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Die Sonne bietet ein Betätigungsfeld, das mindestens so spannend ist wie Astrofotografie bei Nacht. Die Sonne ändert täglich ihr Erscheinungsbild. Die Sonnenflecken verändern täglich ihre Form, Größe, Anzahl und Position. Unser Zentralgestirn bietet also eine schier unerschöpfliche Vielfalt an Motiven. In diesem Artikel lernen Sie, wie man die Sonne optimal fotografiert und die hierfür benötigten Schutzfilter kennen. Ich zeige auch, wie selbst Amateuraufnahmen der Sonne wissenschaftlich ausgewertet werden können.
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Sicherheit Bei jeder Sonnenbeobachtung ist für professionellen Augenschutz zu sorgen. Zur Beobachtung mit blossem Auge müssen sie einen für die Sonnenbeobachtung zugelassenen Augenschutz tragen ("Finsternisbrille", → zu beziehen bei CalSKY. Optische Geräte müssen ebenfalls mit einem vom Hersteller für die Sonnenbeobachtung vorgesehenen Filter ausgestattet werden. WARNUNG: Das Starren in die Sonne kann zu Augenschäden führen. Der Blick zur Sonne durch ein ungeschütztes optisches Instrument (Ferngläser, Fernrohre, etc.) WIRD IN SEKUNDENBRUCHTEILEN ZUR ERBLINDUNG FUEHREN! Dies gilt auch, wenn die Sonne bei einer Sonnenfinsternis durch den Mond teilweise verdeckt wird. |
Bei der Fotografie der Sonne kommt es auf die Erfassung möglichst feiner Strukturen der Sonnenflecken und der Sonnenoberfläche an. Um diese so scharf und kontrastreich wie möglich darzustellen, eignen sich Linsenteleskope (Refraktoren) und Spiegelteleskope vom Typ Maksutov-Cassegrain besonders gut. Lichtschwache Optiken mit Öffnungsverhältnissen von 1:10 bis 1:15 sind besonders gut für die Sonnenfotografie geeignet, da die Sonne trotz Filter nur sehr kurz belichtet werden muss. Mit lichtstarken Optiken wird die Sonne schnell überbelichtet.
Die Sonne erscheint von der Erde aus betrachtet etwa genauso groß wie der Mond. Um Sonnenflecken detailliert darstellen zu können, sollte die verwendete Brennweite mindestens 1000 Millimeter betragen. Teleobjektive zeigen die Sonnenflecken bestenfalls als Punkte, sie eignen sich nur für Sonnenfinsternisse.
Bei der Sonnenfotografie sind die Luftturbulenzen (das „Seeing“) viel störender als bei jedem anderen astronomischen Motiv. Wir blicken mit dem Teleskop direkt in die Wärmequelle. Die Luft zwischen Teleskop und Sonne wird stark erhitzt, und es bilden sich Turbulenzen. Bei der visuellen Beobachtung kann man deshalb erfahrungsgemäß nur selten stärker als 100-fach vergrößern. Dies hat auch Konsequenzen für Detailaufnahmen der Sonnenoberfläche, auf die später in diesem Artikel eingegangen wird.
Hinzu kommen die tubusinternen Luftturbulenzen, das sog. Tubus-Seeing, die bei der Sonnenfotografie aufgrund der Erwärmung des Tubus besonders stark ausfallen. Dunkle Fernrohrtuben sind hierbei benachteiligt, da sie die Wärme speichern und das Gerät verstärkt aufheizen. Folglich verstärkt sich das Tubus-Seeing. Helle, im Idealfall weisse Tuben, strahlen die auftreffende Wärme zurück, das Tubus-Seeing verringert sich. Bei der Fotografie der Sonne wirkt sich die Farbe des Gerätes also direkt auf die Bildqualität aus. Es ist bei der Sonne besonders wichtig, dass sich das Teleskop an die Umgebungstemperatur anpassen kann.
Ein wirkungsvoller Schutz vor der Sonnenstrahlung für Auge und Material ist genauso wichtig wie bei der visuellen Beobachtung. Hat man keine geeigneten Filter zur Verfügung, kann man das von einem Fernglas oder Teleskop projizierte Sonnenbild abfotografieren. Der Kontrast und die Auflösung sind jedoch nicht so gut, als wenn die Kamera direkt am Teleskop befestigt wird. Der Kontrast lässt sich steigern, indem um den Tubus eine schattenwerfende Pappe gelegt wird, so dass das Sonnenbild im Schatten liegt. Die folgende Skizze veranschaulicht diese Konstruktion:
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Die ISO-Empfindlichkeit sollte so gering wie möglich gehalten werden, da Schärfe und Kontrast bei geringer Empfindlichkeit besser sind und die Sonne bei hohen Empfindlichkeiten schnell überbelichtet wird. Der Kontrast lässt sich erhöhen, wenn im Schwarz/Weiss-Modus fotografiert wird. Ein Gelbfilter kann hierbei eine weitere Kontraststeigerung bewirken, allerdings verlängert sich hierbei die Belichtungszeit um den Faktor zwei bis drei, je nach Verlängerungsfaktor des Filters. Letzterer ist auf der Fassung aufgedruckt.
Für die Sonne benötigt man Belichtungszeiten von höchstens 1/250 Sekunde. Bei kurzen Belichtungszeiten treten Feinstrukturen, zum Beispiel die Penumbra, Lichtbrücken und ggf. die Granulation der Sonnenoberfläche, viel deutlicher hervor. Die Fackeln am Sonnenrand treten nur durch die Randverdunkelung der Sonne in Erscheinung. Bei zu langer Belichtung erscheint der Sonnenrand genauso hell wie die Sonnenmitte, interessante Details am Sonnenrand gehen dann verloren.
Für die Fotografie muss das Sonnenlicht, genau wie bei der visuellen Beobachtung, extrem abgeschwächt werden, um irreparable Augenschäden und die Zerstörung von Kamera und Teleskop zu vermeiden und die Sonne von der Belichtungszeit her überhaupt fotografieren zu können. Hierfür gibt es zwei Sorten von Filtern: Objektivsonnenfilter, die anstelle des Staubdeckels vor die Optik gesetzt werden und Okularsonnenfilter, die in das Filtergewinde des Okulars geschraubt werden.
Okularsonnenfilter dürfen keinesfalls verwendet werden! Sie befinden sich in unmittelbarer Nähe des Brennpunktes der Optik. Deshalb heizt sich der Filter so stark auf, dass er ohne Vorwarnung platzen kann. Schaut man im Moment des Platzens durch den Sucher, wird die Netzhaut des Auges in Sekundenbruchteilen irreparabel verbrannt. Das geht schneller, als der instinktive Reflex das Auge vom Sucher entfernen kann.
Objektivsonnenfilter gibt es als Glas- und Folienfilter. Glasfilter sind weitestgehend unempfindlich gegen Kratzer. Hier sind Folienfilter anfälliger, ihre Filterschicht kann sich leichter abreiben als bei Glasfiltern. Dafür nehmen Folienfilter keinen Schaden, wenn sie einmal zu Boden fallen sollten. Ein Objektivsonnenfilter kann beim Entfernen leicht aus der Hand rutschen, da er stramm auf der Optik sitzen muss. Es gibt Objektivfilter, die farbneutrale, gelbe oder leicht goldfarbene Sonnenbilder erzeugen. Für die Fotografie sind farbneutrale Filter empfehlenswert.
Sonnenfilterfolie kann man in DIN A4 und DIN A3-Bögen kaufen und sich mit dieser relativ preiswert einen Sonnenfilter basteln. Die Bastelanleitungen liegen häufig der Folie bei. Die Filter können aber auch gegen Aufpreis direkt vormontiert gekauft werden. Glasfilter sind wesentlich teurer, und es wird ihnen eine bessere Abbildungsqualität nachgesagt. Sie werden direkt auf den Tubusdurchmesser hergestellt.
Das Foto zeigt einen Objektivsonnenfilter aus Folie.
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Es gibt visuelle und fotografische Sonnenfilter. Ein visueller Filter dämpft das Sonnenlicht um den Faktor Einhunderttausend. Diese Filter sind für die visuelle Sonnenbeobachtung konzipiert. Mit ihnen lässt sich die Sonne selbstverständlich auch fotografieren. Allerdings lassen visuelle Filter zehnmal weniger Licht durchdringen als ein fotografischer Filter. Die benötigte Belichtungszeit ist also zehnmal länger als mit speziellen fotografischen Filtern, und die Gefahr, dass ein Foto durch Seeingeinflüsse unscharf wird, steigt beträchtlich. Ein fotografischer Filter darf nicht zur visuellen Beobachtung benutzt werden, das Bild wäre für eine gefahrlose Betrachtung der Sonne zu hell. Sie können nur in Verbindung mit Neutralgraufiltern (oft als „Mondfilter“ im Handel, da sie das Vollmondlicht auf eine erträgliche Helligkeit dämpfen) zur visuellen Beobachtung genutzt werden. Die kurze Fokussierung ist mit einem fotografischen Sonnenfilter meines Wissens nach unbedenklich (Angabe ohne Gewähr!).
Es ist absolut wichtig, dass ausschließlich für diesen Zweck produzierte Sonnenfilter verwendet werden. Eigenbau-Lösungen, z.B. Rettungsfolie, CDs, berußte Glasscheiben, überbelichtete fotografische Filme, Röntgenbilder etc. dämpfen zwar das sichtbare Licht sehr effektiv, jedoch lassen sie die für das Auge schädliche Infrarot- und UV-Strahlung nahezu ungehindert passieren.
Farbfilter eignen sich hervorragend zur Kontraststeigerung bei der Schwarz/Weiss-Fotografie. Hierfür werden fast immer Gelbfilter verwendet. Sie steigern den Kontrast des Bildes und arbeiten Details, insbesondere in der Penumbra und die Granulation der Photosphäre, deutlicher heraus.
Bei der Verwendung fotografischer Sonnenfilter sind die Belichtungszeiten trotz der lichtdämpfenden Wirkung des Farbfilters so kurz, dass man keine Seeingunschärfen zu befürchten hat. Trotzdem kann es passieren, dass einzelne Fotos einer Aufnahmeserie schlechter ausfallen als andere, da die Luftturbulenzen den Sonnenrand und feine Details verschmieren. Während der fotografischen Arbeit sollte man die Sonne deshalb durch den Sucher, besser durch ein Leitfernrohr, beobachten und die Kamera auslösen, sobald sich das Sonnenbild beruhigt hat. Ein in den Okularauszug geschraubter Farbfilter dämpft das Sonnenlicht so stark, dass man bedenkenlos mit fotografischen Sonnenfiltern durch den Sucher schauen kann. Ein in den Strahlengang eingesetzter Filter verändert die Fokuslage. Deshalb sollte man erst den Filter einsetzen und danach die Optik fokussieren.
Es ist beim Kauf darauf zu achten, dass Farbfilter in der Schmelze gefärbt und nicht farbbeschichtet sind. Eine Vergütung ist wichtig, um störende Reflexionen („Geisterbilder“) zuvermeiden.
Damit ein Sonnenfilter das Licht wirklich effektiv dämpft, sind neben seiner technischen Qualität auch wichtige Aspekte im Umgang mit Sonnenfiltern zu beachten:
Der Filter muss absolut frei von selbst kleinsten Kratzern und Löchern in der Beschichtung sein. Für eine sichere Aufbewahrung packt man ihn zweckmässigerweise in eine Tüte, die wiederum in einem stabilen Karton aufbewahrt wird. Eine Beschädigung der filternden Schichten ist auch durch unsachgemäße Reinigung möglich. Es sind daher strikt die Reinigungsvorschriften des Herstellers zu beachten. Am Besten ist es aber, wenn der Filter die meiste Zeit staubdicht verpackt gelagert wird.
Ein Sonnenfilter muss einerseits stramm sitzen, damit er durch Wind nicht von der Optik geblasen wird, andererseits muss er sich auch problemlos entfernen lassen. Es hat sich bewährt, innen in der Fassung Polster aus etwas festerem Schaumstoff zu befestigen, die beim Aufsetzen des Filters nachgeben und sich eng an das Teleskop schmiegen. So ist ein sicherer Halt gewährleistet, aber auch die Entfernung ist problemlos möglich. Sofern der Filter nicht während der Beobachtung entfernt werden soll oder muss (zum Beispiel bei einer Sonnenfinsternis), kann er zusätzlich mit Klebeband gesichert werden.
Sonnenfilter müssen vor jedem Gebrauch auf eventuell vorhandene Schäden geprüft werden. Hierfür hält man den Filter in Richtung Sonne und bewegt den Filter vor der Sonne, bis die kleine Sonnenscheibe die gesamte Filterfläche abgefahren hat. Selbst kleinste Löcher in der Filterschicht erkennt man sofort an einem gleissenden Lichtstrahl. Defekte Sonnenfilter dürfen nicht mehr verwendet werden.
Alle Angaben gelten für Vollformat-Sensoren. Bei kleineren Sensoren ist der bereits in Folge sechs dieser Serie ausführlich beschriebene Crop-Faktor zu berücksichtigen.
Die Sonnenfotografie mit Teleobjektiven lohnt sich nicht, da die Strukturen auf der Sonne sehr klein sind, von seltenen großen Sonnenfleckengruppen abgesehen. Für die Fotografie der Sonne eignen sich Brennweiten ab etwa 1000 Millimeter. Kürzere Brennweiten sind nur für Sonnenfinsternisse interessant, bei denen es auf möglichst leichtes Reisegepäck ankommt.
Bei der Fokussierung ist zu beachten, dass der Sonnenrand, auf den idealerweise mit der Scheinerblende fokussiert wird, zwar scharf, aber nicht ganz so messerscharf wie der Mondrand erscheint. Aufgrund der starken Luftturbulenzen in Richtung Sonne und der temperaturbedingten Ausdehnung des Gerätes muss man alle paar Minuten den Fokus überprüfen.
Bei 1000 Millimeter Brennweite nimmt die Sonne knapp die halbe Bildhöhe ein. Man erkennt deutlich die Randverdunkelung und große Sonnenflecken zeigen andeutungsweise Strukturen sowie die Unterteilung in Umbra und Penumbra.
Mit 2000 Millimeter Brennweite wird die Sonne fast formatfüllend, die Sonnenfleckengruppen und Sonnenflecken sind deutlich strukturiert. Die Auflösung, die bei bildfüllenden Vollformat-Aufnahmen erreicht wird, entspricht etwa der maximalen visuellen Auflösung eines Teleskops mit 60 Millimeter Öffnung.
Das Foto zeigt die Sonne durch einen Glassonnenfilter mit 2000 Millimeter Brennweite:
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Mit solchen Fotos lässt sich auch die für Aktivitätsvorhersagen wichtige Sonnenfleckenrelativzahl ermitteln: Man zählt die Einzelflecken und Gruppen, wobei ein isolierter, einzelner Sonnenfleck als eigene Gruppe gezählt wird. Die Sonnenfleckenrelativzahl berechnet sich dann nach der Formel Fleckengruppen mal zehn plus die Anzahl der Sonnenflecken.
Für Detailaufnahmen einzelner Sonnenflecken oder Fackeln muss man stark vergrössern. Hierfür eignet sich die Okularprojektion besonders gut. Hier wird anstelle des Okulars ein Projektionsadapter am Okularauszug befestigt, in den das Okular eingesetzt wird. Dieser Adapter wird mit Hilfe eines T2-Ringes an der Kamera befestigt. Die Befestigung am Okularauszug muss so stabil sein, dass die Kamera nicht im geringsten abkippt, da das Foto sonst stellenweise unscharf wird. Die Abbildungsgröße auf dem Sensor hängt von der Teleskop- und Okularbrennweite sowie vom Abstand Okularlinse/Sensorebene ab.
Die Belichtungszeiten betragen bis zu einige zehntel Sekunden. Die Fokussierung erfolgt sinnvollerweise mit der Scheinerblende.
Hier muss man sehr viele Aufnahmen anfertigen, da durch das Seeing gerade bei hohen Vergrößerungen sehr viele Sonnenfotos unscharf werden.
Vergleichbare Ergebnisse erzielt man mit der afokalen Fotografie. Hierbei wird eine Digicam mit einer Halterung so befestigt, dass die Linse der Cam kurz über dem Okular positioniert wird, die Okularlinse jedoch nicht berührt. Die Digicam sollte über einen Selbstauslöser verfügen, damit Schwingungen, die bei dem Auslösevorgang entstehen, abklingen können. Die Kamera muss genau senkrecht ins Okular schauen, da das Foto sonst stellenweise unscharf wird. Mit dieser Methode kann man natürlich auch Gesamtaufnahmen der Sonne anfertigen.
Wer sich intensiver mit der Sonne befassen möchte, kann sich spezielle Fernrohre besorgen, die die Chromosphäre und Protuberanzen der Sonne im sog. H-alpha-Licht zeigen (siehe Foto unten). Die Fotografie erfolgt hierbei ebenfalls afokal oder im unteren Beispiel bei einem hochwertigeren Modell direkt über die gewohnten 1 1/4 Zoll-Steckhülsen.
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Das folgende Foto zeigt ein Sonnenfoto, aufgenommen während der ringförmigen Sonnenfinsternis vom 3. Oktober 2005 durch ein Coronado Solarmax 40. Foto mit freundlicher Genehmigung von Arnold Barmettler. Bildquelle des Originalbildes: Sonnenfinsternis 2005 von Arnold Barmettler und Dr. Roland Brodbeck
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In der nächsten Folge erkläre ich die Grundlagen der Deep-Sky-Fotografie.
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| Serie-Inhaltsübersicht | |
| Konzept und Ziele der Serie | |
| Grundausrüstung und der richtige Beobachtungsort | |
| ISO–Empfindlichkeiten und Belichtungszeiten | |
| Objektive vom Weitwinkel bis zum Supertele und ihre Anwendungen in der Astrofotografie | |
| Fokussierung von Astrofotos | |
| Erste Astrofotos mit ruhender Kamera: Der Mond | |
| Erste Astrofotos mit ruhender Kamera: Sternenhimmel, Strichspuren und Konstellationen | |
| Das Einsteigerteleskop für die Astrofotografie und Gebrauchtgeräte | |
| Montierungen | |
| Nachführung und Piggyback-Fotografie | |
| Die Sonne | |
| Deep–Sky–Fotografie I | |
| Deep–Sky–Fotografie II | |
| Kometen | |
| Meteore | |
| Einführung in die Fotografie mit Webcams und verwandten Aufnahmesystemen | |
| Astrofotografie und (Fern-)Reisen | |
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