Astronomischer Filter - Astronomical filter
Ein astronomischer Filter ist ein Teleskopzubehör, das aus einem optischen Filter besteht, der von Amateurastronomen verwendet wird, um einfach die Details von Himmelsobjekten zu verbessern , entweder zum Betrachten oder zum Fotografieren. Forschung Astronomen , andererseits, verwenden verschiedene Bandpassfilter für die Photometrie auf Teleskope, um Messungen zu erhalten , die Objekte offenbaren astrophysikalische Eigenschaften , wie beispielsweise Klassifizierung der Sterne und Platzierung eines Himmelskörpers auf seiner Wien - Kurve .
Die meisten astronomischen Filter funktionieren, indem sie einen bestimmten Teil des Farbspektrums oberhalb und unterhalb eines Bandpasses blockieren , wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis der interessanten Wellenlängen signifikant erhöht wird und das Objekt so an Details und Kontrast gewinnt. Während die Farbfilter bestimmte Farben aus dem Spektrum durchlassen und normalerweise zur Beobachtung der Planeten und des Mondes verwendet werden , arbeiten die Polarisationsfilter durch Anpassung der Helligkeit und werden normalerweise für den Mond verwendet. Die Breitband- und Schmalbandfilter lassen die Wellenlängen durch, die von den Nebeln (von den Wasserstoff- und Sauerstoffatomen ) emittiert werden und werden häufig zur Reduzierung der Lichtverschmutzung eingesetzt .
Filter werden in der Astronomie spätestens seit der Sonnenfinsternis vom 12. Mai 1706 verwendet .
Sonnenfilter
Weißlichtfilter
Sonnenfilter blockieren das meiste Sonnenlicht , um Schäden an den Augen zu vermeiden. Richtige Filter bestehen normalerweise aus einem haltbaren Glas- oder Polymerfilm , der nur 0,00001 % des Lichts durchlässt. Aus Sicherheitsgründen müssen Sonnenfilter sicher über dem Objektiv eines Refraktometers oder der Blende eines Spiegelteleskops angebracht werden, damit sich der Körper nicht stark erwärmt.
Kleine Sonnenfilter, die hinter Okularen eingeschraubt sind, blockieren die in das Zielfernrohr eintretende Strahlung nicht, wodurch sich das Teleskop stark aufheizt, und es ist nicht unbekannt, dass sie durch Thermoschock zerbrechen . Daher empfehlen die meisten Experten solche Sonnenfilter für Okulare nicht, und einige Fachhändler weigern sich, sie zu verkaufen oder aus Teleskoppackungen zu entfernen. Laut NASA : "Solarfilter, die zum Einschrauben in Okulare bestimmt sind, die oft mit billigen Teleskopen geliefert werden, sind ebenfalls unsicher. Diese Glasfilter können durch Überhitzung unerwartet brechen, wenn das Teleskop auf die Sonne gerichtet ist, und Netzhautschäden können schneller auftreten, als der Beobachter es kann." bewegen Sie das Auge vom Okular."
Sonnenfilter werden verwendet, um die Sonne sicher zu beobachten und zu fotografieren , die, obwohl sie weiß ist, als gelb-orangefarbene Scheibe erscheinen kann. Ein Teleskop mit diesen Filtern kann Details von Sonnenmerkmalen, insbesondere Sonnenflecken und Granulation auf der Oberfläche , sowie Sonnenfinsternisse und Transite der untergeordneten Planeten Merkur und Venus über die Sonnenscheibe direkt und richtig anzeigen .
Schmalbandfilter
Der Herschel Wedge ist ein prismenbasiertes Gerät in Kombination mit einem Neutralfilter , der den größten Teil der Wärme und ultravioletten Strahlen aus dem Teleskop leitet und im Allgemeinen bessere Ergebnisse liefert als die meisten Filtertypen. Die H-alpha - Filter übertragen die H-alpha - Spektrallinie für die Anzeige von Sonneneruptionen und Protuberanzen unsichtbar durch gemeinsame Filter. Diese H-Alpha-Filter sind viel schmaler als diejenigen, die für die Nacht-H-Alpha-Beobachtung verwendet werden (siehe Nebelfilter unten) und passieren nur 0,05 nm (0,5 Angström ) für ein gängiges Modell, verglichen mit 3 nm bis 12 nm oder mehr für Nachtfilter. Aufgrund des schmalen Bandpasses und der Temperaturverschiebungen sind solche Teleskope oft innerhalb von ±0,05 nm durchstimmbar.
Die NASA hat die folgenden Filter in das Solar Dynamics Observatory eingebaut , von denen nur einer für das menschliche Auge sichtbar ist (450,0 nm): 450,0 nm, 170,0 nm, 160,0 nm, 33,5 nm, 30,4 nm, 19,3 nm, 21,1 nm, 17,1 nm, 13,1 nm und 9,4 nm. Diese wurden wegen der Temperatur anstelle bestimmter Emissionslinien gewählt, ebenso wie viele schmalbandige Filter wie die oben erwähnte H-Alpha-Linie.
Farbfilter
Farbfilter arbeiten durch Absorption/Transmission und können erkennen, welchen Teil des Spektrums sie reflektieren und durchlassen. Filter können verwendet werden, um den Kontrast zu erhöhen und die Details des Mondes und der Planeten zu verbessern. Alle Farben des sichtbaren Spektrums haben jeweils einen Filter, und jeder Farbfilter wird verwendet, um ein bestimmtes Mond- und Planetenmerkmal hervorzubringen; zum Beispiel wird der Gelbfilter #8 verwendet, um die Mars-Maria und die Jupiter-Gürtel anzuzeigen . Das Wratten-System ist das Standard-Zahlensystem zur Bezeichnung der Farbfiltertypen. Es wurde erstmals 1909 von Kodak hergestellt .
Professionelle Filter sind ebenfalls farbig, aber ihre Bandpasszentren sind um andere Mittelpunkte herum platziert (wie in den UBVRI- und Cousins- Systemen).
Einige gängige Farbfilter und ihre Verwendung sind:
- Chromatische Aberrationsfilter : Wird zur Reduzierung des violetten Halos verwendet , der durch die chromatische Aberration von Brechungsteleskopen verursacht wird . Ein solcher Halo kann Merkmale von hellen Objekten, insbesondere Mond und Planeten, verdecken. Diese Filter haben keine Auswirkung auf die Beobachtung schwacher Objekte.
- Rot : Reduziert die Himmelshelligkeit , insbesondere bei Tageslicht- und Dämmerungsbeobachtungen. Verbessert die Definition von Maria , Eis und Polargebieten des Mars. Verbessert den Kontrast von blauen Wolken vor dem Hintergrund von Jupiter und Saturn.
- Die tiefe Gelb : Erhöht Auflösung von atmosphärischen Eigenschaften von Venus , Jupiter (vor allem in den Polarregionen) und Saturn. Erhöht den Kontrast von Polkappen, Wolken, Eis und Staubstürmen auf dem Mars. Verstärkt Kometenschweife.
- Dunkelgrün : Verbessert die Wolkenmuster auf der Venus. Reduziert die Himmelshelligkeit während der Beobachtung der Venus bei Tageslicht. Erhöht den Kontrast von Eis und Polkappen auf dem Mars. Verbessert die Sichtbarkeit des Großen Roten Flecks auf Jupiter und anderer Merkmale in der Jupiter-Atmosphäre. Verstärkt weiße Wolken und Polarregionen auf Saturn.
- Mittelblau : Erhöht den Kontrast des Mondes. Erhöht den Kontrast der schwachen Schattierung von Venuswolken. Verbessert Oberflächenmerkmale, Wolken, Eis und Staubstürme auf dem Mars. Verbessert die Definition der Grenzen zwischen Merkmalen in Atmosphären von Jupiter und Saturn. Verbessert die Definition von Kometengasschweifen .
Mondfilter
Neutraldichtefilter , in der Astronomie auch als Mondfilter bekannt, sind ein weiterer Ansatz zur Kontrastverstärkung und Blendungsreduzierung . Sie funktionieren einfach, indem sie einen Teil des Lichts des Objekts blockieren, um den Kontrast zu verstärken. Neutraldichtefilter werden hauptsächlich in der traditionellen Fotografie verwendet, werden jedoch in der Astronomie verwendet, um Mond- und Planetenbeobachtungen zu verbessern.
Polarisationsfilter
Polarisationsfilter passen die Helligkeit von Bildern auf ein besseres Niveau für die Beobachtung an, aber viel weniger als Sonnenfilter. Bei diesen Filtertypen variiert der Transmissionsbereich von 3% bis 40%. Sie werden normalerweise für die Beobachtung des Mondes verwendet, können aber auch für die Planetenbeobachtung verwendet werden. Sie bestehen aus zwei polarisierenden Schichten in einer rotierenden Aluminiumzelle , die durch ihre Drehung die Transmission des Filters verändert. Diese Verringerung der Helligkeit und die Verbesserung des Kontrasts können die Merkmale und Details der Mondoberfläche offenbaren, insbesondere wenn sie fast voll ist. Polarisationsfilter sollten nicht anstelle von Sonnenfiltern verwendet werden, die speziell für die Sonnenbeobachtung entwickelt wurden.
Nebelfilter
Schmalband
Schmalbandfilter sind astronomische Filter, die nur ein schmales Band von Spektrallinien aus dem Spektrum durchlassen (normalerweise 22 nm Bandbreite oder weniger). Sie werden hauptsächlich zur Nebelbeobachtung verwendet . Emissionsnebel strahlen hauptsächlich den doppelt ionisierten Sauerstoff im sichtbaren Spektrum ab , der in der Nähe von 500 nm Wellenlänge emittiert. Auch diese Nebel strahlen schwach bei 486 nm, der Wasserstoff-Beta- Linie.
Es gibt zwei Haupttypen von Schmalbandfiltern: Ultrahochkontrast (UHC) und Filter für spezifische Emissionslinien.
Spezifische Emissionsleitungsfilter
Spezifische Emissionslinienfilter werden verwendet, um Linien oder Linien bestimmter Elemente oder Moleküle zu isolieren, um die Verteilung innerhalb des Nebels sehen zu können. Dies ist ein übliches Verfahren, um Falschfarbenbilder zu erzeugen . Für das Hubble-Weltraumteleskop werden häufig gängige Filter verwendet , die die sogenannte HST-Palette bilden, deren Farben als solche zugewiesen sind: Rot = S-II; Grün = H-alpha; Blau = O-III. Diese Filter werden üblicherweise mit einer zweiten Zahl in nm angegeben , die sich darauf bezieht, wie breit ein Band durchgelassen wird, was dazu führen kann, dass andere Linien ausgeschlossen oder eingeschlossen werden. Beispielsweise kann H-alpha bei 656 nm N-II (bei 658–654 nm) aufnehmen, einige Filter blockieren den größten Teil des N-II, wenn sie 3 nm breit sind.
Häufig verwendete Leitungen / Filter sind:
- H-Alpha Hα / Ha (656 nm) aus der Balmer-Reihe wird von HII-Regionen emittiert und ist eine der stärkeren Quellen.
- H-Beta Hβ / Hb (486 nm) aus der Balmer-Reihe ist aus stärkeren Quellen sichtbar.
- O-III (496 nm und 501 nm) Filter ermöglichen den Durchgang beider Sauerstoff-III-Leitungen. Dies ist bei vielen Emissionsnebeln stark ausgeprägt.
- S-II (672 nm) Filter zeigen die Schwefel-II-Linie.
Weniger häufige Linien/Filter:
- He-II (468 nm)
- He-I: (587 nm)
- OI: (630 nm)
- Ar-III: (713 nm)
- CA-II Ca-K/Ca-H : (393 und 396 nm) Für Sonnenbeobachtung, zeigt die Sonne mit den K- und H- Fraunhofer-Linien
- N-II (658 nm und 654 nm) Oft in breiteren H-alpha-Filtern enthalten
- Methan (889 nm) lässt Wolken auf den Gasriesen, der Venus und (mit Filter) der Sonne sichtbar werden.
Ultra-High-Contrast-Filter
Diese Filter , die allgemein als UHC-Filter bekannt sind , bestehen aus Dingen, die mehrere starke gemeinsame Emissionslinien passieren lassen, was auch die Wirkung der ähnlichen Light Pollution Reduction Filter (siehe unten) hat, die meisten Lichtquellen zu blockieren.
Die UHC-Filter reichen von 484 bis 506 nm. Es überträgt sowohl die O-III- als auch die H-Beta-Spektrallinien, blockiert einen großen Teil der Lichtverschmutzung und bringt die Details des planetarischen Nebels und der meisten Emissionsnebel unter einen dunklen Himmel.
Breitband
Die Breitband- oder Lichtverschmutzungs-Reduktions-(LPR)-Filter sind Nebelfilter, die die Lichtverschmutzung am Himmel blockieren und die H-Alpha- , H-Beta- und O III- Spektrallinien durchlassen , was die Beobachtung von Nebeln aus der Stadt und Lichtverschmutzung ermöglicht Himmel. Diese Filter blockieren das Natrium- und Quecksilberdampflicht und blockieren auch natürliches Himmelsglühen wie das Polarlicht . Breitbandfilter unterscheiden sich von Schmalbandfiltern durch den Wellenlängenbereich der Transmission. Die LED-Beleuchtung ist breitbandiger und wird daher nicht blockiert, obwohl weiße LEDs um 480 nm eine deutlich geringere Leistung haben, was nahe der O III- und H-Beta-Wellenlänge liegt. Breitbandfilter haben einen größeren Bereich, da ein schmaler Transmissionsbereich ein schwächeres Bild von Himmelsobjekten verursacht, und da die Arbeit dieser Filter die Details von Nebeln aus lichtverschmutztem Himmel aufdeckt, haben sie eine breitere Transmission für mehr Helligkeit. Diese Filter wurden speziell für die Nebelbeobachtung entwickelt und sind bei anderen Deep-Sky-Objekten nicht sinnvoll . Sie können jedoch den Kontrast zwischen den DSOs und dem Hintergrundhimmel verbessern, was das Bild verdeutlichen kann.
Siehe auch
- Infrarot-Sperrfilter
- Liste der Teleskopteile und Konstruktion
- Optischer Filter
- Fotofilter
- Photometrisches System
- UBV photometrisches System