Brennweitenerklärung

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gangstertom
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Brennweitenerklärung

Beitrag von gangstertom » 07.06.2018, 20:32

Hallo allerseits,

da ich mich im Moment nach einem neuen Teleskop umschaue (will den Skywatcher 8 Zoll Newton endlich gegen was ordentliches tauschen),
musste ich mich nun mit der Brennweite auseinander setzen. Hab ein paar alte Threads, auch in anderen Foren, durchforstet, habs aber offenbar
noch nicht ganz verstanden. Ein Teleskop mit Brennweite 1000mm hat doch, egal welche Öffnung, immer den gleichen Abbildungsmassstab, oder?
Es ändert sich doch nur die Menge an Licht, die letztendlich auf den Sensor geht. Bitte klärt mich auf, wenn dem nicht so ist.

Ich möchte das ganze aber auch noch mit einer zweiten Frage verbinden. Kommt die Eq6-R auch mit einem 12 Zoll Newton (z.B.ohne Namen)
zurecht, oder wäre ich mit 10 Zoll besser beraten. Meine Montierung steht im Garten, ich würd schon sagen etwas windgeschützt, leider
nicht lichtgeschützt (Strassenlaterne). Für Deepsky bräuchte ich die 12 Zoll nicht unbedingt, für Planeten wärs alerdings von ordentlichem
Vorteil. Ich konnte Z.B. den IR Filter, den ich mir zugelegt habe, eigentlich nie nutzen, weil die Belichtungszeiten einfach zu lang waren.

Thomas

DerDonberti
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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von DerDonberti » 08.06.2018, 19:51

Servus,

die Sache sieht so aus:

Gemessen an einem Kamerachip bildet die Brennweite eines jeden Teleskopes sofern diese gleich ist immer das selbe Bild ab.
Von daher ist es richtig dass bei steigender Öffnungsgröße und gleichem Durchmesser mehr Licht auf den Chip bei gleichem Abbildungsmaßtab kommt.

Aber: Das Verhältnis Brennweite zu Öffnungsgröße ändert sich. Das wirkt sich zuerst einmal auf den Preis aus, ein 8" f4 Newton ist teurer als ein 8" f5 Newton - einfach deswegen weil das Schleifen eines solchen Spiegels teurer ist. Gleichzeitig steigen die optischen Fehler (Komafehler, Abbildungsfehler) und das Teleskop wird empfindlicher in der Handhabung.

Für Planeten benötigst Du nicht 12" (die Dinger sind eh hell!), sondern viel Brennweite! (2000mm und mehr)

mfg

gangstertom
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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von gangstertom » 08.06.2018, 21:46

Hallo,

Danke für die Antwort.

Ich nehme an, statt "steigender Öffnungsgröße und Durchmesser" wolltest Du " steigender Öffnungsgröße und Brennweite" schreiben?
Dann hätte ich es nämlich verstanden, ansonsten bin ich jetzt noch mehr verwirrt.

Im Momemt tendiere ich zu einem 250/1250 Newton, der hätte das selbe Öffnungsverhältnis und somit auch den selben
Korrektorabstand wie der 200/1000 er Newton. Gleichzeitig steigere ich mich aber in Sachen "möglicher"Auflösung (Planeten) und komm ein
Stück näher an Galaxien und Planeten ran. Für Weitfeldaufnahmen konnte ich mich bisher noch nicht wirklich begeistern.
Wenn hier aber einer sagt, dass man auf eine EQ6 auch einen 12 Zoll Carbonnewton ohne Probleme montieren kann, überleg ich mir das noch einmal.

Thomas

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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von markusblauensteiner » 09.06.2018, 20:58

Hallo Thomas!
Ein Teleskop mit Brennweite 1000mm hat doch, egal welche Öffnung, immer den gleichen Abbildungsmassstab, oder?
Es ändert sich doch nur die Menge an Licht
Fotografisch ja. Vorausgesetzt, du montierst stets die gleiche Kamera, weil die Pixelgröße in die Rechnung mit einfließt.
Es ergibt sich der "Abbildungsmaßstab" in "/Pixel.

LG, Markus
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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von DerDonberti » 09.06.2018, 21:11

Guten Abend,

ja stimmt, erwischt. Dass sollte Brennweite heißen :)
Also bei steigendem Durchmesser des Hauptspiegels und gleichbleibender Brennweite (heißt das Teleskop wird "schneller" - also sinkender f-Zahl) gelangt mehr Licht auf den Chip bei gleichbleibendem Abbildungsmaßstab. (also größerer Hauptspiegel, gleiche Brennweite).

Für Planetenaufnahmen verwendet man möglichst hohe Brennweite (2000mm aufwärts) in Kombi mit einer Filmkamera (640x480 oder eine Nummer Größer) und macht (wie ein Kollege) 10000 Bilder und stackt diese dann um das Seeing in den Griff und Details heraus arbeiten zu können.

Einen großen Unterschied zwischen einem 8", einem 10" und einem 12" Newton wirst Du hier kaum feststellen.

Thema Galaxien: Hier ist es abhängig von der verwendeten Kamera bzw. dem Chip (Chipgröße) welche Brennweite sinnvoll ist.


Ich verwende den 8" Newton auf einer EQ5 und das geht ganz zufriedenstellend. Verbesserungsmöglichkeit wäre hier ein besseres Stativ - angeblich steigt bei einer EQ5 das mögliche verwendbare Gewicht um 4kg bei Verwendung eines Berlebachstativs. Oder aber man baut sich eine Betonsäule...

lg

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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von gangstertom » 09.06.2018, 22:28

Naja, der Unterschied würde sich hauptsächlich in der Belichtungszeit nieder schlagen. Und z.B. bei den Planeten meinen IR Filter nutzbar machen. Generell dürfte das lucky imaging effektiver werden. Die Brennweite kann ich ja mit Barlows beeinflussen. Danke für Eure Antworten, wenn mir jetzt noch jemand etwas über die fotografische Tauglichkeit eines 10 oder 12 Zöllers (natürlich aus Carbon) auf einer Eq6 sagen kann, wäre ich wunschlos glücklich.

Thomas

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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von Wonf » 10.06.2018, 18:14

DerDonberti hat geschrieben:
Für Planeten benötigst Du nicht 12" (die Dinger sind eh hell!), sondern viel Brennweite! (2000mm und mehr)
[...]
Einen großen Unterschied zwischen einem 8", einem 10" und einem 12" Newton wirst Du hier kaum feststellen.
Das ist vollkommen richtig was die Helligkeit anlangt. Vielleicht dazu eine Ergänzung: Das Auflösungsvermögen eines Teleskops, also die Möglichkeit, Details darzustellen, ist sehr wohl abhängig vom Durchmesser, d.h. je größer desto mehr Details sieht man (theoretisch). Die Formel dazu ist

A=1.22* Wellenlänge / Durchmesser

Du siehst, je größer der Durchmesser desto besser das Auflösungsvermögen A.

Der Unterschied zwischen einem 8, 10, und 12 Zoll Teleskops ist (bei Wellenlänge=550nm=grün)

A(8 Zoll)=0.7"
A(10 Zoll)=0.55"
A(12 Zoll)=0.46"

Das ist das theoretisch mögliche Auflösungsvermögen der reinen Optik, d.h. selbst aus dem Weltraum mit einer Kamera mit den kleinsten Pixeln würdest Du nicht mehr Details sehen (das nennt man dann "beugungslimitiert"). Das hat noch nix mit dem Seeing, der Brennweite oder der Pixelgröße/Abbildungsmaßstab zu tun, das kommt noch (erschwerend) dazu. Wenn Du also eine Kamera auswählst mit einem zu kleinen Abbildungsmaßstab dranhängst, gewinnst Du nichts mehr, sondern verlierst sogar Beobachtungszeit (was bei Planeten aber wurscht ist).

Das Seeing spielt in der Planetenfotografie insoferne eine untergeordnete Rolle, da man hier ja die Lucky-Imaging-Technik anwendest: Du machst tausende kurzbelichtete Einzelbilder und selektierst einfach die mit dem besten seeing heraus und verarbeitest auch nur diese. Da das Seeing zeitlich stark variiert werden immer einzelne dabei sein, wo die Luftunruhe minimal ist, dh Du "simulierst" hier quasi sehr gute Bedingungen. Eine längere Brennweite hilft Dir hier insoferne, als sich das Licht auf eine größere Fläche verteilt und Du dadurch besser die Bilder selektieren kannst (das Auflösungsvermögen der Optik ist aber unabhängig von der Brennweite!).

Allerdings hat man selbst auf den allerbesten Teleskopstandorten selten ein Seeing von 0.5", geschwiege denn in unseren Breiten. Dazu kommt, daß die Planeten derzeit und in den kommenden Jahren von uns aus sehr tief am Himmel stehen und Du damit durch eine enorme Luftmasse schauen mußt.

Für die Praxis heiß das also, daß Du in der Tat bestenfalls bei exzellentem Seeing ein bißchen Unterschied merken solltest zwischen einem 8 oder 12 Zoll Teleskop - also fast nie ;-)

lG
Wolfgang
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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von gangstertom » 10.06.2018, 22:44

Hallo Wolfgang,

Danke für die weiteren Erklärungen.

Kann ich nur nicht ganz nachvollziehen. 10 und 12 Zoll Bilder in diesem und auch anderen Foren zeigen bei gleichen Objekten ( Mond und Planeten) durchwegs mehr Details als z.B. mit 8 Zoll, brauchbares Seeing vorausgesetzt. Aber das gilt ja ohnehin für jeden. Du schreibst von einem maximalen Seeing von 0,5", aber das gilt doch nicht für lucky imaging, oder? Ich konnte da keinen Wert im Netz finden, das Seeing wird dabei doch mehr oder weniger übergangen, um eben das theoretische Auflösungsvermögen auszuschöpfen?

Thomas

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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von Wonf » 11.06.2018, 06:49

Moinmoin,
gangstertom hat geschrieben:Hallo Wolfgang,

Du schreibst von einem maximalen Seeing von 0,5", aber das gilt doch nicht für lucky imaging, oder? Ich konnte da keinen Wert im Netz finden, das Seeing wird dabei doch mehr oder weniger übergangen, um eben das theoretische Auflösungsvermögen auszuschöpfen?

Thomas
Die Werte in der Tabelle sind eben dieses theroretische Auflösungsvermögen, d.h. besser geht's selbst aus dem Weltraum nicht, das ist das pyhiskalische Limit der Optik. Im Idealfall erreichst Du das mit der Lucky-Imaging-Technik - in der Praxis nicht. Ein angegebener Seeingwert ist ja immer ein Mittelwert aus Phasen mit gutem und schelchtem Seeing, mit der Lucky-Imaging-Technik "sampelst" Du aber dieses, und hast so die Möglichkeit, die Bilder, die unter guten Bedingungen aufgenommen wurden, herauszupicken. Aber selbst diese sind nicht unter perfekten Bedingungen aufgenommen, d.h. in der Praxis erreichst Du das theoretische Auflösungsvermögen nie.

Aufnahmen im Netz sind selten direkt vergleichbar, da sie immer unter unterschiedlichen Bedingungen (Standort, Wetter, Equipment, Erfahrung, Ausarbeitung...) aufgenommen worden sind. Aber Du hast recht: Es sollten tendenziell besser aufgelöste Bilder bei größeren Öffnungen dabei sein. Meine letzten Sätze im vorigen Posting war eigentlich eher auf den derzeit schlechten Stand der Planeten bezogen, hätt' ich vlt besser formulieren sollen :-).

Viele Grüße,
Wolfgang
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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von markusblauensteiner » 11.06.2018, 10:33

Hallo Thomas,
Du schreibst von einem maximalen Seeing von 0,5", aber das gilt doch nicht für lucky imaging, oder?
Doch, auch mit lucky imaging kannst du nur erreichen, was das kurzzeitig beste Seeing an (d)einem Standort hergibt.
Du steigerst nur die Chancen, Einzelbilder mit bestem Seeing zu erwischen, weil die Luft im Laufe von ein paar Minuten eben unruhig ist.
Bei Langzeitbelichtungen schlägt sie also immer zu, bei lucky imaging bleiben dir sehr scharfe Einzelbilder übrig.

LG, Markus
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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von gangstertom » 11.06.2018, 18:44

So, hab mich jetzt noch einmal eingelesen. Und ich muss widersprechen.
Offenbar ist es mittlerweile (sogar schon seit Jahren) möglich, durch Lucky imaging sogar Grossteleskope bis 2,5m (erdgebunden) an ihr theoretisches Auflösungsvermögen zu bringen, also weit unter die Seeing Grenze, selbst bei den dort vorhandenen Bedingungen. Die machen sogar Bilder, die 2 oder 3mal besser aufgelöst sind, als HST Fotos( liegt aber an den Kameras , die Hubble verbaut hat). Bei noch grösseren Teleskopen scheint das dann komplizierter zu werden. Klar, die werden vermutlich bessere Programme und Kameras haben, aber offenbar kann man das Seeing mit dieser Methode so gut wie ausschalten.

Um das auch wirklich nutzen zu können braucht es sicher halbwegs brauchbare Bedingungen (damit auch mal scharfe Bilder durch die Athmosphäre kommen) und auch die nötige Höhe über dem Horizont, da
Hat der Wolfgang schon recht. Aber ich hab mal gelesen, dass man bei gleichen Bedingungen mit weniger Öffnung niemals das bessere Ergebnis erzielen wird (Mond und Planeten).

Und bei Deepsky bringt es nichts, da bekommt man das volle Seeing ab.

Thomas

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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von markusblauensteiner » 11.06.2018, 18:50

Hallo Thomas,

kannst du vielleicht posten, wo man das findet? Klingt interessant, bedarf aber echt ein bisschen Nachlesen, weil im schnellen Gedanken ist es nicht logisch.
Die großen Jungs sind aber innovativ...vieles ist möglich.
Bezieht sich das auf fertig bearbeitete Bilder oder Rohaufnahmen (Stichwort Deconvolution und Co)?

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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von gangstertom » 11.06.2018, 19:34

Hallo Markus,

Das kann sich vermutlich nur auf das Endbild beziehen. In diesem Bericht wird sogar über den Vorteil von lucky imaging gegenüber adaptiver Optik geschrieben, im sichtbaren Bereich des Lichts:

https://www.osa-opn.org/home/articles/v ... -based_te/

Und der Artikel ist von 2009!

Thomas

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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von markusblauensteiner » 11.06.2018, 19:39

Danke Thomas für den Lesestoff!

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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von TONI_B » 11.06.2018, 19:42

Der Artikel ist hochinteressant! Danke für den Link.

Da sind uns die Profis (zum Glück!?) wieder sehr weit voraus: 1500fps und jedes Photon wird registriert - nicht schlecht. :shock: 8)
lG
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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von Wonf » 11.06.2018, 19:56

Hallo Tom
gangstertom hat geschrieben:So, hab mich jetzt noch einmal eingelesen. Und ich muss widersprechen.
Offenbar ist es mittlerweile (sogar schon seit Jahren) möglich, durch Lucky imaging sogar Grossteleskope bis 2,5m (erdgebunden) an ihr theoretisches Auflösungsvermögen zu bringen, also weit unter die Seeing Grenze, selbst bei den dort vorhandenen Bedingungen.
:-) Ja, das ist richtig. Aber bedenke Folgendes: Diese Teleskope sind an den besten Standorten, wo man normalerweise super-Seeing hat UND sehr weit oben ist. Da erreichst Du das Beugungslimit sehr viel leichter. Klar kannst Du es theoretisch auch mit kleineren Fernrohren und schlechterem Standort erreichen. Aber: Die statistische Wahrscheinlichkeit, genug Bilder mit bestem Seeing unter schlechten Bedingungen zu erzielen, ist halt *sehr* viel geringer.
gangstertom hat geschrieben: Die machen sogar Bilder, die 2 oder 3mal besser aufgelöst sind, als HST Fotos( liegt aber an den Kameras , die Hubble verbaut hat)
Die derzeitige "Haupt"kamera ist die Wide Field Camera 3 mit einem Abbildungsmaßstab von 0.13"/pixel. Da Hubble hat als 2,4m-Teleskop ein theoretisches Auflösungsvermögen von 0.047" (bei 550nm), d.h. in der Tat ist die Kamera "schlechter" als beugungslimitiert (hat dafür andere Vorteile). Ein bodengebundenes Teleskop kann aber *sehr* viel größer sein, hat daher auch ein besseres theoretisch Auflöungsvermögen. Daher ist es nicht wirklich verwunderlich, daß man besser aufgelöste Bilder kriegt, wenn es gelingt, das Seeing zu unterdrücken. Zudem gibt's ja auch den drizzle-Algorithmus, der das Auflösungsvermögen zusätzlich verbessern kann.

Schau Dir dazu mal Fig. 1 in dieser Publikation [1] an. Links oben das ein Bild mit unendlich großem Auflösungsvermögen, links unten das Bild, das eine (simulierte) Hubbleaufnahme, und rechts unten das rekonstruierte Bild, das mit dem Drizzlealgorithmus aus mehreren gemacht wurde. Du siehst, das ist deutlich besser als ein Einzelbild.

Der Grund, warum man Lucky-Imaging in der Wissenschaft aber selten macht ist, daß Teleskopzeit *sehr* teuer ist, und man bei der Lucky-Imaging-Technik *sehr* viel Zeit verliert UND man schnelle Detektoren braucht. Die gibt's zwar, sind aber sehr teuer und brauchen eine zusätzliche schnelle Ausleseelektronik, d.h. spezielle Beobachtungstechniken UND spezielle Auswertesoftware. Daher ist das ein ziemliches Nischenprodukt in der Wissenschaft (das aber freilich auch seine Berechtigung hat). Ich kenne zB derzeit kein einziges Instrument der Europäischen Südsternwarte, das Lucky-Imaging könnte.

Ich bin da aber auch kein Experte, muß ich anfügen. Danke jedenfalls für den link!
markusblauensteiner hat geschrieben: Bezieht sich das auf fertig bearbeitete Bilder oder Rohaufnahmen (Stichwort Deconvolution und Co)?
Deconvolution ist eher unüblich in der Wissenschaft. Gerade beim Imaging möchte man meistens auch Photometrie machen, das kann dadurch beeinträchtigt werden. Im Gegenteil: Man defokussiert manchmal bewußt, damit man genauere Photometrie machen kann (zB. um CCD-Sättigungen zu vermeiden). Ob man Deconvolution bei Lucky-Imaging im Profibereich anwendet weiß ich nicht, das hab ich noch nie gemacht (komme aus der Spektroskopie bzw. Langzeitbelichtungen). Könnte aber durchaus sein, daß man dadurch ein bissl was erreicht.
gangstertom hat geschrieben: Theoretisch kannst Du auch ein Amateurteleskop damit bis zur Beugungslimitierung ausreizen. Aber eben kaum in der Praxis.

Aber ich hab mal gelesen, dass man bei gleichen Bedingungen mit weniger Öffnung niemals das bessere Ergebnis erzielen wird (Mond und Planeten).
Ja, genau aus dem Grunde, weil ein kleines Teleskop ein schlechteres Auflösungsvermögen hat :-).

vG
Wolfgang

[1] http://iopscience.iop.org/article/10.1086/338393/pdf
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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von gangstertom » 11.06.2018, 20:09

Hallo Wolfgang,

Ich weiss, deswegen schrieb ich es ja :D
Ich hab nur zu oft schon gelesen, dass jemandem abgeraten wurde das Teleskop mit der grösseren Öffnung zu kaufen, wenn er im Zweifel war, mit der Begründung, dass man den Vorteil der Öffnung eh nicht nutzen kann.

Natürlich kann man auf der Erde grössere Teleskope betreiben, aber:
Bilder mit der gleichen Auflösung wie HST wurden mit 2,5m gemacht, 3x bessere mit dem Hale-Teleskop (5m).

Danke für den Link, das schau ich mir an.

Was die wohl heute schon für Kameras haben.

Übrigens interessant auch auf Wikipedia:

Seeing, Unterpunkt: überschreiten der Seeing Barriere

Thomas

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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von Wonf » 11.06.2018, 20:31

gangstertom hat geschrieben: Ich hab nur zu oft schon gelesen, dass jemandem abgeraten wurde das Teleskop mit der grösseren Öffnung zu kaufen, wenn er im Zweifel war, mit der Begründung, dass man den Vorteil der Öffnung eh nicht nutzen kann.
Size matters ;-). Da gibt's eher praktische Gründe, wie Gewicht, die dagegen sprechen. Aber wenn Deine Montierung eh im Garten fix steht, dann würd ich eher auf die größere Optik gehen. Biete Dir ja auch andere Möglichkeiten.
gangstertom hat geschrieben: Bilder mit der gleichen Auflösung wie HST wurden mit 2,5m gemacht, 3x bessere mit dem Hale-Teleskop (5m).
Ja, das kann ich mir vorstellen. Aber wie gesagt, ist halt sehr aufwändig und verbratet gewaltig Beobachtungszeit.

Schönen Abend,
Wolfgang
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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von markusblauensteiner » 11.06.2018, 20:42

Hallo Thomas,
Ich hab nur zu oft schon gelesen, dass jemandem abgeraten wurde das Teleskop mit der grösseren Öffnung zu kaufen, wenn er im Zweifel war, mit der Begründung, dass man den Vorteil der Öffnung eh nicht nutzen kann.
Genau, leider! Auch bezogen auf deep-sky Aufnahmen (ganz herkömmlich mit langen Belichtungen). Meist hängt in dem Bereich Öffnung und Brennweite direkt zusammen - in der Hinsicht, dass man ein "schnelles" Teleskop möchte, das aber noch beherrschbar ist (und für das es ggf. eine Korrekturoptik gibt). Also - mehr Öffnung, längere Brennweite, Kamera oft schon vorhanden.
Es wurde über lange Zeit hinweg gesagt, dass man in Mitteleuropa selten besseres Seeing als 2" bekommt, also im Umkehrschluss eine fotografische Auflösung ("/px) von deutlich unter 2"/px keinen Sinn macht.
Davon kommt man schon deutlich ab, heute landen die Empfehlungen irgendwo um den Dreh bei "Seeing/3" (so ungefähr), im Deep-Sky Bereich. Planeten sind ganz anders, klar.
Das gemeine ist ja, wenn meine Optik/Kamerakombination nicht besser auflöst als 2", kann ich kein "Seeing" besser als 2" messen. Klar, ich kann mit einer Millimeterskala auch keine 1/10 mm messen. So dreht sich das im Kreis, weil wieder einer dazukommt, der "nie besseres Seeing als 2" hat". Wobei solcherlei "gemessenes Seeing" ja neben der Luftunruhe auch noch die Nachführfehler und ggf. Optikprobleme mit beinhaltet. Das echte Seeing ist eigentlich immer besser, als das Rohbild sagt.
(und zumindest bei mir ist es so, dass bei guten Bedingungen die Werte aus dem Rohbild nicht weit weg von denen des Seeing-Monitor sind. Bei schlechten Bedingungen aber wird die Diskrepanz immer größer, weil dann das Fokussieren vielleicht nicht ganz perfekt sitzt, das Guiding Wellen schlägt usw.)

Und - das Seeing ist tatsächlich an vielen Standorten zumindest gar nicht so selten besser als diese 2". Es sind keine Top-Standorte gemeint.

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Re: Brennweitenerklärung

Beitrag von gangstertom » 11.06.2018, 20:53

Da hast Du allerdings recht Wolfgang, deshalb wirds vermutlich auch nur ein 10er,
Weil ich nicht weiss, ob die eq6 einen 12er für deepsky schafft. Vermutlich bleib ich lieber auf der sicheren Seite.

Und Danke auch Markus für die angeregte Diskussion.

Auch einen schönen Abend,
Thomas

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