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Entgegen weit verbreiteter Meinungen, dass man für astronomische Aufnahmen eine teure Spezialausrüstung benötigt, sind Sternaufnahmen bereits mit jeder handelsüblichen Kamera möglich, sogar mit Digicams. Es genügt bereits eine von gewöhnlichen Nachtaufnahmen her bekannte Ausrüstung, also eine ruhende Kamera auf einem soliden Stativ mit Draht- oder Selbstauslöser. Man kann sogar schwächere Sterne und Objekte abbilden, als sie mit dem bloßen Auge sichtbar sind. Dieser Artikel erklärt Schritt für Schritt die nötigen Techniken und Methoden.
Für einfache und eindrucksvolle Sternaufnahmen mit ruhender Kamera benötigen Sie eine Digitalkamera mit Kabel-, Fern- oder Selbstauslöser mit Zeitverzögerung (!), ein Stativ und Ersatzbatterien. Bei langen Belichtungszeiten verbraucht eine Digitalkamera sehr viel Strom, insbesondere bei kalten Temperaturen. Kamerainterne Batterien und Ersatzbatterien sollten frisch aufgeladen sein. Billigbatterien liefern meiner Erfahrung nach nicht genügend Energie. Das folgende Foto zeigt eine Aufstellung des Instrumentariums, wie es für Sternaufnahmen typisch ist:
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Durch die Drehung der Erde kann man nur relativ kurz belichten, wenn die Sterne noch punktförmig abgebildet werden sollen. Eine Abbildung als Strichspur ist nicht unbedingt ein Mangel der Aufnahme, sie kann sogar reizvoll wirken. Diese so genannten Sternstrichspuren werden weiter unten in diesem Artikel ausführlich besprochen.
Als ISO-Empfindlichkeit empfehle ich ISO 400. Bei den ISO-Werten muss ein Kompromiss zwischen Empfindlichkeit und Abbildungsqualität gegangen werden: Je höher die Empfindlichkeit gewählt wird, umso heller werden die Sterne bei gleicher Belichtungszeit abgebildet. Da die Sterne nur eine begrenzte Zeit einen bestimmten Pixel belichten, erscheinen die Sterne bei hoher Empfindlichkeit heller oder werden überhaupt erst sichtbar.
Andererseits erhöht sich mit zunehmender ISO-Empfindlichkeit das Hintergrundrauschen des Sensors. Es äussert sich in schmutzig braun-grauen Pixeln, die den Himmelshintergrund durchziehen. Ein weiteres Problem sind sog. Hotpixel. Das sind einzelne Pixel, die hell erscheinen, obwohl sie nicht von Sternen belichtet wurden. Bei kurzen Belichtungen kann man sie daran von Sternen unterscheiden, dass sie scharf begrenzt sind und nicht wie Sterne einen Hof von schwächer belichteten Pixeln haben.
Bei den Kameras sind digitale Spiegelreflexkameras den Digicams überlegen. Natürlich kann man Digicams auf sehr helle Sterne richten, diese fokussieren und fotografisch erfassen. Allerdings sind Digicams in den Möglichkeiten der manuellen Einstellungen sehr stark eingeschränkt, manuelle Fokussierung ist kaum möglich. Digicams haben in aller Regel auch ein stärkeres Hintergrundrauschen als digitale Spiegelreflexkameras. Bei digitalen Spiegelreflexkameras lassen sich hingegen alle Einstellungen manuell vornehmen.
Wir müssen uns allerdings damit abfinden, dass die Sterne und ggf. helle Deep-Sky-Objekte mit ruhender Kamera selbst bei der Verwendung lichtstärkster Optiken nicht annähernd so hell erscheinen wie mit nachgeführten Astrofotos. Dennoch kann man eindrucksvolle Ergebnisse erzielen.
Sternstrichspuren sind, insbesondere mit einem integrierten Vordergrund, stets ein reizvolles Fotomotiv. Sie lassen sich auf einfache Weise erstellen. Zunächst gehe ich kurz auf die astronomischen Grundlagen dieser Erscheinung ein.
Die Erde dreht sich an einem Tag einmal um ihre eigene Achse. Die Rotation der Erde erfolgt, vom Nordpol aus betrachtet, von West nach Ost. Diese Rotation spiegelt sich in einer scheinbaren Bewegung der Himmelskörper von Ost nach West wieder. Das ist die von uns wahrnehmbare scheinbare Bewegung der Sterne.
Die Sterne bewegen sich durch die Erdrotation in etwa zwei Minuten um einen Vollmonddurchmesser am Himmel weiter, für das bloße Auge ist diese Bewegung unmerklich. Alle Sterne drehen sich scheinbar um den Himmelspol, der auf der Nordhalbkugel in guter Näherung durch den Polarstern markiert ist.
Wird nun eine ruhende Kamera auf den Nachthimmel gerichtet, wandern die Sterne im Laufe der Zeit durch das Gesichtsfeld des Objektivs. Hierbei werden die Sterne zu den Strichspuren verzerrt. Das ist der gleiche Effekt, als wenn bei herkömmlichen Nachtaufnahmen ein Fahrzeug mit seinen Scheinwerfern durch das Bildfeld der Kamera fährt. Die Länge der Strichspuren hängt neben der Belichtungszeit auch von der Brennweite der Optik und der Distanz der Sterne vom Himmelsäquator ab:
Bei gleicher Belichtungszeit nimmt die Länge der Strichspuren mit der Brennweite zu, da lange Brennweiten einen kleineren Himmelsausschnitt stärker vergrößern. Mit zunehmender Entfernung vom Himmelsäquator werden die Kreisbögen der Sterne enger und die zurückgelegten Strecken somit kürzer.
Hieraus folgt ein weiterer Effekt der Sternstrichspuren: Sie erscheinen am Himmelsäquator nahezu geradlinig, und je mehr man sich dem Himmelspol nähert, umso stärker wird ihre Krümmung.
In einem Punkt sind solche Aufnahmen sogar anschaulicher als langbelichtete, nachgeführte Astrofotos: Bei Sternstrichspuraufnahmen und kurz belichteten Fotos mit ruhender Kamera wird jeder Pixel nur relativ kurz belichtet. Die Sterne zeigen sich deshalb in ihren natürlichen Farben von rot, blau, weiss oder gelblich. Im Falle von nachgeführten Aufnahmen sind die Sterne in der Regel überbelichtet und erscheinen meistens gleichmässig weiss ohne Farbinformationen.
Wird nicht länger als ein paar Minuten belichtet, sind die Sternbilder noch gut identifizierbar. Bei langen Belichtungszeiten durchmischen sich die Strichspuren der einzelnen Sternbilder, und man kann sie nur schwer erkennen. Bei Aufnahmen der Polregion haben diese Überlagerungen einen atemberaubenden Tunneleffekt zur Folge. Hier erkennt man auch, dass der Polarstern nicht exakt am Himmelsnordpol steht, sondern auch eine deutliche Strichspur bildet.
Das folgende Foto zeigt eine Strichspuraufnahme des Sommersternenhimmels mit den Sternbildern Schwan und Leier. Die Belichtungszeit betrug ca. 20 Minuten, die weiteren Daten sind unbekannt. Die Farben der Sterne und die Milchstraße sind deutlich erkennbar.
Das Foto demonstriert auch die unbedingte Notwendigkeit eines absolut dunklen Nachthimmels: Für das bloße Auge erschien der Himmel tiefschwarz, die Milchstraße war deutlich sichtbar. Lediglich in etwa 30 Metern Entfernung standen Straßenlaternen, die den Himmel während der Belichtung geringfügig aufhellten. Die Aufnahme ist wegen des hellen Hintergrundes nicht perfekt, ich habe mich dennoch für sie als Beispiel entschieden, um die Notwendigkeit einer absolut dunklen Umgebung zu demonstrieren.
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Sollen Panoramaaufnahmen angefertigt werden, empfehlen sich möglichst kurze Brennweiten. Man sollte also ein Weitwinkel- oder Superweitwinkelobjektiv verwenden. Das gilt insbesondere dann, wenn der Vordergrund in das Bild integriert werden soll. Durch die hohe Schärfentiefe solcher Weitwinkelobjektive wird das gesamte Bild scharf. Auch relativ nahe Gebäude können mit dem Himmelshintergrund scharf abgebildet werden.
Für Strichspuraufnahmen einzelner Sternbilder empfehlen sich Normalobjektive oder leichte bis mittlere Teleobjektive, abhängig von der Größe des gewünschten Himmelsausschnittes. Ein Vordergrund lässt sich kaum als scharfes Bild integrieren, es sei denn, er ist hinreichend weit von der Kamera entfernt.
Mit längeren Brennweiten erscheinen die Sterne heller als mit kurzbrennweitigen Objektiven. Sternhaufen lassen sich auf diese Weise auch mit ruhender Kamera gut darstellen, siehe das Foto unten. Die Belichtungszeit sollte hierbei ein paar Minuten nicht überschreiten.
Dieser Abschnitt behandelt die Sternfotografie mit dem Ziel, die Sterne punktförmig abzubilden. Sternaufnahmen mit ruhender Kamera sind von der Ausrüstung und Belichtungszeit her eine Form von normalen Nachtaufnahmen, nur dass die Kamera in den Himmel gerichtet wird.
Je nach gewünschtem Motiv und Ausschnitt kann man Brennweiten vom Weitwinkel bis etwa 300 Millimeter verwenden.
Bei Konstellationen von Sternen oder Planeten mit dem Mond ist ein Zoom einem festbrennweitigem Objektiv überlegen, da man mit ihnen den gewünschten Ausschnitt beliebig einstellen kann.
Das folgende Foto zeigt den Mond mit den Plejaden. Verwendet wurde ein 28-200 Millimeter-Objektiv mit 200 Millimeter Brennweite. Die Belichtungszeit betrug eine Sekunde mit ISO 400. Kamera war die Canon EOS 300D mit einem Crop-Faktor von 1,6.
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Sollen die Sterne absolut punktförmig abgebildet werden, darf man selbst mit einem 28 Millimeter-Weitwinkelobjektiv im Bereich des Himmelsäquators nicht länger als 25 Sekunden belichten. Lediglich mit Superweitwinkel- und Fischaugen-Objektiven, deren Brennweite ca. 18 Millimeter und im Falle von Fischaugen-Objektiven um die acht Millimeter, abhängig vom Hersteller, beträgt, kann man eine Minute und länger belichten. Will man eine minimale Strichspurbildung in Kauf nehmen, sind doppelt so lange Belichtungszeiten wie in der unten angegebenen Tabelle möglich.
In der nachfolgenden Tabelle sind für gängige Brennweiten die maximal möglichen Belichtungszeiten angegeben, mit denen Sterne, und somit auch andere Himmelsobjekte, punktförmig abgebildet werden können. Die Werte beziehen sich auf Vollformat-Sensoren und Abzüge in Postkartengröße (10x15 Zentimeter). Sie wurden experimentell ermittelt und haben keine mathematische Grundlage. Alle Angaben geben Belichtungszeiten für Bereiche in der Nähe des Himmelsäquators an. Je weiter man sich von ihm entfernt, umso länger kann belichtet werden. Bei Deklinationen um 60 Grad sind bereits doppelt so lange Belichtungszeiten möglich.
Hat Ihre Kamera einen kleineren Sensor als das Vollformat, muss der Crop-Faktor zur Berechnung der Belichtungszeit berücksichtigt werden. Er ist kameraspezifisch und im Handbuch der Kamera nachzulesen. Zur Ermittlung der maximal möglichen Belichtungszeit mit Ihrer Kamera müssen Sie den Tabellenwert der verwendeten Brennweite durch den Crop-Faktor dividieren.
Für ein 50 Millimeter-Objektiv und Crop-Faktor 1,6 ergibt sich beispielsweise:
10s/1,6 = 6,25s
Es kann also sechs Sekunden belichtet werden.
| Brennweite in Millimetern | Belichtungszeit in Sekunden |
| 28 | 25 |
| 50 | 10 |
| 100 | 4 |
| 200 | 2 |
| 300 | 1,5 |
| 500 | 0,7 |
| 600 | 0,7 |
| 1000 | 0,4 |
| 2000 | 0,2 |
In der nächsten Folge erkläre ich, was bei Einsteigerteleskopen und Gebrauchtgeräten allgemein und speziell im Bezug auf die Astrofotografie zu beachten ist.
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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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