Auflösung vs. Vergrößerung

[Stefan1960]

Anfängerfrage zu Auflösung (Kontrast, Schärfe ?)) und Vergrößerung:

Mir ist klar, daß die erzielbare Auflösung durch den Öffnungsdurchmesser vorgegeben und begrenzt ist. Daraus folgt auch naheliegend, daß es nicht sinnvoll ist, bestimmte Vergrößerungen zu überschreiten.

Allerdings besteht bei meinem 130er f/5 Newton oft der Wunsch nach hoher Vergrößerung (> 130x). Nach dem Motto: Ich gewinne zwar keine Details, aber wenigstens ist das Bild größer und damit leichter betrachtbar.

Gestern Mittag habe ich die Probe aufs Exempel gemacht. Ich wollte einfach wissen: Was passiert eigentlich, wenn ich die Vergrößerung bis ins unvernünftige steigere.

Testobjekt: Ein Baukran irgendwo am Horizont. Testdetail: Ein dünnes Stahlseil dort. Seeing: schlecht, viel geflimmer.

Mit einem Speers Waler 9,4mm (67x) war das Seil fein, aber gut und ziemlich scharf zu erkennen, wenn man einmal von dem Seeing-Einfluss absieht. Das gleiche mit einem Planetary 7mm (90x). Es war dicker, also besser zu erkennen und außerdem scharf abgebildet.

Mit Planetary 5mm (130x) wurde das Test-Seil nicht nur erneut dicker, sondern auch leicht unscharf.

Mit Planetary 3,2mm (200x) wurde das Test-Seil so unscharf, daß es trotz (wegen?) gestiegender Vergrößerung als solches nur schwer zu erkennen war.

Schließlich habe ich die Sache ins Extreme getrieben:
Planetary 5mm + 2xBarlow (260x): Seil nur noch zu erahnen. Planetary 3,2mm + 2xBarlow (400x): Kran-Fachwerkstruktur stark vergößert, aber ohne Details; Seil nicht mehr zu sehen.

Als Anfänger hatte ich aus dem Wissen um die begrenzte Auflösung die Vermutung abgeleitet, daß steigende Vergrößerung lediglich dazu führt, daß nicht mehr Details erkennbar sind, daß aber auch keine Details verloren gehen. Jetzt musste ich aber beobachten, daß mit steigender Vergrößerung die Erkennbarkeit von Details rückläufig ist. Das Auflösungsvermögen bleibt nicht gleich, sondern nimmt augenscheinlich ab.

Das kommt mir widersinnig vor. Ist das normal? Wenn ja: Gibt's eine Erklärung dafür?

 

[KlausTietzel]

Hi Stefan,

das ist nicht widersinnig sondern normal.

Beim Fernrohr gibts 3 Vergrößerungen:

- minimale Vergrößerung: begrenzt nach unten durch maximale AP

- maximale förderliche Vergrößerung: die Vergrößerung, die noch einen Zugewinn an Details bringt.

- maximale Vergrößerung: die Vergrößerung, die noch ein scharfes Bild liefertt.

Ob jetzt die Namen der Vergrößerungen stimmen weiss ich auch nicht, ist aber meines Wissens nach nicht einheitlich.

Wichtig ist, dass es Faustregeln gibt:

1) minimale Vergrößerung: Brennweite / (Öffnungsverhältnis x 7)
Annahem hier: mehr als 7mm Ap bringt nichts.

Beim 130 F5: ca. 20-fach

2) maximale förderliche Vergrößerung: Vergrößerung=Öffnungsdurchmesser in mm

Beim 130 F5: 130-fach

3) maximale Vergrößerung: Öffnungsdurchmesser in mm x 1.5

Beim 130 F5: ca. 200-fach

Es gibt Aussagen, dass sehr gute APos bis auf maximale Vergrößerung von 2x Öffnungsdurchmesser betrieben werden können.

Was über die maximale fördeliche Vergrößerung hinausgeht, bringt nicht mehr Details zum Vorschein. Allerdings kann es sein, dass solche Vergrößerungen sinnvoll sind, weil die Details größer abgebildet werden und damit besser zu erkennen sind.

Und jetzt das für Dich entscheidende: WIE hoch Du über Fall 2) hinaus vergrößeren kannst hängt vom Teleskop und den Bedingungen ab.
Ein scharfes Bild bei Vergrößerung= 2xÖffnung erfordert schon ein wirklich gutes Rohr. Ob das günstige Fernost-Geräte schaffen ist zweifelhaft.

Warum ist das so? Ich sehs so:
Ein Grund ist, dass das Bild immer dunkler wird je höher die Vergrößerung gewählt wird. Irgendwann ist der Helligkeitsunterschied zwischen den feinen Details einfach so klein, dass man nix mehr erkennt.
Ein zweiter Grund ist, dass die Abbildungsqualität begrenzt ist. Mit dem Okular vergrößerst Du ja ein reelles Bild, dass grob gesprochen nie ganz scharf ist. Wenn Du zu hoch vergrößerst siehst Du einfach die Unschärfen, die das Bild dann dominieren. Bei manchen Achromaten schlägt irgendwann der Farbfehler zu. Beim schnellen Newton spielt die Justage eine erhebliche Rolle sowie die thermische Anpassung des Spiegels. Ganz allgemain kommt hier auch die Qualität der optischen Flächen ins Spiel.
Und dann kommen natürlich noch die Umgebungsbedingungen dazu. Als Faustregel sagt man, das hierzulande eine Vergrößerung von 200 in der Nacht schon relativ selten zu ereichen sind - das Seeing begrenzt die Vergrößerung. Wegen der bewegten Luft sieht man ein andauerndes Flimmern, dass das Bild verschmiert.
Bei Tage hast Du noch Sonneneinstrahlung, Thermik, Flimmern der Luft etc. Dass Du dann bereits bei 130-fach unscharf siehst entspricht der Erfahrung.

CS

Klaus

 

[Lots]

Hallo Stefan,

...daß steigende Vergrößerung lediglich dazu führt, daß nicht mehr Details erkennbar sind, daß aber auch keine Details verloren gehen.

Das ist einfach falsch... Dast hast du ja richtig erkannt.

Solche Test machen nur Sinn bei (sehr) gutem Seeing und flächigen Objekten.

Klaus beschreibt das in seinem Thread völlig richtig. Hätte hier lediglich den Apo->Vernost Vergleich vllt weglassen sollen.

Viele angehende Sternfreunde machen den Fehler gleich sehr hoch zu vergrößeren und wundern sich dann, das sie nichts erkennen können. Ein guter 130er Newton sollte bis 200x "mithalten" können. Oft wird die Vergrößerng aber schon vorher durch das Seeing begrenzt.

Das Kontrastreichste Bild erhält man ca. bei einer AP von 2mm. Bei einer AP von 1mm ist die maximal Vergrößerung erreicht. Bis zu einer AP von ~0,7mm lässt sich aber noch mit Gewinn nutzen.

Gruß

Lots

 

[Stefan1960]

Hallo Klaus und Lots, vielen Dank für Eure ausführlichen Antworten.

... das ist nicht widersinnig sondern normal.

...Das ist einfach falsch... Dast hast du ja richtig erkannt.

Tja, Dank Eurer Ausführungen bin ich jetzt immerhin so weit, daß ich meinen Augen trauen kann, und das meine Beobachtungen nicht zu einem absurden Ergebnis geführt haben. Ist ja schon mal was .

Das Kontrastreichste Bild erhält man ca. bei einer AP von 2mm. Bei einer AP von 1mm ist die maximal Vergrößerung erreicht. Bis zu einer AP von ~0,7mm lässt sich aber noch mit Gewinn nutzen.

Das deckt sich ziemlich genau mit meiner Beobachtung der gestrigen Nacht. Habe mich dort bei schlechtem Himmel (teilw. Schleierwolken, der Mond war gerade aufgegangen) u.a. an einem Kugelsternhaufen (M irgendwas, weiß gerade nicht mehr welcher) versucht. War mit 9,4mm (AP 1,88mm) gut aber leider sehr klein zu sehen. Wollte ein wenig mehr Trennung zwischen Kern und Rand herauskitzeln. Mit 5mm (AP 1mm) war das Objekt größer, aber weniger scharf, mit 3,2mm (AP 0,64mm) gab's kein brauchbares Bild mehr.

Ich könnte mich nun auf den Standpunkt zurückziehen: Gut, das ist die Erkenntnis. Irgendwann mal gibts größeres Gerät .

Aber ich kann nicht aus meiner Haut und wüsste gerne genauer, warum das alles so ist. Obige Beiträge decken sich zwar mit meinen Beobachtungen, lassen aber Fragen offen. Falls Ihr beide oder andere noch Lust habt, ein wenig nachzulegen , bitte sehr, dann wie folgt:

Was über die maximale fördeliche Vergrößerung hinausgeht, bringt nicht mehr Details zum Vorschein. Allerdings kann es sein, dass solche Vergrößerungen sinnvoll sind, weil die Details größer abgebildet werden und damit besser zu erkennen sind.

Das ist ja das Widersprüchliche! Nicht "bringt nicht mehr Details zum Vorschein" sondern weniger! Das die Details größer (nicht feiner) abgebildet werden und damit besser zu erkennen sind, war ja meine Hoffnung. Die aber hat sich nicht erfüllt. Im Gegenteil: Bei AP > ca. 1-2mm werden die Details weniger.

Bislang hatte ich mir das alles bildlich wie eine Bitmap-Grafik vorgestellt. Die kann man beliebig vergrößern. Mehr Details als die einzelnen Pixel gibt's nicht. Aber bei stärkerer Vergrößerung gehen die Pixel auch nicht verloren.

Nun, dieser Vergleich passt offenbar nicht auf's Teleskop. Um im Bild zu bleiben: Bei stärkerer Vergrößerung verschmelzen 3 oder 4 Pixel miteinander. Das aber ist mir nicht einleuchtend.

Warum ist das so? Ich sehs so:
Ein Grund ist, dass das Bild immer dunkler wird je höher die Vergrößerung gewählt wird. Irgendwann ist der Helligkeitsunterschied zwischen den feinen Details einfach so klein, dass man nix mehr erkennt.
Ein zweiter Grund ist, dass die Abbildungsqualität begrenzt ist. Mit dem Okular vergrößerst Du ja ein reelles Bild, dass grob gesprochen nie ganz scharf ist. Wenn Du zu hoch vergrößerst siehst Du einfach die Unschärfen, die das Bild dann dominieren.

Das ist als Erklärung nicht einleuchtend. Helligkeit war gestern Mittag kein Problem. Es gab strahlenden Sonnenschein. Auch bei übergroßer Vergrößerung war das Bild immer noch ausreichend hell.

Auch die Abbildungsqualität taugt scheinbar nicht für die Begrenzung. Bei f=9,4mm waren die Abbildungsfehler und Seeing-Einflüsse so gering, daß mein Testseil als scharfe wenn auch flimmernde Linie zu sehen war. Beide Einflüsse sind zwar da, waren offenbar aber so gering, daß das Seil abgebildet werden konnte. Wenn bei stärkeren Vergrößerungen diese Fehler linear mit vergrößert werden (was einleuchtend wäre), dann müsste doch das Testobjekt einfach nur größer mit absolut größeren, aber prozentual gleichbleibenden Fehlern zu sehen sein. Ist aber nicht so. Man sieht auf einmal gar nichts mehr. Das irritiert mich.

Aber wie schon gesagt: Diese Fragerei ist für die praktische Nutzung ohne Bedeutung (im Ergebnis sind wir uns ja alle einig), sondern dient lediglich der Befriedigung meiner Neugier....

 

[Lots]

Hi Stefan,

ein Beispiel wo man 2x-3x über D gehen kann sind Doppelsterne (punktförmige Objekte). Hier kommt es dann weniger auf Details an um was zu erkennen als vielmehr um "Anbstandsvergrößerungen" der beiden Komponenten um sie gerade noch zu trennen zu können.

Gruß

Lots

 

[tommy_nawratil]

hallo Stefan,

Bei Übervergrösserung (AP <1mm) kommt der Kontrast ins Spiel. Bei Planeten, wo du sagen wir mal 20%ige Kontrastunterschiede noch erkennen willst, kannst du die AP auf 0,7mm runterschrauben, kleinere APs verschmieren dann die Details immer mehr.

An Doppelsternen, wo du einfach die Airy Disks (Sternpünktchen) trennen willst, hast du es mit maximalen Kontrastunterschieden zu tun, und du kanns die AP gewinnbringend noch bis 0,5mm runterschrauben (entspricht einer Vergrösserung von 2x Objektivdurchmesser in mm). Beim Mond hast du ebenfalls genug Licht für sehr kleine APs.

Natürlich, Baukräne tagsüber, da ist die Luftunruhe das Problem. Und Barlowlinsen am Planetary, wo schon eine Barlow drin ist, da bringt die Praxis nicht was die Theorie verspricht...

Ein 130/650 Newton ist auch nicht ein Vergrösserungsspezialist, auch wenn der Spiegel super beugungsbegrenzt arbeitet, ist der Fangspiegel doch etwas dicker und weniger Licht kommt in die Airy Disk, sondern landet in den Beugungsringen - alles ist etwas unschärfer.

Viel Freude noch beim Forschen!

lg Tommy

 

[AstroTigger]

Hallöchen

So wie ich das sehe, liegt die Tatsache, dass das Bild schlechter wird im wesentlichen an technischen Gesichtspunkten:

Beim Fokusieren versuchst du ja möglichst genau den Schärfepunkt zu treffen. 100%ig wird dir das natürlich nie gelingen, alleine schon weil er durch das Seeing ständig in Bewegung ist.
Gehen wir einmal davon aus, dass wir ein Bild als scharf empfinden, wenn wir um maximal 4% (Zahlenwert von mir frei erfunden - dieser Wert müsste vom Öffnungsverhältnis abhängen) mit dem Fokus danebenliegen. Mit einem 25mm-Okular musst du den Fokus also auf 1mm genau treffen - das ist leicht zu schaffen. Wenn du das ganze jetzt mit dem 2.5mm-Okular wiederholen willst, müsstest du aber schon mit 0.1mm Genauigkeit arbeiten - und das ist nicht gerade trivial.

Gruß
Andy

 

[Dietmar]

Hier
http://www.greier-greiner.at/hc/aufloesung.htm

gibt es eine anschauliche Erklärung aus Österreich über die Beuguungsscheibchen.
Aus der ersten Formel kann man ein Auflösungsvermögen von 1,06" für ein 130/f5 Teleskop errechnen.

Man erkennt auch schön, warum durch immer höhere Vergrößerung alles zu einem "Brei" wird.

Hier

http://avila.star-shine.ch/astro/vergr%F6sserung.html

kann man durch ein Rechenprogramm aus der Schweiz alle Zusammenhänge auf einen Blick sehen.

 

[**DONOTDELETE**]

Hallo Stefan,

ich gratuliere dir zu deinem selbst durchgeführeten Test!
Das jemand sich selbst um eigene Erkenntnis bemüht ist leider
selten geworden, meist wird nur nachgeplappert was andere Leute
schon geschrieben hatten.

Am Tage kommt natürlich hinzu, daß die Luft wegen der durch
die Sonneneinstrahlung bedingten Temperaturgegensätze ziemlich
unruhig ist und so die maximale sinnvolle Vergößerung limitiert.

In der Nacht kann das besser sein, wenn man Glück hat kann
die Luft sogar ausgesprochen ruhig sein, so daß selbst 12"
Teleskope ausgereißt werden können.

Anders als Andi mint liegt die Grenze bei der Vergrößerungsfähigkeit
nicht an der Fokussierung, auch ein leicht fokussierbares
f/15 Teleskop zeigt bei hohen Vergeößerungen die von dir
geschilderten Probleme.
Es liegt an der Beugungsunschärfe. Das Licht hat Wellenatur
und diese führt zur Beugungsunschärfe.

Wenn du in der Nacht einmal den Polarstern ins Visier nimmst
(Polaris ist ortsfest und eignet sich dehalb auch für Dobsons)
und deinen Test an ihm wiederholst, dann wirst du sehen,
daß der Stern ab einer bestimmten Vergrößerung nicht mehr
punktförmig erscheint, sondern als ein kleines Scheibchen,
umgeben von 1 oder mehreren Ringen. Die Luft sollte dabei
möglichst ruhig sein.
Die Anzahl der sichtbaren Ringe an Polaris hängt dann bei
einer Vergrößerung von D x 1,5 (= 0,66mm AP) von mehreren
Faktoren ab:

- Optikqualität: Je schlechter desto mehr Ringe
- Öffnung: Je größer, desto mehr Ringe
- Luftunruhe

Aber ich will hier nicht zu weit ausschweifen.
Deine Beobachtungen haben dir gute Erkentnis gebracht.
Die maximale sinnvolle Vergrößerung ist begrenzt,
sie ist Öffnungsabhängig,
sie zu überschreiten kann an kontrastschwachen Objekten
Detaileinbußen nach sich ziehen.
An kontraststarken Objekten wie gleichhellen Doppelsternen
kannst du dagegen deutlich stärker vergrößern, denn da geht
die Information, die darin besteht daß dort 2 Beugungsscheibchen
in großer Nähe vorliegen, nicht verloren.

MfG,Karsten

 

[KlausTietzel]

Hi Stefan,

schön wenn ich Dir weiterhelfen konnte.

Aber da gibts noch ein paar Missverständnisse:

Das ist ja das Widersprüchliche! Nicht "bringt nicht mehr Details zum Vorschein" sondern weniger! Das die Details größer (nicht feiner) abgebildet werden und damit besser zu erkennen sind, war ja meine Hoffnung. Die aber hat sich nicht erfüllt. Im Gegenteil: Bei AP > ca. 1-2mm werden die Details weniger.

Vorsicht! Dass Details bei höherer Vergrößerung besser zu erkennen sind, geht eben NUR wenn das stärker vergrößerte Bild auch entsprechend ruhig ist. Bei starkem Seeing funzt das nicht mehr. Hier kanns dann durchaus sein, dass die förderliche Vergrößerung schon ein schlechteres Bild liefert als erwartet.

Das ist als Erklärung nicht einleuchtend. Helligkeit war gestern Mittag kein Problem. Es gab strahlenden Sonnenschein. Auch bei übergroßer Vergrößerung war das Bild immer noch ausreichend hell.

Naja, wenn das Seil schon bei 70-fach flimmernd zu sehen ist, sind die Bedingungen für hohe Vergrößerungen einfach nicht mehr gegeben - vermutlich lags daran.

Beide Einflüsse sind zwar da, waren offenbar aber so gering, daß das Seil abgebildet werden konnte.

Das ist so nicht ganz richtig. Wenn man die Vergrößerung stark erhöht, kann es schon sein, dass die "neuen" Einzelheiten so verschmiert werden, dass sie einfach nicht mehr auffallen. Sprich: ein 1cm starkes Drahtseil sieht man noch gut, die 1mm starken Drahtwindungen des Seils werden nicht mehr aufgelöst und erscheinen als mehr oder weniger homogene Fläche.

Dass Du _gar_ nichts mehr siehst ist vielleicht so zu erklären, dass Du nur noch "Seilfläche" aber innerhalb der Fläche keine Einzelheiten mehr siehst.

Ich kenne von der Planetembeobachtung folgendes:
Bei sagen wir 130-fach: super Jupiterbänder zu sehen mit Andeutungen von Strukturen in den Bändern, bei 150-fach ähnlich aber unschärfer, bei 200-fach zwei unstrukturierte breite braune Streifen auf gelbem Untergrund. Die Strukturen in den Bändern sind natürlich schon noch da, aber so großflächig, dass der Eindruck einer Linie etwa verlorengeht. (Diese Linie könnte z.B. die Unterteilung innerhalb eines Bandes sein). Die Trennlinie ist in Wahrheit von vornherein so verwaschen, dass sie sich bei kleiner Vergrößerung noch deutlich vom Hintergrund abhebt - einfach weil sie viel schmaler erscheint, bei hoher Vergrößerung aber tatsächlich als breiter Streifen erscheint.

Vielleicht so?

CS

Klaus

 

[Ehemaliger Benutzer (7840)]

Hallo,

ich bin erst jetzt auf diesen Thread gestoßen, und am Anfang fiel mir etwas auf, das meiner Erfahrung mit mindestens vier verschiedenen Teleskoptypen und fünf verschiedenen Geräten widerspricht:

Die förderliche Vergrößerung, ab der also keine weiteren Details zu erkennen sind, wird mit dem Objektivdurchmesser in Millimeter angegeben. Bei den mir bisher zur Verfügung stehenden Teleskopen war der Detailgewinn von V=D zu V=2*D enorm. Mein 90mm-Maksutov zeigt bei 180-fach z.B. wesentlich mehr Details als bei 90-fach. Bei meinen 8'' SCT und jetzt ACF habe ich die gleiche Beobachtung gemacht, wobei das Bild im ACF bei V=2*D schärfer ist als beim SCT.

Stimmt mit eingangs genannter Faustregel etwas nicht, oder liegt es daran, dass ich mit -2 Dioptrien ohne Brille beobachte und die Details bei 400-fach nur größer erscheinen? ?)

Alle mir bekannten Autoren mit Ausnahme von Keller (Himmelsjahr, Astrowissen) schreiben, dass man erst ab V=2*D keine weiteren Details erkennt. Das deckt sich mit meiner bisherigen Erfahrung mit guten Optiken.

CS und VG Christian

 

[Stefan1960]

Wow, was für eine rege Beteiligung! Danke!

Alle mir bekannten Autoren mit Ausnahme von Keller (Himmelsjahr, Astrowissen) schreiben, dass man erst ab V=2*D keine weiteren Details erkennt. Das deckt sich mit meiner bisherigen Erfahrung mit guten Optiken.

... und widerspricht meiner Erfahrung, s.o.!

Sprich: ein 1cm starkes Drahtseil sieht man noch gut, die 1mm starken Drahtwindungen des Seils werden nicht mehr aufgelöst und erscheinen als mehr oder weniger homogene Fläche.

Dass Du _gar_ nichts mehr siehst ist vielleicht so zu erklären, dass Du nur noch "Seilfläche" aber innerhalb der Fläche keine Einzelheiten mehr siehst.
...
Vielleicht so?

Nein, leider so nicht. Ich hatte nicht erwartet, beim Seil mit erhöhter Vergrößerung nun einzelnde Drahtwindungen zu sehen. Das wäre ja einem Detailgewinn gleichgekommen. Ich hatte aber erwartet, daß die dünne "Seilfläche" der geringen Vergrößerung nun zu einer dicken "Seilfläche" ohne weitere zusätzliche Details wird.
Diese Erwartung hat sich nicht erfüllt. Bei sehr hohen Vergrößerungen ist die vorher gut sichtbare "Seilfläche" einfach verschwunden. Soll heißen: Quasi nicht mehr wahrnehmbar.
Und für diesen Verlust hat sich immer noch keine plausible Erklärung gefunden.

...ich gratuliere dir zu deinem selbst durchgeführeten Test!
Das jemand sich selbst um eigene Erkenntnis bemüht ist leider selten geworden, meist wird nur nachgeplappert was andere Leute schon geschrieben hatten.

Danke für die Blumen . Und auch für Deine Zusammenfassung. Im Ergebnis sind wir uns einig.
Es bleibt aber immer noch die offene Frage, warum das alles so ist.

Hier ... gibt es eine anschauliche Erklärung aus Österreich über die Beuguungsscheibchen. ... Man erkennt auch schön, warum durch immer höhere Vergrößerung alles zu einem "Brei" wird.

Hier ... kann man durch ein Rechenprogramm aus der Schweiz alle Zusammenhänge auf einen Blick sehen.

Nein, leider nicht. Aus den Rayleigh-Kurven zweier Objekte, wenn sie sich denn zu nahe kommen, müsste man eigentlich ableiten, daß sie unabhängig von der Vergrößerung sind und nur vom Optikdurchmesser und dem räumlichen Abstand der beiden Objekte zueinander abhängen. Demnach wäre es egal, welche Vergrößerung ich wähle. Selbst bei überstarker Vergrößerung müsste die Minimal-Auflösung nach Rayleigh erhalten bleiben und lediglich deutlicher hervortreten.

Nach meinem obigen Experiment ist das aber nicht so. Die Auflösung bleibt nicht konstant, sondern geht mit steigender Vergrößerung zurück.

Zwischenbefund: Mit Ausnahme von Copernicus stimmen alle mit meinen Beobachtungsergebnissen überein.
Aber: Alle Erklärungsversuche sind durch die von Dietmar zitierten Rayleigh-Kurven nicht belegbar und stehen sogar eigentlich im Widerspruch dazu.

 

[KlausTietzel]

Hallo Christian,

vielleicht ist das ja einfach der Unterschied: die Details sind bei 90-fach genauso da, aber sie sind zu klein um sie zu erkennen.

CS

Klaus

 

[tommy_nawratil]

hallo,

zu Christian: gehen wir mal in die Physik - das Auflösungsvermögen (Dawes-Kriterium) bezeichnet die Winkelgrösse zwischen zwei Punktquellen, die ein Teleskop mit der Öffnung d gerade noch getrennt darstellen kann.

Es gilt: Alpha = 11,6/d (Alspha in Bogensekunden, d in Zentimetern).

Das Auge nimmt zwei Punkte im Abstand von etwa 120 Bogensekunden als getrennt wahr (so cirka).

Dein Mak 90mm hat also ein Auflösungsvermögen von 1,28", und die müssen auf 120" vergrössert werden, also etwa 100x. Deswegen heisst es, der Durchmesser in mm entspricht etwa der förderlichen Vergrösserung.

Wird höher vergrössert, kann nicht mehr Detail aufgelöst werden, wohl aber werden die winzigen Strukturen angenehmer wahrnehmbar. Bis zu dem Punkt, an dem auch die physikbedingte Unschärfe immer sichtbarer wird. Das ist, so denke ich, von Person zu Person verschieden. Die Netzhaut wird nicht bei jedem Menschen gleich dicht mit Rezeptoren besetzt sein, und Beobachtungserfahrung trainiert das Hirn, das letzte an Details herauszuholen.

Interessant wäre also weniger der Unterschied zwischen 90x und 180x, sondern eher 130x und 180x - wenn die Airy Disk eines Sterns schon recht flächig wird, werden Kontrastunterschiede immer schlechter wahrgenommen.

Probierts doch mal aus!

lg Tommy

 

[P_E_T_E_R]

Es kam zwar andeutungsweise immer wieder zur Sprache, wurde aber bis jetzt als Ursache nicht klar benannt:

Von entscheidender Bedeutung für die Sichtbarkeit flächiger Bildobjekte (wie Dein Drahtseil) vor einem flächigen Hintergrund mit ähnlicher Flächenhelligkeit (wie der Tageshimmel hinter Deinem Drahtseil) ist der Kontrast des Objekts gegenüber dem Hintergrund.

Mit zunehmender Okularvergrößerung wird dieser Kontrast aber (für eine fixierte Teleskopöffnung) immer weiter abnehmen, bis die Flächenhelligkeit des Objekts sich nicht mehr ausreichend von der des Hintergrundes oder der Umgebung abhebt.

Nimm z.B. mal an, dass Dein Drahtseil bei 200-facher Vergößerung gegenüber dem umgebenden Himmel eine um 5% verschiedene Flächenhelligkeit hat. Wenn Du nun durch Okularwechsel zu 260-facher Vergrößerung übergehst, wird das Bild insgesamt dunkler. Die Flächenhelligkeit des Objekts und auch des Hintergrundes verringert sich um denselben Faktor, nämlich um (200/260)² = 0,59. Damit veringert sich aber die absolute Differenz(*) zwischen Objekt und Hintergrund. Der damit verbundene Kontrastverlust führt dann dazu, dass das Objekt im Hintergrund absäuft.

Entsprechende Erfahrungen sind ja auch wohlbekannt bei der Sichtbarkeit von Planetendetails mit geringem Kontrast, wie z.B. dem roten Fleck auf Jupiter.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

(*) relativ bleibt es zwar bei 5% Unterschied, aber der absolute Unterschied verringeret sich um denselben Faktor 0,59.

 

[Stefan1960]

...relativ bleibt es zwar bei 5% Unterschied, aber der absolute Unterschied verringeret sich um denselben Faktor 0,59.
... Damit veringert sich aber die absolute Differenz(*) zwischen Objekt und Hintergrund. Der damit verbundene Kontrastverlust führt dann dazu, dass das Objekt im Hintergrund absäuft.

Von allen hier angebotenen Erklärungsversuchen ist mir diese die einleuchtenste. Super. Ich freue mich. Danke.

Gestern Nacht gab's nach langer wetterbedingter Pause endlich wieder Gelegenheit, auf die Wiese zu gehen. Für hiesige Verhältnisse ziemlich dunkler Himmel, klare Luft, geringes Seeing und gar nicht mal so kalt. Neben reinem Lustgucken habe ich auch die Gelegenheit wahrgenommen, die "Baukranerfahrungen" am Stern zu prüfen.

Mein gestriges Programm: M27 (Hantelnebel), M57 (Ringnebel), M15 (GC), h und chi persei (OC), Doppelstern Alamak.

Das für mich und mein kleines 130er Newton schwierigste Objekt ist der Ringnebel. Klein und dunkel. Gestern waren die Bedingungen hierfür nahe optimal. Der Ring war mit 9,4mm (67x) gut zu finden, allerdings so klein, daß er kaum in seiner Ringform wahrnehmbar war.

Mit 5mm (130x) war er sehr schön betrachtbar. M.E. mit meinem Setup die geeignetste Vergrößerung. Mit 3,2mm (200x) wurde der Ring zwar größer, insgesamt aber schlechter erkennbar. Gleicher Befund auch am Kugelsternhaufen M15 und am Doppelstern Alamak. Die Beobachtungen am Baukran haben sich also am Nachthimmel bestätigt. Sofern nicht schwereres Gerät angeschafft wird, muß ich wohl damit leben, daß jenseits von 130x nicht nur nichts mehr hinzukommt, sondern das Ergebnis sogar schlechter wird.

Wenn's erlaubt ist, hier noch eine "off topic" Frage, die nur am Rande zum Thema gehört: An meinem "Eichstern" Wega habe ich gestern bei starker Vergrößerung deutlich vier kreuzförmige "Strahlen" hinnehmen müssen. Sind das auch irgendwelche Beugungserscheinungen (FS-Streben?)? Was kann dagegen getan werden?

 

[KlausTietzel]

Hi Stefan,

An meinem "Eichstern" Wega habe ich gestern bei starker Vergrößerung deutlich vier kreuzförmige "Strahlen" hinnehmen müssen. Sind das auch irgendwelche Beugungserscheinungen (FS-Streben?)? Was kann dagegen getan werden?

Siehst Du das auch bei niedriger Vergrößerung an hellen Sternen im Fokus? Sind das 4 senkrechte Strahlen die relativ dünn im Vergleich zum Stern sind?

Dann sind das die sogenannten Spikes: Beugungserscheinungen, die durch die FS-Streben hervorgerufen werden. Abhilfe: eine gebogene Spinne einbauen ("curved spider"). Ansonsten: völlig normal für ein Spiegelteleskop.

CS

Klaus

 

[Stefan1960]

Hi Klaus, ich freue mich immer, wenn Leute wie Du tapfer und hartnäckig durch ein Thema "mitgehen". Sowas ist sehr nützlich für einen Anfänger wie mich. Danke.

Siehst Du das auch bei niedriger Vergrößerung an hellen Sternen im Fokus? Sind das 4 senkrechte Strahlen die relativ dünn im Vergleich zum Stern sind?
... Abhilfe: eine gebogene Spinne einbauen ("curved spider").

Ja, so ist es. Okay, die Ursache ist also die FS-Spinne.

Dazu: Habe jüngst einige "Tuning"-Maßnahmen vorgenommen. U.a. habe ich den Tubus mit schwarzer Velour-Folie ausgekleidet. Dazu musste das Ding auseinander genommen werden. Die FS-Streben (sehr dünne flache Bleche) haben dabei etwas gelitten. Sie sind zwar gerade und radial ausgerichtet, dabei in sich aber etwas verdreht. In Richtung des einfallenden Lichtes werden sie nicht als 0,5mm dicke Linie, sondern wegen der teilweisen Verdrehung dicker projiziert. Möglicherweise hilft es, sie so zu biegen, daß näherungsweise eine Projektion allein mit Blechdicke stattfindet. Keine Ahnung, wie sehr sich das auswirkt. Muß ich mal probieren.

Zum Thema gebogene Spinne habe ich noch nie etwas gehört und auch Schwierigkeiten, mir das bildlich vorzustellen. Gibt's dazu irgendwo eine Beschreibung?

Wie soll das aussehen? Die Spinnenarme spiralig gekrümmt wie die Arme eine Spiralgalaxie? Das dürfte vom mechanischen Standpunkt aus nicht geeignet sein, den FS in der Mitte zu halten.

 

[Felix42]

Hallo Stefan,

so sieht eine gebogene Fangspiegelspinne aus: http://www.astroclub-radebeul.de/tmp/thomas/selbstbau/selbstbau_einer_gebogenen_fangsp.htm

Oder bei Google mal "curved Spider" eingeben, gibt viele Beispiele...

Viele Grüße Felix

 

[Stefan1960]

Danke Felix. Hab's soeben gelesen. Scheint handwerklich keine große Herausforderung zu sein.
Bleibt allerdings die offene Frage: halt so ein kurviges Ding den FS zuverlässig in der Mitte? Gibt's da Erfahrungen zu?

 

[Felix42]

Hallo Stefan,

ich habe bei meinen Dobs eine zweiarmige Parabelförmige Spinne, die ist relativ anfällig für Schwingungen, stört aber normalerweise nicht. Eine dreiarmige sollte etwas stabiler sein, wichtig ist daß die Streben recht dünn sind. Die Spikes verschwinden komplett.

Viele Grüße Felix

 

[Sven_Wienstein]

Hallo Stefan,

immer dabei im Blick behalten: Die FS-Streben können nicht mehr Auswirkungen auf das Bild haben, als sie an Fläche vom Hauptspiegel verdecken. Man sieht natürlich vor dunklem Hintergrund (also gerade auch nach Velours-Nachrüstung) diese Spikes besser, aber genau das macht Astro-Optik ja auch so gemein, dass selbst sehr geringe "Fehler" leicht sichtbar werden. Die Frage ist, ob man sich an den Spikes aus ästhetischen Gründen stört, dann wäre eine gebogene Spinne sicher anzudenken, oder ob man nur "glaubt" man würde bei der Planeten- und Mondbeobachtung wirklich etwas verlieren. Letzteres ist eben mit der Abschätzung zur Spiegelfläche (also quasi der "Schattengröße" der Fangspiegelstreben zur Spiegelfläche) mal in der richtigen Größenordnung einzuschätzen.

Clear Skies
Sven

 

[Stefan1960]

...ich habe bei meinen Dobs eine zweiarmige Parabelförmige Spinne, die ist relativ anfällig für Schwingungen, stört aber normalerweise nicht.

Felix, Danke für Deine Erläuterungen, aber in Sachen Schwingungen bin ich empfindlich. Bin gerade daran, so gut es geht meinem weichen System die Schwingungen auszutreiben und möchte mir keine neuen Schwingungen einfangen. Ist also eher ein "no go".

...Die Frage ist, ob man sich an den Spikes aus ästhetischen Gründen stört, dann wäre eine gebogene Spinne sicher anzudenken, oder ob man nur "glaubt" man würde bei der Planeten- und Mondbeobachtung wirklich etwas verlieren. Letzteres ist eben mit der Abschätzung zur Spiegelfläche (also quasi der "Schattengröße" der Fangspiegelstreben zur Spiegelfläche) mal in der richtigen Größenordnung einzuschätzen.

Hi Sven. In wie weit das "nur" Ästhetik ist oder ob tatsächlich wichtige Dinge verloren gehen, dafür fehlt mir derzeit noch das Gefühl.

Die Spikes waren mir vor der Velours-Aufrüstung nie aufgefallen, sind aber nun tatsächlich augenfällig. Deine Erläuterungen lassen zwei Interpretationen zu:

1. Stichwort "Schattengröße". Dieses Stichwort nährt meine Vermutung, daß die teilweise tordierten FS-Streben übermäßig dicke Schatten werfen, was dann nach Deiner Erläuterung zu deutlichen Spikes führt.

2. Stichwort "Velours-Auskleidung". Nach Deinem Hinweis ist nun klar, dass der erzielte Kontrastgewinn Effekte wie Spikes deutlicher hervortreten lässt.

Als nächstes werde ich mich wohl Punkt 1. zuwenden und schauen, was dann noch an Spikes übrig bleibt. Danach kommt die Entscheidung, ob ich mit dem "Rest" an Spikes leben kann oder nicht. Wäre halt gut, wenn mit Punkt 1. das Problem hinreichend in den Griff zu kriegen wäre, da mir die "curved spider"-Lummel-Variante nicht sonderlich gefällt (s.o.).

Danke erstmal Euch beiden für die klärenden Hinweise.

 

[Felix42]

Hallo Stefan,

die Anfälligkeit gegenüber Schwingungen ist beim Beobachten nicht zu sehen, nur wenn man ans Teleskop stößt wackelt es zwei oder drei Sekunden. Ich will meine Wackelspinne nicht schön reden, kann aber mit dem "ab und zu kurz wackeln" gut leben. Ansonsten hat Sven recht, ob ein großer Detailverlust bei flächigen Objekten mit normaler Spinne zu sehen ist bezweifle ich.
Angenehm sind die fehlenden Spikes bei Sternhaufen oder anderen relativ dichten Sternformationen.

Viele Grüße Felix

 

[AstroTigger]

Hallöchen

Auch wenn ihr schon frleißig beim diskutieren diverse Fangspinne-Formen seid, möchte ich noch einmal auf das ursprüngliche Thema zurückkommen.

Die Erklärung mit dem sinkenden Kontrast ist nämlich nur auf den ersten Blick einleuchtend. Es gibt aber einen Hacken: Das Auge hat eine logarithmische Empfindlichkeit.
Der Trick funktioniert dabei in der Regel genau anders herum. Um kleine sehr schwache Galaxien zu erspähen, wird eine sehr hohe Vergrößerung gewählt. Das Verhältnis von Galaxienhelligkeit zu Himmelshintergrund bleibt zwar (prozentuel) gleich, kommt aber in einen Bereich, in dem das Auge differenzierter arbeitet.
?)

Gruß
Andy

 

[Stefan1960]

Hmh, interessante Überlegung.
Wenn das zutrifft, dann sind wir wieder am Anfang unserer Erklärungsversuche für das eingangs geschilderte Phänomen.

 

[P_E_T_E_R]

Die Erklärung mit dem sinkenden Kontrast ist nämlich nur auf den ersten Blick einleuchtend. Es gibt aber einen Hacken: Das Auge hat eine logarithmische Empfindlichkeit.

Hallo Andy,

vermutlich sprichst Du meinen Erklärungsversuch für die von Stefan eingangs geschilderte Beobachtung an, dass ein flächiges Objekt mit geringem Kontrast (ein Drahtseil vor dem nahezu gleich hellen Tageshimmel) oberhalb einer kritischen Okularvergrößerung nicht mehr sichtbar ist.

Eine im wesentlichen logarithmische Empfindlichkeit des Auges gilt aber sicher nur innerhalb gewisser Grenzen. Es ist jedenfalls ein wohlbekanntes Phänomen, dass zur Wahrnehmung von flächigen Strukturen und Mustern ein Minimum an Kontrast erforderlich ist.

Diese Kontrastschwelle variiert stark mit der Ortsfrequenz der beobachteten Struktur. Für das menschliche Auge erreicht diese Schwelle (bei Tageslicht) ihr Minimum bei ca. 10 Hell/Dunkel-Linien pro Winkelgrad, also bei einer charakteristischen Winkelgöße von ca. 6 Bogenminuten. Für feinere Strukturen steigt die Kontrastschwelle dann jedoch steil an.

Anstelle der Kontrastschwelle wird häufig auch der Reziprokwert verwendet, der in der Augemmedizin als Kontrastempfindlichkeit bekannt ist. Dazu gibt es viel interessante Fachliteratur, die aber leider nicht ohne weiteres zugänglich ist, siehe z.B. hier

Es gibt eine englischsprachige Webseite

John Moran Eye Center - University of Utah

wo die hier relevanten Begriffe zumindest skizziert sind:

Contrast Sensitivity & Contrast Sensitivity Function

Wie auch in dem Artikel auf Wikipedia nachzulesen ist, hängt die Kontrastempfindlichkeit nicht nur stark von der Ortsfrequenz der beobachteten Strukturen, sondern insbesondere auch davon ab, ob es sich hierbei um Sehen bei Tageslicht oder um Dämmerungs- oder Nachtsehen handelt:

Wikipedia: "Ein helladaptiertes Auge kann ... viel geringere Leuchtdichtenunterschiede wahrnehmen als ein dunkeladaptiertes."

Und von besonderem astronomischem Interesse ist sicher auch das folgende Zitat:

"Auch die Leuchtdichte des Hintergrundes beeinflusst die Kontrastempfindlichkeit. Beispielsweise kann man die Sterne am Himmel nur nachts in der Dunkelheit, jedoch nicht bei Tageslicht sehen. Der Grund hierfür ist, dass nur bei Nacht der Unterschied zwischen der Leuchtdichte der Sterne und der des Himmels oberhalb der Lichtunterschiedsschwelle liegt."

"Ein ähnliches Beispiel stellt ein gedruckter Text dar, der nur bei adäquater Beleuchtung mühelos gelesen werden kann, obwohl der Kontrast der Buchstaben unabhängig von der Beleuchtung ist. Um die höchste Kontrastempfindlichkeit zu erreichen, muss die Leuchtdichte des Hintergrundes zwischen 3 und 3000 cd/m² betragen."

Ist also eigentlich alles wohlbekannt und gar nicht so mysteriös wie es scheinen mag.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

 

[Sven_Wienstein]

Hallo Andy,

ich sehe nicht recht den Widerspruch, den Du siehst. Ich glaube Du meinst, man müsste bei hoher Vergrößerung das Drahtseil besser gesehen haben, oder sowas.
Nein, das kann man nicht mit Galaxiensuche vergleichen, denn dabei geht es um den Unterschied zwischen Pechschwarz und etwas heller als Pechschwarz. Davon ist aber ein übervergrößertes Bild bei Tage noch weit entfernt.
Und auch bei den Galaxien und der sehr hohen Vergrößerung ist darauf zu achten, dass der Gradient am Rand der Galaxie nicht zu flach ist, das heißt, dass die Abgrenzung der Galaxie zum Hintergrund noch recht scharf sein muss. Je stärker man vergrößert, desto "weicher" wird dieser Übergang, zunächst einfach, weil der Übergang in natura weich ist, ab der 1mm AP Grenze aber definitiv auch durch Beugungsunschärfe. (Wobei ich nicht sage, dass man es ab 1mm AP wirklich bemerkt, das hängt davon ab, wie scharf begrenzt das Objekt ist.)
Das "weicher" werden ist ja letztendlich unschärfe, das heißt der Kontrastunterschied pro Grad des scheinbaren Gesichtsfelds sinkt eben mit steigender Vergrößerung. Bei flächigen Objekten bei jeder AP, bei harten Kontrasten (also Übergänge nahe oder weit unter der Auflösungsgrenze des Teleskops) ungefähr ab 1mm AP oder auch 1,5mm AP je nach Mensch und Bedingungen, usw.

Bei den schwachen Galaxien gilt es jedenfalls, nicht weiter zu vergrößern, als bis der Himmelshintergrund dunkel genug ist. Abseits einer solchen Optimalvergrößerung geht entweder durch aufgehellten Hintergrund oder durch die weicher werdenden Gradienten UND das dunkler werdende Bild Kontrast verloren.

Clear Skies
Sven

 

[stefan_h]

Hallo Sven,

habe da noch etwas zu den gebogenen Streben als Hinweis zum Nachlesen beizutragen.

So richtig toll klingt das nicht wenn man es durchdenkt.

http://www.webstertelescopes.com/fr...really lessen the diffraction at the eyepiece

Gruß
Stefan

 

[**DONOTDELETE**]

Hallo Leute,

die Amis haben aber eine ziemlich schräge Mathematik :augenrubbel:

Da wird die Öffnung mit enhanced coatings scheinbar größer,
anstatt gegenüber der standartbeschichtung weniger kleiner.

Diameter       New Effective Aperture

 8                             8.24

Bei der gebogenen Spinne wird das Spinenbein zwar länger

Because the vanes are curved there is an increase in the overall length of vane material in the light path of up to 66%

aber dafür kann ich bei sehr kleinen Fangspiegels mit nur
2 Bögen auskommen

http://www.fpi-protostar.com/crvmnts.htm

während ich bei geraden Streben deren 3 brauche. Die Gesamtlänge
wird dann gleich ausfallen. Bei der Bauweise von Protostar
muß die Dicke der gebogenen Spinne für keine Fangspiegel
auch nicht

the spider material has to be more than 14 times thicker to equal the strength of standard three vane spider

sein. Große und damit schwere Fangspiegel würde ich aber
auch nicht mit einer gebogenen 2er-Spinne befestigen.
Eine doppelte Ausführung der gebogene 2er-Spinne funktioniert
aber auch mit etwas schwereren Fangspiegeln.

CS,Karsten