung, Einnorden
Siehe auch: SharpCap, Liste meiner Geräte, QHY PoleMaster
Benutzt: Fotos aus Flickr, Videos von Youtube

Generelles zu Einnordung / Einsüdung / Polar Alignment

Eine parallaktische Montierung muss “eingenordet” sein, damit das Goto und die Nachführung richtig funktionieren.

Hat man keine fest aufgebaute Montierung, sondern eine mobile Montierung, die jedesmal wieder neu aufgestellt werden muss, so hat man die Prozedur des Einnordens immer wieder erneut durchzuführen und man fragt sich, wie man das einfach, genau und bequem gestalten kann.

Einnorden muss man also immer, wenn man parallaktisch per Motor nachführen will – z.B. wegen längerer Belichtungszeiten.

Zur “Einnordung” gibt es verschiedene Methoden, die ich im Überblick in diesem Artikel dargestellt habe. Dies sind:

  • Scheinern – Drift Alignment
  • Polfernrohr mit Fadenkreuz und Sternenmaske
  • Spezielle Funktion von computerisierten Montierungen (per Handbox)
  • Software “AlignMaster” mit ASCOM Goto Montierungen
  • QHY PoleMaster (Hardware und Software)
  • Software “SharpCap
  • xyz – Plate Solving

Ich benutze zum Einnorden meiner Montierungen SkyWatcher HEQ5 Pro und iOptron SmartEQ Pro den QHY PoleMaster. Das Einnorden/Einsüden meines NanoTrackers (neu: Skywatcher Star Adventurer Mini) versuche ich ebenfalls mit QHY PoleMaster ggf. muss ich mit SharpCap Aufnahmen machen, die dann für ein Plate Solving auf dem Windows-Notebook zur Verfügung stehen. um definitiv zu wissen, welche Stern im Gesichtsfeld stehen.

QHY PoleMaster verkauft

Neuerdings (seit 2020) verwende ich das Polar Alignment der Software SharpCap anstelle des QHY PoleMasters. den PoleMaster habe ich verkauft.

QHY PoleMaster Review

Autor: Chuck’s Astrophotography

Abbildung 1: How to Use the QHYCCD PoleMaster Software (YouTube https://www.youtube.com/watch?v=DJvfYAAxXsA&t=75s)

AstroBackyard Review: https://astrobackyard.com/qhy-polemaster-review/

Polar Alignment mit PoleMaster QHYCCD

Warum QHY PoleMaster?

Im Rentenalter wollte ich mein Astronomie-Hobby aus der Jugendzeit wieder aufnehmen, nachdem ich fast 40 Jahre garnichts astronomisches gemacht hatte.

Ich schielte von Anfang an auf die Astrofotografie und wollte mit einer kleinen mobilen parallaktischen Montierung anfangen, mit der ich auch die in den letzten Jahrzehnten möglich gewordenen neuen Dinge wie GoTo und Autoguiding mal praktisch ausprobieren wollte. Meine Wahl fiel vor zwei Jahren auf eine iOptron SmartEQ Plus. Mittlerweile (2017) habe ich eine gebrauchte Skywatcher HEQ5 Pro….

Mein hauptsächlicher Beobachtungsort ist die Innenterrasse meiner Erdgeschosswohnung in Hamburg-Eimsbüttel (also Lichtverschmutzung durch Stadtlicht). Ich habe dort keine fest eingerichtete Terrassensternwarte, sondern muss die Montierung für jede Beobachtungsnacht neu aufstellen und einjustieren.

Für die Füße des Dreibeinstativs habe ich auf den Terrassenfliesen Markierungen mit Nagellack gemacht.

Belichtungszeit

Ich habe gelesen, dass man für vernünftige Astrofotos sehr lange belichten soll (Poisson-Verteilung der ankommenden Photonen). Beispielsweise so etwa mindestens 30 Einzelaufnahmen (sub exposures) mit je 300 sec Belichtungszeit.

Die maximal mögliche Belichtungszeit (bei festem ISO von z.B. 800) muss man experimentell herausfinden. Je heller der HImmel ist (Lichtverschmutzung) desto kürzer wird die maximale Belichtungszeit werden (Histogramm ganz rechts, Bild ganz hell) . In Handeloh kann ich z.B. 300 Sekunden bei ISO 800 belichten.

Damit die für solche Belichtungszeiten benötigte Nachführung gut funktioniert, ist eine sehr exakte Aufstellung der Montierung erforderlich. D.h.

  • Waagerechte Aufstellung
  • Einnordung (Polar Alignment)

Die Auflageplatte der Montierung soll exakt waagerecht liegen, also muss der Polkopf abgeschraubt werden und eine Wasserwaage daher, um die Stativbeine genau auf eine waagerechte einzustellen. Dann kommt der Polkopf (Achsenkreuz) wieder drauf und die Stundenachse muss genau auf den Himmelspol ausgerichtet werden…

Danach erst kann das Goto Alignment geschehen, damit ich meine Beobachtungsobjekt leicht per Goto in die Bildmitte einstellen kann und damit die Nachführung dann gut funktioniert.

Die Nachführung durch die Montierung selbst sollte für 30-60 Sekunden gut sein. Falls das noch weiter verbessert werden soll, wäre schließlich ein Autoguiding angezeigt.

Einnorden

Für das sog. Einnorden gibt es ja viele Techniken. Meine schöne iOptron SmartEQ Pro Montierung (die HEQ5 Pro auch) hat dafür in der Stundenachse ein beleuchtetes Polfernrohr mit konzentrischen Ringen und einer Zifferblatt-Mimik. In der Praxis war das aber für mich viel zu unbequem (Foto: Kniefall).

Abbildung 2: Kniefall zum Einnorden durch das Polfernrohr (Flickr: PolarScope_20170223_1 Kopie.jpg)

PolarScope_20170223_1 Kopie.jpg

Der Kniefall: So bequem schaut man durch das beleuchtete Polfernrohr

Deswegen war ich begeistert, als ich von dem neuen Produkt „QHY PoleMaster“ lass und Erfahrungsberichte dazu in Google und Youtube fand.

Was ist QHY PoleMaster?

Was der QHY PoleMaster genau ist und wie er funktioniert haben andere schon sehr schön im Web erklärt.

Kurzgesagt ist es eine kleine USB-Kamera mit einem lichtstarken Objektiv (f=25mm) und einem Sensor 1280×960 (Aptina ASX340, 1/3″, 3,75µ) wie bei der QHY5L II, die auf die Montierung gesteckt wird und mit der man die Gegend um den Himmelpol fotografiert (FoV 11×8 Grad). Die kleine Kamera wird per USB mit einem Notebook-Computer verbunden auf dem eine spezielle PoleMaster-Software von QHY installiert ist.

Installation der Software für QHY PoleMaster auf dem Windows-Notebook

Am 27.2.2017 habe ich dann den QHY PoleMaster bei Teleskop-Express für EUR 355,00 erstanden.
Zunächst ist ein Treiber für die im QHY PoleMaster enthaltene Kamera erforderlich. Was mitgeliefert wird ist ein proprietärer Treiber, der eine vom Hersteller erfundene Gruppe “AstroImaging Equipment” im Windows-Gerätemanager aufmacht: PoleMasterDriverLatestEdition.zip

Nach erfolgreicher Installation des Treibers erscheint die Kamera im Windows-Gerätemanager wie folgt:

Abbildung 3: POLEMASTER im Windows-Gerätemanager (Flickr: Polemaster-02.jpg)

Polemaster-02.jpg

Bild 2: QHY PoleMaster Driver

Das Herzstück der PoleMaster-Lösung ist dann die spezielle Software, die das Bild der Kamera auf dem Window-Notebook anzeigt und dann durch die Prozedur des Polar Alignments führt.

Abbildung 4: Der Rotationskreis der Stundenachse (Flickr: Polemaster_006.jpg)

PoleMaster_006.jpg

QHY PoleMaster Rotation

Abbildung 5: Himmelspol und Rotationszentrum zur Deckung bringen (Flickr: DK_20170726_Polemaster.jpg)

DK_20170726_Polemaster.jpg

DK_20170726_Polemaster.jpg

Wie funktioniert das Einnorden mit QHY PoleMaster?

Im ersten Schritt richtet man die Kamera auf die Polgegend, identifiziert Polaris durch Doppelklick und die Software errechnet aufgrund des Sternfeldes insgesamt, wo sich genau der Himmelspol befindet.

Im zweiten Schritt soll man die Montierung mehrfach um die Stundenachse drehen und dabei die Drehung eines “anderen” Sterns verfolgen und Doppelklicks machen um die Position an die Software zu übergeben. Daraus ermittelt die Software den Rotationskreisbogen und damit genau wohin die Rotationsachse (Stundenachse) der Montierung zeigt.

Im dritten Schritt muss man die Montierung so im Azimut und in der Polhöhe einstellen, das beides zur Deckung kommt – was auf dem Bildschirm durch zwei Markierungen angezeigt wird.

Das ganz soll nur 3 Minuten dauern und eine Genauigkeit von 30″ liefern.

Zusammenfassung Schritt für Schritt:

  1. USB-Stecker an Kamera soll nach rechts schauen, USB-Kabel mit Laptop-Computer verbinden
  2. Montierung auf Home-Position stellen
  3. PoleMaster-Programm auf Laptop-Computer starten.
  4. Oben links auf “Connect” klicken.
  5. Zoom einstellen
  6. Region Selection: North
  7. Belichtungszeit aufdrehen bis auch die dunkleren Sterne (dunkler als Polaris) auf dem Display sichtbar werden.
  8. Ggf. Fokussierung des PoleMasters überprüfen
  9. Doppelklick auf Polaris und softwaremäßiges Rotieren einer Maske von Umgebungssternen bis sie übereinanderliegen (damit ist der Himmelspol identifiziert)
  10. Selektieren eines anderen Sterns als Polaris mit Doppelklick (dieser Stern dient dazu, den Drehpunkt der Stundenachse zu messen, muss also bei Rotation im Bildfeld bleiben)
  11. Physisches Drehen um die Rotationsachse des Geräts zweimal um jeweils 30-40 Grad und Doppelklick auf den “anderen” Stern. Daraus berechnet die Software den Drehkreis des “anderen” Sterns und damit ist der Drehpunkt der Montierung identifiziert
  12. Montierung zurück in die Home-Position fahren. Dabei muss der “andere” Stern entlang des berechneten Kreises laufen.
  13. Die Software zeigt jetzt die errechneten Positionen des Himmelspols (grüner Kreis) und des Drehpunkts der Montierung (roter Kreis) an. Diese müssen an der Montierung durch manuelles Verstellen von Azimut und Polhöhe zur Deckung gebracht werden.

Befestigung des QHY PoleMaster auf einer Skywatcher HEQ5 Pro

Wie wird die PoleMaster Kamera auf der Montierung befestigt? Die Kamera selbst hat unten drei M3 Schrauben kreisförmig in Winkeln von 120 Grad angeordnet. Die werden von oben auf eine Adapter-Scheibe geschraubt, die mit ihrer unteren Seite auf der Öffung des Polfernrohrs ihrer Montierung befestigt wird. Je nach Montierung gibt es verschiedne Adapter-Unterteile z.B. für:

  • EQ6/AZEQ6
  • HEQ5
  • iOptonCEM60 ZEQ25/CEM25 iEQ45 iEQ30
  • AZEQ5
  • Celestron AVX CGEM
  • EM200/EM11

11. Juli 2017: Ich plane nun von meiner SmartEQ Pro auf eine Skywatcher HEQ-5 Pro Synscan umzusteigen.

Für diese Montierung gibt es einen passenden Adapter, den ich z.B. bei Teleskop Express gefunden habe. Um den QHY PoleMaster auf einer Montierung Skywatcher HEQ5 Pro zu befestigen, gibt es (z.B. bei Teleskop-Express) den Adapter “PoleMaster Adapter für Skywatcher H-EQ5 Montierung” (AL70410 für EUR 39,00).

http://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p8803_ALccd-PoleMaster-Adapter-fuer-Skywatcher-H-EQ5-Montierung.html

Der Adapter kommt auf die Öffnung des Polfernrohrs der HEQ5, dabei bleibt eine Öffnung, so dass das Polfernrohr weiter benutzt werden könnte.

Abbildung 6: Polemaster Adapter für die HEQ5 (Flickr: PoleMaster_20190219_124331.jpg und PoleMaster_20190219_124618.jpg)

PoleMaster_20190219_124331

PoleMaster Adapter for HEQ5 Pro

PoleMaster_20190219_124618.jpg

PoleMaster on HEQ5 Pro

Befestigung des QHY PoleMaster auf der Montierung SmartEQ Pro

Ich habe ja, wie gesagt, eine Montierung, die nicht ganz so „Mainstream“ ist, nämlich einen iOpton SmartEQ Pro. Mein deutscher Lieferant konnte keinen passenden Adapter liefern. Ich spielte schon mit dem Gedanken, meine Montierung zu wechseln (etwa CEM25), dann fand ich aber im Internet bei der englischen Firma „Modern Astronomie“ den Adapter für die SmartEQ Pro. Den habe ich mal als erstes alleine bestellt, um die prüfen, ob das Ding auch das tut, was ich für den PoleMaster benötige. Gestern kam das Paket mit dem Adapter aus England hier an. Man montiert das Teil auf die vordere Öffnung des Polfernrohrs, die damit blockiert ist (anders als bei anderen Adaptern). Es passt auf meine Montierung und sieht insgesamt gut aus.

Abbildung 7:
Polemaster Adapter für die Montierung SmartEQ Pro (Flickr: DK_20170303_1315.JPG)
DK_20170303_1315.JPG

QHY Polemaster Adapter auf iOptron SmartEQ Pro

Da der Adapter OK war, habe ich nun auch den eigentlichen PoleMaster bestellt (ohne Adapter). Mein deutscher Lieferant hatte den auf Lager und lieferte extrem schnell.

Abbildung 8: QHY Polemaster auf SmartEQ Pro (Flickr: DK_20170303_1316.JPG)

DK_20170303_1316.JPG

QHY Polemaster on SmartEQ Pro

Befestigung des QHY PoleMaster auf dem Star Adventurer Mini

Als kleinen Tracker für DSLR auf Fotostativ bin ich ja vom NanoTracker (s.u.) auf den Star Adventurer Mini umgestiegen.

Der funktionierte auch auf der Südhalbkugel sehr gut, allerdings musste man den schwachen Stern Sigma Octantis ersteinmal ins Gesichtsfeld bekommen. Was recht zeitaufwendig sein kann, wenn man in zwei Freiheitsgraden sucht (rechts-links und oben-unten). Das kann man vereinfachen auf einen Freiheitsgrad, indem man die Polhöhe vorher schon exakt einstellt, dann hat man nur noch die Einstellung des Azimuths als einen Freiheitsgrad (siehe dazu: Elektronischer Neigungsmesser).

Im Juni 2018 ist mir das beispielsweise auf Kiripotib, Namibia, gelungen, wie das Foto zeigt.

Abbildung 9: Polemaster auf der Südhalbkugel (Flickr: Polemastersouth-01.jpg)

20180606_polemastersouth-01

Befestigung des QHY PoleMaster auf dem NanoTracker

5. April 2017: Um den QHY PoleMaster auf einem ganz normalen 3/8-Zoll Fotogewinde zu befestigen, gibt es von der Firma Cyclops Optics einen speziellen Adapter namens “Universal Portable Mount Adapter PM-ST”.

https://www.cyclopsoptics.com/adapter/cyclops-optics-universal-portable-mount-adapter-t6061-cnc-for-polemaster/

Die eine Scheibe befestigt man mit drei kleinen Schrauben hinten am PoleMaster; diese Scheibe hat nach unten ein 3/8-Zoll Innengewinde. Mit einem 3/8-Zoll auf 1/4-Zoll Zwischengewinde kann ich das dann auf den NanoTracker schrauben. Die zweite Scheibe dient dann als (große) Kontermutter, um die Verbindung nach unten in der gewünschten Richtung (hier: USB nach rechts) zu fixieren

Wenn ich statt des NanoTrackers den Skywatcher Star Adventurer Mini verwende ist das Ganze noch einfacher…

Abbildung 10: QHY Polemaster mit Spezialadapter auf NanoTracker (Flickr: DK_20170628_Nanotracker-01.JPG)

NanoTracker_20170628_1742.JPG

QHY Polemaster mit Spezialadapter auf NanoTracker

Am 8. Juli 2017 konnte ich damit ein Polar Alignment meines NanoTrackers auf dem Fotostativ “Sirui ET-1204” mit einem Stativkopf “Rollei MH-4“erfolgreich durchführen.

Den Stativkopf Rollei MH-4 habe ich am 16. Mai 2017 bei Amazon für Euro 24,99 gekauft (Belastbarkeit 2,5 kg).

Das Fotostativ Sirui ET-1204 habe ich am xxx gekauft (für die Flugreise: Carbon, 4 Segmente,…)

Für das Polar Alignment mit der PoleMaster-Software waren erforderlich:

  • Stabile Aufstellung des Fotostativs: Das ging durch beschweren der Mittelsäule mit einer Plastiktüte mit schwerem Inhalt
  • Nivellieren in die Waagerechte: Das ging mit einer kleinen Wasserwage
  • Drehen der Kamera um die Rotationsachse des Motors: Das ging, wenn man die Kontermutter etwas lockerte
  • Kleine Bewegungen der “Montierung” im Azimut und Polhöhe: Das ging mit Hilfe des Neigekopfs MH-4

Den Rollei Stativkopf (Neigekopf) MH-4 habe ich eigens zur einfacheren Einnordung angeschafft:

Abbildung 11: Neigekopf MH-4 (Flickr: DK_20170711_1789.JPG)

Neiger_20170711_1789.JPG

Neigekopf MH-4

Statt dieses MH-4 Neigers habe ich mir später den Manfrotto MG460 Neiger, angeschafft.

Noch eleganter fand ich schliesslich die Lösung mit einer Wedge, die zum Star Adventurer Mini gehört. Damit fand ich es am einfachsten, die Höhe und das Azimuth des Himmelspols einzustellen.

 

Astronomie: Universe2Go – Orientierung am Sternenhimmel

Gehört zu: Planetarium-Software
Siehe auch: Planetarium-Software
Benutzt: Fotos von Flickr

Augmented Reality am Sternhimmel mit Universe2Go

Universe2Go ist eine Plastikbrille, durch die ich den Sternenhimmel betrachten kann, wobei mir über einen halbdurchlässigen Spiegel Zusatzinformationen (Bild, Schrift, Ton) zu der durch Lagesensoren erkannten Himmelsposition über eine SmartPhone-App eingeblendet werden. – Wir sehen also den echten Sternhimmel (=Reality) ergänzt um Zusatzinfos (=augmented) d.h. “Augmented Reality

Universe2go ist also eine Art “Hand-Planetarium”.

So sieht das Gerät aus:

Abbildung 1: universe2go, die Rückseite (Flickr: universe2go_1704b.JPG)

universe2go_1704b.JPG

Universe2Go Rueckseite

Abbildung 2: universe2Go<. SmartPhone (Flickr: universe2go_1705a.JPG)

universe2go_1705a.JPG

Universe2Go: SmartPhone einlegen

Abbildung 3: universe2Go: Vorderseite noch verschlossen (Flickr: universe2go_1708a.JPG)

universe2go_1708a.JPG

Universe2go Vorderseite

Abbildung 4: universe2Go: Vorderseite geöffnet (Flickr: universe2go_1709a.JPG)

universe2go_1709a.JPG

Universe2go Vordersetie geöffnet

Die App für das SmartPhone

Man muss sich als erstes die Universe2Go-App für sein SmartPhone (z.B. iPhone oder Android)  herunterladen und installieren.

Die App muss Berechtigungen haben zum Zugriff auf:

  • Gyroskop
  • Kompass
  • Geolocation
  • Mikrofon
  • Sound

Einlegen des SmartPhones

Man startet dann die App im sog. “planetarium mode” und muss sie “aktivieren”

Dann das SmartPhone mit dem Display nach unten und in Pfeilrichung nach vorn in das obere Fach des Geräts einlegen. Es können verschieden große SmartPhones eingelegt werden und mit Schaumstoffstückchen fixiert werden.

Menüsteuerung (grundsätzlich)

  • Das Menü wird durch zwei Bewegungen angeschaltet. Zuerst bewegen wir den Kopf zum Boden bis ein grüner Pfeil erscheint, der aber zunächst noch durchgestrichen ist (wie ein Verkehrsschild). Dann bewegen wir den Kopf  zurück in den Geradeausblick. Nun ist das Menü angeschaltet. Es erscheint eine kleine Hand mit dem Zeigefinder. Dies ist der Cursor. Es werden diese zwei Bewegungen gebraucht, damit das Menü nicht aus Versehen eingeschaltet wird.
  • Navigation im Menü: Nachdem das Menü eingeschaltet wurde und wir den Cursor sehen, können wir durch leichtes bewegen des Kopfes noch unten/oben durch die Liste der Menüpunkte gehen.

Augenabstand einstellen

Wenn in den Settings “Both Eyes” gesetzt wurde (was der Normalfall sein sollte) ist eine Kalibrierung des Augenabstands erforderlich.

Hierzu muss man in das Menü (s.o.) gehen und im Hauptmenü “Modus-Auswahl” den Punkt “Augen-Kalibrierung” auswählen.

  • Hierzu wird die Stimmerkennung per Microfon benutzt.
  • Stimmenkommandos: “Start” und “Stopp”

Stern-Kalibrierung

Nun muss man am echten Sternhimmel drei helle Sterne anvisieren und darauf “kalibrieren”…..

Universe2Go im Gebrauch

Generell kann man nun mit dem Gerät auf ein Himmelsobjekt zielen – mit dem kleine grünen Zielkreis in der Mitte. Wenn das Objekt 2 Sekunden im Zielkreis steht, werden Zusatzinformationen angezeigt bzw. Audios und Videos abgerufen.

Was genau angezeigt wird, können wir in den sog. Options einstellen:

  • Beginner Mode
  • Discovery Mode
  • Mythology Mode
  • Deep Sky Mode
  • 3D Mode
  • Quiz Mode
  • Search
  • Expert Mode

 

Astrofotografie: Sternhaufen

Gehört zu: Welche Objekte
Siehe auch: Galaxien, Nebel

Warum Sternhaufen?

Als Astro-Anfänger im lichtverschmutzen Eimsbüttel möchte ich mit meiner Ausrüstung Astrofotos von Objekten machen, die trotzdem Eindruck schinden (zumindest bei mir selbst). Als ich mich fragte, welche Objekte ich aus der lichtverschmutzten Großstadt Hamburg heraus mit meinen bescheidenen Mitteln fotografieren könnte, blieb eines als gut möglich übrig: Sterne  (also keine Nebel, keine Galaxien).

Als für mich lohnenswerte Beobachtungsobjekte kommen also schöne Sternhaufen und Doppelsterne infrage. Sternhaufen kann ich mit der Digitalkamera (kürzere Brennweiten) gut fotografieren; Doppelsterne werden meist erst im Teleskop mit längerer Brennweite gut getrennt.

Einige “Experten” empfahlen auch den Einsatz von Filtern gegen die Lichtverschmutzung, was sich bisher als kaum erfolgreich herausstellte.

Welche Sternhaufen?

Liste von für meine Ausrüstung interessanten Offenen Sternhaufen

Meine Kriterien: Größer als 10′ und heller als 8,0 mag

Lfd.Nr. Kurzbezeichnung Ausdehnung Helligkeit Sternbild Erläuterungen
 M6  33′  4,2 mag Skorpion   Dekl=-32° Schmetterlingshaufen
 M7  80′  3,3 mag  Skorpion   Dekl=-34°, der dritthellste Fleck der ganzen Milchstraße
 M11  14′  5,8 mag  Scutum   Dekl=-6°, Wildentenhaufen
 M18  10′  7,1 mag  Sgr
 M23  27′  5,5 mag  Sgr
 M25  32′  4,6 mag  Sgr
 M34  35′  5,5 mag  Perseus   unscheinbar
 M35  28′  5,3 mag  Gemini  großer, heller, weit versprengter Haufen Lassell’s Delight
Herrlicher offener Sternhaufen bei Eta Geminorum
 M36  12′  6,0 mag Auriga  beste Sichtbarkeit: Nov-Apr
 M37  24′  5,6 mag Auriga  Hellster Haufen im Auriga
 M38  21′  7,4 mag Auriga  beste Sichtbarkeit: Nov-Apr
 M39  32′  4,6 mag  Cyg
 NGC 1502  20′  6,9 mag Camelopadalis  Kemble’s Cascade läuft durch NGC1502
 M41  38′  4,5 mag  CMa  Unterhalb von Sirius
 M44  95′  3,1 mag  Cancer  Praesepe, Krippe, Bienenstock – zweithellster offener Sternhaufen
 M45  110′  1,6 mag  Taurus  Plejaden, Siebengestirn, Six Sisters
 M46  27′  6,1 mag  Pup
 M47  30′  4,4 mag  Pup
 M50  16′  5,9 mag  Mon
 M67  30′  6,9 mag  Cancer
 NGC 457  20′   6,4 mag  Cassiopea  ET- oder Eulen-Haufen
 NGC 7789  16′  6,7 mag  Cassiopea  Herschels Spiralhaufen
 NGC 663  15′  7,1 mag  Cassiopea
 Coma Berenice  Com  ist ein komplettes Sternbild
 Mel 111  270′  1,8 mag  Com  Coma Berenices
 NGC 2244  24′  4,8 mag  Mon  Offener Sternhaufen im Rosetten-Nebel
 NGC 2264  Mon  Der Weihnachtsbaum-Sternhaufen
 NGC 2232  45′  4,2 mag  Mon
 NGC869 & NGC884  30′ / 30′  5,3 / 6,1 mag  Perseus  Chi und h im Perseus, auch Caldwell 14
 NGC 1528  18′  6,4 mag  Perseus
 Melotte 20  180′  1,2 mag  Perseus Alpha Persei und Umgebung
 IC 4756  40′  4,6 mag  Serpens  Graff’s Cluster
Caldwell 41 330′ 0,5 mag  Taurus  Hyaden – Sternbild Stier

Liste von für meine Ausrüstung interessanten Kugelsternhaufen

Meine Kriterien: Größer als 10′ und heller als 8,0 mag

Lfd.Nr. Kurzbezeichnung Ausdehnung Helligkeit Sternbild Bemerkungen Status
 Omega Cen  55′  5,3 mag Zentauer  Namibia
 47 Tuc  31′  4,9 mag Tukan  Namibia
 M2  16′  6,3 mag Wassermann  Dekl=0°, sichtbar Sep, Okt, Nov
 M3  18′  6,3 mag Jagdhunde  im Frühjahr sichtbar
 M4  36′  5,9 mag  Skorpion Dekl=-26°, bei Antares, sichtbar Mai= am Morgenhimmel, Juni= ab Mitternacht
 M5  23′  5,6 mag  Serpens  Dekl=+2°, Beobachtung: April-September
 M10  20′  6,6 mag  Oph
 M12  16′  6,1 mag  Oph  der hellste Kugelhaufen im Oph
 M13  20′  5,8 mag  Herkules  Abendhimmel: Apr, Mai, Juni
 M15  18′  6,2 mag  Peg
 M22  32′  5,5 mag  Sgr
 M30  12′  7,7 mag  Capricornus  Dekl= -23°, Aug – Okt
 M48  54′  5,8 mag  Hydra
 M80   10′  8,7 mag  Skorpion  Dekl=-23°
 M92  14′  6,3 mag  Herkules  Abendhimmel: Apr, Mai, Juni

Meine Fotos von Sternhaufen

26.9.2015 Die Plejaden M45

Ich hatte gerade ein schönes altes Objektiv Takumar 1:3,5/135 mit M42-Gewinde bekommen. Das musste ich sofort mit meiner Kamera Sony NEX-5R ausprobieren.

DK_20150926_Plejaden2.jpg

Plejaden (eigenes Foto von 20150926)

Astrofotografie: Asterismen – kleine Sternmuster

Gehört zu: Welche Objekte?

Beobachtungsobjekte: Asterismen

Als Einsteiger in die Astrofotografie bin ich auf der Suche nach mit meinen Mitteln erreichbaren interessanten Beobachtungsobjekten (Fotomotiven). Da bin ich auf die sog. “Asterismen” (Sternmuster) gestossen.

Asterismen sind Gruppen von eigentlich unzusammenhängen Sternen, die ein interessantes Muster ergeben. Meist ist es ein kleines markantes Teil eines Sternbilds. Es kann aber auch etwas großes, sternbildübergreifendes sein. Ein Sternbild selbst ist kein Asterismus.

Es gibt in diesem Sinne ein paar ganz große Asterismen: z.B. das Sommerdreieck, der Gürtel des Orion, der Große Wagen etc.  (ein Muster aus Sternen, das kein Sternbild ist)

Die meisten Asterismen sind aber keinere, meist Feldstecher-Objekte…

Link: https://www.bisque.com/tom/asterisms/list.asp

Fotografieren von Asterismen

Asterismen sind typischerweise klein und bestehen auf Sternen, die man mit blossem Auge nicht sehen kann.

Ich kann aber die Goto-Funktion meiner Montierung iOptron SmartEQ verwenden, wenn ich einen SAO-Stern im Asterismus oder ganz in der Nähe habe.

Tabelle 1: Asterismen

Name Goto Beschreibung Hinweise
 Kemble 2  SAO 9181  Ein kleines “W” wie die Cassiopeia im Sernbild Draco  f≥135mm
 Little Orion  SAO 50228  Im Schwan, neben dem “Golf von Mexiko” im Nordamerikanebel  f=135mm
 Kemble’s Kaskade  SAO 12969  Links von der Cassiopeia, eine gerade Linie von Sternen  f≥135mm
 The broken engagement ring  SAO 27788  Rechts von Merak (Beta UMa Kasten rechts unten)  f=135mm
 Kleiderbügel  5 Vul  8° südlich von Arbireo  f=135mm

Beispiele von Asterismen

Beispiel 1:  Die kleine Cassiopeia “Kemble 2”

Fotos vom 24.9.2017 in Hamburg mit GuideScope f=180mm  und Altair GP-CAM

Abbildung 1: Die kleine Cassiopeia (Flickr: DK_20160924_180mm_Kemble2_3.jpg)

DK_20160924_180mm_Kemble2_3.jpg

Asterismus Kemble 2

Beispiel 2: Little Orion

Fotos vom 29.8.2017 in Kollase – Sony NEX-5R mit Takumar 135mm (der helle Stern links vom Nordamerikanebel ist ξ Cyg)

Abbildung 2: Little Orion (Flickr: DK_20160829_09305-09317_3_orion.jpg)

DK_20160829_09305-09317_3_orion.jpg

Asterismus Little Orion

Beispiel 3: Kemble’s Cascade

Fotos vom 13.11.2017 in Hamburg-Eimsbüttel – Sony NEX-5R mit Beroflex 300mm (Gesichtsfeld 4,5° x 3,0 °, Goto auf SAO 12969)

Abbildung 3: Kemble’s Cascade (Flickr: DK_20161113_09616-09619-flat_3_Text.jpg)

DK_20161113_09616-09619-flat_3_Text.jpg

Asterismus Kemble’s Cascade

 

 

Astrofotografie: Polarlicht – Nordlicht – Aurora borealis

Gehört zu: Welche Objekte?
Siehe auch: Fotobuch
Benutzt: Fotos von Flickr

Nordlicht-Beobachtung: sicher und bequem

Als Wiedereinsteiger in die Amateurastronomie wollte ich für astronomischen Phänomene, die ich in meinem Leben noch nicht beobachtet hatte, Beobachtungsmöglichkeiten planen und realisieren, um meine persönliche Liste zu vervollständigen.

Als Beobachtungsobjekt habe ich mir hier das Nordlicht (Polarlicht, Aurora Borealis) ausgesucht.

Nordlicht-Beobachtung aus dem Flugzeug

Durch eine Recherche im Internet fand ich das Reisebüro Eclipse-Reisen in Köln, das Charterflüge zur Beobachtung des Polarlichts aus dem Flugzeug heraus anbot.

Das erschien mir sehr geeignet für meine Zwecke weil:

  • Sicherheit, dass tatsächlich Polarlichter zu sehen sind
  • Geringer Zeitaufwand. Nur ein Tag  (Start 21:00 Uhr, Landung 04:00 Uhr)
  • Bequemlichkeit: Im Warmen und sitzend
  • Sinnvolles Preis-Leistungs-Verhältnis

Der Nordlicht-Flug am 23.11.2014

Mein GPS-Logger hat die Flugroute aufgezeichnet:

Abbildung 1: GPS-Logger zur Aurora nach Island (Flickr: DK_20141123_GPS_Polarlichtflug_beschriftet)

DK_20141123_GPS_Polarlichtflug_beschriftet

Abbildung 2: Boading Pass to a “Fictitious Point” (Flickr: DK_20141122_04208.jpg)

DK_20141122_04208.jpg

Boarding Pass

Fotos vom Nordlichtflug am 23.11.2014

Die folgenden Fotos habe ich mit meiner DSLR Sony NEX-5R (APS-C Sensor) aus dem Flugzeug durch das Fenster gemacht.
Das Objektiv war ein Vivitar 24mm, (FoV 52° x 36°) abgeblendet auf f/2.8, ISO 12800, Belichtungszeit 2 Sekunden.
Die Kamera habe ich mit einer Art Ein-Bein-Stativ gegen die Fensterscheibe gehalten und per WLAN über mein iPad ferngesteuert. Den Rest des schon ganz gut verdunkelten Flugzeugs habe ich nochmals mit einem großen schwarzen Tuch, das oben mit Klettband befestigt war, hinter mir abgedunkelt.
Im Flugzeug hatte ich eine ganze Sitzreihe für mich allein gebucht.

Abbildung 3: Polarlicht aus dem Flugzeug (Flickr: DK_20141123_04279_beschriftet.jpg)

DK_20141123_04279_beschriftet.jpg

Aurora Flight to Iceland

Abbildung 4: Polarlicht aus dem Flugzeug (Flickr: DK_20141123_04298_beschriftet.jpg)

DK_20141123_04298_beschriftet.jpg

Aurora Flight to Iceland

Abbildung 5: Polarlicht aus dem Flugzeug (Flickr: DK_20141123_04291_beschriftet.jpg)

DK_20141123_04291_beschriftet.jpg

Aurora Flight to Iceland

Abbildung 6: Polarlicht aus dem Flugzeug (Flickr: DK_20141123_04285_beschriftet.jpg)

Aurora Flight to Iceland

Astrofotografie: Beobachtungsorte mit geringer Lichtverschmutzung

Gehört zu: Beobachtungsplanung
Siehe auch: Lichtverschmutzung, Sky Quality Meter, Autobahnparkplätze an der A24, Belichtungszeiten

Meine Anforderungen an Beobachtungsplätze

Als in Hamburg lebender Amateur-Astrofotograf mit mobiler Ausrüstung möchte ich der Lichtglocke Hamburgs entfliehen, um detailreichere “Pretty Pictures” von Himmelsobjekten machen zu können.

  • Im Nahbereich kann ich mein Auto benutzen und suche dafür einen Parkplatz, an dem ich meine mobile Ausrüstung gut aufstellen kann
  • Bei Fernreisen bin ich auf Fluggepäck beschränkt

Mein Beobachtungsort zuhause

Auf meiner Innenhof-Terrasse in Hamburg-Eimsbüttel habe ich einerseits nur eine sehr beschränkte Sicht, andererseits ist die Himmelshelligkeit in mitten von Hamburg auch erheblich. Am 24.3.2020 gegen Mitternacht habe ich mit meinem Sky Quality Meter (SQM) 18,5 bis 18,6 mag/arcsec2 gemessen, das entspricht in etwa “Bortle Skale = 7“.

Beobachtungsorte im Nahbereich mit geringer Lichtverschmutzung

Hamburg: Altes Land

Zuerst führt mich die A7 durch den Elbtunnel nach Süden aus Hamburg heraus. Als eine Möglichkeit bietet sich schon die Ausfahrt Waltershof an, von wo man gut nach Westen ins Alte Land fahren kann. Hinter dem Airbus-Flughafen Finkenwerder finde ich bei Neuenfelde/Cranz geeignete Parkplätze für mein Auto und die Reisemontierung iOptron SmartEQ Pro.

An der Ecke Neuenfelder Hauptdeich / Fleetdamm bin ich aus der schlimmsten Hamburger Lichtglocke heraus (Bortle Skala = 4, “Suburban Transition”) und habe einen nahezu perfekten Blick nach Süden.

Google Maps

GvA Hamburg Aussensternwarte Handeloh

Auch im Süden Hamburgs liegt die Aussensternwarte “ASW” der GvA-Hamburg in Handeloh.
Die Lichtglocke Hamburgs ist im Norden aber insgesamt ist der Himmel schon einigermaßen dunkel (Bortle Skala=3-4, “Rural/Suburban”).

Es gibt dort Standplätze zur Aufstellung eigener Gerätschaften und Stromanschluss (wenn offiziell geöffnet).
Wenn allerdings die “Gurus” im Container an dem großen Teleskop herumfummeln, wird man draussen durch Weisslicht gestört.

Google Maps:

Autobahn A24

Wenn man von Hamburg die A24 Richtung Berlin fährt, kommt man zwischen Suckow und Kümmernitztal in eine Gegend mit geringer Lichtverschmutzung (Bortle Skala = 3). Von einem Autobahn-Parkplatz kann man besonders bequem fotografieren.

Google Maps

Die Göhrde

Der Ort mit einer Himmelshelligkeit von Bortle Skala = 3 (“Rural Sky”), der von meinem Wohnort am einfachsten zu erreichen ist, wäre  Autobahn bis Lüneburg und dann die B216 in die Göhrde.

Google Maps

Bücherhotel

18276 Groß Breesen (Zehna)   http://www.google.com/maps?q=53.691254,12.162880

Empfehlung von Peter Großkopf. Von Hamburg:  188 km  2h 10min

Wobei Bortle Skala = 3 eigentlich etwas entfernt bei http://www.google.com/maps?q=53.584716, 11.867133 erreicht wird.

Sternenpark Westhavelland

Hier ist es richtig dunkel. Z.B. Verbindungsstraße Görne – Witzke

Google Maps

Beobachtungsorte im Fernbereich mit geringer Lichtverschmutzung

Speziell um der immer weiter um sich greifenden Lichtverschmutzung aus dem Wege zu gehen, werden folgende  beonders dunkle Beobachtungsorte empfohlen:

Namibia

Namibia ist insgesamt berühmt für sehr dunkle Astro-Nächte. Es gibt dort eine Reihe von auf Sternfeunde spezialisierte sog. “Astro-Farms”. Dort sind Beobachtungsplätze eingerichtet mit Montierungen, Teleskopen und Stromanschluss. Man kann das alles anmieten, wobei das insgesamt eine teure Angelegenheit ist.

Tivoli: Geografische Breite 23°27’38.4″S geografische Länge 18°00’56.7″E   http://www.google.de/maps?q=-23.460678, 18.015738

Hakos Guest Farm: http://www.hakos-astrofarm.com/

Kiripotib Astro Farm: Geografische Breite:  23°19’43.4″S  geografische Länge: 17°57’11.9″E http://www.astro-namibia.com/

Südafrika

Vryburg: Die Astro-Farm von Hottie Oberholzer und seiner Frau Sarah

Kagga Kamma in den Cederbergen

Geografische Breite: 32°44’46.2″S 19°33’44.5″E   http://www.google.de/maps?q=-32.746176,19.562364

See also: Stargazing Event in Kagga Kamma

Teneriffa

Teide Observatorium:  28° 18′ 00″ Nord,   16° 30′ 35″ West  http://www.google.de/maps?q=28.297931, -16.508799

Hotel Parador +34 922 386415   http://www.google.de/maps?q=28.225261,-16.626894

Geografische Breite 28° 13′ 31″ Nord, geografische Länge 16° 37′ 37″ West

Es wird ein Mietwagen empfohlen.

Sternenpark Nationalpark Eifel: Sternwarte Vogelsang

Link:  http://www.nationalpark-eifel.de/go/eifel/german/Willkommen/Sternenpark.html

Koordinaten für Navigation über die Einfahrt Vogelsang B266:     50.5683 , 6.4366
GPS-Koordinaten für Standort Vogelsang:     N 50° 35′ 4, O 6° 26′ 53
Der zentrale Besucherparkplatz ist gebührenpflichtig: 3 EURO pro Fahrzeug

Sternwarte: http://www.google.com/maps?q=50.572027,6.440972

Beobachtungsort für das Nordlicht – Polarlicht – Aurora Borealis

Eine besonders bequeme Art, das Nordlicht zu beobachten ist ein Charterflug nach Island und gleich wieder zurück. Darüber berichte ich in diesem Artikel.

Am 12.1.2017 kam im NDR-Fernsehen eine Sendung über die Nordlichtbeobachtung in Abisko, Schweden.

Google Maps:  http://www.google.de/maps?q=68.347011,18.819072

Im Klartext: 68°20’49.2″N 18°49’08.7″E

Die Abisko Sky Station befindet sich auf dem Berg Nuolja, wo hinauf ein alter Sessellift führt.
Geografische Koordinaten: 68°21’42.0″N 18°43’26.5″E
Google Maps: http://www.google.de/maps?q=68.361674,18.724030

Dort gibt es sehr gute Sichtungsbedingungen für das Polarlicht, was auch touristisch organisiert wird.

Webcam: http://www.auroraskystation.com/live/