Die Geschichte des Fernrohrs

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Der Mensch hat schon immer neugierig in den Himmel geschaut. Mit der Erfindung des Fernrohrs hat sich das Weltbild der Menschen seitdem stark verändert. Die Erfindung des Teleskops revolutionierte die Entwicklungen in der Geschichte der Astronomie. Als vor knapp vierhundert Jahren der italienische Astronom Galileo Galilei das Fernrohr an den Himmel richtete, machte er eine Reihe bedeutender Entdeckungen. In Das Jahr 1609 war ein magisches Jahr für die Wissenschaft. Johannes Kepler veröffentlichte seine Gesetze, mit Hilfe derer man die Bewegung der Planeten am Himmel schlüssig erklären konnte. Plötzlich konnten weit Entfernte Dinge näher und kleine größer betrachtet werden, wodurch vieles, bisher „ungesehenes“ entdeckt wurde.

Das erste Weltraum-Teleskop zeigte, was noch kein menschliches Auge gesehen hatte: Mondoberfläche, die Trabanten des Jupiter und die Sterne der Milchstraße. Dieser Vortrag beschäftigt sich mit der Geschichte der Fernrohre und den bahnbrechenden Erkenntnissen, die den Menschen ein völlig neues Bild vom Universum vermittelte. Die Faszination für den Himmelsblick schweißte fortan findige Linsenschleifer und Spiegelmacher, geniale Physikerinnen und angefressene Astronomen zu wagemutigen Arbeitsgemeinschaften zusammen.

Die Grundlagen der geometrischen Optik waren bereits in der Antike bekannt, und ein breites Spektrum der Anwendungen hatte sich früh entfaltet. Zum beispiel die ersten Lesebrillen erschienen im 13. Jahrhundert in Italien.
Mitte des 16. Jahrhunderts kam es in Italien zur Einführung neuer optischer Begriffe durch Mathematiker und Naturmagier. Sie waren in der perspektivistischen Tradition sehr bewandert, aber auch am Entwurf von Konkavspiegeln interessiert. Der für seine Spiegel berühmte venezianische Arzt und Mathematiker Ettore Ausonio (c. 1520 – c. 1570) unternahm als erster den Versuch, das Problem der Lokalisierung des Brennpunkts einerseits und der wahrnehmbaren Bilder in einem Konkavspiegel andererseits in einem Konzept zu vereinen. Diese beiden Phänomene waren, wie gesagt, zuvor völlig getrennt behandelt worden.

Linsen als Grundlage von Fernrohren
Der wichtigste Bestandteil von einem Fernrohr ist die Linse (benannt nach der Linsenform der Samen von Schmetterlingsblütlern). Dabei wurde das Prinzip der Linse wahrscheinlich erstmals bei einem Tropfen aus Wasser entdeckt. Bereits im alten Ägypten konnten Glasgegenstände hergestellt werden und dabei wurde entdeckt, dass beim Betrachten dieser Gegenstände bestimmte merkwürdige Verzerrungen beim Hindurchsehen im Zusammenhang mit Licht entstehen. Bereits Claudius Ptolemäus (etwa 85-160 n. Chr.) war der erste, der diese Lichtbrechungen in mit Wasser gefüllten Glaskugeln untersuchte. Bei in Form von mit Wasser gefüllten Glaskörpern fanden auch die ersten Linsen die praktische Anwendung.
Das Linsenteleskop ist das älteste Teleskop der Welt. Die Idee des Teleskops kam im frühen 17. Jahrhundert in Middelburg auf. Es wurde etwa um 1605 von einem holländischen Optiker entwickelt. Galileo Galilei war um 1610 dann der Erste, der ein Fernrohr zur astronomischen Beobachtung einsetzte und schnell wichtige astronomische Entdeckungen machte. Die technische Entwicklung schritt immer weiter, so dass die Qualität immer besser wurde. Der Aufbau der Objektive besteht mittlerweile aus zwei oder mehr Linsen. Das in dem Linsenfernrohr der Sternwarte verwendete Objektiv besteht aus zwei Linsen und wurde von dem deutschen Mönch Fraunhofer entwickelt. Der Abstand vom Objektiv zum Brennpunkt wird als Brennweite bezeichnet. Bei der Beobachtung werden die Objekte seiten- und höhenverkehrt abgebildet, das ganze Bild wird also um 180 Grad gedreht beobachtet.

Die Technik wurde im Lauf der Jahre immer weiter verbessert, die Fernrohre schafften immer bessere Vergrößerungen. Der deutsche Physiker Joseph von Fraunhofer (1787-1826), der einige Zeit im Benediktinerkloster zu Benediktbeuern in Südbayern lebte, arbeitete und dort auch eine Glashütte betrieb, verbesserte das achromatische Objektiv weiter: Er entdeckte, dass sich optische Fehler wie die sphärische Aberration weiter minimieren ließen, wenn sich die beiden Linsenelemente nicht berührten, sondern ein Abstand von einigen Millimetern zwischen ihnen verblieb: Die Luft in diesem Zwischenraum wirkte wie eine dritte Linse.
Das Objektiv, also das Licht sammelnde Medium, das dem zu beobachtenden Objekt zugewandt ist, ist eine bikonvexe, also beidseitig erhabene Glaslinse. Treten parallele Lichtstrahlen in sie ein, werden diese gebrochen, d. h. von ihrer ursprünglichen Richtung abgelenkt. In einer bestimmten Entfernung hinter dem Objektiv werden die Lichtstrahlen in einem Punkt, dem so genannten Brennpunkt wieder vereinigt. Der Abstand zwischen Objektiv und Brennpunkt ist die Brennweite. Im Brennpunkt entsteht ein kleines, auf dem Kopf stehendes Bild des beobachteten Gegenstandes.

Und nun wird es interessant: Platziert man hinter dem Brennpunkt eine weitere Linse, so kann man dieses Brennpunktbild wie mit einer Lupe vergrößert betrachten. Diese Linse, das Okular, war bei Lippershey eine bikonkave, d. h. beidseitig nach innen gewölbte Linse. Das Fernrohr lieferte aufrecht stehende Bilder.
Zum Beispiel Die Auflösung eines Teleskops wird durch den Objektivdurchmesser bestimmt. Der Grund dafür liegt in der Natur des Lichts: Licht kann als eine sogenannte „elektromagnetische Welle“ betrachtet werden. Streicht nun das Licht an einem Hindernis vorbei, so wird es ein wenig abgelenkt. Diese Beugung führt dazu, daß ein punktförmiger Stern nicht mehr als Punkt von Teleskop abgebildet wird. Er wird stattdessen zu einem kleinen Scheibchen verschmiert. Je größer der Objektivdurchmesser, desto kleiner wird das Beugungsscheibchen und desto größer ist das Auflösungsvermögen des Teleskops. Ein Fernrohr mit 20cm Objektivdurchmesser wird daher bei 100facher Vergrößerung mehr Details zeigen, als ein Fernrohr mit nur 6cm Objektivdurchmesser bei doppelt so großer Vergrößerung.

Streulicht und Vignettierung
Streulicht entsteht durch seitlichen Lichteinfall in den Tubus und durch Reflexionen an nicht gut geschwärzten mechanischen Komponenten inklusive der  Tubusinnenwand und ggf. der Taukappe. Streulicht ist ein großes Problem, da es allgemein kontrastmindernd wirkt. Da viele astronomische Objekte kontrastarm sind (schwache Nebel, Planetendetails und Sterne an der Wahrnehmungsgrenze) ist ein möglichst hoher Kontrast für eine gute Bildqualität genauso wichtig wie die Bildschärfe.

Aber welche Teleskop-Marke ist die beste?
Natürlich, das beste Teleskop ist dasjenige, das am häufigsten verwendet wird.
Es gibt eine Unzahl verschiedener Typen von Teleskopen und die Frage nach dem „besten“ ist ungefähr gleichzusetzen mit der Frage nach dem „besten“ Auto. Für beides gilt es zuerst den beabsichtigten Einsatz des Gerätes zu kennen. Man kann nicht mit Bestimmtheit sagen, dass diese oder jene Marke die beste ist. Natürlich gibt es bestimmte Teleskopmarken, von denen man ausgehen kann, dass sie für eine Serienproduktion hochwertige Teleskope herstellt. Dazu zählen z.B. auch die Marken Celestron, Vixen und Meade. Aber auch günstigere Marken, wie z.B. Skywatcher haben eine gute und überzeugende Qualität.

Die Funktion des Fernrohrs beruht auf der Sehwinkelvergrößerung des einfallenden Lichts. Je weiter entfernt ein Gegenstand vom Betrachter ist, desto kleiner wird der Sehwinkel und desto kleiner wird der Gegenstand. Sofern man also durch geschickte Brechung der Lichtstrahlen den Sehwinkel des einfallenden Lichts vergrößert, so vergrößert sich auch die erscheinende Größe des Gegenstandes. Die vordere Linse des Fernrohrs, auch Objektiv genannt, erzeugt bei der Brennweite ein Zwischenbild, welches durch die Linse beim Auge (das Okular) wie eine Lupe vergrößert wird.
Die Qualität eines Teleskops beginnt bei den Materialien, aus denen seine Komponenten bestehen.
Viele Hersteller werben mit hohen Vergrößerungen. Die maximal sinnvolle Vergrößerung beträgt etwa das Doppelte des Durchmessers in mm der Teleskopöffnung. Eine weiter Vergrößerung ist nicht sinnvoll, da das Bild unschärfer wird. Der Durchmesser des Spiegels bzw. der Linse ist also das wesentliche Qualitätsmerkmal.
Teleskope mit großem Öffnungsverhältnis bezeichnet man auch als „langsame“ und Teleskope mit kleinerem Öffnungsverhältnis als „schnelle“ Systeme. Refraktoren haben meist ein großes Öffnungsverhältnis, um die Farbfehler gering bzu halten. Es gibt aber auch schöne kompakte Großfeldrefraktoren mit kleinem Öffnungsverhältnis, die entweder sehr gut korrigiert sind oder wo man zugunsten der Kompaktheit Farbfehler in Kauf nimmt. Zum beispiel bei Newtons werden visuell gerne f6 Instrumente genommen. Aber auch f5 Instrumente sind ein gern gewählter Kompromiss zwischen fotografischer und visueller Anwendung. f8-f10 Newtons finden speziell in der Planetenbeobachtung ihren Einsatz. f4 Newtons werden eher fotografisch genutzt.

Was man mit einem Teleskop sehen kann hängt von einigen Faktoren ab, an erster Stelle sei hier die Öffnung zu nennen, also den Durchmesser der Linse oder des Spiegels. Die Öffnung bestimmt zunächst einmal die Lichtmenge die gesammelt werden kann, was insbesondere bei der Vielzahl von so genannten Deepskyobjekten (Nebeln, Galaxien ect.) wichtig ist, in kleineren Teleskopen erscheinen diese dann sehr viel schwächer oder sind gar überhaupt nicht zu sehen.
Zum Beispiel der Mond ist ein sehr lohnendes Objekt für die ersten Gehversuche am Sternenhimmel. Er ist in jedem Fernrohr schön anzuschauen. Das Teleskop zeigt Ihnen unzählige Krater teilweise mit den kleinen Zentralbergen in der Mitte. Allerdings ist dazu nicht jeder Zeitpunkt geeignet. Um auf dem Mond Konturen zu erkennen, braucht man starke Kontraste. Ideal sind die Schlagschatten während der Halbmondphase. Bei Vollmondes gibt es auf dem Mond keine Schatten und das Bild wirkt flau und kontrastarm.

Des Weiteren bestimmt die Öffnung auch das Auflösungsvermögen, je größer also die Öffnung ist, desto feinere Details können wahrgenommen werden. Dies alles unterliegt dann aber auch der Qualität des Spiegels bzw. der Linse, eine erstklassige Optik kann mehr zeigen als eine grottenschlechte, selbst wenn diese etwas größer ist, häufig wird allerdings auch die Qualität zu sehr in den Vordergrund gestellt, so kann ein erstklassiger 3″ Refraktor bei aller Exzellenz nicht annähernd so viel zeigen wie ein durchschnittlicher 8″ Spiegel, aber im Rahmen seiner Öffnung zeigt das hochwertige Gerät entscheidend mehr als ein einfaches Modell.
Teleskope verhalfen den Menschen in den letzten 400 Jahren zu einem ungeahnten Blick in ferne und aufregende Bereiche des Weltalls. Nahezu alle heutigen Erkenntnisse über Monde, Planetoiden, Planeten, Sonnen, Kometen, Nebel usw. haben die Erfindung des Fernrohrs als Grundlage. Und die Erkenntnisse nehmen mit verbesserten Methoden und Geräten weiterhin ständig zu. Der Begriff Teleskop bezeichnet heute alle Instrumente, die elektromagnetische Wellen sammeln und bündeln, um auch weit entfernte Objekte und Vorgänge besser beobachten zu können.

So etwa das legendäre Hubble-Weltraumteleskop.
Die Qualität und die Bedeutung der vielen Bilder aus dem Hubble-Weltraumteleskop hat den Weg des Universums wahrgenommen und hat dazu beigetragen, Astronomen verstehen, wie das Universum entstanden ist und wie lange geändert. Es gibt grundsätzlich drei verschiedene Arten von Teleskopen und den Einsatz neuer Technologien und die breite Interesse der Wissenschaftler an der Astronomie ist es jetzt möglich, sehr leistungsstarken Instrumente, die sehr verschieden von der ersten Teleskope , die im sechzehnten Jahrhundert gebaut wurden, sind zu schaffen Holland. Im Wesentlichen gibt es zwei Arten von Teleskopen : eine , die “ Linsenfernrohr „das Teleskop , dessen Ziel es besteht aus einer Reihe von Objektiven , die andere die Spiegelteleskop, ist das beliebteste Mittel eine Beobachtung Gerät, dessen Spiegel ist eine wichtige Komponente . Heute ist das Teleskop in verschiedenen Formen und Größen und Kosten der verschiedenen Modelle unterscheiden sich erheblich , je nachdem wie Sie vorhaben, es zu benutzen.


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