Teleskope

Teleskop-Anatomie

Als Galileo Galilei vor rund 400 Jahren erstmals ein Teleskop gegen den Nachthimmel richtete, vermutete sicher niemand, dass ein einzelnes Instrument einen ganzen Wissenschaftszweig so verändern und dominieren würde. In den Grundlagen haben wir gelernt, wie ein Teleskop funktioniert und was seine Aufgaben sind. Nun schauen wir uns an, welche Arten von Teleskopen heute genutzt werden und wie sie aufgebaut sind. 

Ein Teleskop, wie es von Galileo Galilei um 1610 verwendet wurde.

"Fahrrad" des Himmels

Fahrräder gibt es in allen Farben, Grössen und Formen. Lustige Kinderräder, ultraleichte Rennräder, robuste Mountain-Bikes und noch viele andere. Man erkennt sie sofort als Fahrrad, und dennoch wirken sie alle sehr verschieden.

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Auf den zweiten Blick erkennt man aber auch, dass alle Fahrräder gemeinsame Merkmale haben: einen Lenker, einen Sattel, zwei Räder, Bremsen und Pedale.

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Genau so verhält es sich mit Teleskopen. Auch wenn sie auf den ersten Blick recht verwirrend scheinen, erkennt man schnell, dass sie alle mehr oder weniger aus den selben Teilen zusammengebaut sind.

Vielen Begriffen begegnest du bei beschrifteten Teleskopen immer wieder: Okular, Okularauszug, Sucher, Tubus usw.

Einen Unterschied gibt es jedoch zu den Fahrrädern: es gibt zwei grosse Familien mit sehr unterschiedlicher Funktionsweise. Und diese beiden Familien tragen  Namen zum Fürchten:

Refraktoren vs. Reflektoren!

Die Teleskope beider Familien haben grundsätzlich dieselbe Aufgabe: Sie sammeln Licht und bündeln es hin zum Brennpunkt. Dort wird das Licht von einem Okular aufgenommen, das das Bild für das menschliche Auge optimal vergrössert. Wie die beiden Teleskop-Arten ihre Aufgabe erfüllen, ist jedoch sehr unterschiedlich: Der Refraktor (das Linsenteleskop) benutzt dazu geschliffene Glasscheiben, eben die Linsen, die das Licht "brechen" und dann an einem Punkt wieder zusammenführen. Der Reflektor (das Spiegelteleskop) hingegen benutzt dazu zwei verspiegelte Oberflächen, sogenannte Reflektoren - sie reflektieren das Licht. 

Refraktor

Der Refraktor ist das klassische "Fernrohr". Refraktor deshalb, da das Licht in einer Glaslinse gebrochen wird. Vor rund 400 Jahren wurde es in Holland erfunden und ist immer noch sehr beliebt unter Hobby-Astronomen. Das Licht wird durch eine Linse gebündelt und auf die Fokusebene projiziert. Galileo Galilei war der erste, der diese damals sehr neue Erfindung am Himmel eingesetzt hatte und damit die Astronomie revolutionierte. Man erkennt sie daran, dass sie eher lang und schlank sind und vorne eine klar gewölbte Linse haben.

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Typisch für den Refraktor ist die eher schmale, längliche Form. Vorne sieht man die stark gewölbte, dicke Hauptlinse.

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Die Funktionsweise eines Refraktors:

Das Licht - hier von einem "Planeten" - tritt in den Tubus ein und wird von der Linse gebündelt. Dort wo die Lichtstrahlen zusammentreffen, im sogenannten Brennpunkt, vergrössert ein Okular das Bild im gewünschten Ausmass.

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Die Vorteile eines Refraktors:

 

  • Ein gutes Linsenteleskop liefert sehr klare, scharfe Bilder

  • Es wird kein Fangspiegel benötigt, der zu Abschattungen führt: die gesamte Öffnung des Teleskops kommt dem Bild zugute.

  • Da Linsenteleskope keine Spiegel haben, die genau aufeinander abgestimmt sein müssen, brauchen sie nicht justiert zu werden.

  • Im Tubus eines Refraktors ist nur wenig Luft (oder Gas). Daher ist das Auskühlen nicht so wichtig.

  • Da die meisten Linsenteleskope eine lange Brennweite haben, sind sie geeignet für Objekte, die sich stark vergrössern lassen: Mond, Planeten, Doppelsterne.

Die Nachteile eines Refraktors:

 

  • Da das Schleifen und Kombinieren von guten Linsen sehr aufwendig ist, wird ein  gutes Linsenteleskop schnell sehr teuer. Spiegelteleskope sind in der Regel günstiger.

  • Günstige Geräte zeigen wegen der mangelhaften Linsen oft starke Farbfehler: An den beobachteten Objekten werden unnatürliche Farbsäume sichtbar

  • Linsenteleskope werden - bei grösseren Öffnungen - sehr schwer. Und Öffnung ist wichtig!

  • Da qualitativ gute Refraktoren mit grossen Öffnungen sehr teuer sind, wird oft auf kleine Teleskope ausgewichen: diese eignen sich nicht besonders gut für lichtschwache Objekte wie Galaxien und Nebel.

Reflektor

Rund 50 Jahre nach dem Linsenteleskop (also ca. 1650) wurde das Spiegelteleskop erfunden. Sie werden auch Reflektoren genannt, da das Licht durch einen Spiegel reflektiert wird.  Das Licht wird durch den grossen Hauptspiegel gesammelt und über den kleineren Fangspiegel auf die Fokusebene geleitet. Isaac Newton hat das Prinzip des Spiegelteleskop zwar nicht erfunden, war aber der erste, der ein brauchbares Gerät entwarf und baute.  

Typisch für das Spiegelteleskop sind seine grosse Öffnung, der Einblick von der Seite und der an dünnen "Spinnen" aufgehängte Fangspiegel.

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Die Funktionsweise eines Reflektors:

Das Licht tritt in den Tubus ein,  wird vom grossen Hauptspiegel gebündelt und auf den kleineren Fangspiegel zurückgeworfen. Dieser lenkt das Licht um 90 Grad zum Okular um, wo das Bild vergrössert wird. 

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Die Vorteile eines Reflektors:

  • Da das Herstellen von Spiegeln günstiger ist, bieten Spiegelteleskope ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.

  • Da der Tubus bei einem Reflektor offen ist, kühlt das Teleskop schneller aus als ein geschlossenes System.

  • Je nach Brennweite sind Newton-Teleskope sehr vielseitig. Meistens bieten sie ein hohes Auflösungsvermögen und sind lichtstark.

Die Nachteile eines Reflektors:

 

  • Der Fang- und der Hauptspiegel müssen vor jeder Beobachtungssession justiert werden, was aber nicht schwierig ist.

  • Newton-Teleskope sind zwar leichter als Linsenteleskope, da man aber gerne zu grossen Öffnungen greift, werden sie schell mal gross, sperrig und schwer zu transportieren.

  • Durch die Abschattung des Fangspiegels geht ein Teil der grossen Öffnung wieder verloren.

  • Die Spinnen, die den Fangspiegel tragen, verursachen bei der Astrofotografie Spikes an den Sternen. Viele Astrofotografen empfinden das nicht als Nachteil sondern finden das sogar schön.

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Eine Gemeinsamkeit aller Newton-Teleskope: das Okular für den Einblick ist am "oberen" Ende angebracht

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Eine Spezialform des Newton ist der "Dobson". Das Teleskop wird von der sogenannten "Rockerbox" gehalten und kann in dieser in alle Richtungen geschwenkt werden.

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Ein "Riesendobson" mit einem Spiegeldurchmesser von über einem Meter: zum Okular gelangt man nur noch mit einer Leiter!

Katadioptrisches Teleskop 

Es handelt sich dabei um ein Spiegelteleskop, das aber auch eine Korrekturlinse besitzt, die bestimmte Abbildungsfehler beseitigt. Diese heute bei Amateur-Astronomen sehr beliebten Geräte sind relativ handlich und dennoch sehr leistungsfähig. Die beiden beliebtesten Varianten heissen Schmidt-Cassegrain-Teleskop (SCT) und Maksutov-Cassegrain-Teleskop (Mak). Katadioptrische Teleskope haben trotz der kurzen Bauweise eine sehr lange Brennweite (f/10 oder höher), was sie ideal macht zum Beobachten von Zielen, die stark vergrössert werden.

Typisch für Katadioptrische Teleskope ist die Korrekturplatte, an der dann auch gleich der Fangspiegel befestigt - oder wie im Beispiel rechts - einfach aufgedampft ist.

Die Funktionsweise eines Katadioptrischen Teleskops:

Das Licht tritt durch die Korrekturlinse in den Tubus ein,  wird vom grossen Hauptspiegel gebündelt und auf den kleineren Fangspiegel zurückgeworfen. Dieser wirft das Licht direkt zurück durch ein Loch im Hauptspiegel, das zum Okular führt, wo das Bild vergrössert wird. Durch die Korrekturlinse und das mehrmalige hin und her des Lichtes im Tubus haben Katadioptrische Teleskope sehr hohe Brennweiten. Ein SCT, das 50 cm lang ist, hat eine grosse Brennweite von über 2 Metern: ideal für die Beobachtung von Mond und Planeten.

Die Vorteile eines katadioptrischen Teleskops:

  • Teleskope dieser Bauart sind im Verhältnis zu ihrer Brennweite sehr kompakt und relativ leicht.

  • sie sind günstiger als Linsenteleskope, aber teurer als Newton-Teleskope

  • es sind sehr vielseitig einsetzbare Geräte

  • durch das geschlossene System bleiben Haupt- und Fangspiegel sauber und staubfrei

  • Die Stärke liegt bei Objekten, die stark vergrössert werden wie Mond, Planeten und Doppelsterne

Die Nachteile eines katadioptrischen Teleskops:

  • Der Fangspiegel muss regelmässig justiert werden, was mit etwas Übung nicht wirklich schwierig ist.

  • Auf das Auskühlen des Teleskops muss viel Wert gelegt werden und dauert relativ lange.

  • Durch die Abschattung des Fangspiegels geht ein Teil der grossen Öffnung wieder verloren.

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