Belichtungszeiten in der Astrofotografie präzise berechnen.
Wer sich mit Astrofotografie
beschäftigt, kennt das Problem: Wie lange kann eine Aufnahme
belichtet werden, bevor Sterne durch die Erdrotation sichtbar zu
Strichen werden? Die Antwort hängt von vielen Faktoren ab und
lässt sich nicht mit einer einfachen Faustregel für jede
Situation zuverlässig bestimmen.
Aus diesem Grund habe ich ein eigenes Berechnungsprogramm entwickelt,
das die tatsächlichen Beobachtungsbedingungen berücksichtigt
und daraus die maximal sinnvolle Belichtungszeit ermittelt.
Abb. 1 “ Programmstart - Eingaben"
Warum die Berechnung überhaupt notwendig ist.
Die Erde rotiert kontinuierlich um
ihre Achse. Dadurch bewegen sich Sterne scheinbar über den Himmel.
Diese Bewegung ist mit bloßem Auge kaum wahrnehmbar, auf
fotografischen Aufnahmen jedoch sehr schnell sichtbar.
Je nach verwendeter Brennweite, Sensorgröße und
Pixelauflösung können bereits wenige Sekunden Belichtungszeit
ausreichen, damit Sterne nicht mehr punktförmig erscheinen.
Besonders bei modernen Kameras mit hoher Auflösung wird dieser
Effekt schnell sichtbar.
Die klassische „500er-Regel“ liefert zwar grobe
Anhaltswerte, berücksichtigt jedoch viele wichtige
Einflussgrößen nicht. Genau hier setzt mein Programm an.
Welche Daten werden berücksichtigt ?
Für die Berechnung werden verschiedene Beobachtungs- und Kameradaten eingegeben :
* Geografische Breite des Beobachtungsortes
* Blickrichtung ( Azimut )
* Höhe des beobachteten Himmelsbereiches über dem Horizont
* Brennweite der verwendeten Optik
* Pixelgröße des Kamerasensors
* Sensorabmessungen
Aus diesen Angaben werden mehrere
astronomisch und fotografisch relevante Werte bestimmt und als Liste (
speicherbar ) ausgegeben.
Abb. 2 “ Programmberechnungen "
Berechnung der tatsächlichen Sternbewegung.
Ein besonderer Vorteil des Programms besteht darin, dass nicht einfach eine durchschnittliche Himmelsbewegung angenommen wird.
Abhängig von der Blickrichtung wird zunächst die Deklination
des beobachteten Himmelsbereiches berechnet. Daraus ergibt sich die
tatsächliche Winkelgeschwindigkeit, mit der sich die Sterne im
Bildfeld bewegen.
Objekte in der Nähe des Himmelsäquators bewegen sich deutlich
schneller durch das Bild als Objekte in der Nähe des Himmelspols.
Dieser Unterschied wird vollständig berücksichtigt.
Ermittlung der maximalen Belichtungszeit
Auf Basis der Sensorauflösung und der effektiven Sternbewegung
berechnet das Programm die maximale Belichtungszeit für eine Drift
von einem Pixel.
Dadurch erhält der Fotograf einen praxisnahen Wert, der direkt auf die verwendete Ausrüstung abgestimmt ist.
Dies ist besonders hilfreich für :
* Landschaftsaufnahmen mit Sternenhimmel
* Milchstraßenfotografie
* Weitwinkelaufnahmen
* Teleaufnahmen ohne Nachführung
* Planung von Astrofotografie-Sessions
Abb. 3 Programmausgabe - Infos "
Berechnete Informationen
Neben der eigentlichen Belichtungszeit liefert das Programm zahlreiche zusätzliche Informationen:
- Maximale Kulminationshöhe -
Es wird berechnet, welche maximale Höhe das beobachtete
Himmelsobjekt am Standort erreichen kann. Dies erleichtert die
Einschätzung der Beobachtungsbedingungen.
- Deklination -
Die Deklination des betrachteten Himmelsbereiches wird aus den Eingabedaten bestimmt und ausgegeben.
- Driftgeschwindigkeit -
Die tatsächliche Bewegung der Sterne wird in Bogensekunden pro Sekunde dargestellt.
- Bewegung pro Minute -
Zusätzlich wird die Bewegung in Grad pro Minute ausgegeben,
wodurch die Größenordnung der Himmelsbewegung leichter
nachvollziehbar wird.
- Bildmaßstab
Der Bildmaßstab beschreibt, wie viele Bogensekunden auf ein Pixel
der Kamera entfallen. Dieser Wert ist für viele Bereiche der
Astrofotografie von großer Bedeutung.
- Gesichtsfeld -
Das Programm berechnet außerdem das tatsächliche
Gesichtsfeld der verwendeten Kamera-Optik-Kombination. Dadurch
lässt sich bereits vor der Aufnahme abschätzen, welcher
Himmelsausschnitt erfasst wird.
- Grafische Darstellung der Beobachtungsrichtung -
Zur besseren Orientierung enthält die Anwendung eine grafische Himmelsdarstellung.
Die eingegebene Beobachtungsrichtung wird
direkt in einem Horizontdiagramm dargestellt. Azimut und Höhe
lassen sich dadurch auf einen Blick kontrollieren und visuell
nachvollziehen.
Gerade bei ungewöhnlichen Blickrichtungen erleichtert dies die Planung erheblich.
- Archivierung von Berechnungen -
Interessante Berechnungen
können gespeichert und später wieder aufgerufen werden. Dadurch
entsteht mit der Zeit ein persönliches Archiv verschiedener
Aufnahmeorte, Kamerakonfigurationen und Beobachtungsziele.
Abb. 4 “ Programmausgabe - Graphic "
Fazit
Mit diesem Programm lassen sich Belichtungszeiten für die
Astrofotografie deutlich präziser bestimmen als mit allgemeinen
Faustregeln. Durch die Berücksichtigung von Standort,
Blickrichtung und Kameradaten entstehen realistische Ergebnisse, die
direkt in der Praxis genutzt werden können.
Ziel war es, astronomische Zusammenhänge verständlich
aufzubereiten und gleichzeitig ein Werkzeug bereitzustellen, das im
praktischen Einsatz einen echten Mehrwert bietet.