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.

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"!

Dumm für uns Europäer ist die Tatsache, daß sich Mars während einer Perihelopposition stets weit südlich des Himmelsäquators aufhält, so daß wegen des starken Seeings dort auch mit größeren Instrumenten kaum Oberflächendetails ausmachen lassen. Eine Opposition später sind die Bedingungen hierzulande meist am besten, denn dann ist Mars noch nicht allzu weit hinter dem Perihel und steht trotzdem deutlich nördlich des Himmelsäquators. Bei gutem Seeing lassen sich dann die besten Fotos machen.

 

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:

Perihelopposition Mars 2018
Perihelopposition Mars 2018
Allgemeine Objektdaten:
Objektgröße:      22,5´´
Entfernung:       62.247.674 km
Helligkeit:       -2,30 mag
mittlere FH:      4,23 mag/"²
Koordinaten:      20h 08m 20,17s / -26° 29' 21"
Sternbild:        Steinbock (Capricornus [CAP])

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2018-08-21 21:30 UTC
Montierung:       Celestron CGE Pro
Teleskop:         TS Individual ED APO 70/420
Öffnung:            70 mm
Brennweite:       2384 mm (Barlow)
Öffnungsverh.:    f/34,1
Kamera:           TSGM120M
Filter:           IR-Passfilter 685nm
Einzelbelichtung: 0.163s, Gain: 100%
Stacking:         256
Belichtung eff:   2,6s
Bias/Rauschen:    188 ADU / 9 RMS (auf 16 Bit bezogen)
Vb:               369,9 ×
Theor. Grenzgröße 12,9 mag
Theor. Grenz-FH   16,6 mag/"²
Bildfeld:         1,73' × 1,73'
Abbildungsmaßstab 0,32", 0,11"², 98 km/Px

Bedingungen:
Horizonthöhe:     15° 51´
rel. Extinktion:  1,41 mag
Seeing:           Mäßig [4/10]
FWHM:             10,0 Pixel ≡ 3,2"
Reale Auflösung:  979 km
Transparenz:      5.5 fst
Himmelshelligk.:  nan mag/"²
Temperatur:       17°C


Info:
Während der Perihelopposition am 27.7.2018 kam uns der Mars mit 0,3858 AE besonders nahe und konnte mit einem scheinbaren Durchmesser von 24,3" punkten. Doch was nützt die schönste Perihelopposition, wenn der Mars nicht nur fast am tiefsten Punkt der Ekliptik steht, sondern sich von diesem Punkt aus gesehen, noch um gut 6° südlich davon befindet und damit keine 17° über den Horizont kommt? Just an diesem Tag hat es noch eine totale Mondfinsternis gegeben, bei der der Mond sogar mittig durch den Kernschatten der Erde lief. Leider hat das Wetter mal wieder nicht mitgespielt.

Fast einen Monat später entstand diese Aufnahme. Mehr als 70mm Öffnung waren wegen des starken Seeings kaum 16° über dem Horizont nicht sinnvoll, auch im Okular zeigte sich ein stark waberndes, orangenes Scheibchen ohne irgendwelche Details. Erschwerend kam hinzu, daß auf dem Mars seit Wochen extreme Sandstürme toben, die die Details verschwimmen lassen. Die Farben wurden der Aufnahme künstlich hinzugefügt um einen realistischen Eindruck wiederzugeben.
 
 
https://astrofotografie.hohmann-edv.de/aufnahmen/sonnensystem.mars.php?Y=2018
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