Verständnisfrage: Was bringen eigentlich große Teleskope?

[olli.mit.zwei.l]

Wenn wir schon tiefer ins Detail gehen, die Beugung, die den Durchmesser der Airy Disc bestimmt, entsteht nicht am Rand der Öffnung, sondern im Fokuspunkt. Licht lässt sich halt nicht beliebig "zusammendrücken". Zwar umso weiter, je steiler der Randstrahl ist, aber eben nicht zurück auf einen Punkt.
Jede F/4 Optik erzeugt immer eine Airy Disc von 5,3um bei e, völlig egal ob 100/400 oder 300/1200. Der Unterschied liegt jetzt eigentlich nur darin, dass bei letzterem der beiden die Airy Discs zweier benachbarte Sterne nun schlicht 3 mal weiter voneinander entfernt abgebildet werden. Der 3-fache Hebel, dumm ausgedrückt.

LG
Olli

 

[Stathis]

Hallo Niki, du machst es wirklich maximal kompliziert.
Du behauptest nach wie vor, dass man mit einem Teleskop mit der Öffnung so groß wie der Stern alles Licht "das IN UNSERE RICHTUNG abgestrahlt wird" einfangen kann?
Ok, ich gebe noch nicht auf und nehme mal ein krasses Beispiel, um den Widerspruch zu verdeutlichen:
Nehmen wir den planetarischen Nebel MLA 756 in M31 (das ist einer der hellsten planetarischen Nebel in der Andromeda Galaxie). Sein Zentralstern ist wie alle Zentralsterne ein weißer Zwerg mit einer Größe von typischerweise 1-2x Erddurchmesser. Wir haben also einen kompakten Stern von sagen wir 10.000 km Durchmesser in 2 Mio Lichtjahren Entfernung (kleiner Stern, große Entfernung).
Du baust jetzt ein Teleskop mit 10.000 km Öffnung und behauptest, dass du damit alles Licht vom weißen Zwerg eingefangen hast?
Ich baue ein Teleskop genau wie deins nur hat meins 20.000 km Durchmesser. Ich behaupte, ich fange mit meiner doppelten Öffnung 4 mal so viel Licht ein - in meine Richtung! Dabei muss ich am Teleskop nichts an der "Geometrie der Linse oder des Spiegels" modifizieren, es ist genau wie deines, nur größer.

 

[Ehemaliges Mitglied]

Das erstrebenswerte Ziel ist also viel Öffnung mit wenig Obstruktion und geringer Kantenlänge der Obstruktion.

In der Fachsprache nennt man das "Takahashi"...

die Beugung, die den Durchmesser der Airy Disc bestimmt, entsteht nicht am Rand der Öffnung, sondern im Fokuspunkt.

nix verstehen ich...

Du baust jetzt ein Teleskop mit 10.000 km Öffnung und behauptest, dass du damit alles Licht vom weißen Zwerg eingefangen hast?

Nein. Meine Betrachtung ist: alles Licht, dass seine "Scheibe" (natürlich Halbkugel) in unsere Richtung als "parallele Strahlen" = ebenen Wellen abstrahlt. In UNSERE Richtung... das sind also alle Vektoren, die von allen Punkten der sichtbaren "Sonnenscheibe" in unsere Richtung laufen.

Ich baue ein Teleskop genau wie deins nur hat meins 20.000 km Durchmesser. Ich behaupte, ich fange mit meiner doppelten Öffnung 4 mal so viel Licht ein - in meine Richtung! Dabei muss ich am Teleskop nichts an der "Geometrie der Linse oder des Spiegels" modifizieren, es ist genau wie deines, nur größer.

Ich hab das schon so verstanden, Stathis, und theoretisch denkt man sich das auch so. Ich bezweifle dass das machbar ist. Warum?

Wenn Du ein Teleskop so baust wie man eben ein Teleskop baut, ich nehm mal einen Refraktor, dann habe ich vorne eine Linse mit 20.000 km Durchmesser. Natürlich erreichen mehr Strahlen vom Stern diese Öffnung, aber es wird zunehmend kugelig, was die Wellenfronten angeht. Das heißt, die Lichtlaufzeiten sind nicht mehr annähernd so gleich wie bei der kleineren Optik.

Das bedeutet, die Lichtstrahlen, die den Rand der Optik erreichen müssen, laufen wesentlich länger (trotz c) als die auf Achse, und somit Deformieren sich quasi die Wellenfronten schon durch die Laufzeit. Dreht sich der Stern samt Sonnenflecken (ok, hat ein Zwerg nicht), dann verschmieren sich die Abbildungen in der Bildebene, weil sich die schnellen Darstellungen auf Achse mit den später eintreffenden vom Rand des Teleskops (mit teils selbem Informationsgehalt!) überlagern.

Man müsste also eher viele kleine Linsen kugelförmig um den Stern anordnen, um wieder brauchbare, gleichzeitige Informationen zu gewinnen. Vielleicht liege ich falsch, aber das war meine Überlegung. Nehme ich MEHR als das Licht, das in UNSERE Richtung abgestrahlt wird, dann bekomme ich andere Probleme.

Außerdem, wenn die Strahlen dann immer schräger in die Optik einfallen, bringt sie die Linse gar nicht mehr in die Bildebene, die Brechkraft müsste also zum Rand hin zunehmen...

lg
Niki

 

[Linsensuppe (mbba18)]

Tach auch,

Die Sache ist somit ganz einfach.

Oh doch, Stathis, das tun manche. Vor allem auch Besucher der Sternwarte. Die verstehen nicht, warum eine Linse mehr Licht von einem Punkt einfangen kann, wo es doch nur ein Punkt ist.

Der war gut. Du befasst Dich seit Jahrzehnten mit der Materie, aber das ja gilt nicht für alle Menschen oder alle Leser dieses oder anderer Foren. Du weißt doch, manche Menschen sind auch heute noch verblüfft, dass Sterne Sonnen sind. Da hat sich keiner die Funktion eines Teleskops überlegt, geschweige denn Wellenfronten.

aber ich wette, nicht alle Leser haben sich das überlegt, weil es besteht ja überhaupt keine Notwendigkeit, darüber nachzudenken, man kann ja auch einfach Freude am Tun haben - das gilt auch für mich übrigens.

ich glaube auch, dass "die Sache" nicht so einfach ist.

Ich weiß jetzt nicht wie lange Stathis / @Stathis sich mit der Astronomie, da wohl im Besonderen mit dem Beobachten und den damit verbundenen Instrumenten - Teleskop/Optik, Montierung - schon auseinander setzt.
Ich glaube auch, wie Niki / @Demokrat, dass sich im Vorfeld wenige Gedanken darüber machen wie z.B. ein Teleskop funktioniert, wie sich z.B. Licht verhält, usw. usw..
Da geht es in erster Linie wohl, etwas platt ausgedrückt, darum "ich will Sterne gucken und tolle bunte Bilder machen, dafür brauchts ein Teleskop, das will ich haben".
Da interessieren Physik und ähnliche Geschichten erst mal gar nicht.
Das mag bei dem Ein oder Anderen später kommen, weil Astronomie eben nicht nur das Beobachten, egal in welcher Form, ist.
Es steht m.E. auch erst mal, wie Niki schreibt, das "Tun" (Beobachten) im Vordergrund.
Wenn das Interesse dann über das reine Beobachten hinaus geht, wird sich mit dem "Anderen" beschäftigt.
Was halt mit Physik, Mathematik und Angrenzendem verbunden ist und somit auch nicht jedermanns Sache ist, wie bei mir.
Ich lese so manches. Das Eine ist eingängig, das andere nicht. Aber meist bleibt eine gewisse Ahnung übrig, in welche Richtung es geht.

Ich packe mir gelegentlich bei manchen Threads auch an den Kopf... "so schwer ist das doch nicht...".
Da gehts dann meist "nur" um das Bedienen, Aufbauen, usw. usw..

 

[dako76]

Außerdem, wenn die Strahlen dann immer schräger in die Optik einfallen, bringt sie die Linse gar nicht mehr in die Bildebene,

Wie erklärst du dir dann, dass man Objekte, die kleiner sind als der Linsendurchmesser (präziser eigentlich der Einzrittspupille) und die zudem nicht in gerader orthogonaler Verlängerung dieser liegen fotografieren kann? Tagtäglich Millionenfach mit Millionen Fotoapparaten.

 

[Felix42]

In der Fachsprache nennt man das "Takahashi"...

MN von Intes


Zum Thema Laufzeitunterschiede wenn die Öffnung größer als das Objekt ist: Makroaufnahmen...man kann ja da auch mit 20mm Linsendurchmesser eine 2mm große Blattlaus knipsen. Kann man das vergleichen?


Viele Grüße Felix

p.s.: dako76 war schneller (meine "j"- Taste klemmt... )

 

[Ehemaliges Mitglied]

Wie erklärst du dir dann, dass man Objekte, die kleiner sind als der Linsendurchmesser (präziser eigentlich der Einzrittspupille) und die zudem nicht in gerader orthogonaler Verlängerung dieser liegen fotografieren kann? Tagtäglich Millionenfach mit Millionen Fotoapparaten.

Solange die Objekte im Gesichtsfeld der Optik liegen, ist ja alles gut. Das sollte man also nicht vergessen. Gesichtsfeld ist eine wichtige Eigenschaft jeder Optik. Und etwas ganz anders, als unsere etwas abstrusen Überlegungen von Teleskoplinsen mit 20.000 km Durchmesser...

Und nicht zu verwechseln: Licht, dass von einem Gegenstand kommt, der irgendwo im Feld liegt ist eine Sache, und Licht, dass immer schräger in eine wahnsinnige Linse fällt, die es so nie geben wird, eine Andere. Wir reden also von zwei verschiedenen Dingen. Einmal der Position der Objekte im Gesichtsfeld, dann von den Einfallswinkeln ihrer Lichtstrahlen in eine Optik.

Auch das Riesenteleskop würde viele Sterne um den weißen Zwerg tadellos sehen, gemäß seinem Gesichtsfeld. Aber die Probleme dieses Gedankenexperiments der riesigen Linse bleiben, möchte man eine brauchbare Abbildung der Objekte gewinnen.

Wie man sieht, Optik wird doch nicht immer so gut verstanden, wie man meint. Das gilt auch für mich, auch wenn ich hier meine Ansichten darlege. Vieles nimmt man zur Kenntnis, aber wirklich verstanden ist es damit nicht.

lg
Niki

 

[Ehemaliges Mitglied]

Zum Thema Laufzeitunterschiede wenn die Öffnung größer als das Objekt ist: Makroaufnahmen...man kann ja da auch mit 20mm Linsendurchmesser eine 2mm große Blattlaus knipsen. Kann man das vergleichen?

Makro hat weniger mit Lichtlaufzeit zu tun, die Laus ist ja vielleicht ein Nanolichtjahr entfernt. Und ein Makro-Objektiv besteht aus sehr vielen Linsen und ist für sehr kurze Distanzen gerechnet, ein Fernrohr nicht.

Aber generell kann man sagen, dass hier eine große Linse ein kleineres Objekt fotografiert, allerdings gehen nicht alle Lichtstrahlen vom Objekt in die Abbildung ein. Die Blende im Objektiv ist kleiner, das Objektiv ist keine Weitwinkeloptik, die auch randnähere Strahlen "ins Bild" holt (siehe auch Fisheye). Es bleiben mehr oder weniger die eher direkten Lichtstrahlen übrig, die von der Laus ins Objektiv laufen.

Lichtstrahlen, die von der Laus am Objektiv vorbeilaufen, werden natürlich nicht mehr erfasst. So auch beim Teleskop. Der überwiegende Teil des Sternenlichts trifft nicht das Teleskop...

Trotzdem. Nehmen wir unsere Sonne. In einem Kubikmillimeter Sonnenlicht sind etwa 11.400 Photonen enthalten. Das ist doch schon mal was. Und nehmen wir jetzt unsere Teleskop-Öffnungen und rechnen die Fläche aus, dann weißt Du, wieviele Photonen da pro Zeiteinheit in die Bildebene geschmettert werden.

Denn jeder Kubikmillimeter Sonnenlicht rast mit c in unsere Optik, also kannst Du Dir ausrechnen, wie hell das ist - und warum man nicht in die Sonnen gucken soll...

lg
Niki

 

[Ehemaliges Mitglied 8776]

Hm,

hat Stathis das Spiegel-Teleskop nicht erfunden? ... Jedenfalls froscht er in der ATM-Szene schon rum seit man Korund auf Glas schmirgeln hört, ich glaube der braucht was die Funktion eines Teleskops angeht, keine Nachhilfe mehr...

CS
Jörg

 

[Ehemaliges Mitglied 8776]

Zur Ausgangsfrage:

Die ganze Diskussion wird teilweise sehr sachfern - für mich ist die Sache nach wie vor einfach:

Immer vorausgesetzt unter Laborbedingungen, also alle Annahmen mit identischem Seeing, gleicher Transparenz, Hintergrundhelligkeit, gleicher Strehl etc:

Zum einen begrenzt die Beugung an der Öffnung die Auflösung:

-> Auflösungsvermögen – Wikipedia

Das dürfte bekannt sein und ist diskussionsfrei.

Weiterhin wird die Lichtsammelfähigkeit durch die Fläche der Eintrittspupille bestimmt:

-> Pupille (Optik) – Wikipedia

Auch das dürfte bekannt sein.

Alles andere ist situationsabhängig. Nicht jeder Standort dankt einem ein großes Teleskop, wenn die Standortbedingungen einfach zu schlecht sind. Und die anderen Randbedingungen wie Seeing, Lichtverschmutzung, Wind etc. wirken auch ein.

Also kann man die Frage allgemeingültig nicht beantworten, da sie immer von den Randbedingungen abhängt. Und von den pers. Sehgewohnheiten bzw. auch von der Qualität der eigenen Augen. Letztlich kann man sich an das "optimale" Teleskop nur herantasten.

Ob man dann Opfer einer ophtalmologische Reizerkrankung, genannt "Takahatschi", wird oder ob man woanders landet - das optimale Teleskop ist das jenige, das die Erwartung des Beobachters mit den örtlichen Beobachtungsbedingungen bestmöglich in Deckung bringt.

CS
Jörg

 

[Kusifu]

das optimale Teleskop ist das jenige, das die Erwartung des Beobachters mit den örtlichen Beobachtungsbedingungen bestmöglich in Deckung bringt.

Das ist ne tolle Zusammenfassung und zitat für jeden der nach seinem ersten Teleskop fragt?

 

[olli.mit.zwei.l]

Nehmen wir unsere Sonne. In einem Kubikmillimeter Sonnenlicht sind etwa 11.400 Photonen enthalten.

Ein km³ in welcher Entfernung?
Auf Höhe der Erde?

LG
Olli

 

[Ehemaliges Mitglied 8776]

Das ist ne tolle Zusammenfassung und zitat für jeden der nach seinem ersten Teleskop fragt?

Moin,

das ist generell die Antwort auf die Frage nach dem idealen Teleskop.

Jeder hat an sein Equipment ganz individuelle Anforderungen. Das hängt von "seinen" Beobachtungsobjekten, den angewendeten Verfahren, dem Stanort, den Bequemlichkeitsanforderungen etc. zusammen.
Der eine findet seinen 24'' Dobson toll, der andere sein 150er Großfernglas und der dritte seinen 80er APO. Jeder sieht etwas anderes, jeder handhabt dabei etwas völlig anderes, das ist eben das spezielle bei einem solchen Hobby.

Wenn Du Dir allein hier im Forum die Bandbreite dessen ansiehst, was hier gemacht wird, kommst DU irgendwann zu dem Ergebnis, dass es DIE ideale Lösung nie geben kann. Physik ist das eine, das individuelle Seherlebnis etwas völlig anderes.

CS
Jörg

 

[Felix42]

Makro hat weniger mit Lichtlaufzeit zu tun, die Laus ist ja vielleicht ein Nanolichtjahr entfernt. Und ein Makro-Objektiv besteht aus sehr vielen Linsen und ist für sehr kurze Distanzen gerechnet, ein Fernrohr nicht.

In Fernrohren setzt sich ja auch die Linsenstapelei durch da gibt es auch schon länger Vier- oder Fünflinser wo ähnlich wie beim Objektiv die Linsen im Tubus in Gruppen mit teils erheblichen Abstand voneinander entfernt sind.

Ein Makroobektiv ist für kurze Distanzen gerechnet und wird auf kurze Distanzen eingesetzt.

Ein Fernrohr ist für lange Distanzen gerechnet und wird für lange Distanzen eingesetzt. Beides wird also bestimmungsgemäß verwendet daran kann es nicht scheitern.


Viele Grüße Felix

 

[Ehemaliges Mitglied]

Ein km³

mm³

in welcher Entfernung?

Gerechnet mit 1.361 Watt pro Quadratmeter am Rand unserer Atmosphäre.

Siehe: Particle Physics (27 of 41) What is a Photon? 11. Volume (Density) of Photons

lg
Niki

 

[Ehemaliges Mitglied]

Beides wird also bestimmungsgemäß verwendet daran kann es nicht scheitern.

Ich kann auch ein Mikroskop bestimmungemäß verwenden, aber es trotzdem nicht vergleichen mit unseren obigen Beispielen. Der Schluss, wenn etwas bestimmungsgemäß verwendet wird, dann kann man auch alle Eigenschaften, Funktionen und Parameter der Objekte gleichsetzen, ist natürlich nicht zutreffend.

Vielleicht findest Du einen besseren Zugang als ich, um uns zu erklären, wie und warum die beiden Systeme, also ein Teleskop mit 20.000 km Durchmesser und einer Entfernung von 2 Millionen Lichtjahren und ein Makro mit einer Laus in 40mm Entfernung in ihrem jeweiligen Element gleich scharfe Abbildungen (jeweils von Laus und Stern) zusammenbringen und unbedingt optisch vergleichbar funktionieren?

Nur zu sagen: "die Linse ist in beiden Fällen größer als das Objekt" ist auch das Einzige, was man an Gemeinsamkeit und isoliert vom Rest der Szenarien behaupten kann. Und aus dieser Betrachtung allein erwächst leider keinerlei Erklärung, wie diese Setups insgesamt als Systeme funktionieren.

lg
Niki

 

[dako76]

Vielleicht findest Du einen besseren Zugang als ich, um uns zu erklären, wie und warum die beiden Systeme, also ein Teleskop mit 20.000 km Durchmesser und einer Entfernung von 2 Millionen Lichtjahren und ein Makro mit einer Laus in 40mm Entfernung in ihrem jeweiligen Element gleich scharfe Abbildungen (jeweils von Laus und Stern) zusammenbringen und unbedingt optisch vergleichbar funktionieren?

Das Verbindende nennt sich geometrische Optik und funktioniert in beiden Fällen identisch. Selbst mit nur einer Linse (wenn auch dann nur für ein begrenzteres Spektrum).

Davon abgesehen störst du dich ja insbesondere an vermeintlich extremen Winkeln, in denen die Lichtsrahlen des Sterns in 2 Mio. Lj. Entfernung auf die 20.0000km Linse treffen würden. Diese sind aber deutlich unproblematischer (da kleiner) als bei z.B. 50mm Objektiv, Blende 1.2, Abstand 1m, Lichtfleck (oder was auch immer) 30cm außermittig.

Die unterschiedlichen Laufzeiten des Lichtes sind auch ziemlich irrelevant, da die Kohärenzkriterien eh mehr als verfehlt werden. Angesichts der Wellenlängen im sichtbaren Bereich hat man eh auch schon bei simplen fotografischen Anwendungen Laufzeitunterschiede von zig Wellenlängen. Ob da nun noch ein paar Dimensionen mehr dazu kommen ist b ei etwas wie einem relativ homogenenen Lichtfleck (Stern in 2 Mio Lj.) absolut irrelevant.

 

[Tom0104]

Und ihr meint, diese Diskussion hilft dem Threadopener weiter?

 

[Ehemaliges Mitglied]

Gut, dann habt ihr Recht.

lg
Niki

 

[Felix42]

Also ich würde vermuten weil die Gesetze der Physik und der Optik immer gelten.

Wir können ja mal versuchen das zu skalieren:
Weißer Zwerg in M13: Entfernung etwa 25.100 Lichtjahre, Quelle: Messier13
ein Lichtjahr sind etwa 9,46 Billionen Km Quelle: Lichtjahr
Größe weißer Zwerg: ca. 10.000Km (aus'm Ärmel geschüttelt)

Einheiten vereinheitlichen:

25.100 Lichtjahre x 9,46 Billionen KM = 2,37446E17 Km

Größenverhältnis : weißer Zwerg mit 10.000 KM zu Laus mit 0,000001 KM entspricht 10000000000 zu 1

Abstand maßstäblich zur Laus: 2,37446E17 Km : 10000000000 = 23744600 Km

Ach ja, Objektivöffnung nicht vergessen: 20.000km Linse (ich wäre ja für Spiegel weil der sich rückseitig stützen läßt ) : 10000000000 = 0,000002Km = 2mm

Ich schätze:

1.) garantiert hab ich mich irgendwo um Nullen und/oder Kommastellen geirrt

2.) es bleibt ein Beugungsscheibchen weil weit unterhalb jeden Auflösungsvermögens.


Viele Grüße Felix

 

[Ehemaliges Mitglied]

Danke Felix für die wirklich beherzte Berechnung... gut eine Objektivöffnung von 2mm ist ein wenig klein...

Ein aktuelles Canon RF 100/2.8 hat einen Bildwinkel von etwa 20° und 17 Linsen in 13 Gruppen... Nahgrenze 26cm. Aber egal, hat mich nur mal interessiert...

Davon abgesehen störst du dich ja insbesondere an vermeintlich extremen Winkeln, in denen die Lichtsrahlen des Sterns in 2 Mio. Lj. Entfernung auf die 20.0000km Linse treffen würden.

Da hast Du schon recht, bei 2 Mio Lichtjahren ist das keine Sache. Ich dachte an :

Ich baue ein Teleskop genau wie deins nur hat meins 20.000 km Durchmesser. Ich behaupte, ich fange mit meiner doppelten Öffnung 4 mal so viel Licht ein - in meine Richtung!

Das ist falsch. Das Licht breitet sich kugelförmig aus. Eine noch größere Öffnung würde noch mehr Licht einsammeln. Da ist kein Rand an dem schluss ist.

Vielleicht sehe ich das falsch, aber wenn man über den gewohnten Anblick der "Scheibe" eines Sterns hinausgeht, weil man den Detektor immer größer und größer macht, bis er auch über die Pole des Sterns "hinaussieht", also gemäß dem, das Stathis sagt: "Da ist kein Rand an dem schluss ist.", dann fange ich irgendwann mehr als nur die "uns zugewandte Sonnenscheibe" ein, weil ich Lichtemissionen dazunehme, die normalerweise nicht in mein Teleskop fallen würden... - ein theoretische Frage, praktisch Nonens.

Aber zugegeben, von diesen Extrembedingungen haben wir hier noch nicht geredet. Dort würden dann m.E. die Lichtlaufzeiten zunehmend eine Rolle spielen.

1.) garantiert hab ich mich irgendwo um Nullen und/oder Kommastellen geirrt

2.) es bleibt ein Beugungsscheibchen weil weit unterhalb jeden Auflösungsvermögens.

sind viele Nullen, ja.

Meine Frage ist, welche Lichtstrahlen der Oberfläche der Laus tragen zur Abbildung am Chip bei? Ich sehe ja - mit geringer Schärfentiefe" quasi eine "Ebene" aus meiner Gegenstandswelt (Lausgesicht?) auf meinem Foto. Nach der geometrischen Optik sind das Gegenstandspunkte, die natürlich dem Objektiv zugewandt sind.

Doch schaffen es bei Blende 2.8 alle Lichtstrahlen, die den Objektivrand treffen, auch ins Bild? Und was, wenn die Laus recht außermittig sitzt? die Linse wird immer verkippter und ist kein Kreis mehr... all diese Faktoren spielen da mit, wenn ich außer der Achse bin. Auch bei einem Teleskop. Aber das übersteigt in Summe mein Verständnis. Da sind zu viele Faktoren beteiligt, und von den verschiedenen Wellenlängen haben wir ja auch noch nicht geredet...

Aber ihr werdet recht haben.
Ich sehe das zu kompliziert.
Nein, ich meine, es fühlt sich ja für mich auch so an...

lg
Niki

 

[MK2007]

Und ihr meint, diese Diskussion hilft dem Threadopener weiter?

Mehr Astrofotografie wäre in diesem Thread schön. Startpost war zwar auch allgemein gemeint, aber doch mehr auf Astrofotografie bezogen.

 

[dako76]

Um den Vorteil größerer (im Sinne von größere Eintrittspupille) Teleskope in der Astrofotografie einigermaßen einfach zu beschreiben muss man ein paar Kerndaten und Voraussetzungen fixieren.

U.a. gehört dazu, dass die bildseitige Auflösung die bedient werden kann vom Quotienten aus Brennweite und Eintrittspupille (in der Fotografie dem Blendenwert) abhängt. Je kleiner dieser Wert (also je größer die Blende) ist, um so höher ist die bedienbare Sensorauflösung.

Zudem muss man das Ziel festlegen. Möglichkeit a) z.B. ein identisches bildfüllendes flächiges Motiv höher auflösend abzubilden oder b) ein kleines Detail im Bild höher aufzulösen. Beides führt zu etwas anderen Lösungen in Bezug auf das Teleskop höherer Eintrittspupille. In beiden Fällen wird davon ausgegangen, dass die Auflösung der Kamera zum Blendenwert des verwendeten AUsgangsteleskops passt.

Zudem bleiben Seeingeffekte außen vor.

Fall a)
Ein größeres Teleskop könnte hier entweder einen kleineren Blendenwert (also z.B. 4.0 statt 5.6) bei identischer Brennweite und identischem Bildkreis haben. Nun kann mit dem größeren Objektiv ein Sensor bedient werden, der bei gleicher Sensorgröße höher auflöst.

Alternativ könnte man auch den gleichen Sensor weiternutzen und sich über die höhere Lichtsärke erfreuen, wodurch mehr Photonen in gleicher Zeit auf die identische Pixelgröße fallen. identische Belichtungen benötigen dann weniger Zeit.

Alternativ könnte man auch bei gleichem Blendenwert mit der größeren Eintrittspupille die Brennweite erhöhen. Der Abbildungsmaßstab steigt. Um nun noch dasselbe flächige Motiv abzubilden kann ein größerer Bildsensor genutzt werden mit gleicher Pixelgröße (denn die sensorseitig bediente Auflösung bleibt ja gleich).

In beiden Fällen gewinne ich ein höher Aufgelöstes Abbild des ursprünglichen Motivs.

Fall b)
Hier gibt es ebenfalls die gleichen Varianten wie bei a) aber mit etwas anderen Folgen für die Aufnahmekamera. Bei niedrigerem Blendenwert (bei gleicher Brennweite) kann nun eine höher auflösende (Pixelgröße kleiner) Kamera bedient werden. Die Sensorfläche kann aber durchaus geringer ausfallen, also die Pixelanzahl gleich bleiben.

Bei der Variante bei gleichem Blendenwert die Brennweite zu erhöhen, kann sogar die ursprüngliche Kamera weiterverwendet werden (Auflösung die bedient wird bleibt ja gleich), das Motiv wird aber über eine größere Pixelanzahl abgebildet (Abbildungsmaßstab steigt ja) und dadurch wird der Auflösungsgewinn umgesetzt.


Nimmt man nun den Faktor Kosten hinzu erkennt man relativ schnell, dass gerade in den Fällen a) der Mehrwert des "größeren" Teleskops nur durch Anpassung der Aufnahmekameras umgesetzt werden kann, also entweder höhere Auflösung bei gleicher Sensorfläche oder größere Sensorfläche bei gleicher Auflösung (Pixelgröße).

Bei Fall b) sieht es schon anders aus. Gerade wenn man die größere Eintrittspupille in Form höherer Brennweite umsetzt, profitiert man unmittelbar durch den steigenden Abbildungsmaßstab bei gleicher Auflösung.

Ebenso noch ergänzend: Dem Blendenwert sind praktische Grenzen gesetzt. Bei Blende ca. 0,33 (aus dem Kopf) findet man das lichtstärkste Fotoobjektiv was aber (ebenfalls aus dem Kopf) so gut wie unbrauchbar war. Im Normalfall ist hier bei Werten geringfügig kleiner 1 praktisch Schluss. Beid er Astrofotografie kennt jeder auch bei kleineren Blendenwerten (oft schon ab ca. 4.0 und kleiner) das Problem im praktischen Einsatz bzgl. der Verkippung des Systems, was die praktische Brauchbarkeit einschränkt.


Hier bleibt dann gerade im Fall a) nur der Weg über ein ansteigen der Bildsensorgröße, die jehnseits von KB dann aber extremst teuer wird, wodurch man bei großflächigen Motiven dann oftmals eher "kleine" Teleskope im Amateureinsatz findet.

 

[Felix42]

gut eine Objektivöffnung von 2mm ist ein wenig klein...

Und das bei der Verkleinerung einer unrealistischen 20.000km Öffnung...hätte man die üblichen Amateurteleskopöffnungen um den selben Faktor entsprechend kleiner skaliert das wäre echt extrem...da bräuchte es zum einrichten des Teleskopes ein Mikroskop. Da spielte geometrische Optik vermutlich keine Rolle mehr? Keine Ahnung...

Ich fand dieses Gedankenexperiment einfach mal ganz unterhaltsam das macht die Größenverhältnisse vorstellbarer als "25.000" Lichtjahre + imaginäres Weltraumteleskop - jetzt haben wir einen Krümel auf halbem Weg zum Mars und eine nicht mal Handykamera...und die Größenverhältnisse bleiben.

Normalerweise sollte die Optik alles sehen können was nicht vom Objekt selber verdeckt wird, am Mondrand z.B. sieht man die Buckel und Berge und Scharten das was dahinter ist nicht wenn man von der Libration absieht - manches sieht man halt doch irgendwann. Also wenn die Laus stillhält sieht man die von der Seite die einem zugewandt ist. Auch Punkte am Rand der Laus tragen zur Abbildung bei auch wenn man nicht "frontal drauf" sondern fast "dran vorbei" sieht.

Was auf jeden Fall deutlich wird: Nahaufnahmen sind was die Winkel angeht ungleich extremer. Da würde ich auch gerne wissen wie weit man ein kleines Objekt von seitlich sehen kann wenn die Optik größer und ganz nah dran ist. Just for fun...


Viele Grüße Felix

 

[G2_Astro]

Hallo Niki,

der Lichtpunkt vom Stern, ist aus vielen Winkel zu sehen, also z.B. so ( . < hier sind nur 2 Strahlen dargestellt von Vielen rund um den Gradlinigen in der Mitte )
Wenn ich nun den Mittleren Lichtstrahl, der das winzige Teleskop trifft, mit einem Teleskop vergleiche, dass rund um den Mittelstrahl im 5 fachen Durchmesser alle Lichtstrahlen einfängt. ist dann das fokussierte Sternenlicht heller?

Diese Darstellung, ist in Grunde genommen, die Umkehrung eine Irisblende, bei der es bei immer kleiner werdenden Öffnung nichts Dunkler wird!

Sonst hätte es Galilei damals schon beschrieben.

Gruß Günter

 

[Ehemaliges Mitglied]

Hallo Günter!

die Umkehrung eine Irisblende, bei der es bei immer kleiner werdenden Öffnung nichts Dunkler wird!

Das verstehe ich jetzt nicht ganz. Eine Blende dient ja dazu, damit ich Licht beschneide, bis hinunter zu einer Lochkamera - da wird es dann schon extrem finster hinter der Blende... warum sollte das nicht der Fall sein?

Wenn ich nun den Mittleren Lichtstrahl, der das winzige Teleskop trifft, mit einem Teleskop vergleiche, dass rund um den Mittelstrahl im 5 fachen Durchmesser alle Lichtstrahlen einfängt. ist dann das fokussierte Sternenlicht heller?

Ich meine, das hängt von der Brennweite ab, aber bei gleicher Brennweite: ja. Wenn man die Öffnung vergrößert, kommt mehr Licht ins Teleskop. Dieses Licht findet sich in der Bildebene wieder, und wenn pro Stern mehr Licht eingefangen wird, dann wird mehr Licht in die einzelnen Airy-Disks geleitet.

Der Sensor wird dann schneller gesättigt und für das Auge erscheint der Stern heller.

Es ist ja eben nicht so, dass von dem Stern als Punkt nur ein Lichtstrahl in jede Raum-Richtung ausgesendet wird, sondern JEDER Punk der Sternoberfläche sendet das Licht in die ihm möglichen Raumrichtungen aus. Weil ein Stern eben an seinem wahren Ort kein Punkt ist. Deshalb sammelt ein Teleskop von ALLEN Punkten der Sternoberfläche Licht ein, sonst würde es ja keinen Sinn machen, es zu sammeln.

Würde das nicht so sein, könnte man den Stern ja aus verschiedenen Richtungen mal besser und mal schlechter Wahrnehmen, da aber jeder vom Beobachter aus sichtbare Punkt Licht in alle Richtungen sendet, kann man von JEDEM Punkt seiner Oberfläche mehr Licht sammeln.

lg
Niki

 

[Ehemaliges Mitglied]

Meine Vorstellung ist also im Prinzip so:

Jeder Punkt einer Sternoberfläche sendet Licht an alle Richtungen, also jeder Punkt der Oberfläche "leuchtet". Das skizzierte Teleskop ist nah und riesig, aber im Prinzip sammelt es Licht auch von den Punkten der Sonne ein, die nicht auf Achse liegen und nicht von der Mitte allein abgestrahlt werden. Der Stern ist KEINE Punktlichtquelle.

Wenn ich jetzt das Teleskop weiter und weiter entferne, werden die Winkel kleiner und kleiner und die Lichtstrahlen ALLER Punkte immer paralleler. Aber immer noch von der gesamten Sonnenscheibe ausgehend. das ändert sich auch nicht in großer Entfernung, da die Lichtwellen bzw. "Planwellen" / Wellenfronten ja nicht schrumpfen. Der Stern ist ja aus jeder Position im All sichtbar, also ist auch überall sein Licht, auch abseits unserer Teleskopöffnung.

Mache ich die Öffnung größer, "stanzt" das Teleskop mehr Licht aus den Wellenfronten heraus. Es sammelt also mehr Licht. Sagt mir, ob ich falsch liege.

lg
Niki

 

[Ehemaliges Mitglied]

So sieht das dann m.E. weiter weg aus mit den Strahlen...

Und so mit Wellenfronten...

Letztlich werden diese Wellenfronten dann parallel, was unsere Raumrichtung angeht. Aber abgestrahlt werden sie ja in alle Raumrichtungen, deshalb stellen wir uns das insgesamt als "Kugelwellenfronten" vor. Je größer die Öffnung (Brennweite egal), desto mehr Licht kommt durch die Öffnung und daher auch hinten in der Bildebene an.

lg
Niki

 

[P_E_T_E_R]

Jeder Punkt einer Sternoberfläche sendet Licht an alle Richtungen, also jeder Punkt der Oberfläche "leuchtet".

Niki, wobei du aber übersiehst, dass die Sternoberfläche in einer typischen Entfernung von vielen Lichtjahren de facto nicht mehr aufgelöst werden kann, weil sie unter einem Winkel erscheint, der viel kleiner als die Airy Disc der Optik ist. Die gesamte Oberfläche des Sterns schrumpft deshalb aus unserer entfernten Perspektive zu einer Punktlichtquelle und deshalb ist das hier physikalisch betrachtet einfach falsch:

Der Stern ist KEINE Punktlichtquelle.

Gruß, Peter

 

[Felix42]

Dazu findet man im Wikipedia Artikel zu Beteigeuze folgendes:

Zitat: Die Bestimmung der Entfernung von Beteigeuze erweist sich als schwierig, da die Parallaxe deutlich geringer ist als der Winkeldurchmesser des Sterns. Man vermutete lange Zeit eine Entfernung um 700 Lichtjahre. Daten des Satelliten Hipparcos weisen eine geometrische Parallaxe von 6,55 ± 0,83 Millibogensekunden aus[12], die auf eine Entfernung von 153 +22−17 Parsec bzw. 499 +72−55 Lichtjahren schließen lässt.[13] Andere Analysen basierend auf weiteren Beobachtungsdaten deuten auf eine kleinere Parallaxe von lediglich 4,51 ± 0,80 Millibogensekunden hin, was eine größere Entfernung von 222 +48−34 Parsec oder 724 +156−111 Lichtjahren ergibt.[14] Die aktuelle Arbeit von Joyce et al. schließt auf eine Parallaxe von knapp 6 Millibogensekunden.[3]

Zitat Ende...

Gemäß 120/D sind 0,05" = 2,4m Öffnung nötig um mehr als nur ein Beugungsscheibchen zu zeigen, ist das so korrekt oder bin ich auf dem Holzweg?

Viele Grüße Felix