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Astronomie, Foto.- &  Datensoftware.


Ein Berechnungsprogramm fuer meine Fotobelichtungen

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"

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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 "

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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 "

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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 "

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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.