Die Sonne ist keineswegs makellos, wie man es im Altertum und im Mittelalter von einem „göttlichen Gestirn“ erwartete. Vielmehr treten auf ihrer Oberfläche Sonnenflecken auf.
Teil 6: Vorsicht bei Fotos von der Sonne
+++ ACHTUNG! +++ WARNUNG! +++ ACHTUNG! +++ WARNUNG! +++
Sobald Sie ein optisches Gerät auf die Sonne richten, besteht grundsätzlich die Gefahr, dass durch die Intensität der Strahlung das Gerät zerstört oder Ihr Augenlicht irreparabel geschädigt wird! Beherzigen Sie daher unbedingt alle in diesem Tutorial enthaltenen Vorsichtsmaßnahmen, BEVOR Sie eigene Sonnenfotos aufnehmen. Danke.
+++ ACHTUNG! +++ WARNUNG! +++ ACHTUNG! +++ WARNUNG! +++
Die Sonne
Die Sonne spielt auch für jene Menschen eine große Rolle, die sich nicht für die Geschehnisse im Weltall und am Himmel interessieren, denn sie spendet das Licht und die Wärme, ohne die ein Leben auf der Erde nicht möglich wäre. Selbst der Gemütszustand mancher Zeitgenossen hängt davon ab, ob die Sonne an einem freundlichen, wolkenarmen Tag am Firmament hell erstrahlt oder ob uns Wolken den Blick zur Sonne verwehren.
Betrachten wir die Sonne als astronomisches Objekt, ist zunächst ihre Sonderstellung im Zentrum unseres Sonnensystems zu erwähnen. Sowohl vom Durchmesser als auch von ihrer Masse her übertrifft sie die Planeten deutlich. Anders als die Planeten leuchtet die Sonne selbst, denn im Inneren ihres Gasleibes findet bei einer Temperatur von 15 Millionen Grad die sogenannte Kernfusion statt, bei der Wasserstoff zu Helium umgewandelt wird, was ungeheure Energiemengen freisetzt. Gemäß der bekannten Einstein-Gleichung E=m·c² (Energie = Masse mal Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat) wird bei diesem Prozess Masse in Energie umgewandelt. Dadurch verliert unsere Sonne 4.000.000 Tonnen Masse in jeder einzigen Sekunde! Gemessen an ihrer Gesamtmasse ist das glücklicherweise nur ein winziger Bruchteil, denn sie betreibt diese Energieproduktion schon seit fast fünf Milliarden Jahren und steht erst in der Mitte ihres Lebens.
Kosmische Atommeiler dieses Ausmaßes sind im Universum keineswegs selten: Alle Sterne, die am Nachthimmel zu sehen sind, sind Objekte, die ähnlich wie die Sonne aufgebaut sind. Das bedeutet umgekehrt, dass die Sonne ein Stern ist, der für uns nur durch seine relativ geringe Entfernung von der Erde eine Sonderrolle einnimmt. Absolut betrachtet ist die Sonne in vielerlei Hinsicht ein Durchschnittsstern, der zusammen mit hundert Milliarden anderer Sterne ein Spiralsystem bildet, das wir Milchstraße nennen. Mittlerweile ist eine enorme Zahl weiterer Milchstraßensysteme, die auch Galaxien genannt werden, bekannt.
Der Durchmesser der Sonne beträgt rund 1,4 Millionen Kilometer, und man müsste 109 Erdkugeln aneinanderreihen, um diese Strecke zu bilden. Die Erde läuft auf einer elliptischen Bahn im Laufe eines Jahres um die Sonne herum. Der mittlere Abstand beträgt rund 150 Millionen Kilometer - eine Distanz, mit der andere astronomische Strecken gerne verglichen werden und die deshalb auch als „Astronomische Einheit“ bezeichnet wird. Das Licht benötigt immerhin 8 Minuten und 20 Sekunden, um diese Strecke zurückzulegen. Den sonnennächsten Punkt ihrer Bahn erreicht die Erde Anfang Januar, den sonnenfernsten Punkt Anfang Juli. Das bedeutet, dass die Jahreszeiten nicht durch die schwankende Entfernung der Erde zur Sonne zustande kommen. Dafür ist die um 23,5 Grad geneigte, schräg im Raum stehende Rotationsachse der Erde verantwortlich, durch die einmal die Nord- und ein halbes Jahr später die Südhalbkugel der Sonne zugewandt ist.
Dass die Sonne im Osten auf- und im Westen untergeht, stimmt exakt betrachtet nur an zwei Tagen im Jahr, nämlich zu Frühlings- und zu Herbstbeginn. Nach Frühlingsanfang verlagern sich ihre Auf- und Untergangspunkte in Richtung Nordost und Nordwest mit einem Maximum am Tag der Sommersonnenwende (Sommeranfang). Nach dem Herbstanfang verschieben sich die Sonnenaufgänge hingegen nach Südosten und die Untergänge nach Südwesten, während die Extremstellung am Tag der Wintersonnenwende erreicht ist. Im Sommer ist der „Tagbogen“, also die scheinbare Bahn der Sonne im Tageslauf über dem Horizont, entsprechend größer als im Winter, was sich unmittelbar auf die Tageslänge auswirkt, wie jedem bekannt ist.
Wer die geografische Breite seines Beobachtungsortes kennt, kann durch einfache Formeln zumindest für den Beginn einer jeden Jahreszeiten ausrechnen, wie hoch die Sonne um die Mittagszeit im Süden maximal steht. Wenn phi die geografische Breite in Grad ist (z. B. 50° für Frankfurt/M.), dann gilt:
Sonnenhöchststand am 21.3. und am 23.9. = 90° -phi (z. B. Frankfurt/M.: 40°)
Sonnenhöchststand am 21.6. = 90° -phi + 23,5° (z. B. Frankfurt/M.: 63,5°)
Sonnenhöchststand am 21.12. = 90° -phi - 23,5° (z. B. Frankfurt/M.: 16,5°)
Fotografie der Sonne
Wer die Sonne beobachten oder fotografieren möchte, muss einige Vorsichtsmaßnahmen treffen und einhalten, um eine Schädigung seines Augenlichtes und/oder der verwendeten Ausrüstung auszuschließen. Wird das Licht und die Energie der Sonne durch den Einsatz eines optischen Gerätes in einem Brennpunkt gebündelt, können hohe Temperaturen entstehen, die auf Augen und Geräte eine verheerende Wirkung haben. Es reicht der flüchtige Blick auf die Sonne durch ein kleines Fernglas oder ein Teleobjektiv, um die Augen unwiederbringlich ihrer Sehkraft zu berauben. Kein Foto ist es wert, ein derartiges Risiko einzugehen. Daher gilt:
Sonnenbeobachtung NUR mit geeigneten Sonnen-Schutzfiltern!
„Geeignet“ sind grundsätzlich nur solche Filter, die speziell für die Sonnenbeobachtung und –fotografie angeboten werden. Grundsätzlich abzuraten ist von allen anderen Lösungen, insbesondere vom Gebrauch diverser „Hausmittel“. Verwenden Sie zur Sonnenbeobachtung niemals:
• Rußgeschwärzte Scheiben
• Stücke aus entwickeltem, geschwärztem Film
• „Goldene Rettungsfolie“ aus dem Kfz-Zubehörhandel
• Zwei gegeneinander „verdrehte“ Polarisationsfilter
• Schwarz aussehende Infrarot-Passfilter (für die IR-Fotografie)
• Okularfilter (kleine Filter, die in ein Okular eines Fernrohrs eingeschraubt werden)
• Beschädigte Sonnen-Schutzfilter
• Sonnenfilterfolien mit Knicken, Löchern oder Rissen
Empfehlenswert sind nur die folgenden Schutzfilter:
• Spezielle Sonnenfilter VOR dem Objektiv von optischen Geräten. Dadurch dringt die Energie erst gar nicht in das Gerät ein und kann dann auch keinen Schaden anrichten.
• Spezielle, für die Sonnenbeobachtung vorgesehene Filterfolie. Eine gute Qualität bietet zum Beispiel das Produkt „AstroSolar“, das bei der Firma Baader-Planetarium (http://www.baader.planetarium.de bzw. http://www.baader-planetarium.de/sektion/s46/s46.htm) für nur EUR 20 pro DIN A4-großem Bogen bezogen werden kann. Aus dem Bogen lassen sich etliche kleine Filter für verschiedene Objektive im Selbstbau herstellen. Eine Bauanleitung liegt der Folie bei. Wählen Sie die Folie mit dem Dämpffaktor von ND 5.0 für visuelle Zwecke. ND 5.0 bedeutet eine „Neutrale Dichte“ von 105= 100.000, was einer Lichtschwächung von 16,6 Blendenstufen entspricht!
• Sonnen-Schutzfilter aus Glas für die Eintrittsöffnung eines Teleskops. Ein gutes Sonnenfilter dieser Art kann – je nach dem benötigten Durchmesser – sehr kostspielig sein, wenn er qualitativ hochwertig ist.
Bei der Montage und der Benutzung dieser Filter sind folgende Punkte zu beachten:
• Klären Sie eventuell anwesende Personen über die Gefahren auf, um zu verhindern, dass jemand „aus Scherz“ während der Beobachtung das Filter entfernt.
• Achten Sie besonders aufmerksam und zu jeder Zeit auf Kinder!
• Sonnenschutzfilter müssen fest und sicher befestigt sein und dürfen nicht durch einen Windstoß oder eine mechanische Erschütterung herunterfallen. Verlassen Sie sich dabei nicht auf einen schon mehrfach benutzten Streifen Tesafilm!
• Schwenken Sie ein Instrument zur Sonnenbeobachtung oder –fotografie nach seiner Benutzung oder in einer Beobachtungspause auf eine andere Himmelsregion.
• Denken Sie auch an die Abdeckung von Sucherfernrohren etc.
Mein erster selbst gebauter Sonnenfilter aus „Astro-Solar“-Folie sieht noch nicht sehr professionell aus. Doch die Folie wurde glatter, wenn man ihn auf die Teleskopöffnung aufsetzte. Eine moderate Faltenbildung verschlechtert das Bild übrigens nur geringfügig, während eine Dehnung zu vermeiden ist.
Auch dieses Filter für ein Fotoobjektiv enthält „Astro-Solar“-Filterfolie, die aber in einer festen Fassung optimal eingefasst ist.
Wer bereits einschlägige Erfahrungen bei der Sonnenbeobachtung gesammelt hat, für den kommen unter Umständen noch folgende Hilfsmittel in Betracht:
• Fotografische Filterfolie (z. B. „AstroSolar“) mit einem Dämpffaktor von ND 3.8. Diese Folie lässt mit einem Faktor von 12,6 Blendenstufen deutlich mehr des Sonnenlichtes passieren als die visuelle Folie mit dem ND-Faktor 5.0 (s.o.). Damit kann, durch den zusätzlichen Einsatz von entsprechenden Graufiltern, die Belichtungszeit selbst bei längsten Aufnahmebrennweiten und/oder kleinen Öffnungsverhältnissen die Helligkeit so gesteuert werden, dass die Belichtungszeit trotzdem kurz genug ist, um Unschärfen durch die Luftunruhe zu umgehen. Der zusätzliche Einsatz eines Infrarot-/UV-Sperrfilters ist zwingend notwendig!
• Herschelprisma, auch Herschelkeil genannt. Dieses optische Instrument kann nur in Verbindung mit einem Linsenteleskop (Refraktor) zum Einsatz kommen und ermöglicht Sonnenbeobachtungen auf qualitativ hohem Niveau. Der Nachteil ist, dass es am okularseitigen Ende des Teleskops befestigt wird, sodass im Tubus die ungefilterte Energie der Sonne gebündelt wird. Das Herschelprisma lenkt 95,4% des einfallenden Lichtes aus dem Gerät heraus, während die verbleibenden 4,6% mit zusätzlichen Graufiltern auf die gewünschte Resthelligkeit reduziert werden können. Sehr empfehlenswert ist das Herschelprisma von Baader-Planetarium (http://www.baader-planetarium.de/sektion/s37/s37.htm#herschel), das die ungenutzte Strahlung nicht austreten lässt, sondern mittels einer aufwendig konstruierten „Lichtfalle“ eliminiert.
Bei der Anwendung beider Methoden muss bedacht werden, dass die Resthelligkeit der Sonne ohne den Einsatz zusätzlicher Graufilter immer noch so hoch ist, dass das Auge Schaden nehmen kann.
Ein Herschelprisma im Einsatz. Der linke Pfeil zeigt auf die Stelle, aus der das nicht benötigte Licht das Prisma verlässt. Neuere Konstruktionen haben dort eine eingebaute „Lichtfalle“. Der rechte Pfeil zeigt auf die Position der eingeschobenen Barlow-Linse, die die effektive Brennweite des Teleskops verlängert, um Sonnenflecken detailreich abzubilden.
Bei Digitalkameras ist es der Sensor, der zerstört werden kann, wenn er der großen, ungefilterten Sonnenhelligkeit und –hitze ausgesetzt wird. Ein scharfes, fokussiertes Bild der Sonne auf dem Sensor kann bereits innerhalb einer relativ kurzen Belichtungszeit Schaden anrichten, wenn kein Schutzfilter benutzt wird. Besonders gefährdet sind Kompakt- und Bridge-Kameras, bei denen der Aufnahmesensor zur Erzeugung des Sucherbildes verwendet wird, was auch auf digitale Spiegelreflexkameras im „Live-View“-Modus zutrifft. Bei Verwendung eines Stativs wächst die Gefahr an, weil die Sonne dann über einen längeren Zeitraum auf ein- und dieselbe Stelle des Sensors einwirken kann.
Eine „normal“ belichtete Landschaftsaufnahme, bei der die Sonne auf dem Bild zu sehen ist, kann mit einer digitalen Spiegelreflexkamera gemacht werden, aber möglichst unter Verzicht auf die „Live-View“-Funktion. Unbedenklich ist auch der Einsatz eines beliebigen Kamerasystems hinter einer Optik mit aufgesetztem Sonnenfilter.
Was gibt es auf der Sonne zu sehen?
Dieses Tutorial befasst sich ausschließlich mit der Sonne als astronomischem Motiv. Ausgeklammert werden all jene Aufnahmen, bei denen die Sonne lediglich als schmückendes Beiwerk oder als „Stimmungselement“ dient und bei denen eine Wiedergabe von Details auf der Sonne nicht im Vordergrund steht. Damit gemeint sind beispielsweise fast alle Fotos von Sonnenauf- und –untergängen.
Betrachtet man die Sonne durch geeignete Filter, die in allen Spektral-Bereichen eine erhebliche Dämpfung der Lichtfülle bewirken, werden zunächst die sogenannten Sonnenflecken auffallen. Sie treten einzeln oder in Gruppen auf, wobei in einem rund elfjährigen Zyklus ihre Häufigkeit besonders groß, dazwischen besonders niedrig ist. Zum Erscheinen dieses Tutorials (Dezember 2008) liegt gerade ein Sonnenflecken-Minimum (2008) hinter uns, während das nächste Sonnenflecken-Maximum erst im Jahr 2013 zu erwarten ist. Bereits seit vielen Wochen, ja Monaten sind Sonnenflecken gänzlich ausgeblieben. Allerdings ist schon in absehbarer Zeit mit einem Anstieg der Fleckenhäufigkeit zum Start des beginnenden, neuen Zyklus zu rechnen.
Während eines Sonnenflecken-Minimums zeigt sich die Sonne oftmals ohne jegliche Flecken (links, 26. September 2008), nahe des Maximums hingegen mit Flecken übersäht (rechts, 27. Oktober 2003).
Sonnenflecken entstehen an Orten, an denen Anomalien des Magnetfeldes der Sonne auftreten. Dort kühlt die Oberfläche der Sonne, die normalerweise etwa 5500° Celsius heiß ist, um etwa 1000 Grad ab. Isoliert betrachtet wäre auch ein Sonnenfleck hell, nur im Vergleich zur noch helleren Umgebung erscheint er dunkel. Die Lebensdauer eines Sonnenflecks bewegt sich zwischen einigen Tagen und Wochen, nur selten über mehr als zwei Monate. Mithilfe der Sonnenflecken lässt sich gut die Rotationsdauer der Sonne bestimmen, die etwas länger als 27 Tage dauert. In dieser Zeit bewegt sich aber auch die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne ein Stück weiter, von einem ruhenden Punkt aus wäre eine Rotationsdauer von rund 25,4 Tagen festzustellen.
Große Sonnenflecken übertreffen die Größe der Erde bei Weitem. Sie sind differenziert in eine dunkle Kernzone (Umbra) und einen helleren Hof (Penumbra). Bei Verwendung einer Brille mit entsprechenden Schutzfiltern können sie bereits ohne optische Hilfsmittel, d.h. ohne Vergrößerung erkannt werden.
Eine tagesaktuelle Situation der Sonnenflecken finden Sie auf der Webseite http://www.spaceweather.com.
Neben den Sonnenflecken sind folgende Phänomene zu erkennen:
• Randabdunklung
Die Helligkeit der Sonnenscheibe ist in der Mitte am größten und nimmt zum Rand hin ab. Der Grund ist die gasförmige Beschaffenheit der Sonne, bei der die Strahlen am Rand einen längeren Weg durch die Sonnenatmosphäre zurücklegen müssen.
• Granulation
Wie die Blasen auf der Oberfläche von kochendem Wasser „blubbert“ es auch auf der Sonne. Die entstehenden Strukturen sind jedoch ziemlich klein und werden Granulen genannt. Die Gesamtheit ist die Granulation, die mit entsprechend hoch auflösenden Optiken (ein Fernrohr mit 75 bis 100 Millimeter Öffnung ist die Untergrenze) fotografiert werden kann. Reicht die Auflösung nicht ganz aus, kann ein „grieseliges“ Ergebnis eine Andeutung der Granulation sein und sollte nicht als Bildrauschen fehlinterpretiert werden.
• Fackeln
Filamentartige Aufhellungen, die vor allem im Bereich des abgedunkelten Sonnenrandes hin und wieder auftreten, werden Fackeln genannt.
Alle bisher beschriebenen Erscheinungen betreffen die Photosphäre der Sonne, also jene Schicht, die den Löwenanteil des Lichtes und der Energie der Sonne abstrahlt. Zwiebelschalenartig darüber liegt die sogenannte Chromosphäre, die ganz andere Strukturen aufweist, zum Beispiel riesige Flammenzungen, die Protuberanzen. Um die Chromosphäre beobachten oder fotografieren zu können, sind sehr kostspielige Spezialfilter oder –teleskope erforderlich, die als H-Alpha-Filter bzw. H-Alpha-Teleskope bezeichnet werden. Das Aufwendige an diesen Filtern ist, dass diese bis auf eine einzige Wellenlänge das Sonnenlicht blockieren müssen. Die Wellenlänge, die das Filter möglichst schmalbandig passieren lässt, liegt bei 656,3 Nanometer, dem roten Licht des ionisierten Wasserstoffs. Der Anblick der roten Sonne durch ein H-Alpha-Instrument ist grandios: Vor allem die Geschwindigkeit, mit der sichtbare Veränderungen der Strukturen feststellbar sind, mit der sich Protuberanzen bilden und entwickeln, vermittelt ein unvergleichliches „Live-Erlebnis“ bei der Sonnenbeobachtung. Manche Protuberanzen oder Ausbrüche, die sogenannten Flares, ändern bereits innerhalb weniger Minuten ihr Aussehen dramatisch.
Besonders fotogen ist die Sonne während einer Sonnenfinsternis. Darüber wird im Teil 8 der Tutorialreihe „Astro- und Himmelsfotografie“ berichtet.
Nicht vergessen werden sollen an dieser Stelle die zahlreichen Erscheinungen des Sonnenlichtes durch Reflexion und Lichtbrechung, wobei das Spektrum vom Regenbogen, über Halos und Nebensonnen um die Sonne herum bis hin zu dem „Grünen Blitz“ reicht. Eine hervorragende Internetseite, die über die Mannigfaltigkeit solcher Erscheinungen informiert, ist http://www.meteoros.de.
Die scheinbare Größe der Sonne am Himmel schwankt aufgrund der unterschiedlichen Entfernung nur geringfügig und beträgt im Mittel 32 Bogenminuten, also rund ein halbes Grad (1 Grad = 60 Bogenminuten). Damit erscheint sie uns gleich groß wie der Vollmond. Die Abbildungsgröße der Sonne auf dem Sensor errechnet sich mit der einfachen Formel:
Brennweite [mm] geteilt durch 107.
Bei einer Objektivbrennweite von 400 Millimeter wird die Sonne also nur 3,7 Millimeter groß, bei 1000 Millimeter Brennweite immerhin 9,3 Millimeter. Eine Format füllende Abbildung in Verbindung mit einer Kamera mit Crop-Faktor 1,6, also einem etwa 15 x 22 Millimeter großen Sensor, erfordert eine Aufnahmebrennweite von 1600 Millimeter, bei einer Kamera mit Vollformat-Sensor gar 2500 Millimeter!
Größenvergleich: Die Sonne links mit 400mm, rechts mit 1500mm Brennweite aufgenommen. Als Kamera diente eine Spiegelreflex mit einem 15x22mm großen Sensor (1,6-fach Crop). Beide Fotos wurden nicht beschnitten:
Wenn ein Objektiv mit der gewünschten, langen Brennweite nicht zur Verfügung steht, bietet sich ein astronomisches Teleskop als Alternative an. Wenn ein Frontfilter vor der Öffnung benutzt wird, eignen sich Spiegel- und Linsenteleskope jeder Bauart, bei Verwendung eines Herschelprismas nur ein Linsenteleskop. Eine Spiegelreflexkamera lässt sich daran anschließen, wenn das Teleskop einen Okularanschluss mit zwei Zoll Durchmesser besitzt. Dann benötigen Sie nur einen sogenannten T2-Adapter und eine 2-Zoll-Anschlusshülse. Beide Teile sind rein mechanisch, enthalten keinerlei Optik und sind deswegen auch zu erschwinglichen Preisen zu haben.
Die Kamera wird anstelle eines Okulars am Teleskop befestigt, während die Optik des Teleskops als Aufnahmeoptik dient.
Ganz links der T2-Adapter mit Canon-EOS-Bajonett, in der Mitte die 2-Zoll-Anschlusshülse:
Eine digitale Spiegelreflexkamera mit montiertem T2-Adapter und eingeschraubter 2-Zoll-Anschlusshülse. Beide Teile enthalten keine Linsen.
Die 2-Zoll-Anschlusshülse passt genau in den Okularauszug der meisten Teleskope:
Alt trifft neu: Ein 30 Jahre alter Unitron-Refraktor ohne motorische Nachführung mit selbst gebautem Sonnenfilter (vorne) und angeschlossener digitaler Spiegelreflexkamera. Ein Foto, das mit diesem Equipment aufgenommen wurde, finden Sie am Ende des Tutorials unter „Beispielaufnahmen“.
Um die effektive Brennweite zu verlängern, können bei Objektiven Telekonverter, bei Teleskopen „Barlow-Linsen“ eingesetzt werden.
Technische Ausstattung
Außer der digitalen Spiegelreflexkamera, einer langbrennweitigen Aufnahmeoptik und einem sicheren Sonnenfilter besteht die Ausrüstung aus folgenden Komponenten:
• Stabiles Stativ
Je länger die verwendete Aufnahmebrennweite ist, desto höher sind die Anforderungen an die Stabilität des Stativs, um Verwacklungen zu vermeiden. Auch astronomische Fernrohre sollten auf einer stabilen Montierung und einem festen Stativ ruhen. Gerade preiswerte Teleskope, die als Komplettangebote erworben werden, zeigen hinsichtlich der Stabilität oft ihre größte Schwäche.
• Kabelauslöser / Timer
Kabelauslöser ermöglichen das berührungslose Auslösen der Kamera, um Verwacklungen zu vermeiden, was beim Arbeiten mit langen Brennweiten unverzichtbar ist. Drahtlose Fernauslöser erfüllen diesen Zweck ebenfalls.
Vorgehensweise
Im Folgenden möchte ich schildern, wie Sie die Sonne mit ihren Flecken möglichst detailreich fotografieren können, wenn Sie mit einer digitalen Spiegelreflexkamera und einem Teleobjektiv mit langer Brennweite arbeiten.
1. Grundeinstellungen vornehmen
Als Grundeinstellungen der Kamera sind zu bevorzugen:
• Dateiformat
Das RAW-Format bietet die besten Voraussetzungen für die anschließende Bildverarbeitung, wobei gleichzeitig JPG-Dateien aufgenommen werden sollten. Die JPG-Dateien erleichtern die spätere Suche nach dem schärfsten Bild aus einer Aufnahmeserie.
Einstellung der Bildqualität bei einer Canon EOS 40D: Gewählt ist hier das RAW-Format, während die Fotos gleichzeitig auch in der bestmöglichen Qualität des JPG-Formats („L“ für „Large“) gespeichert werden.
• ISO-Wert
Für die bestmögliche Bildqualität mit dem geringsten elektronischen Bildrauschen ist der niedrigste ISO-Wert einzustellen (ISO 100).
Einstellung des ISO-Wertes 100 bei einer Canon EOS 450D.
• Weißabgleich
Empfehlenswert ist die manuelle Einstellung auf einen festen Wert, z. B. Tageslicht (Symbol: Sonne). Je nach Eigenfarbe des verwendeten Sonnenfilters kann jedoch ein Farbstich entstehen, der aber bei der späteren Bildbearbeitung mühelos beseitigt werden kann.
Einstellung des Weißabgleichs bei einer Canon EOS 450D auf Tageslicht (5200 Kelvin).
• Belichtungsprogramm
Anstatt der manuellen Einstellung (M) können Sie bei einer ausreichend großen Abbildung der Sonne auch die Zeitautomatik (Av bzw. A) der Kamera verwenden. Empfehlenswert ist dann die Spotmessung als Messmethode und eine Belichtungskorrektur um +1,5 bis +2 Stufen:
Einstellung der Zeitautomatik („Av“) am Einstellrad einer Canon EOS 450D.
• Messmethode
Mit der Spotmessung (falls nicht vorhanden: Selektivmessung) als Messmethode können Sie die Sonnenscheibe in der Bildmitte zuverlässig ausmessen.
Wahl der Messmethode „Spotmessung“ bei einer Canon EOS 450D.
• Belichtungskorrektur
Eine Belichtungskorrektur um +1,5 oder +2 Stufen (gegenüber dem Automatikwert) ist nötig, um bei Spotmessung eine Unterbelichtung zu vermeiden.
Korrektur der automatischen Belichtung um plus anderthalb Stufen (EOS 450D).
• Blende
Ein Abblenden des Objektivs um eine oder zwei Stufen, beginnend bei der größtmöglichen Blendenöffnung (also die kleinste Blendenzahl), ist keine schlechte Idee. Der Grund für eine leichte Abblendung ist die Tatsache, dass die meisten Objektive erst in diesem Zustand ihre maximale Abbildungsqualität erreichen. Zudem steigt die Schärfentiefe etwas an und entschärft die Suche nach dem bestmöglichen Fokus ein wenig.
Das Display der Canon EOS 450D: Der Pfeil weist auf die Einstellung der Blende 1:8,0 hin. Zwar hat das verwendete Objektiv eine „Lichtstärke“ (kleinster einstellbarer Blendenwert) von 1:4,5, wurde aber, um die Abbildungsleistung zu steigern, um anderthalb Stufen abgeblendet.
• Spiegelverriegelung
Diese Einstellung dient dazu, Verwacklungen durch den Spiegelschlag der Kamera zu verhindern. Machen Sie von dieser Einstellung bei der Verwendung von langen Brennweiten stets Gebrauch! Der erste Druck auf den Auslöser lässt nur den Spiegel hochklappen. Warten Sie danach wenige Sekunden, um mit einem zweiten Druck auf den (Kabel-)Auslöser, nach dem Abklingen der Erschütterungen, die Belichtung zu starten.
Eingeschaltete Spiegelverriegelung (EOS 40D).
• Bildstabilisator
Einen eventuell vorhandenen Mechanismus zur Bildstabilisierung schalten Sie am besten aus, wenn Sie ein Stativ benutzen.
Ausgeschalteter Bildstabilisator.
2. Aufnahmen machen
Die Vorgehensweise beim Fotografieren und der anschließenden Bildbearbeitung ist im Wesentlichen identisch mit der bei Mondaufnahmen. Das Tutorial Nummer 5 („Den Mond fotografieren“) der Reihe „Astro- und Himmelsfotografie“ beschäftigt sich ausführlich damit und sollte gegebenenfalls zusätzlich zu Rate gezogen werden. Hier möchte ich mich auf die wesentlichen Punkte beschränken.
Eine exakte Fokussierung auf „Unendlich“ ist eine wichtige Voraussetzung für ein gelungenes Sonnenfoto. Bei Verwendung eines Fotoobjektivs sollte der Autofokus verwendbar sein, denn der Sonnenrand oder eine ausgeprägte Fleckengruppe bietet genügend Kontrast dafür. Greift der Autofokus nicht, zum Beispiel, weil Sie ein Teleskop verwenden, müssen Sie manuell scharf stellen. Gehen Sie dabei mit der größtmöglichen Sorgfalt vor.
Die beste und sicherste Methode, manuell zu fokussieren, ist die Verwendung der „Live-View“-Funktion, die manche Spiegelreflexkameras besitzen. Bei Modellen ohne Live-View bleibt nur eine Versuchsreihe mit Probeaufnahmen, die einzeln auf dem Kameradisplay bei höchster Vergrößerung kritisch zu beurteilen sind.
Im nächsten Schritt geht es um die richtige Belichtung, also die Wahl der passenden Belichtungszeit. Dabei gilt:
So reichlich wie möglich, aber ohne das Sonnenzentrum überzubelichten.
Konfigurieren Sie Ihre Kamera – falls möglich – so, dass überbelichtete Bereiche bei der Rückschau durch Blinken hervorgehoben werden.
Die eingeschaltete Überbelichtungswarnung der EOS 40D lässt vollständig gesättigte Bildpartien bei der Rückschau schwarz blinken.
Durch das Histogramm kann die Belichtung überprüft werden. Der „Datenberg“, den die Sonne repräsentiert, muss möglichst weit rechts angeordnet sein, ohne jedoch an der rechten Seite „anzuschlagen“. Bei einer Unterbelichtung sind die Datenberge nach links, bei Überbelichtung nach rechts verschoben.
Beispiel für ein unterbelichtetes Sonnenfoto. Die „Datenberge“ der Histogramme sind nach links verschoben und enden (unterer Pfeil) bereits weit vor dem rechten Anschlag (oberer Pfeil). Durch Bildverarbeitung kann das Foto zwar aufgehellt werden, wodurch aber auch das Bildrauschen verstärkt wird.
Beispiel für ein überbelichtetes Sonnenfoto. Hier schlagen die „Datenberge“ an der rechten Seite an (rote Pfeile rechts), zusätzlich blinkt der voll gesättigte Bildbereich (Sonnenzentrum) schwarz (linker Pfeil). Überbelichtung muss unbedingt vermieden werden.
Diese korrekt belichtete Aufnahme zeigt, dass die „Datenberge“ weit nach rechts ragen, ohne aber die Maximalwerte der Vollsättigung zu erreichen - alle Bereiche der Sonnenoberfläche zeigen dann Strukturen. Der Peak auf der äußerst linken Seite der Histogramme stellt den schwarzen Himmel dar.
Stimmen Schärfe und Belichtung, nehmen Sie eine ganze Bilderserie auf. Bei einem Einzelbild ist die Gefahr groß, dass Sie einen Moment mit schlechtem Seeing (Luftunruhe) erwischen und das Foto daher nicht die optimale Schärfe hat. Schon im Sucher kann bisweilen das schlechte Seeing erkannt werden, wenn der Sonnenrand so aussieht, als würde er kochen. Je länger die verwendete Brennweite ist, desto größer ist das Risiko, dass durch schlechtes Seeing Aufnahmen verdorben werden. Gerade tagsüber sind oftmals große Luftturbulenzen festzustellen, die aber im Tageslauf Schwankungen unterworfen sind. Zwei bis drei Stunden vor und nach der Mittagszeit sind oft die besten Zeiten für scharfe Sonnenfotos.
Bildverarbeitung
Zunächst muss aus der Aufnahmeserie das schärfste Foto selektiert werden. Dazu verwenden Sie am besten die JPG-Dateien, denn diese lassen sich schneller öffnen und vergleichen. Betrachten Sie eine Datei nach der anderen in Photoshop, wobei Sie die Schärfe stets in der 100%-Ansicht beurteilen müssen (Befehl Ansicht>Tatsächliche Pixel, Tastenschlüssel Strg+Alt+0).
Beschränken Sie die Einschätzung der Bildschärfe nicht auf einen kleinen Bereich des Bildes. Durch die Luftunruhe (das Seeing) kann es nämlich vorkommen, dass partielle Unschärfen entstehen, insbesondere bei langen Aufnahmebrennweiten. Es ist also jene einzelne Aufnahme zu finden, bei der die Schärfe über den gesamten Bildbereich am besten ist.
Die Fokus-Einstellung dieser beiden Aufnahmen eines Sonnenflecks ist identisch! Links ist ein durch die Luftunruhe unscharf gewordenes Einzelbild zu sehen. Das rechte Foto entstand während eines Augenblicks mit gutem „Seeing“.
Nach der Bildauswahl öffnen Sie in Photoshop die RAW-Datei der selektierten Sonnenaufnahme:
Der Startbildschirm von Adobe Camera Raw: Ein Rotstich fällt ins Auge, der auch am RGB-Histogramm (Pfeil) zu erkennen ist. Ursache ist die Eigenfarbe des verwendeten Sonnenfilters.
Das RAW-Format bietet die Möglichkeit, die neutrale Farbe der Sonne ohne Datenverlust einzustellen. Dazu klicken Sie links oben auf die Pipette (Weißabgleich-Werkzeug) und dann auf die Sonnenoberfläche:
Die Anwahl des Weißabgleich-Werkzeugs (linker, oberer Pfeil) mit anschließendem Klick auf eine Stelle der Sonnenoberfläche (mittlerer Pfeil) sorgt für eine natürliche Farbgebung. Danach zeigen auch die Rot-, Grün- und Blauanteile des Histogramms ein ausgewogenes Ergebnis (rechter, oberer Pfeil).
Die letzte Aktion im RAW-Konverter wird eine Bildschärfung sein. Dazu klicken Sie in den Registern des Dialogfeldes auf die dritte von links mit der Bezeichnung Details:
Bevor Sie die Schärfung durch Verschieben der Regler „Betrag“ und „Radius“ (rechts Pfeile) vornehmen, zoomen Sie zunächst auf die Ansicht in 100% (linker Pfeil) und verschieben dann den Bildausschnitt auf eine interessante Region, hier eine Gruppe von Sonnenflecken.
Danach öffnen Sie das Bild mit der Schaltfläche Bild öffnen.
Das Ergebnis der RAW-Konvertierung kann schon jetzt überzeugen.
Jetzt folgen allenfalls noch kleinere kosmetische Veränderungen, die abhängig sind von der Beschaffenheit der Ausgangsdatei. In meinem Beispiel möchte ich den Kontrast etwas anheben. Dazu verbiege ich die Gradationskurve (Befehl Bild>Anpassungen>Gradationskurven…) in der folgenden Art und Weise:
Durch eine Durchbiegung der Gradationskurve in Form des Buchstabens „S“ steigt der Kontrast: Die dunklen Tonwerte werden abgesenkt (linker Pfeil) und die hohen Tonwerte leicht angehoben (rechter Pfeil).
Hier das Ergebnis der Kontraststeigerung:
Durch den gestiegenen Bildkontrast heben sich die Sonnenflecken deutlicher ab, und auch die Randverdunklung der Sonne ist deutlicher zu sehen.
Im letzten Schritt entschied ich mich dazu, den immer noch leicht vorhandenen Rotstich zu beseitigen, denn die Farbe Rot passt ganz und gar nicht zur Sonne. In Photoshop verwendete ich den Befehl Bild>Anpassungen>Farbton>Sättigung…:
Meine Aufnahme profitierte von einer Änderung des Farbtons (oberer Pfeil), wobei das Häkchen bei „Färben“ gesetzt sein sollte.
Endgültiges Ergebnis, nachdem die Aufnahme beschnitten wurde. Entstanden ist dieses Sonnenfoto am 28. März 2008 mit einer Canon EOS 400D, die an ein Teleskop mit 1650 Millimeter effektiver Brennweite angeschlossen war. Die Belichtungszeit bei Blende 1:10 und ISO 100 betrug 1/1500 Sekunde. Zur Lichtdämpfung wurde ein Herschelprisma eingesetzt.
Sonderfall H-Alpha-Aufnahmen
Ein besonderer Leckerbissen ist die Beobachtung der Sonne im H-Alpha-Licht, also der Chromospäre. Dazu bietet der Astronomie-Fachhandel spezielle Filter an, mit denen ein vorhandenes Teleskop bestückt werden kann. Alternativ gibt es auch komplette H-Alpha-Teleskope im Angebot, die sich in ihrer Benutzung als besonders sicher erweisen, weil die nötigen Filter fest eingebaut sind.
Hier zunächst eine Aufnahme der Sonne, entstanden am 28. März 2008, durch ein gewöhnliches Sonnenfilter mit sichtbarer Photosphäre:
Die Photosphäre zeigt außer den Sonnenflecken und der Randverdunklung eine Andeutung der Granulation, die als „körnige“ Struktur auf der ganzen Sonnenoberfläche zu sehen ist.
Im Vergleich dazu, passgenau ausgerichtet, ein Foto durch einen H-Alpha-Filter. Das Bild entstand nur eine Stunde später:
Zwar sind die größten Sonnenflecken auch auf diesem Bild sichtbar, aber die Chromosphäre weist eine völlig andersartige Struktur auf. Während die Grundstruktur viel gröber als die Granulation ist, fallen aktive Regionen, besonders im Bereich der Flecken, als helle Gebiete auf. Leider existierte an diesem Tag nur eine winzige Protuberanz am Sonnenrand (oben, links, bei „11 Uhr“, wenn man die Sonnenscheibe als Ziffernblatt einer Uhr ansieht). Rechts oberhalb der Bildmitte fällt ein fadenförmiges Objekt auf. Dabei handelt es sich um eine große Protuberanz in Aufsicht, ein sogenanntes Filament.
Die Herstellung von H-Alpha-Filtern ist extrem aufwendig, daher haben sie einen hohen Anschaffungspreis. Den Einstieg bieten kleine Kompaktteleskope, die für etwa 600 Euro zu haben sind. Nach oben hin endet die Skala erst im fünfstelligen Bereich …
Linsenfernrohr mit aufgesetztem H-Alpha-Frontfilter. Das Filter besteht aus zwei Komponenten - ein zweites Filter wird okularseitig montiert.
Die Aufgabe eines H-Alpha-Filters ist, selektiv das Licht nur einer einzigen Wellenlänge passieren zu lassen. Das entstehende Bild ist tiefrot und streng monochromatisch. Das stellt das Belichtungsmess-System und die Farbsynthese von digitalen Spiegelreflexkameras vor große Probleme, denn für derart extreme Situationen sind sie nicht vorgesehen. Die Belichtung muss daher manuell durch Ausprobieren ermittelt werden. Auch die Scharfeinstellung im Sucher ist keine leichte Aufgabe, weil auch unser Auge überfordert wird.
Bei der Bildverarbeitung hat es sich bewährt, aus dem entstehenden Foto zunächst eine Schwarzweiß-Aufnahme zu machen, die dann – dem jeweiligen Geschmack entsprechend – wieder eingefärbt wird. Eine Anleitung dazu habe ich auf meiner Internetseite publiziert unter:
http://www.astromeeting.de/halpha.htm
Beispielaufnahmen
Um dieses Foto zu schießen, wurde ein 30 Jahre alter Refraktor mit nur 75 Millimeter Öffnung, aber 1200 Millimeter Brennweite verwendet. Vorne angebracht ist ein selbst gebauter Sonnenfilter aus AstroSolar-Filterfolie, hinten eine Canon EOS 20Da. Belichtet wurde 1/125 Sekunde bei ISO 100. Oben links ist die Silhouette des Fernrohrs eingeblendet, der über keine motorische Nachführung verfügt. Rechts oben eine vergrößerte Ansicht der Sonnenfleckengruppe mit ihrer Bezeichnung:
Ein kleines, aber modernes Teleskop (Skywatcher ED 80) mit 80 Millimeter Öffnung und 600 Millimeter Brennweite wurde benutzt, um am 9. Juli 2005 diese Aufnahme zu gewinnen. Ein Herschelprisma diente als Sonnenfilter, während mit einer 2-fach-Barlow-Linse die Brennweite verdoppelt wurde. Die Canon EOS 20D stand auf ISO 100, wobei die Belichtungszeit 1/350 Sekunde betrug. Neben den mittlerweile bekannten Phänomenen sind am rechten Rand deutliche Fackelgebiete (Aufhellungen) sichtbar.
Das ist ein Ausschnitt des letzten Bildes in vergrößerter Darstellung. Deutlich ist die Granulation der Sonne zu sehen, selbst mit einem so kleinen Instrument.
Für dieses Detailbild einer großen Fleckengruppe kam ein großes Linsenteleskop zum Einsatz, dessen Öffnung 155 Millimeter beträgt und dessen Brennweite durch eine spezielle Barlow-Linse auf 5 Meter gesteigert wurde. Zusätzlich verwendet wurde ein Herschelprisma und eine Canon 20D bei ISO 100. Das Foto entstand am 13. Juli 2005, als der große Sonnenfleck „NOAA 786“ am westlichen Sonnenrand letztmalig sichtbar war, bevor er durch die Sonnenrotation verschwand. Der Fleck ist bedeutend größer als die Erde. Der dunkle Kern des kleineren, am rechten Bildrand sichtbaren Flecks hat etwa die Größe der Erdkugel.
Es sind nicht die Wolken, die mich an diesem Bild faszinieren, obwohl sie der untergehenden Sonne fast ein Gesicht geben. Es ist ein großer Sonnenfleck, der nahe der Oberkante der Sonne sichtbar ist und sogar mit dem bloßen Auge erkennbar war. Die Helligkeit der Sonne war durch ihre horizontnahe Stellung so weit reduziert, dass man zumindest für kurze Zeit ohne Verwendung eines Filters gefahrlos hineinsehen konnte. Dieses Foto ist eine Ausschnittsvergrößerung einer Aufnahme mit einem Teleobjektiv mit effektiv 600 Millimeter Brennweite.
Hinweis in eigener Sache: Alle verwendeten Bildbeispiele entstanden auf die im Tutorial beschriebene Art und Weise.
Weiter geht es mit Teil 7: „Mondfinsternisse fotografieren“.
