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Astronomie für Einsteiger: Sternbedeckungen: Mondrand als magischer Lichtschalter

Unvermittelt verschwinden Sterne am dunklen Ostrand des zunehmenden Mondes, wenn sich dessen Scheibe über sie hinweg schiebt, und tauchen nach spätestens einer Stunde an seinem Westrand wieder auf. Mit dem Fernglas oder Teleskop beobachtet, ist eine solche Sternbedeckung ein ästhetisches Erlebnis. Besonders spannend ist es, sich am richtigen Ort für eine streifende Sternbedeckung zu postieren und diese für eine wissenschaftliche Analyse auf Video aufzunehmen.
Mond und Uranus am 11. September 2014

Der Mond wandert im Laufe einer Nacht mit den Sternen von Ost nach West über das Firmament. Diese scheinbare Bewegung wird durch die Rotation der Erde hervorgerufen. Innerhalb von etwa zwei Minuten wandert der Mond dabei um seinen eigenen Winkeldurchmesser von 0,5 Grad weiter – dieser Effekt lässt sich gut mit einem fixierten Fernglas (am besten auf ein Stativ montiert) oder einem nicht nachgeführten Teleskop wahrnehmen.

Sternbedeckung durch den Mond | Das Verschwinden oder Erscheinen von hellen Sternen lässt sich sogar am beleuchteten Mondrand verfolgen – hier Regulus am 3. November 2007, beobachtet in Mexiko.

Infolge der Eigenbewegung des Mon­des auf seiner Bahn um die Erde rückt er aber auch gegenüber dem Sternenhintergrund von West nach Ost weiter, und zwar um etwas mehr als ein halbes Grad in einer Stunde. Dabei verdeckt die Mondscheibe gelegentlich einen helleren Stern, und gibt ihn – bei zentralem Durchgang – nach einer Stunde wieder frei. Anhand einer solchen Sternbedeckung lässt sich die Eigenbewegung unseres Erdtrabanten eindrucksvoll nachvollziehen.

Besonders reizvoll ist eine Sternbedeckung, wenn der Stern am dunklen Mondrand verschwindet (bei zunehmendem Mond) oder wieder auftaucht (bei abnehmendem Mond). Dann scheint sein Licht wie durch einen Schalter ausgeknipst oder wieder eingeschaltet zu werden. Steht der Beobachter an günstiger Stelle, dann kann er sogar eine streifende Sternbedeckung bestaunen: Die Berge und Täler des Mondrands sorgen dann für ein mehrfaches An- und Ausschalten des Sternlichts in schneller Folge.

Eine solche streifende Sternbedeckung durch den Mond ist für den visuellen Beobachter ein sehr ästhetisches Erlebnis. Wer es schafft, diesen Vorgang in einem Video mit Zeitregistrierung festzuhalten, der kann sogar im Nachhinein das Mondrandprofil quantitativ ausmessen. Die Genauigkeit übertrifft dabei bei Weitem die Auflösung des Teleskops und hängt allein von der Genauigkeit der Zeitmessung ab. Je heller dabei der Stern, desto deutlicher lässt sich das Ereignis beobachten.

Nun können Sie diese Ereignisse visuell genießen, doch es ist auch nicht schwer, eine wissenschaftlich verwertbare Aufzeichnung zu erstellen. Dazu beteiligt man sich am besten an einem Beobachterteam, das von verschiedenen Standorten aus unterschiedliche Höhenschnitte des Mondrands austestet. Solche Aktionen und ihre Auswertungen koordiniert im deutschsprachigen Raum die International Occultation Timing Association, European Section (IOTA/ES, www.iota-es.de).

Video-Aufnahme

Sternbedeckungen lassen sich prinzipiell mit jeder Art von analoger oder digitaler Videokamera aufnehmen. Allerdings sind Webcams und ältere Camcorder meist nicht empfindlich genug. Das Objektiv der Videokamera muss mit einem Halter hinter dem Okular montiert werden. Um dabei eine Vignettierung des Bilds zu vermeiden, sollte das Okular eine etwa 20 Millimeter weit draußen liegende Austrittspupille haben, das heißt gut geeignet sein für Brillenträger. Zudem kann man mit dem Kameraobjektiv etwas in das Okular hineinzoomen.

Mintron-Überwachungskamera | Mit einer hochempfindlichen CCTV-Kamera (hier eine Mintron) und einem 1,25-Zoll-Teleskopanschluss lässt sich eine Sternbedeckung per Framegrabber als digitales Video direkt auf dem Laptop aufzeichnen.

Noch besser eignen sich Überwachungskameras (CCTV) für den Nachteinsatz. Vor allem die Schwarz-Weiß-Versionen sind sehr empfindlich. Man kann das Objektiv abschrauben, durch einen 1,25-Zoll-Adapter (31,7 Millimeter) ersetzen und die CCTV-Kamera direkt im Fokus des Teleskops oder in Okularprojektion benutzen.

Überwachungskameras liefern ein Analogsignal, verfügen aber über keine eigene Bandaufzeichnung. Ihre Bilder lassen sich jedoch in Echtzeit von einem Framegrabber oder Videograbber digitalisieren und auf einem Laptop speichern. Voraussetzung ist eine schnelle Festplatte mit ausreichend Speicherplatz und ein USB-2.0-Anschluss. Ein geeigneter Framegrabber ist beispielsweise der KWorld/Xpert DVD Maker (erhältlich unter www.lechner-cctv.de). Er erfasst alle Halbbilder, und seine Informationsverluste sind gering. Mit der Freeware VirtualDub lässt sich ein AVI-Video aufzeichnen und halbbildweise auswerten, das heißt mit einer Zeitauflösung von effektiv zehn Millisekunden.

Für eine Auswertung ist auch eine Zeitinformation synchron zum Ereignis aufzuzeichnen. Im einfachsten Fall kann man das Display einer von den Zeitzeichen der PTB kontrollierten Uhr, ohne mit der Aufzeichnung auszusetzen, vor und nach der Bedeckung mit mehreren Sekundenwechseln aufnehmen. Die Zeitpunkte der dazwischenliegenden Bilder der Sternbedeckung lassen sich dann interpolieren. Bei vielen Kameras lässt sich eine interne Uhr einblenden; sie muss dann direkt vor dem Ereignis mit der Funkzeit synchronisiert werden. Beide Verfahren liefern aber nur eine Genauigkeit von einigen zehntel Sekunden.

Besser ist es, die Funkzeitsignale direkt in jedes Bild im Analogsignal einzuspeisen. Solch ein "Time-Inserter" wird zum Beispiel von der Alexander Meier Elektronik GmbH angeboten (www.ame-engineering.de). Es finden sich aber auch Bauanleitungen und Bezugsquellen für nicht-kommerzielle Bausätze im Internet.

Time-Inserter | Time-Inserter wie das Modell TIM-10 von AME speisen die genaue PTB-Funkzeit oder GPS-Zeit in das Video-Analogsignal ein und blenden die Zeit damit direkt in jedes Bild ein.

Sehr genau ist auch die direkt auf den Laptop gezogene GPS-Zeit. Dazu wird ein GPS-Empfänger für PCI-Slot oder USB-Anschluss benötigt, wie der GPS 18 USB von Garmin (www.garmin.com), der mit PPS-Technik (pulse-per-second) arbeitet. Im Internet ist verschiedene Freeware zu diesem Zweck verfügbar. Wird die digitalisierte Video­auf­nahme in Echtzeit auf dem Laptop gespeichert, dann lässt sich so jedes Einzelbild mit der GPS-Zeit registrieren.

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