Tagbeobachtung

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Als Tagbeobachtung wird in der Astronomie und Geodäsie die Beobachtung von Gestirnen am hellen Tageshimmel bezeichnet. Sie ist bei der Sonnenbeobachtung selbstverständlich, doch wird sie auch manchmal bei anderen Himmelskörpern angewandt.

Tagbeobachtungen haben zahlreiche Nachteile gegenüber gegenüber solchen am Nachthimmel, aber auch einige spezielle Pluspunkte. Je klarer die Luft und je tiefer das Himmelsblau, desto besser. Mit zunehmender Meereshöhe wird der Himmel dunkler, wie im Hochgebirge und bei Flugreisen leicht festzustellen ist.

Die Venus ist untertags oft schon freiäugig sichtbar, andere Planeten und Sterne erster Größe in einem guten Feldstecher, Sterne 2. bis 5.Magnitude aber erst in einem Fernrohr von entsprechender Größe (siehe Bild).

Das Fernrohr bzw. Fernglas sollte jedoch eine kleine Austrittspupille haben (maximal 4 mm), weil die Pupille des Auges bei Tageslicht enger als in der Nacht ist. Deshalb sind Taschen-Ferngläser (z.B. Trinovid 8x20 oder Optolyth 10x25) durchaus geeignet, obwohl sie für Nachtbeobachtungen zu lichtschwach sind.

Die Sonne dient schon seit der Antike für Zeit- und Ortsbestimmungen sowie zur Navigation auf See. Mit einem modernen Theodolit kann man untertags auch den Polarstern für genaue Richtungsmessungen verwenden, was wie die Sonne zur astronomischen Orientierung von isoliert liegenden Vermessungsnetzen genützt wird, aber auch z.B. zur Ausrichtung von Hochspannungsmasten im Wald oder von Geschützen.

Die rasante Entwicklung der elektro-optischen Sensoren wird es bald ermöglichen, automatische Tagbeobachtungen mit Sternsensoren - wie schon längst in der bemannten Raumfahrt - durchzuführen. Dem Problem des starken Streulichts (Himmelsblau) dürfte sich einerseits mit digitalen Filtertechniken beikommen lassen, andrerseits mit optischen Mitteln wie dem Polarisationsfilter.

Inhaltsverzeichnis 1 Vor- und Nachteile 2 Tagbeobachtung von Fixsternen 2.1 Flächen- versus Punkthelligkeit 2.2 Polarstern 2.3 Andere helle Sterne 3 Tagbeobachtung von Planeten 4 Tagbeobachtung von Satelliten 5 Siehe auch

[Bearbeiten] Vor- und Nachteile

Zu den Vorteilen - d.h. den Gründen, warum diverse Tageslicht-Probleme in Kauf genommen werden - zählen:

• die Möglichkeit, ohne Zeiteinschränkung zu beobachten
• keine nächtliche Müdigkeit
• das Entfallen von teuren Überstunden, vermeidbaren Wegzeiten oder Nachtzuschlägen
• Kontrastminderung bzw. weniger Überstrahlung (manchmal wünschenswert bei Venus oder Mond)
• keine Beleuchtung notwendig, einfacheres Manipulieren mit Zusatzgeräten
• weniger störende Fluginsekten und Stechmücken.

Dem stehen gravierende Nachteile gegenüber:

• schlechte Sichtbarkeit bzw. Überstrahlung durch Sonne
• Einschränkung auf relativ helle Himmelskörper
• schwacher Kontrast gegenüber dem Taghimmel
• stärkere thermische Effekte (Sonnenstrahlung)
• störender Farbeffekt (Himmelsblau)
• schwierigere Fotografie als bei Nacht
• stärkere Reflexe in der Optik von Teleskop oder Kamera
• temperaturbedingt mehr Rauschen in den elektro-optischen Sensoren.

[Bearbeiten] Tagbeobachtung von Fixsternen

Sterne - d.h. weit entfernte Sonnen - sind relativ einfach am Taghimmel zu beobachten, wenn

• der genaue "scheinbare Ort" auf Himmelskugel bekannt ist,
• die Fokussierung der Oprik (die Scharfstellung auf unendlich) korrekt ist,
• und die Sternhelligkeit ausreicht, um sich vom Himmelsblau abzuheben.

[Bearbeiten] Flächen- versus Punkthelligkeit

Dass letzteres möglich ist, hängt mit einer wichtigen Besonderheit von Fernrohr-Beobachtungen zusammen: je stärker man die Vergrößerung wählt (durch ein geeignetes Okular), desto dunkler erscheint der Himmel im Gesichtsfeld.

Hingegen bleibt der Stern punktförmig (von Linsenfehlern abgesehen), egal wieviel man ihn vergrößert. Daher bleibt auch die Sternhelligkeit im Fernrohr dieselbe, während man den Himmel durch stärkere Vergrößerung "abdunkeln" kann. Einschränkend wirkt lediglich das seitliche Licht, das von der hellen Umgebung ins Auge fällt.

[Bearbeiten] Polarstern

Eine wichtige Nutzanwendung davon ist die Messung des Polarsterns in der Geodäsie. Der Polarstern lässt sich vorteilhaft zur genauen Orientierung von Vermessungsnetzen oder von Instrumenten verwenden - siehe Azimut Polaris - und wenn man es bei Tag machen kann, sind Aufwand und Kosten geringer.

Ein Stern 2. Größe wie Polaris (oder jene des Großen Wagens) ist in einem Theodolit mit 30-facher Vergrößerung deutlich zu sehen, wenn er sich etwa in der Mitte des Gesichtsfeldes befindet. Um das zu erreichen, genügt bereits eine Faustformel, in die 3 Größen eingehen: geografische Breite, Uhrzeit und Datum.

Mit größerer Erfahrung findet man Polaris auch ohne zu rechnen: sein Höhenwinkel ist innert ±0,7° ident mit der Breite (sogenannte Polhöhe z.B. für München und Wien B = 48,2°, also Höhenwinkel 47,7 bis 48,9°). Das Gesichtsfeld beträgt meist 2°, sodass man den Stern bald findet, wenn man 3-4 horizontale Suchschleifen zieht.

[Bearbeiten] Andere helle Sterne

Für andere Fixsterne gilt obiges analog, nur wird man um eine genauere Rechnung nicht herumkommen. Eine früher gut bewährte Methode ist, in der Nacht vor der gewünschten Tagbeobachtung einen Stern mit gleicher Deklination im Fernrohr einzustellen und die Montierung zu fixieren. Der Zeitunterschied der beiden Sterndurchgänge entspricht genau dem Unterschied der Rektaszension (jene Sternkoordinate, die der geografischen Länge entspricht).

Einige Gründe, Sterne bei Tag zu beobachten, können sein:

• Die technische Herausforderung
• ein Test von Fernrohr, Montierung oder Luftbedingungen
• der Wunsch, die Sache jemandem vorzuführen
• eine genaue Richtungsmessung
• die laufende Überwachung eines rasch Veränderlichen Sterns, einer Nova oder eines Doppelsterns
• eine Sternbedeckung durch den Mond oder durch einen Asteroiden
• ... (zu Planeten und Erdsatelliten siehe unten).

[Bearbeiten] Tagbeobachtung von Planeten

Bei Planeten erfordert die Tagbeobachtung einen ausreichenden Kontrast, weil sie nicht punktförmig wie Sterne, sondern als kleine Scheibchen erscheinen. Bei Venus und Merkur reicht der Kontrast fast immer - sogar noch bei leichten Wolkenschleiern. Ob auch sonnenferne Planeten wie Mars, Jupiter und Saturn gut sichtbar sind, hängt von deren Bahn und der Himmelshelligkeit ab. Hingegen erhalten Uranus und Neptun zuwenig Sonnenlicht, um sich im Himmelsblau noch abzuheben.

Auch feine Details der Planetenoberflächen verschwimmen, insbesondere wenn sie keine Rottöne haben. Wie "blass" der Mond am Taghimmel aussieht, gibt einen Eindruck davon.

Dennoch sind Tagbeobachtungen durchaus nützlich - etwa für Merkur und Venus, die von der Sonne maximal 20° bzw. 45° Winkelabstand haben können und ohnehin nur in der Dämmerung sichtbar sind. Gut messbar sind z.B. Größe und Rotation von Planeten, und auch die Beobachtung von vorausberechneten Sternbedeckungen kann gelingen.

[Bearbeiten] Tagbeobachtung von Satelliten

Für Erdsatelliten war von jeher die Dämmerung die beste Beobachtungszeit, weil sie später am Abend in den Erdschatten geraten. Traditionelle Tagbeobachtungen sind hingegen äußerst schwierig.
Mit größerer Optik und geeigneten CCD-Sensoren können sie jedoch gelingen, wenn der Himmel zusätzlich mit Polarisationsfilter gedämpft wird und sehr genaue Bahnelemente vorliegen.

In den ersten 2 Jahrzehnten der Raumfahrt haben sich im Rahmen der Moonwatch-Organisation (betreut vom SAO in Massachusetts) weltweit einige 100 Beobachterteams darauf spezialisiert, niedrig flliegende Satelliten in der Morgen. und Abenddämmerung zu beobachten, Besonders wichtig war dies für die Berechnung der Decays, der Wiedereintritte (Reentry) von Satelliten in die Erdatmosphäre knapp vor ihrem Verglühen. Diese visuellen Beobachtungen, die trotz der rasche Satellitenbewegung bis zu 10" genau sein können, haben sich aber um 1975 durch automatische Funkverfahren erübrigt.

Seit etwa 1980 wird auch versucht, Satellite Laser Ranging (SLR) bei Tage zu betreiben. Zwar trifft ein gut gesteuerter Laserstrahl den Satelliten auch bei Tage, doch benötigt die Auslösung des Zeitintervallzählers eine ausreichende Zahl von reflektierten Lichtquanten. In den Anfangszeiten der Satellitengeodäsie war diese viel zu gering und ging im Himmelsblau unter. Heute gelingen solche Messungen standardmäßig, wenn Torzeit-Schaltungen, Lasersteuerung und Empfangsfilterung gur auseinander abgestimmt sind. Damit ist eine Bahnbestimmung der Lasersatelliten rund um die Uhr prinzipiell möglich.

[Bearbeiten] Siehe auch

• Astrometrie, Astrofotografie, Planetologie, Sonnenphysik
• Visuelle Beobachtung, Dunst, Tagbogen
• Rudolf Brandt, Das Fernrohr des Sternfreundes, Kosmos-Verlag, Stuttgart 1958
• "Fixsternfahrplan" - Sternbeobachtungen am Tage mit dem Theodolit