Teleskope und Ferngläser – faszinierende Hilfsmittel zur Beobachtung von Himmel und Erde

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Teleskope und Ferngläser – faszinierende Hilfsmittel zur Beobachtung von Himmel und Erde

Seit Urzeiten sind Menschen fasziniert vom Anblick der Sterne. Ebenso lange rätselten sie über deren Natur und Beschaffenheit. Die Allgegenwart und der überwältigende Eindruck des Sternenhimmels legten nahe, eine göttliche Natur in ihm zu vermuten. Selbst mit bloßem Auge sind Beobachtungen möglich, die sich beschreiben und wiederholen lassen. Gesetzmäßigkeiten wurden erkannt, die zu beeindruckenden Vorhersagen von Sonnenfinsternissen herangezogen werden konnten. Ägyptische Pharaonen nutzten dieses Wissen, um ihre Verbindung mit den Göttern zu behaupten und zu belegen. Die akribische Beobachtung wiederkehrender Ereignisse legte die Grundlage für die Entwicklung erster Kalender. Planeten, die sich im Gegensatz zu den Fixsternen bewegen, konnten ebenfalls mit bloßem Auge erkannt und ihr Erscheinen konnte vorhergesagt werden. Ihrer vermuteten göttlichen Herkunft entsprechend, bekamen sie die Namen römischer Götter, die wir heute noch benutzen. So heißen unsere beiden Nachbarn im Sonnensystem, Venus und Mars, nach der Göttin der Liebe bzw. dem Gott des Krieges.

Die Geschichte des Fernrohrs

Spätestens als Johannes Kepler im 17. Jahrhundert das Fernrohr erfand und auch erste Exemplare baute, bekam die Beobachtung des Himmels einen anderen Charakter. Dieser neuen Generation von Astronomen reichte eine mystifizierende Erklärung des Sternenhimmels nicht mehr aus. Mit der steigenden Zahl der beobachtbaren Details am Himmel wurden neue Vermutungen über dessen Beschaffenheit laut. Das Aufstellen einer Theorie und ihre anschließende Verifizierung oder aber auch Falsifizierung aufgrund möglichst genauer Beobachtungen bedeutete auch eine neue Vorgehensweise bei der Erforschung von Naturphänomenen. Die empirische Forschung war geboren. Dabei gilt in der gesamten empirischen Forschung der Grundsatz: Die einfachste Erklärung für eine bestimmte Beobachtung sollte bevorzugt werden, so lange, bis sie durch eine noch schlüssigere These ersetzt werden kann. Kepler ließ folgerichtig von seiner Theorie ab, nachdem er erkannte, dass sie durch die Beobachtungen nicht gestützt wurde. Nicht in jedem Fall jedoch ließ sich ein fest verankertes Weltbild durch Beobachtungen so leicht stürzen. Ein prominentes Beispiel für das Festhalten am Alten ist das geozentrische Weltbild, das die Erde in den Mittelpunkt des Sonnensystems stellt. Um im Einklang mit diesem zu bleiben, mussten die Planetenbahnen, die bereits sehr genau dokumentiert waren, mit komplizierten Schleifen (Epizykel) erklärt werden.

Unendliche Weiten – sichtbar gemacht mit dem Teleskop

Durch weitere Entdeckungen mittels Fernrohr, wie die der Jupitermonde, wurde der Mechanismus der Bewegung von Himmelskörpern offensichtlich. Gegen große politische und religiöse Widerstände setzte sich so das heliozentrische Weltbild durch, welches die Sonne im Zentrum sieht, um das sich die Planeten in elliptischen Bahnen bewegen. So trug das Fernrohr als entscheidendes Werkzeug zur Entwicklung der modernen Astronomie bei. Mittlerweile ist die Grenze des Beobachtbaren fast an die vermutete Grenze des Universums herangerückt. Millionenteure High-Tech-Teleskope schauen dabei über Entfernungen von Milliarden Lichtjahren quasi in die Kinderstube des Universums. Neue Entdeckungen sind mit einem Handfernrohr heute nicht mehr möglich. Dennoch kann sich niemand, der durch ein Fernrohr schaut, der Faszination verschließen, der auch schon die ersten Astronomen erlegen waren.

Galileo Galilei und Johannes Kepler - Pioniere der Astronomie

Das Herzstück eines jeden Fernrohrs, auch als Linsenfernrohr oder Refraktor bezeichnet, sind klug angeordnete Glaslinsen, die ihre vergrößernde Wirkung aus der lichtbrechenden Eigenschaft des Glases beziehen. Fast zeitgleich zu Beginn des 17. Jahrhunderts bauten und nutzten die Astronomen Galileo Galilei sowie Johannes Kepler die ersten Fernrohre. Galileo entdeckte damit die Jupitermonde und die bergige Struktur der Mondoberfläche. Die Konstruktionen beider Forscher unterschieden sich in der Anordnung und Form der Linsen, hatten jedoch beide eine Sammellinse, die zum beobachteten Objekt gerichtet war, sowie ein zum Auge des Betrachters gerichtetes Okular. Für astronomische Beobachtungen, aber auch für andere Anwendungen wie geodätische Messungen, wird dieses Prinzip bis heute unverändert angewandt.

Die technischen Besonderheiten des Keplerschen Fernrohrs

Technische Verfeinerungen wie Spiegel dienen allerdings beim Keplerschen Fernrohr zur Ausrichtung des Bildes, das sonst auf dem Kopf stehend und spiegelverkehrt dargestellt würde. Die naturgemäß lange Brennweite der Sammellinse erfordert einen sehr langen Tubus. So wird die Hülle, also das eigentliche Rohr, bezeichnet, in welches die optischen Bauelemente eingefasst sind. Mithilfe von Prismen und Spiegeln ist es möglich, den Strahlengang des einfallenden Lichtes so zu falten, dass eine kürzere Bauform des Instrumentes bei gleichbleibend großer Brennweite realisiert werden kann. Eine entscheidende Kennzahl für die Qualität eines Fernrohrs ist der Durchmesser der Sammellinse, welche die Lichtstärke, also die Menge des eingefangenen Lichtes bestimmt. Zusammen mit der resultierenden Vergrößerung wird diese Angabe in der standardisierten Form „Vergrößerung x Durchmesser in mm" gemacht. Eine typische Angabe auf einem guten Instrument für Amateurastronomen wäre zum Beispiel „10 x 50". Das bedeutet, dass das Bild im Vergleich zur Betrachtung mit bloßem Auge zehnfach vergrößert dargestellt wird, wobei die Sammellinse einen Durchmesser von 50 mm hat.

Biokulare Fernrohre

Die umgangssprachliche Bezeichnung „Fernglas" wird üblicherweise für binokulare Fernrohre, also zwei miteinander verbundene und parallel ausgerichtete Fernrohre verwendet. Die gebräuchlichsten Anwendungen für Ferngläser sind das Opernglas und der sogenannte Feldstecher, der für Naturbeobachtungen Einsatz findet. Mit guten Ferngläsern lassen sich jedoch auch eindrucksvolle Himmelsbeobachtungen anstellen. Sofern das Instrument erschütterungsfrei gelagert ist, kann man damit durchaus die epochalen Entdeckungen von Galilei, Kepler oder Kopernikus nachvollziehen. Die Jupitermonde, die Ringe des Saturns oder Details der Mondoberfläche können so mit einem relativ kleinen finanziellen und technischen Aufwand beobachtet werden.

Was Teleskope heute können

Der Oberbegriff „Teleskop" umfasst sowohl optische Linsenfernrohre wie auch Spiegelteleskope, die auch auf Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Lichts ausgerichtet sein können. So gibt es Radioteleskope, Teleskope im infraroten Bereich oder Röntgenteleskope. Allen gemeinsam ist die Funktion, elektromagnetische Wellen zu sammeln und zu einem Bild zu fokussieren. Bestehend aus den Teilwörtern „tele" (weit) und „skop" (sehen) beschreibt die Bezeichnung genau die Funktion dieser Instrumente. Das Sichtbarmachen von Bildern in Bereichen, die dem menschlichen Auge verborgen bleiben, eröffnet neue Einblicke zum Beispiel ins Zentrum unserer Galaxis. Auch die Drehgeschwindigkeit von Pulsaren, die bei jeder Umdrehung eine Spitze von Gammastrahlung aussenden, ist nur durch Beobachtung in eben diesem Strahlungsbereich zu ermitteln.
Bei Spiegelteleskopen wird das Auffangen bzw. Sammeln des einfallenden Lichtes nicht von einer Linse übernommen, sondern von einem gewölbten Spiegel, dem sogenannten Primärspiegel. Im Brennpunkt dieses Spiegels kann nun das entstehende Bild abgegriffen werden. Befand sich bei frühen Teleskopen an dieser Stelle noch ein Okular, welches das optische Bild direkt in das Auge des Astronomen sendete, so sind heute vielfältige Techniken im Einsatz, um das Bild bzw. die Daten auszuwerten. Das können Kameras sein, jedoch auch Prismen oder Detektoren für den jeweiligen Wellenbereich. Diese Detektoren sind bei modernen Teleskopen so umfangreich, dass sie sich nicht mehr am Spiegel selbst befinden, sondern in einem separaten Raum. Spezielle Sensoren im Brennpunkt des Spiegels haben die Aufgabe, die empfangenen Daten an die Auswertungstechnik zu senden.

Teleskope für jedermann

Um den Himmel nicht nur mit bloßem Auge zu beobachten, sondern die vergrößernde Wirkung von Ferngläsern oder Teleskopen zu nutzen, sollte man schrittweise vorgehen. Um sich zu vergewissern, mit welchen Himmelsobjekten zum Beobachtungszeitpunkt zu rechnen ist, empfiehlt sich eine drehbare Sternkarte. Meist sind Vergrößerungsleistung und Sichtwinkel von Teleskopen umgekehrt proportional. Mit einem Instrument mit geringer Vergrößerung, dafür aber großem Sichtwinkel erreicht man als Einsteiger die befriedigendsten Ergebnisse. Es ist leicht möglich, das vergrößerte Bild mit dem gewohnten Blick in Einklang zu bringen, und durch das weite Sichtfeld eines Fernglases wird es einfacher, sich am Himmel zu orientieren.

Nach welchen Kriterien Sie Teleskope auswählen sollten

Letztlich ist die Qualität der Sammellinse entscheidend für die Qualität des Bildes. Die Kombination der Kriterien Lichtstärke, Vergrößerung, Bildschärfe und Größe des Sichtfeldes gibt gute Anhaltspunkte für die Bewertung eines Gerätes. Nicht unwichtig sind auch Eigenschaften wie Robustheit und leichte Bedienbarkeit. Ein sehr nützliches Feature, auch bei Ferngläsern mit geringer Vergrößerung, ist eine Befestigungsmöglichkeit für ein Stativ. Selbst bei der Beobachtung größerer Objekte wie Mond oder Sonne werden Sie feststellen, dass eine stabile Positionierung des Fernrohrs die Freude am Beobachten erhöht. Je höher die Vergrößerung ist, umso wichtiger wird diese feste Lagerung.
Als erschwerendes Element beim Auffinden bestimmter Himmelsobjekte kommt der geringere Sehwinkel bei Instrumenten mit höherer Vergrößerung hinzu. Das Bild des Teleskops ist himmelweit von Ihrer Alltagserfahrung entfernt und es sind nur wenige Objekte zu sehen, an denen Sie sich orientieren können. Bei Teleskopen beträgt der Sichtwinkel maximal 1 bis 2 Grad. Sie müssen also bei seiner Ausrichtung sehr behutsam vorgehen. Ein Stativ ist in diesem Bereich obligatorisch. Neben Kennzahlen wie Vergrößerung, Lichtstärke und der Qualität des Objektivs kann der Preis eines Teleskops von Umfang und Art des mitgelieferten Zubehörs abhängen.
Bei komplexeren Geräten sollten Sie auf eine gute Dokumentation in der Bedienungsanleitung achten, denn viele ihrer Funktionen erschließen sich nicht intuitiv. Mitgelieferte Filter können nützlich sein, wenn Sie sich veränderten Beobachtungsbedingungen und Lichtverhältnissen anpassen möchten. Die Anschlussmöglichkeit für eine Kamera gehört bereits in den semiprofessionellen Bereich und erlaubt Ihnen, das Bild des Teleskops ohne Qualitätsverlust zu fotografieren. Ganz gleich, ob Sie ein Gelegenheits-Sterngucker sind oder ein ernsthafter Amateurastronom – mit dem richtigen Equipment wird beides zum faszinierenden Erlebnis, das Ihr Bild von der Welt verändern kann.

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