Wie kann man die benötigten Brennweiten bestimmen ?

Man sagt, daβ im Allgemeinen drei Brennweiten genügen, zumindest am Anfang. ... Aber wie kann man diese herausfinden ?

Man muβ über die Austrittspupille des Okulars fahren, dem Gegenstück zur Eintrittspupille des Auges. Die Pupillen des menschlichen Auges können sich maximal auf 7 mm öffnen (bei kleinen Kindern bis auf 8 mm). Mit dem Alter verringert sich die maximale Öffnung auf ca. 5 mm. Man nennt die Austrittspupille auch die „Lichtstärke“, was eine erste Idee gibt, worum es sich handelt.

Man kann aber auch an ein 7x50 Fernglas denken, das für die Jagd in der Dämmerung optimiert ist und daher eine Austrittspupille hat, die der maximalen Öffnung der menschlichen Pupille entspricht, also 7 mm. Ein 7x50 Fernglas hat somit eine Vergröβerung von 7x und gleichzeitig eine Lichtstärke/Austrittspupille von 7 (mm).

Und 7x7 macht ~ 50.

Da die 50 (mm) der Objektivdurchmesser sind, haben wir also alle Elemente der Formel um die Austrittspupille/Lichtsstärke zu berechnen:

Aber wie findet man die Vergröβerung ? Das ist eine Formel, die jeder Amateurastronom kennt und kennen muβ:

 (Ganz unten auf dieser Seite findet ihr noch eine weitere Formel zur Berechnug der Austrittspupille).

Mit unserem Wissen von der vorherigen Seite über das Gesichtsfeld kommen wir damit zu dem Zwischenschluβ, daβ ein

das wir suchen, das sogenannte Übersichtsokular, nicht hoch vergröβern darf (um über ein groβes Feld zu verfügen) und möglichst keine Austrittspupille von über 7 mm haben sollte (da ansonsten die aus dem Okular kommenden Lichtstrahlen teilweise an der Eintrittspupille unseres Auges vorbeigehen). Bei einem wirklich lichtverschmutzten Himmel und bei älteren Personen (das hängt vom Individuum ab), sollte man vielleicht mit der Austrittspupille auf 6 mm oder 5 mm zurückgehen.

Die folgende Tabelle vergleicht drei verschiedene "F/Ds" gängiger Teleskope (die Farben der Zahlen = Rechenergebnisse entsprechen den Farben der auf dieser Seite gezeigten Formeln):

Man erkennt, daβ für eine Öffnungszahl F/D von 5 (Newtons), das 40 mm Okular schon eine Austrittspupille von über 7 mm hat. Das ist nicht schlecht an sich (und stört nicht weiter), aber in einer lichtverschmutzten Stadt ist es wahrscheinlich zuviel. Das 30 mm Okular (Austrittspupille von 6 mm) wäre in diesem Fall sicher besser, weil der (verschmutzte) Himmelshintergrund verdunkelt und dadurch der Kontrast erhöht wird. Die beobachteten Himmelsobjekte sollten somit besser gegenüber dem Himmelhintergrund herausstechen. (Hoffentlich tun sie es, ... das hängt natürlich vom Grad der Lichtverschmutzung ab; notfalls kann man auch noch auf eine AP von 5 mm zurückgehen (25 mm Okular), aber da wird dann - wie wir auf der vorherigen Seite gesehen haben - wegen der höheren Vergröβerung normalerweise auch das Feld kleiner).

Achtung, apropos Feld: Niemals ein 40 mm Okular in 1,25 Zoll (31,75 mm) kaufen; es entsteht der sogenannte "Tunneleffekt", weil bei 1,25 Zoll Okularen mit einer Brennweite von über 32 mm der Innendurchmesser der Okularhülse mit 31,75 mm zu klein wird, um das ganze mögliche Feld zu erfassen. Das Übersichtsokular ist deshalb der einzige Fall (bei visueller Beobachtung), wo man über ein 2 Zoll Okular (50,8 mm Durchmesser) nachdenken kann. Aber dann muβ man auch einen Zenitspiegel in 2 Zoll kaufen (für Refraktoren, Schmidt-Cassegrains und Maksutovs, ein Newton braucht das nicht) und sonstiges Zubehör (Filter ?) auch in 2 Zoll. Meiner Meinung nach reicht aber - vorallem in der Stadt - das 32 mm Plössl Okular (maximales Feld in 1,25") als Übersichtsokular vollkommen aus. (Beim Maksutov aber eher nicht; siehe weiter unten für eine Alternative). Oder aber man kauft sich ein einziges (sehr) teures Okular mit ganz groβem scheinbarem Gesichtsfeld (vorherige Seite) von z.B. 24 mm (aber in 1,25"), womit dasselbe wahre Gesichtsfeld am Himmel erreicht wird (siehe nächste Seite).

Man kann der Tabelle ebenfalls entnehmen, daβ man für eine Öffnungszahl F/D von 10 (Refraktoren, Schmidt-Cassegrains) schon ein Okular von 50 oder 55 mm braucht (in 2 Zoll wegen des Tunneleffekts), um wenigstens eine Austrittspupille von 5 mm  zu erreichen. Es gab aber lange nur 2 Firmen auf dem Markt: Meade und Televue, die solche "seltsamen Wesen" überhaupt anboten (heute gibt es aber auch "Klone" aus China).

Für eine Öffnungszahl F/D von 15 (Maksutovs) kommt man auch mit einem Okular von 40 mm (in 2 Zoll !) nur auf eine Austrittspupille von 2,7 mm. Man bräuchte da ein Okular von 75 oder 80 mm, was man im europäischen Markt gar nicht findet, weil sie 3 Zoll Durchmesser haben müβten. Ich habe zwar in den USA solche Okulare gesehen (siehe ganz unten im Link), aber obwohl sie in 2 Zoll sind, würde sich bei diesen Okularen auch wieder der Tunneleffekt einstellen (36° scheinbares Gesichtsfeld für das 72 mm und 31° für das 85 mm Okular). Das liegt daran, daβ auch die 2 Zoll Okularhülse hier an ihre Grenzen kommt, und das Feld durch die Hülse beschnitten wird.

Eine Alternative für die beiden letzten Fälle wäre ein guter, visuell tauglicher (!) 0,67x Brennweitenreduzierer / "focal reducer" (nicht 0,5x oder 0,33x wegen der "Vignettierung" / Beschneidung des Feldes bei SCs und Maks durch das lange, weit in den Tubus hineinreichende Blendrohr), d.h. das Gegenteil einer Barlowlinse.

Da ich kein 2 Zoll Zubehör kaufen wollte (Okulare, Zenitspiegel, Filter), habe ich kürzlich an meinem Celestron 6 (F/D von 10) mit einer Kombination dieses günstigen Brennweitenreduzierers / Telekompressors, mit jener kaum teureren Verlängerung experimentiert. (Laβt Euch nicht durch die Aufschrift 0.5x auf dem Reducer irritieren, der Reduktionsfaktor hängt ausschlieβlich vom Abstand des Reducers von der Feldblende des Okulars ab !). Die Resultate waren sehr vielversprechend; keine Vignettierung mit 1,25 Zoll Okularen, weil die Reduzierung der Brennweite des Teleskops sich auf  lediglich 60% (oder 0,6x) beschränkte. Setzt man eine längere Verlängerungshülse ein (man kann z.B. den Reducer anstatt der Barlowlinse in die Barlow-Hülse einschrauben), um auf eine Reduktionsfaktor von 0,5x oder 0,33x zu kommen, kann aber eine Vignettierung entstehen. (Das Risiko ist aber sehr gering bei visuell, solange man bei 1.25" Okularen bleibt, weil  der Durchmesser des Blendrohres bei den SCs 38 mm beträgt, die Feldblende von 1,25" Okularen aber 27 mm nicht überschreiten kann). Auf der anderen Seite, wenn man den Reducer direkt in's Okular schraubt, reduziert sich die Brennweite des Teleskops lediglich auf 0,8x (bzw. das Feld vergröβert sich um den umgekehrten Faktor 1/0,8 = 1,25 fach), was praktisch nichts bringt. Mit der 18 mm Verlängerungshülse dagegen, erweitert sich das wahre Gesichtsfeld am Himmel im 32 mm Plössl (max. Feld für 1.25" Okulare) von 1° (Plejaden passen nicht in's Gesichtsfeld) auf 1.6° (Plejaden passen gut in's Feld mit noch Platz auβen herum), was wirklich schon sehr schön ist. ... Und man kann diese Verlängerung (plus Reducer) an allen seinen Okularen (und Vergrösserungen) einsetzen.

Schlieβlich muβ man beim Übersichtsokular auch sehr auf das scheinbare Gesichtsfeld (besonders auf die Feldblende) des Okulares selber achten (dazu die nächste Seite) und auch auf sein Gewicht (besonders wenn es in 2 Zoll ist): es gibt da richtige "Handgranaten", die deutlich über ein Kilogramm wiegen und Teleskope (Dobsons) in die Knie zwingen, sowie die Montierungen überlasten.

Mit diesem Okular sollen Galaxien erreicht werden und andere Deepsky-Objekte, die eine schwächere (Flächen-) Helligkeit haben, wie Gasnebel, usw. Die Idee ist, einen optimalen Kontrast zu erhalten, und somit einen Kompromiss zwischen Vergröβerung (dunklerer Himmelshintergund) und Feld (hellerer Himmelshintergund).

Allgemein wird eine Austrittspupille zwischen 1,5 und 2,5 mm vorgeschlagen, weil bei einer Austrittspupille von 2 mm eigentlich schon die beste Auflösung für unserere Augen erreicht ist (und nicht erst bei 1 mm, wie viele sagen).

Wenn man die Tabelle betrachtet, dann kommt man für eine Öffnungszahl F/D von 10 mit einem 20 mm Okular auf die Pupille von 2 mm (man sollte aber nicht absolut auf die 2 mm fixiert sein) und für ein F/D von 15 mit einem 30 mm Okular. Für die Öffnungszahl F/D von 5, wäre ein 10 mm Okular rein theoretisch das beste; viele wählen aber auch ein 12 oder 13 mm Okular (AP von 2,5).

Hierbei handelt es sich um das Okular für hohe Vergröβerungen (Mond, Planeten und Doppelsterne, aber auch Kugelsternhaufen und planetarische Nebel, bei denen das Licht "konzentriert" und nicht "auf die Fläche verteilt" ist). Meiner Meinung nach sollte die Austrittspupille mindestens 1 mm und höchstens 0,75 mm betragen (andere sagen bis zu 0,5 mm).

Bei 1 mm Austrittspupille vergröβert man noch ein biβchen über die beste Auflösung für unser Auge hinaus, was bei der Detailerkenntnis hilft (wenn genug Licht da ist). Vergröβert man höher, wird das Bild dunkel und flau (man hat nicht mehr genug "Lichtstärke", weshalb man es auch die "leere Vergröβerung" nennt). 

Ich schlage daher vorher, zunächst ein Okular mit 1 mm Austrittspupille zu nehmen (siehe Tabelle für die Okularbrennweiten bei verschiedenen

F/Ds) und dann zu testen (mit Okularen von Kollegen oder auf Teleskoptreffen), ob das Teleskop mehr verträgt, um dann erst eventuell ein höhervergröβerndes Okular zu erwerben. [Man sagt, daβ vorallem Refraktoren mehr vertragen (besonders mehr als 0,75 mm), ... aber das alles hängt auch noch ab von der Beziehung zwischen dem Auflösungsvermögen (= Durchmesser allein, nicht F/D !) der Optik und dem "Seeing" (siehe die Spalte "Arcsec" im Link, die möglichst nahe bei "1" liegen sollte]).

Aber jeder macht das natürlich nach seinem Geschmack ! (Auch wenn man hört, daβ gerade Anfänger dazu neigen, zu hoch vergröβern zu wollen).

Zu weiteren Formeln zur Berechnung des scheinbaren Gesichtsfeldes der Okulare, siehe die nächste Seite.