Abenteuer Astronomie

Oft stößt man in den verschiedenen Astroforen auf Diskussionen, wie lichtstark ein Teleskop im Vergleich zu einem anderen ist. Dabei merkt man manchmal, dass es hierbei auch grundlegende Verständnisprobleme gibt. Deshalb wollen wir an dieser Stelle einmal die wichtigsten Begriffe rund um die Lichtstärke klären und in Zusammenhang bringen.

Öffnungsverhältnis

Das bekannteste Maß in diesem Zusammenhang ist das Öffnungsverhältnis eines Teleskops. Hierunter versteht man in der Optik das Verhältnis aus wirksamem Durchmesser und der Brennweite des Teleskops:

     Ö = D_Teleskop / f_Teleskop

     k = 1 / Ö

Der Wert für k entspricht damit der seit langem aus der Fotografie bekannten Blendenzahl. Ein Teleskop mit einem Durchmesser von 200mm und einer Brennweite von 1.200mm hat damit den Wert Ö = 1/6 oder k=6. Die Lichtstärke dieses Teleskops entspricht damit genau der Lichtstärke eines beliebigen Objektivs bei Blende 6.

Mittlerweile hat es sich im Sprachgebrauch eingebürgert, für Teleskope das Öffnungsverhältnis des Teleskops zusammen mit der Brennweite als Produkt anzugeben.

     f * 1/6 = f/6

Je kleiner die zweite Zahl ist (die quasi der ‚Blende‘ entspricht), desto lichtstärker ist das Teleskop.

Lichtstärke

Ein kleiner 100mm APO-Refraktor mit 500mm Brennweite (also f/5) ist also genauso lichtstark wie ein großer Dobson mit 300mm Öffnung und 1.500mm Brennweite (ebenfalls f/5). Ist das ein Widerspruch?

Schließt man dieselbe Kamera an beide Teleskope direkt an, so benötigt man, um ein bestimmtes Objekt auszubelichten, genau dieselbe Zeit. Nur: der Unterschied ist eben die Bildgröße, die man mit solch einer Kamera im Primärfokus abbildet. Dieses Objekt wird im großen Dobson dreimal so breit und dreimal so hoch dargestellt, so dass auch viel mehr Details sichtbar werden.

Wollte man nun in dem kleinen Teleskop das Objekt genauso groß darstellen wie im Dobson, könnte man eine 3x-Barlow einsetzen. Durch diese effektive Verdreifachung der Brennweite ergibt sich aber ein Teleskop mit der Lichtstärke f/15 (was schon eher als Lichtschwäche bezeichnet werden kann). Und diese Verdreifachung der Blendenzahl von 5 auf 15 bedeutet – wie aus der Fotografie bereits seit langem bekannt eine Verneunfachung der Belichtungszeit!

Fazit

Teleskope mit gleicher Öffnungszahl oder auch f/-Verhältnis haben also immer die gleiche effektive Lichtstärke! Was sich aber ändert, ist die Größe des abgebildeten Objektes!

Dieses gilt genauso für die visuelle Beobachtung! Das gleiche Okular an zwei Teleskopen mit dem gleichen Öffnungsverhältnis erzeugt immer ein gleichhelles Bild des Objektes. Nur wird auch hier im kleineren Teleskop das Objekt kleiner dargestellt. Erhöht man im kleineren Teleskop die Vergrößerung, um ein gleichgroßes Bild wie im großen Teleskop zu erreichen, wird die unveränderte Gesamthelligkeit des ehemals kleiner dargestellten Objekts auch auf eine deutlich größere Fläche verteilt und das Objekt wird immer dunkler. Hier spielt das große Teleskop dann seine Lichtsammelfähigkeit gnadenlos aus!