Bochumer1981
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Hallo zusammen,
am 22.03.2026 um 10:41 MEZ entstand mein erstes experimentelles Magnetogramm der Sonne in der photosphärischen Eisenlinie Fe I bei 6302,5 Å. Das resultierende Bild zeigt in den Bereichen starker Magnetfelder – insbesondere in und um Sonnenflecken – deutlich kontrastierende helle und dunkle Strukturen. Diese schwarz-weißen Regionen stehen für unterschiedliche magnetische Polaritäten: Sie markieren Bereiche, in denen das Magnetfeld entweder aus der Sonnenoberfläche austritt oder in sie hineinführt. Die übrige Sonnenoberfläche erscheint weitgehend strukturlos, was den physikalischen Erwartungen entspricht, da die dortigen Magnetfelder zu schwach sind, um mit einfachen Amateurmitteln ein deutliches Signal in einem Einzelbild zu erzeugen.
Magnetogramm:
Photosphäre in der Fe I 6302.5Å Linie zum Vergleich der Sonnenflecken-Positionen:
Ziel des Projekts war es, magnetische Strukturen auf der Sonne mithilfe zirkularer Polarisationsfilter sichtbar zu machen und zu untersuchen, inwieweit sich spektropolarimetrische Methoden mit Amateurmitteln realisieren lassen. Die grundlegende Idee besteht darin, zwei Aufnahmen der Sonne mit entgegengesetzter zirkularer Polarisation zu erstellen und diese miteinander zu vergleichen. Aus der Intensitätsdifferenz dieser beiden Bilder lässt sich ein einfaches Magnetogramm ableiten.
Die physikalische Grundlage bildet der Zeeman-Effekt. In einem Magnetfeld spalten sich Spektrallinien auf, wobei rechts- und linkszirkular polarisierte Lichtanteile entstehen. Der Intensitätsunterschied dieser beiden Komponenten ist direkt mit der Magnetfeldstärke verknüpft. Für die praktische Umsetzung wird dieser Unterschied in den Flügeln einer magnetisch empfindlichen Absorptionslinie ausgewertet – hier der Fe I-Linie bei 6302,5 Å.
Der optische Aufbau entspricht im Wesentlichen dem bewährten System für spektroheliografische Beobachtungen. Als Teleskop kommt der Takahashi FS-78 zum Einsatz, an den der Spektroheliograf SHG-700 angeschlossen ist. Vor dem Objektiv befindet sich ein Baader D-ERF Energieschutzfilter, der einen Großteil der einfallenden Strahlungsenergie reduziert. Die Erzeugung der zirkularen Polarisation erfolgt mit einer bewusst einfachen Lösung: der Polarisationsfolie aus einer 3D-Kinobrille. Durch Drehen dieser Folie werden zwei Datensätze mit unterschiedlicher Polarisation aufgenommen, die anschließend miteinander verrechnet werden können. Die eingesetzte 3D-Kinobrillenfolie erfüllt dabei bewusst nicht die optischen Anforderungen professioneller Polarimetrie, sondern stellt einen experimentellen Kompromiss dar, bei dem Einbußen in der Bildqualität zugunsten der einfachen Umsetzbarkeit von mir in Kauf genommen werden.
Der erste praktische Test zeigte jedoch schnell eine Schwachstelle des Aufbaus. Trotz D-ERF-Filter begann sich die dünne Kunststofffolie der 3D-Brille unter der intensiven Sonneneinstrahlung in Sekunden zu verformen und schmolz schließlich.
Um dieses Problem zu lösen, wurde der Aufbau um einen zusätzlichen UV/IR-Cut-Filter auf KG3-Basis ergänzt, der insbesondere den infraroten Anteil der Strahlung reduziert. Die finale Filterkette lautet damit: D-ERF vor dem Objektiv, gefolgt vom UV/IR-Cut-Filter, anschließend die Polarisationsfolie und schließlich der Spektroheliograf. Mit dieser Konfiguration konnte ein stabiler Betrieb erreicht werden.
Die Auswertung der Daten erfolgte mit der Software INTI und der Software INTI-Partner. Zunächst muss in der Software INTI die Pixelposition der Fe I-Linie bei 6302,5 Å bestimmt werden. Das kostete mich mehrere Versuche und letztendlich half mir verschiedene Positionen zu testen und dabei die ausgegebene Durchschnittsheliigkeit zu beachten. Die dunkelste Position wurde ermittelt, sie sollte den Linienkern mit hoher Absorption abbilden. Von dort aus wurden dann die Flügel der Linie mit nur 2 Pixel Versatz analysiert. So wurden aus den zwei Aufnahmen (pro Brillenglas ein Scan) die beiden Linienflügel abgetastet und Dopplerbilder erzeugt, die jeweils einer der beiden Polarisationsrichtungen entsprechen. Durch Differenzbildung in der Software INTI-Partner dieser Bilder entsteht schließlich das Magnetogramm, in dem die Intensitätsunterschiede direkt die magnetische Feldverteilung repräsentieren.
Bei dem oben abgebildeten Magnetogramm der Sonne handelt es sich um eine erste Einzelmessung zur Überprüfung des Funktionsprinzips. Das Signal ist noch schwach, bestätigt jedoch die grundsätzliche Funktionsfähigkeit des Ansatzes. In zukünftigen Beobachtungen sollen Serienaufnahmen erstellt und gemittelt werden, um das Signal-Rausch-Verhältnis deutlich zu verbessern. Ziel ist es, auch feinere magnetische Strukturen sowie die Polaritäten von Sonnenflecken klarer sichtbar zu machen.
Das Projekt versteht sich derzeit als Werkstattansatz, der auslotet, wie weit sich spektropolarimetrische Verfahren im Amateurbereich umsetzen lassen. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass dieser Weg vielversprechend ist und von mir weiter verfolgt wird.
CS
Stephan
am 22.03.2026 um 10:41 MEZ entstand mein erstes experimentelles Magnetogramm der Sonne in der photosphärischen Eisenlinie Fe I bei 6302,5 Å. Das resultierende Bild zeigt in den Bereichen starker Magnetfelder – insbesondere in und um Sonnenflecken – deutlich kontrastierende helle und dunkle Strukturen. Diese schwarz-weißen Regionen stehen für unterschiedliche magnetische Polaritäten: Sie markieren Bereiche, in denen das Magnetfeld entweder aus der Sonnenoberfläche austritt oder in sie hineinführt. Die übrige Sonnenoberfläche erscheint weitgehend strukturlos, was den physikalischen Erwartungen entspricht, da die dortigen Magnetfelder zu schwach sind, um mit einfachen Amateurmitteln ein deutliches Signal in einem Einzelbild zu erzeugen.
Magnetogramm:
Photosphäre in der Fe I 6302.5Å Linie zum Vergleich der Sonnenflecken-Positionen:
Ziel des Projekts war es, magnetische Strukturen auf der Sonne mithilfe zirkularer Polarisationsfilter sichtbar zu machen und zu untersuchen, inwieweit sich spektropolarimetrische Methoden mit Amateurmitteln realisieren lassen. Die grundlegende Idee besteht darin, zwei Aufnahmen der Sonne mit entgegengesetzter zirkularer Polarisation zu erstellen und diese miteinander zu vergleichen. Aus der Intensitätsdifferenz dieser beiden Bilder lässt sich ein einfaches Magnetogramm ableiten.
Die physikalische Grundlage bildet der Zeeman-Effekt. In einem Magnetfeld spalten sich Spektrallinien auf, wobei rechts- und linkszirkular polarisierte Lichtanteile entstehen. Der Intensitätsunterschied dieser beiden Komponenten ist direkt mit der Magnetfeldstärke verknüpft. Für die praktische Umsetzung wird dieser Unterschied in den Flügeln einer magnetisch empfindlichen Absorptionslinie ausgewertet – hier der Fe I-Linie bei 6302,5 Å.
Der optische Aufbau entspricht im Wesentlichen dem bewährten System für spektroheliografische Beobachtungen. Als Teleskop kommt der Takahashi FS-78 zum Einsatz, an den der Spektroheliograf SHG-700 angeschlossen ist. Vor dem Objektiv befindet sich ein Baader D-ERF Energieschutzfilter, der einen Großteil der einfallenden Strahlungsenergie reduziert. Die Erzeugung der zirkularen Polarisation erfolgt mit einer bewusst einfachen Lösung: der Polarisationsfolie aus einer 3D-Kinobrille. Durch Drehen dieser Folie werden zwei Datensätze mit unterschiedlicher Polarisation aufgenommen, die anschließend miteinander verrechnet werden können. Die eingesetzte 3D-Kinobrillenfolie erfüllt dabei bewusst nicht die optischen Anforderungen professioneller Polarimetrie, sondern stellt einen experimentellen Kompromiss dar, bei dem Einbußen in der Bildqualität zugunsten der einfachen Umsetzbarkeit von mir in Kauf genommen werden.
Der erste praktische Test zeigte jedoch schnell eine Schwachstelle des Aufbaus. Trotz D-ERF-Filter begann sich die dünne Kunststofffolie der 3D-Brille unter der intensiven Sonneneinstrahlung in Sekunden zu verformen und schmolz schließlich.
Um dieses Problem zu lösen, wurde der Aufbau um einen zusätzlichen UV/IR-Cut-Filter auf KG3-Basis ergänzt, der insbesondere den infraroten Anteil der Strahlung reduziert. Die finale Filterkette lautet damit: D-ERF vor dem Objektiv, gefolgt vom UV/IR-Cut-Filter, anschließend die Polarisationsfolie und schließlich der Spektroheliograf. Mit dieser Konfiguration konnte ein stabiler Betrieb erreicht werden.
Die Auswertung der Daten erfolgte mit der Software INTI und der Software INTI-Partner. Zunächst muss in der Software INTI die Pixelposition der Fe I-Linie bei 6302,5 Å bestimmt werden. Das kostete mich mehrere Versuche und letztendlich half mir verschiedene Positionen zu testen und dabei die ausgegebene Durchschnittsheliigkeit zu beachten. Die dunkelste Position wurde ermittelt, sie sollte den Linienkern mit hoher Absorption abbilden. Von dort aus wurden dann die Flügel der Linie mit nur 2 Pixel Versatz analysiert. So wurden aus den zwei Aufnahmen (pro Brillenglas ein Scan) die beiden Linienflügel abgetastet und Dopplerbilder erzeugt, die jeweils einer der beiden Polarisationsrichtungen entsprechen. Durch Differenzbildung in der Software INTI-Partner dieser Bilder entsteht schließlich das Magnetogramm, in dem die Intensitätsunterschiede direkt die magnetische Feldverteilung repräsentieren.
Bei dem oben abgebildeten Magnetogramm der Sonne handelt es sich um eine erste Einzelmessung zur Überprüfung des Funktionsprinzips. Das Signal ist noch schwach, bestätigt jedoch die grundsätzliche Funktionsfähigkeit des Ansatzes. In zukünftigen Beobachtungen sollen Serienaufnahmen erstellt und gemittelt werden, um das Signal-Rausch-Verhältnis deutlich zu verbessern. Ziel ist es, auch feinere magnetische Strukturen sowie die Polaritäten von Sonnenflecken klarer sichtbar zu machen.
Das Projekt versteht sich derzeit als Werkstattansatz, der auslotet, wie weit sich spektropolarimetrische Verfahren im Amateurbereich umsetzen lassen. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass dieser Weg vielversprechend ist und von mir weiter verfolgt wird.
CS
Stephan