Astrofotografie

Mars
Faszinierende Aufnahmen vom Mars mit ausführlicher Beschreibung der verwendeten Aufnahmetechnik. Mars ist Dank seiner abwechslungsreichen Oberflächenstrukturen während seiner Opposition ein sehr dankbares Himmelsobjekt für Astrofotografen.

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Mars

Mars galt lange Zeit als erdähnlich, bis die erste amerikanische Marssonde der Illusion von üppigem Leben auf ihm ein jähes Ende bereitete. Mars zeigt auf seiner Oberfläche neben helleren und dunkleren Gesteinsebenen zahlreiche Krater und erinnert, wenn man mal von seiner rötlichen Farbe absieht, optisch eher an unseren Mond. Seine sehr dünne Atmosphäre (6,36 hPa) besteht zu ca. 95% aus CO2 und macht sich in guten Amateurteleskopen manchmal als dünner Schleier bemerkbar. Allerdings können starke Staubstürme gelegentlich nennenswerte Teile der Planetenoberfläche völlig verschwinden lassen.

Mars umläuft die Sonne in knapp 687 Tagen auf einer recht exzentrischen Bahn in einem Abstand von 206,6 Mio. - 249,2 Mio. Km (= 1,381 AE bis 1,6658 AE). Dadurch findet eine Opposition zur Erde recht selten statt, wobei sich Mars der Erde zwischen 55,7 Mio. und 100 Mio. km annähert. Damit wird klar, daß die seltenen Marsoppositionen - nur ca. alle 2 ¼ Jahre haben wir das Vergnügen - auch noch von recht unterschiedlicher ´Qualität´ sind: Der scheinbare Durchmesser von Mars schwankt von Opposition zu Opposition zwischen 13,8" und 25,8"!

 

Marsoppositionen
Während seiner Opposition ist Mars mit bis zu -2,9m ein ausgesprochen helles Objekt an unserem Himmel. Am 28.8.2003 hatten wir eine extreme Perihelopposition, bei der Mars seinen maximalen scheinbaren Durchmesser von 25,8" erreichte. Am 30.10.2005 hatte sich Mars während seiner größten Annäherung an die Erde auf Grund seiner exzentrischen Bahn bereits wieder rund 10.000.000km von der Sonne entfernt. So wuchs seine scheinbare Größe ´nur´ auf 20,2" an, was aber immer noch überdurchschnittlich ist. Vorteil dieser Opposition gegenüber der legendären ´2003-er´ war ihre deutlich höhere Deklination von über +15°

Jahreszeiten
Da die Rotationsachse des Mars um 25,2° gegenüber seiner Bahnachse geneigt ist, gibt es dort auch Jahreszeiten. Durch die große Exzentrizität der Marsbahn um die Sonne fallen diese jedoch völlig anders als auf der Erde aus. Während des Perihel ist in der nördlichen Hemisphäre Winter, der dort also wesentlich milder ausfällt als auf der Südhalbkugel. Überhaupt sind die Jahreszeiten auf der Südhalbkugel deutlich ausgeprägter als im Norden. Diese Jahreszeiten lassen sich an den Veränderungen der weißen Polkappen sehr schön beobachten, die zumeist aus gefrorenem CO² (´Trockeneis´) mit geringen Beimengungen von Wassereis bestehen. Ein ´Marstag´ ist erdähnliche 24,6 Stunden lang.

Marsmonde:
Die beiden Monde des Mars bewegen sich auf ziemlich engen Umlaufbahnen und entfernen sich nur wenige Bogensekunden vom Planetenrand. Visuell sind sie daher neben der hellen Planetenscheibe nur äußerst schwierig zu erkennen. Aber es gibt einen guten Trick: Man bringe einen ca. 0,5mm schmalen Streifen aus halbdurchlässigem Material (etwa ein belichteter Filmstreifen, durch den Mars noch so gerade hindurchschimmert) in Okularbrennweite vor dem Okular möglichst genau in der Brennebene des Teleskops an. Mit dunstfreiem Himmel und ein wenig Glück sieht man dann knapp neben Mars die beiden Monde.

Fotografisch lassen sich die Monde nur bei sehr gutem Seeing bei großen Brennweiten (mind. 2m, Öffnungsverhältnis auf f/25 bis f/30 einstellen) und auch nur durch eine Doppelbelichtung neben dem hellen Mars darstellen. Dabei den überbelichteten Mars wegebnen und durch eine angepaßte, korrekt belichtete Aufnahme ersetzen. Die Belichtungszeit für die Monde richtet sich nach der Öffnung und liegt bei ca. 100×1s für 254mm.

Die Marsmonde im Überblick:
+--------+------+-------------+---------+-------------+-------------+
| Mond   | Ø km | Bahnrad. km |  Umlauf | Abstand ["] |     mag     |
+--------+------+-------------+---------+-------------+-------------+
| Phobos |   22 |    9.376    |  7,65 h | 22,1 - 12,3 | 11,3 - 12,2 |
| Deimos |   13 |   23.459    | 30,29 h | 74,3 - 41,4 | 12,4 - 13,3 |
+--------+------+-------------+---------+-------------+-------------+

Die Helligkeiten und die maximalen Abstände (vom Planetenrand!) gelten jeweils für eine Perihel- bzw. Aphelopposition.
 

Visuelle Beobachtung:
Im kleinen Kaufhausteleskop mit ca. 60-70mm Öffnung ist Mars nur als kleines, helles und strukturloses Scheibchen zu erkennen. Schon mit einer Teleskopöffnung von 100mm und einer Vergrößerung von ca. 200× lassen sich die auffälligsten Strukturen, etwa die ´Große Syrte´ oder einer seiner Polarkappen (je nach Jahreszeit auf dem Mars) auf seiner Oberfläche gut erkennen bzw. fotografieren. In einem größeren Instrument wird man Mars dann neu erleben. So zeigen sich ab ca. 200mm Öffnung bei ca. 400-facher Vergrößerung zahlreiche Albedostrukturen, und auch die Polkappen sind deutlich sichtbar.

 

Marsaufnahmen & verwendete Aufnahmetechnik:

Sinus Meridianum und Syrtis Major
Sinus Meridianum und Syrtis Major
Allgemeine Objektdaten:
Objektgröße:      19,5´´
Entfernung:       71.860.000 Km

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2005-10-15 21:01 UTC
Teleskop:         Celestron C14
Öffnung:           356 mm
Brennweite:       7820 mm (Barlow)
Öffnungsverh.:    f/22,0
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K
Filter:           IR-Sperrfilter
Einzelbelichtung: 1/33s, Gain: 0%, γ min
Stacking:         64 aus 1024, handverlesen
Belichtung eff:   0,8s
Vb:               812,5 ×
Bildfeld:         0,39' × 0,39'
Abbildungsmaßstab 0,15" / 0,02"² / 51,460 Km pro Pixel
Mitwirkende:      F. X. Kohlhauf

Bedingungen:
Horizonthöhe:     33° 26´
rel. Extinktion:  0,65 mag
Seeing:           Mittel [5/10]
Temperatur:       5°C


Info:
Die Aufnahme wurde am 30.12.2009 mit AviStack neu gestackt und bearbeitet.
 
Sinus Meridianum
Sinus Meridianum
Allgemeine Objektdaten:
Objektgröße:      19,5´´
Entfernung:       71.834.000 Km

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2005-10-15 22:53 UTC
Teleskop:         Celestron C14
Öffnung:           356 mm
Brennweite:       7820 mm
Öffnungsverh.:    f/22,0
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K
Filter:           IR-Sperrfilter
Einzelbelichtung: 1/33s, Gain: 0%, γ min
Stacking:         25 aus 256, handverlesen
Belichtung eff:   0,5s
Vb:               812,5 ×
Bildfeld:         0,39' × 0,39'
Abbildungsmaßstab 0,15" / 0,02"² / 51,441 Km pro Pixel
Mitwirkende:      F. X. Kohlhauf

Bedingungen:
Horizonthöhe:     50° 15´
rel. Extinktion:  0,29 mag
Seeing:           Gut [7/10]
Temperatur:       5°C


Info:
Bei dieser Aufnahme zeigt sich ein dünner Dunstschleier am linken Planetenrand, sowie ein bläulich schimmernder Schleier über dem Nordpol. Daher sollte man bei Marsaufnahmen niemals den blauen Farbkanal abschwächen, auch wenn das minimal an Schärfe kostet. Im nahen Infrarot ist dieser Schleier übrigens nicht sichtbar. Die Aufnahme wurde am 30.12.2009 mit AviStack neu gestackt und bearbeitet.

Die südliche Polarkappe ist durch den gerade vergangenen ´Perihelsommer´ auf Mars stark geschrumpft und zeigt sich nur noch als kleiner Klecks.
 
Mars im kleinen Refraktor
 
 
Mars im kleinen Refraktor
Mars im kleinen Refraktor
Allgemeine Objektdaten:
Objektgröße:      19,7"
Entfernung:       71.224.000 Km

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2005-10-17 23:00 UTC
Teleskop:         SNS 60/750 Refraktor
Öffnung:            60 mm
Brennweite:        750 mm
Öffnungsverh.:    f/12,5
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K
Filter:           IR-Sperrfilter
Einzelbelichtung: 1/33s, Gain: 0%, γ min
Stacking:         13 aus 256, handverlesen
Belichtung eff:   0,4s
Vb:               77,9 ×
Bildfeld:         0,39' × 0,39'
Abbildungsmaßstab 1,54" / 2,37"² / 531,8 Km pro Pixel

Bedingungen:
Horizonthöhe:     52° 16´
rel. Extinktion:  0,25 mag
Seeing:           Mittel [5/10]
Temperatur:       0°C


Info:
Ein kleines Kaufhausteleskop ist mit dem Mars schon ein wenig überfordert. Der Blick durch ein 12,5mm-Okular bei 60-facher Vergrößerung zeigt ein recht knackiges und scharfes aber eben ein ziemlich kleines, orangefarbenes Kügelchen.

Mit ein bißchen gutem Willen lassen sich der ersten Aufnahme noch ein paar Details entlocken. Die Informationen sind in dem kleinen Bild zwar auch schon enthalten, doch die Vergrößerung ist für unser Auge einfach angenehmer. Sie dazu auch der Abschnitt "Die sinnvolle Vergrößerung" auf der Seite "Theoretische Resultate".
 
Valles Marineris
Valles Marineris
Allgemeine Objektdaten:
Objektgröße:      19,5´´
Entfernung:       71.942.000 Km
Helligkeit:       -1,90 mag
mittlere FH:      4,32 mag/"²
Koordinaten:      02h 42m 29,33s / +15° 36' 31"
Sternbild:        Widder (Aries [ARI])

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2005-11-12 21:02 UTC
Teleskop:         Celestron C14
Öffnung:           356 mm
Brennweite:       7820 mm (Barlow)
Öffnungsverh.:    f/22,0
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K
Filter:           IR-Sperrfilter
Einzelbelichtung: 1/33s, Gain: 0%, γ min
Stacking:         49 aus 256, handverlesen
Belichtung eff:   0,7s
Vb:               812,5 ×
Bildfeld:         0,39' × 0,39'
Abbildungsmaßstab 0,15" / 0,02"² / 51,519 Km pro Pixel
Mitwirkende:      F. X. Kohlhauf

Bedingungen:
Horizonthöhe:     33° 26´
rel. Extinktion:  0,65 mag
Seeing:           Mittel-Gut [6/10]
Temperatur:       5°C


Info:
Mit Avistack konnte am 20.11.2009 aus der bisher nicht veröffentlichten Aufnahme noch einiges an Detail herausgeholt werden. Zu sehen ist das Gebiet um Valles Marineris.
 
Mars - Abschiedsfoto
Mars - Abschiedsfoto
Allgemeine Objektdaten:
Objektgröße:      11"
Entfernung:       127.687.000 Km

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2006-01-09 22:08 UTC
Teleskop:         Celestron C14
Öffnung:           356 mm
Brennweite:       7820 mm (Barlow)
Öffnungsverh.:    f/22,0
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K
Filter:           IR-Sperrfilter
Einzelbelichtung: 1/33s, Gain: 0%, γ min
Stacking:         25 aus 256, handverlesen
Belichtung eff:   0,5s
Vb:               812,5 ×
Bildfeld:         0,20' × 0,20'
Abbildungsmaßstab 0,15" / 0,02"² / 91,438 Km pro Pixel
Mitwirkende:      F. X. Kohlhauf

Bedingungen:
Horizonthöhe:     37° 44´
rel. Extinktion:  0,53 mag
Seeing:           Mäßig [4/10]
Temperatur:       -10°C


Info:
Nun verabschiedet sich Mars von seiner "Saison". Dadurch daß sich Mars von seiner Oppositionsstellung deutlich entfernt hat, sehen wir nicht einen großen "Vollmars", sondern einen deutlich kleineren "¾-Mars".
 
Erster Mars 2009
Erster Mars 2009
Allgemeine Objektdaten:
Objektgröße:      9,1´´
Entfernung:       154.505.434 km
Helligkeit:       0,10 mag
mittlere FH:      4,65 mag/"²
Phase:            90 %
Koordinaten:      09h 09m 36,53s / +18° 32' 39"
Sternbild:        Krebs (Cancer [CNC])

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2009-11-20 01:43 UTC
Teleskop:         Meade 10" LX200GPS
Öffnung:           254 mm
Brennweite:       2950 mm
Öffnungsverh.:    f/11,6
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K
Filter:           IR-Sperrfilter
Einzelbelichtung: 1/250s, Gain: 63%, γ mittig
Weißabgleich:     (RAW-Format in Fitswork dekodiert)
Stacking:         36 aus 600
Vb:               306,5 ×
Theor. Grenzgröße 8,1 mag
Theor. Grenz-FH   13,0 mag/"²
Bildfeld:         1,04' × 1,04'
Abbildungsmaßstab 0,39" / 0,15"² / 293,3 km pro Pixel

Bedingungen:
Horizonthöhe:     45° 45´
rel. Extinktion:  0,36 mag
Seeing:           Grottenschlecht
FWHM:             11,0 Pixel ≡ 4,3"
Reale Auflösung:  3.226,3 km
Transparenz:      6.0 fst
Temperatur:       6°C


Info:
Sicher wird dieses Foto vom Mars als die schlechteste Astrofotografie aller Zeiten in die Analen der Geschichte eingehen. Bei sehr guter Transparenz kam das FWHM des Seeings (bezogen auf 1 min Integrationszeit) in die Größenordnung des gesamten Planetenscheibchens. Die besten Einzelbilder hatten immer noch um 4" FWHM. Da kann man einfach nicht mehr erwarten. Da sich Mars noch in einiger Entfernung von seiner Opposition befindet, ist seine Phasengestalt deutlich zu erkennen.
 
Mars in einer Wolkenlücke
Mars in einer Wolkenlücke
Allgemeine Objektdaten:
Objektgröße:      12,4´´
Entfernung:       112.946.392 km
Helligkeit:       -0,70 mag
mittlere FH:      4,53 mag/"²
Phase:            96 %
Koordinaten:      09h 30m 45,29s / +18° 33' 09"
Sternbild:        Krebs (Cancer [CNC])

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2009-12-29 00:01 UTC
Teleskop:         Meade 10" LX200GPS
Öffnung:           254 mm
Brennweite:       7500 mm (Barlow)
Öffnungsverh.:    f/29,5
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K
Filter:           IR-Sperrfilter
Einzelbelichtung: 1/33s, Gain: 60%, γ min
Weißabgleich:     (RAW-Format in Fitswork dekodiert)
Stacking:         64 aus 860
Belichtung eff:   0,8s
Vb:               779,2 ×
Theor. Grenzgröße 10,8 mag
Theor. Grenz-FH   14,2 mag/"²
Bildfeld:         0,41' × 0,41'
Abbildungsmaßstab 0,15" / 0,02"² / 84,333 km pro Pixel

Bedingungen:
Horizonthöhe:     50° 6´
rel. Extinktion:  0,29 mag
Seeing:           Schlecht [2-3/10]
FWHM:             15,0 Pixel ≡ 2,3"
Reale Auflösung:  1.265,000 km
Transparenz:      5.5 fst
Temperatur:       -2°C


Info:
Es war schon etwas gewagt, bei einem derart schlechten Seeing und größtenteils bewölktem Himmel Marsaufnahmen mit großer Brennweite zu machen, denn keines der besten Einzelaufnahmen brachte es auf einen FWHM von weniger als 15 Pixel. Die geringe Ausbeute an halbwegs brauchbaren Aufnahmen spricht ebenfalls für sich. Nach ´Präzisionsstacken´ mit AviStack und einer ganzen Batterie von Schärfungsfiltern in Fitswork konnte noch was einigermaßen brauchbares daraus ´gezaubert´ werden. Die Aufnahme zeigt das Gebiet um Sinus Meridianum (links) und die Große Syrte (ganz rechts).

Gut zu erkennen ist die ungewöhnlich große nördliche Polarkappe, die wegen der Aphelstellung des Mars mitten im Marsfrühling dort noch nicht wesentlich abgetaut ist. Da wir in dieser Situation schon eher auf die Nordhalbkugel des Mars schauen, können wir diese fast komplett sehen.
 
 
 
 
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Beobachtungstips
 
 
 
 


 

 
Nebenbei bemerkt
 
Unser Sonnensystem
Alle Planeten, Planetoiden und Monde in unserem Sonnensystem. Mit ausführlichem Datenteil.
 
 
 
 
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