Seeing und FWHM

Seeing und FWHM

Das Seeing ist ein Maß für die Luftunruhe und die entstehende Bildunschärfe durch Verwirbelungen von Luftschichten und der Grund für das Wabern von Planeten bzw. das Funkeln/Flackern der Sterne. Hier im Video an der Aufnahme des Mondes und eines Sterns zu sehen:

Die im Video zu sehenden Verwirbelungen entstehen sowohl in der Atmosphäre, als auch in der näheren Umgebung des Teleskops z.B. durch Häuser, oder zu warm eingestellte Taukappen. Je schlechter das Seeing ist, desto mehr „wabern“ die Sterne über einen Pixelbereich und bilden mehr oder weniger große Sternen-Scheibchen.

William Henry Pickering (1858 - 1938) hat die Seeing-Qualität in einer nach ihm benannten Pickering Skala unterteilt. Auf dieser Seite (http://www.amateurastronomie.com/anfang/seeing/index.htm) wurden die 10 Stufen (1 – sehr schlecht bis 10 – perfekt) grafisch dargestellt.

Die Qualität des Seeing ist auch von der Wellenlänge des Lichts abhängig und wird über den FWHM-Wert definiert und in Bogensekunden angegeben, damit das Seeing auch rechnerisch einbezogen werden kann. FWHM bedeutet Full Width at Half Maximum und beschreibt die Halbwertsbreite der Helligkeitsverteilung des Beugungsscheibchens eines Sterns.

Unter https://www.meteoblue.com/de/wetter/outdoorsports/seeing/ kann ein stundengenaues Seeing für den eigene Standort gefunden werden

Je größer der FWHM-Wert ist, desto „verschmierter“ werden die Sterne abgebildet. Im Normalfall liegt in Deutschland ein FWHM-Wert von 2-4 Bogensekunden [‘‘] vor, wenn alle Einflussfaktoren einbezogen werden. Das bedeutet, dass ein Stern im besten Fall eine Winkelausdehnung von 2“ auf dem Chip haben kann. Dies ist wichtig, um zu bestimmen, welches Teleskop-Kamera-System gewählt werden sollte. Das System muss so aufgebaut sein, dass diese 2“ des Bogenscheibchens so auf die Pixel verteilt werden können, dass es weder zu over- noch zu undersampling kommt. Dafür wird der Abbildungsmaßstab des Teleskops und das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem herangezogen.

Die Seeing-Werte sind bei Wikipedia https://de.wikipedia.org/wiki/Seeing so definiert, dass 1“ ein gutes Seeing darstellt, 2“ im mittleren Bereich liegt und 5“ und mehr ein schlechtes Seeing ist. Unter sehr guten Bedingungen kann der Wert auch unter 1“ sinken. Daraus lassen sich folgende Bereiche definieren:

Seeing-DefinitionWertebereich FWHM
Sehr gut0,5“ – 1“
Gut1“ – 2“
OK2“ – 4“
Schlecht4“ – 5“
Sehr schlecht5“ – 6“

Die Seeing-Werte sind auch stark abhängig von der Höhe des Objekts über dem Horizont. Je näher ein Objekt am Horizont steht, umso länger ist der Weg des Lichts durch die Atmosphäre und desto größer wirken sich Luftunruhen auf das Bild aus.

Das nachfolgende Diagramm zeigt den Zusammenhang zwischen der Luftmasse (Maß für die Weglänge des Lichtes durch die Atmosphäre) und dem Winkel über dem Horizont in Abhängigkeit der Beobachterhöhe. (Die Formel zur Berechnung kann unter https://en.wikipedia.org/wiki/Air_mass_(astronomy) eingesehen werden.)

 

Ab einer Luftmasse von 1,5 (ca. 42° über dem Horizont) wirkt sich das Seeing auf Grund der längeren Strecke durch die Atmosphäre immer mehr auf die Bildqualität aus.