Astrofotografie: Venus

Venus

Venus ähnelt, was Größe und Masse betrifft, unserer Erde. Sie hat jedoch mit rund 460°C eine weitaus höhere Oberflächentemperatur und ist von einer völlig undurchsichtigen und im sichtbaren Licht strukturlosen Wolkendecke aus Schwefelsäuretröpfchen umgeben. Der atmosphärische Druck auf ihrer Oberfläche ist rund 90 × so hoch wie auf der Erde. Venus umkreist die Sonne auf einer praktisch kreisrunden Bahn in 243 Tagen in einer Entfernung von 108,21 Mio. Km. Alle 8 Jahre scheinen Venus und Sonne wieder an der selben Stelle am Himmel zu stehen. Ursache ist die sogenannte 8:13-Resonanz der Bahndaten von Venus und Erde, was bedeutet, daß Venus in 8 Jahren ziemlich genau 13 Umläufe um die Sonne macht. Die Unteren Konjunktionen verfrühen sich dabei lediglich um 2 Tage, Venus ist also minimal schneller.

Riesige, schmale Sichel - Venus nahe der Unteren Konjunktion

Dabei nähert sie sich der Erde während einer Unteren Konjunktion bis auf 39,87 Mio. Km an. Dann steigt ihr scheinbarer Durchmesser auf satte 63,5" an. Jedoch ist sie während dieser Zeit für uns Erdlinge nicht sichtbar, da sie von der Sonne völlig überstrahlt wird und uns außerdem noch ihre dunkle Seite zuwendet. Aber wenige Wochen davor und dahinter strahlt sie als hellstes Himmelsobjekt nach Sonne und Mond in ihrer Eigenschaft als "Morgenstern" oder "Abendstern". Schon mit einem billigen, kleinen Fernglas kann man die Venussichel kurz vor bzw. kurz nach der unteren Konjunktion gut erkennen (Foto rechts).

Klein und rund - Venus in der Oberen Konjunktion

Das andere Extrem ist die sogenannte Obere Konjunktion (Foto rechts), wenn die Venus also beihnahe hinter der Sonne steht. Sie erscheint uns in dieser Position zwar voll beleuchtet aber wegen der großen Entfernung entsprechend klein.

Die Wolken der Venus

Interessant ist die Fotografie der Venusatmosphäre im ultravioletten Licht ab ca. 400 nm und abwärts. Hier zeigen sich deutlich sichtbare, streifige Wolkentrukturen. Voraussetzung für eine erfolgreiche Fotografie im UV wäre eine langbrennweitige Spiegeloptik (ideal wäre ein Schiefspiegler), da Glas je nach Sorte UV-Licht absorbiert. Weiterhin wird ein handelsüblicher UV-Passfilter benötigt.
Bezugsquelle: Venusfilter [Teleskop-Service]

Die Nachtseite der Venus (Illustration)

wird normalerweise von den dichten Wolken der Venusatmosphäre komplett verdeckt. Es gibt aber ein paar spektrale ´Fenster´ durch die ein Blick auf die Oberfläche der Venus möglich ist. Freilich kein Blick im herkömmlichen Sinne, sondern vielmehr ein Abbild der Wärmestrukturen auf der heißen Oberfläche. Das einzige, für den Amateurastronomen nutzbare Fenster befindet sich bei 1.020 nm, eine Wellenlänge, die durchaus noch in der Reichweite gängiger CCD-Chips liegt. Das Bild rechts ist nur eine Montage, die zeigt was man mit einem solchen Filter so alles anstellen kann. Doch was leuchtet da?

Im Mittel haben wir mit rund 460°C, also 733K Oberflächentemperatur eine Infrarotstrahlung, deren Maximum bei 3.953 nm liegt. Da fällt im sichtbaren, tiefroten Licht durchaus noch ein geringer Rest an Strahlung ab, die Oberfläche der Venus dürfte also wie eine Herdplatte in dunkler Nacht tiefrot glimmen. Ganz anders sieht das im infraroten Licht aus. Bei 4 µm leuchtet die Venusoberfläche strahlend hell, und das ist keineswegs reflektiertes Sonnenlicht! Und dazwischen, etwa bei 1 µm, wird immer noch reichlich Strahlung abgegeben, die die Venusatmosphäre durch schmalbandige Fenster verlassen kann. Zum Vergleich: Die Erdoberfläche strahlt bei 15°C (288K) mit einem Maximum bei 10.062 nm...

Fotografisch ließe sich dieses Fenster durchaus nutzen, wenn man einen Schmalbandfilter mit einer Durchlasswellenlänge von eben diesen 1.020 nm hätte. Durchlassbreite ca. ±10 nm. Leider werden derartige Filter nicht hergestellt. Einige ´Extrem-Astrofotografen´ haben es mit einem Kantenfilter versucht, der ab 1.000 nm ´aufmacht´. Und tatsächlich - sie konnten die Nachtseite der Venus damit wenigstens andeutungsweise sichtbar machen.

Venusaufnahmen & verwendete Aufnahmetechnik:

Wegen der großen Menge der Venusaufnahmen habe ich auf eine Übersicht umgestellt, auf der nur die jeweils netteste Aufnahme gezeigt wird. Die Links führen dann jeweils zu allen Aufnahmen, die in den betreffenden Jahr gemacht wurden.

Aufnahmen von der Venus 2004

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2004-06-08 08:33 UTC
Montierung:       
Teleskop:         SNS 60/750 Refraktor
Öffnung:            60 mm
Brennweite:       1200 mm
Öffnungsverh.:    f/20,0
Kamera:           Jenoptik JD 4100
Filter:           Sonnenfilterfolie+IR-Sperrfilter
Einzelbelichtung: 1/50s
Stacking:         Einzelaufnahme
Vb:               140,5 ×
Bildfeld:         18,22' × 18,22'
Abbildungsmaßstab 0,85", 0,73"², 178,9 km/Px

Info:
Am 8.6.2004 fand zwischen 07:20 und 13:23 MESZ ein Venustransit statt. Bei einem Venustransit stehen Sonne, Venus und Erde derart genau in einer Reihe, daß sich die Venus, von der Erde aus gesehen, vor die Sonne schiebt, eine partielle Sonnenfinsternis also.
Da die Venus aber nur ca. 1/1000 der Sonne verdeckt, wird man das mit dem bloßen Auge nicht bemerken. Mit einem Teleskop kann man den Planeten dann aber als dunkle Scheibe vor der Sonne erkennen. Ein solcher, von Mitteleuropa beobachtbarer Venustransit ist ein extrem seltenes Ereignis, welches nur alle ca. 120 Jahre stattfindet:

Letzter Durchgang:  6.12.1882
Nächster Durchgang: 8.12.2125

Zur Aufnahme
Der Venustransit konnte an diesem Tage bei prächtigen Bedingungen sehr gut beobachtet werden. Ein extremer Glücksfall im ansonsten sehr verregneten Juni 2004! Fotografiert wurde afokal durch ein 20mm-Okular bei vollem Zoom, woraus sich eine effektive Brennweite von 1,2 m ergeben hat.

Nicht eingenordet (ca. 42° gegen den Uhrzeigersinn gedreht)

Aufnahmen von der Venus 2005

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2005-11-12 14:20 UTC
Montierung:       Celestron Gabel
Teleskop:         Celestron C14
Öffnung:           356 mm
Brennweite:       7820 mm (Barlow)
Öffnungsverh.:    f/22,0
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K
Filter:           IR-Sperrfilter
Einzelbelichtung: 1/250s, Gain: 0%, γ min
Stacking:         16 aus 256, handverlesen
Vb:               812,5 ×
Bildfeld:         0,53' × 0,53'
Abbildungsmaßstab 0,15", 0,02"², 64,280 Km/Px

Info:
Auch am hellichten Tage läßt sich Venus mit dem Teleskop sehr gut beobachten und fotografieren, wie diese Aufnahme beweist. Da ihre Flächenhelligkeit um Zehnerpotenzen heller ist, als unser Himmelshintergrund, erscheint letzterer bei korrekter Belichtung pechschwarz.

Die zweite Aufnahme zeigt die beste Einzelaufnahme. Hier zeigt sich, welche Qualitätsverbesserung mit einer Rauschreduktion um den Faktor 4 bei nur 16 Additionen bereits möglich ist.

Venussichel kurz vor unterer Konjunktion

Aufnahmen von der Venus 2006

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2006-01-13 10:24 UTC
Montierung:       
Teleskop:         SNS 60/750 Refraktor
Öffnung:            60 mm
Brennweite:        750 mm
Öffnungsverh.:    f/12,5
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K
Filter:           IR-Sperrfilter
Einzelbelichtung: 1/1000s, Gain: 0%, γ max
Stacking:         10 aus 256, handverlesen
Vb:               77,9 ×
Bildfeld:         4,11' × 3,08'
Abbildungsmaßstab 1,54", 2,37"², 297,7 Km/Px

Info:
Die Venussichel 13½ Stunden vor der unteren Konjunktion und ca. 6 Stunden nach der größten Annäherung an die Erde. Der visuelle Abstand zur Sonne ist zum Zeitpunkt der Aufnahme an seinem Minimum von 5,5° angekommen. Da sich die Erde nun langsam von ihrem Perihel wieder entfernt, fällt der Zeitpunkt der unteren Konjunktion nicht exakt mit dem Zeitpunkt der größten Annäherung zusammen, letztere verfrüht sich diesmal um ca. 19 Stunden.

Der "Lichtschutz" des besagten Kamins und eine eilig zusammengebastelte, überlange Tauschutzkappe wirkten sich sehr positiv auf den Kontrast der Aufnahme aus.

Aufnahmen von der Venus 2007

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2007-07-26 13:10 UTC
Montierung:       Meade LX200GPS (G
Teleskop:         Meade 10" SCT
Öffnung:           254 mm
Brennweite:       2950 mm
Öffnungsverh.:    f/11,6
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K - S/W-Mod
Filter:           IR-Passfilter 685nm
Einzelbelichtung: 1/1000s, Gain: 13%, γ max
Stacking:         16 aus 4.200, handverlesen
Vb:               306,5 ×
Bildfeld:         1,04' × 1,04'
Abbildungsmaßstab 0,39", 0,15"², 101,6 km/Px

Info:
10 Tage später: Abermals ist die Venussichel deutlich größer und schmaler geworden. Aus der großen Anzahl der aufgenommenen Bilder wurden diesmal nur die allerbesten selektiert, was für eine überraschend hohe Schärfe des Summenbilds gesorgt hat, welches nur noch geringfügig nachgeschärft werden mußte. Farbe und Hintergrund wurden wie in den vergangenen 2 Aufnahmen nachträglich hinzugefügt.

Aufnahmen von der Venus 2009

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2009-01-09 15:41 UTC
Montierung:       Meade LX200GPS (G
Teleskop:         Meade 10" SCT
Öffnung:           254 mm
Brennweite:       2950 mm
Öffnungsverh.:    f/11,6
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K - S/W-Mod
Filter:           UV-Passfilter 390-290nm
Einzelbelichtung: 1/25s, Gain: 13%, γ min
Stacking:         400 aus 8.768, handverlesen
Belichtung eff:   4,0s
Vb:               306,5 ×
Bildfeld:         1,04' × 1,04'
Abbildungsmaßstab 0,39", 0,15"², 205,6 km/Px

Info:
Im UV-Licht zeigt die Atmosphäre unseres Nachbarplaneten gewisse, sehr feine und kontrastarme Strukturen. Diese entstehen durch unterschiedlich starke Reflexion in der oberen Venusatmosphäre und sind in der genauen Wirkungsweise noch nicht vollstandig verstanden. Für eine noch bessere Darstellung ist allerdings sehr gutes Seeing erforderlich.

Wegen dem nicht optimalen Seeing mußte die Aufnahme sehr stark nachgeschärft werden, dabei besteht immer die Gefahr, daß man sich Schärfungsartefakte einhandelt und diese hinterher nicht mehr von den Albedostrukturen unterscheiden kann. Aus diesem Grunde habe ich die Aufnahme in 4 Gruppen gestackt, mit unterschiedlichen Methoden geschärft, hinterher miteinander verglichen und nochmals gestackt. So kann man einigermaßen sicher sein, daß die gezeigten Albedostrukturen nicht irdischen Ursprungs sind.

Aufnahmen von der Venus 2010

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2010-02-02 11:57 UTC
Montierung:       Meade LX200GPS (G
Teleskop:         SNS 60/750 Refraktor
Öffnung:            60 mm
Brennweite:       1900 mm (Barlow)
Öffnungsverh.:    f/31,7
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K - S/W-Mod
Filter:           Rotfilter
Einzelbelichtung: 1/1000s, Gain: 24%, γ min
Stacking:         121 aus 1.016, handverlesen
Vb:               197,4 ×
Bildfeld:         1,62' × 1,62'
Abbildungsmaßstab 0,61", 0,37"², 751,1 km/Px

Info:
Nur gut 5° östlich, und damit beinahe hinter der Sonne, zeigte sich Venus heute als rundes Scheibchen am leicht bewölkten Tölzer Tageshimmel. Der Kontrast zum milchig blauen Himmel konnte durch einen Rotfilter merklich gesteigert werden. Auch visuell war das kleine Planetenscheibchen trotz ´groben´ Seeing von der erwärmten Hausfassade blickweise mit erstaunlicher Schärfe zu sehen. Die Farbgestaltung ist ´künstlich´ und soll den visuellen Eindruck möglichst naturgetreu wiedergeben.

Aufnahmen von der Venus 2012

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2012-05-26 16:18 UTC
Montierung:       EQ1
Teleskop:         TS Individual ED APO 70/420
Öffnung:            70 mm
Brennweite:       2665 mm (Barlow)
Öffnungsverh.:    f/38,1
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K - S/W-Mod
Filter:           IR-Passfilter 685nm
Einzelbelichtung: 1/100s, Gain: 3%, γ min
Stacking:         2685 aus 5098 handverlesen
Belichtung eff:   0,5s
Rauschen:         350 ADU (auf 16 Bit bezogen)
Vb:               276,9 ×
Theor. Grenzgröße 10,6 mag
Theor. Grenz-FH   11,9 mag/"²
Bildfeld:         1,16' × 1,16'
Abbildungsmaßstab 0,43", 0,19"², 96 km/Px

Info:
Anläßlich eines gemeinsamen Astrotreffens unserer Isartaler Sternfreunde galt der Schwerpunkt der Beobachtungen am Nachmittag der Sonne und der schmalen Venussichel. Nun nähert sich unserer Nachbarplanet langsam seiner Unteren Konjunktion, die diesmal genau genug für einen Venustransit ist. Starke Winböen bei ansonsten guten Bedingungen haben das Teleskop zeitweise ordentlich durchgeschüttelt. Trotzdem war der Anteil an brauchbaren Einzelbildern dank des recht guten Seeings im Schatten eines großen Baums erstaunlich hoch. Das wiederum nährte die winzig kleine Hoffnung, wenigstens andeutungsweise etwas von der unbeleuchteten Venusseite im Infrarot zu sehen, doch diese Hoffnung konnte nicht erfüllt werden. Ein Schmalbandfilter bei 1.020 nm könnte sowas durchaus möglich machen.

Dem 2. Bild
wurde der helle Tageshimmel künstlich hinzugefügt und zeigt Venus, durch das Okular betrachtet, sehr realistisch.

Im 3. Bild
habe ich mal illustriert, wie man die Nachtseite der Venus mit einem Schmalbandfilter sichtbar machen könnte. Bevor aber solche Filter auf den Markt kommen, wird es allerdings bei einer solchen Illustration bleiben...

Aufnahmen von der Venus 2013

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2013-12-08 16:13 UTC
Montierung:       Meade LX200GPS (G
Teleskop:         SNS 60/750 Refraktor
Öffnung:            60 mm
Brennweite:       1900 mm (Barlow)
Öffnungsverh.:    f/31,7
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K - S/W-Mod
Filter:           IR-Passfilter 685nm
Einzelbelichtung: 1/100s, Gain: 0%, γ min
Stacking:         255
Belichtung eff:   0,2s
Vb:               197,4 ×
Bildfeld:         1,62' × 1,62'
Abbildungsmaßstab 0,61", 0,37"², 174 km/Px

Info:
Nun nähert sich Venus wieder ihrer Unteren Konjunktion und strahlt als "Abendstern" mit maximaler Helligkeit. So dicht über dem Horizont ist das Seeing meist nicht so toll, so daß in der Bildbearbeitung kräftig nachgeschärft werden mußte.

Aufnahmen von der Venus 2014

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2014-01-13 09:57 UTC
Montierung:       Meade LX200GPS (G
Teleskop:         Meade 10" SCT
Öffnung:           254 mm
Brennweite:       3075 mm
Öffnungsverh.:    f/12,1
Kamera:           Philips ToUcam PCVC840K - S/W-Mod
Filter:           IR-Passfilter 685nm
Einzelbelichtung: 1/1000s, Gain: 16%, γ min
Stacking:         256 aus 1120 handverlesen
Vb:               319,5 ×
Theor. Grenzgröße 7,4 mag
Theor. Grenz-FH   10,3 mag/"²
Bildfeld:         4,01' × 3,01'
Abbildungsmaßstab 0,38", 0,14"², 73 km/Px

Info:
Wie so häufig spielte das Wetter am Tag der Unteren Konjunktion am 11.1.2014 um 13:24 MEZ nicht mit - starkes Schleiergewölk streute das Licht der Sonne derart stark, daß die Venussichel nicht einmal ansatzweise zu sehen war. Am Tag danach das gleiche Spiel. Am Tag Nr. 2, 45 Stunden später, dann endlich ein guter "Durchblick" bei einem Seeing, das hätte angesichts der Sonneneinstrahlung und der nahenden Kaltfront weit schlechter sein können.

Wie schon 2006 nutzte ich den Schatten des Kamins vom gegenüber liegenden Haus um das Streulicht von der nahen Sonne möglichst gering zu halten. Der IR-Kantenfilter beruhigte nicht nur das Seeing etwas, sondern verstärkte auch den Kontrast zwischen dem klaren, hellblauen Himmel und der Venussichel beträchtlich. Das Bild wurde nachträglich in realistischen Farben eingefärbt.

Das 2. Bild zeigt das beste Einzelbild unbehandelt.

Aufnahmen von der Venus 2017

Aufnahmedaten:
Aufnahmezeit:     2017-01-28 14:05 UTC
Montierung:       EQ5
Teleskop:         SNS 60/750 Refraktor
Öffnung:            60 mm
Brennweite:        750 mm
Öffnungsverh.:    f/12,5
Kamera:           TSGM120M
Filter:           IR-Passfilter 685nm
Einzelbelichtung: 1/320s, Gain: 0%
Stacking:         95 aus 2042 handverlesen
Vb:               116,4 ×
Bildfeld:         2,75' × 2,75'
Abbildungsmaßstab 1,03", 1,06"², 423 km/Px

Info:
Es muß nicht immer die ´große Tüte´ sein. Aber Venus am hellichten Tage mit einer derart kleinen Optik? Kein Problem, geht sogar erstaunlich gut. Das Summenbild aus den prozentual wenigen guten Einzelbilder konnte mit kleinem Radius recht gut nachgeschärft werden. Damit geht das Ergebnis an die äußersten Grenzen dessen, was mit dieser kleinen Optik machbar ist. Die Farbe wurde der Aufnahme hinzugefügt um einen möglichst realitätsnahen Eindruck zu bekommen.

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