Mond: Testfotos (Belichtung, Blende)

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Auf dieser Seite zeige ich Testfotos, die mit der Sony RX10 M4 aufgenommen wurden. Dabei geht es um zwei Fragen: (1) Ab welcher Belichtungszeit werden Mondfotos scharf? (2) Wie wirkt sich der Blendenwert auf die Schärfe aus?

Ich bin auf diese Fragen anläßlich meiner Fotos einer totalen Mondfinsternis gestoßen. Dabei fiel mit auf, dass die Fotos, die in der totalen Phase aufgenommen wurden, durchweg (also nicht nur bei mir) unscharf sind, während Fotos gegen Ende der Finsternis den Mond scharf zeigen. Bei meinen Recherchen im Internet habe ich keine wirklich schlüssigen oder stimmigen Antworten darauf gefunden. Deshalb "bastele" ich mir eine eigene, unvollständige(!!!) Erklärung zusammen, die in der gezeigten Form auch nur für die Sony RX10 M4 (mit 1"-Sensor) gilt. Bei anderen Kameras sind die Sensorgröße und Brennweite zu berücksichtigen!

Empfehlungen für Mondfotos im Internet

Im Internet gibt es unzähliche Webseiten mit Empfehlungen dafür, wie man gute und scharfe Mondfotos aufnimmt. Aus Platzgründen möchte ich hier darauf nicht weiter eingehen und auch nur zwei Links dazu veröffentlichen (siehe Links). Zwei oft zitierte "Regeln" sind mir jedoch aufgefallen, denen ich zumindest teilweise wiedersprechen möchte.

11-Regel

Diese Regel besagt, dass man für Mondfotos Blende f/11 und für die Belichtungszeit den reziproken ISO Wert einstellen soll (also 1/100s oder 1/125s bei ISO 100). Sie stammt wohl noch aus der Zeit der Vollformatkameras. Nach meinen Erfahrungen setzt die Beugungsunschärfe bei kleinen Sensoren schon bei Blende f/5,6 (oder sogar niedriger...) ein. Letzten Endes ist das ein "Kontinuum" und eine Frage des persönlichen Geschmacks, ab welchem Blendenwert einem die Beugungsunschärfe zu stark erscheint. Bei der Sony RX10 M4 liegt dieses Kontinuum zwischen f/5,6 und f/11 - und f/16 ist eigentlich indiskutabel (ich benutze diese Blende nur für Sonnensterne...). Wie ich feststellen konnte (s.u.), können mit Blende f/11 aufgenommene Fotos, je nach Motiv, jedoch noch akzeptabel sein.

Für Mondfinsternisse ist diese Regel ohnehin nicht anwendbar, weil der rote Mond viel zu dunkel ist, als dass man mit Blende f/11 ausreichend belichtete Fotos erhält.

Etwas anders war für mich die Situation, als ich bei einem "normalen" Mond lange Belichtungszeiten (1/5s bis 1/20s) im Hinblick auf mögliche Bewegungsunschärfe ausprobieren wollte. Hier musste ich teilweise, weil der Mond so hell war, Blende f/11 einstellen, um die Fotos nicht überzubelichten...

500er-Regel

Von www.focustoinfinity.de/tutorials/npf-regel (leicht verändert):

Die 500er-Regel ist die wohl bekannteste Formel zur Bestimmung der maximalen Belichtungszeit von Astrofotos (wegen der Bewegungsunschärfe). Sie besagt, dass sich die ideale Verschlusszeit aus der Formel

500 / (Brennweite * Crop-Faktor)

ergibt. Das heißt also, dass die Brennweite eine entscheidende Rolle bei der Wahl der optimalen Belichtungszeit spielt.

Zwischenfazit des Autors: Wenigstens einen groben Richtwert erlaubt diese Formel, mehr jedoch nicht.

Allein schon der Wert "500" entbehrt jeglicher wissenschaftlichen Grundlage und ist nicht mehr und nicht weniger als eine Konstante, die für die Berechnung zugrunde gelegt wird, um eine möglichst exakte Annäherung an die optimale Verschlusszeit zu erhalten. Im Netz gibt es ebenso Seiten zur 300er, 400er und 600er Regel, die jedoch allesamt nicht genauer sind.

>> Für meine Sony RX10 M4 erhalte ich einen Wert von 0,83s, also von ungefähr einer Sekunde, für die Belichtungszeit. Siehe unter "Geschwindigkeit des Mondes", wie weit sich der Mond in einer Sekunde bewegt und was das für die Sony RX10 M4 bedeutet.

Geschwindigkeit des Mondes, Abbildungsmaßstab

Der Mond vollzieht, leicht "vergröbert", in einem Tag, also in 24 Stunden, eine Drehung um 360°. Dass sind 15 Bogenminuten in einer Minute; der Mond bewegt sich also in zwei Minuten um eine Mondbreite weiter. In einer Sekunde bewegt sich der Mond um 15 Bogensekunden weiter, in 1/5s sind es 3", in 1/10s sind es 1,5" und in 1/15s ist es noch 1". Damit sind wir etwa in dem Bereich angelangt, was kleine Teleskope (4" = 10 cm) auflösen können bzw. was den Abbildungsmaßstab von Teleskop/Kamera-Kombinationen angeht.

Für die Sony RX10 M4 errechne ich aus der Formel für den Abbildungsmaßstab mit 206,265 * 2,4 / 220 = 2,25 "/Pixel, wenn ich die tatsächliche Brennweite einsetze. Da ich nicht wusste, ob das stimmt, habe ich die Mondgröße auf einigen Fotos in Pixeln ausgemessen und daraus den Abbildungsmaßstab bestimmt. Je nach Foto ist der Mond unterschiedlich groß (in Pixeln), weil seine Winkelgröße, die mir nicht genau bekannt ist, zwischen etwa 29' und 33' (Mittel: 30') schwankt. Hier zwei Beispiele:

Größe: 840 px = 30' (Mittel angenommen) >> 28 px/' >> 60"/28px = 2,14 "/px
Größe: 870 px = 33' (größten Wert angenommen) >> 26,3 px/' >> 60"/26,3px = 2,28 "/px

Auch wenn das nur eine grobe Abschätzung ist, ist klar, dass die tatsächliche Brennweite eingesetzt werden muss.

Hinweis: Für das Vespera Pro erhalte ich: Größe: 1140 px = 30' ((Mittel angenommen) >> 38 px/' >> 60"/38px = 1,58"/px (1,.65"/px nach der Formel)

Wie kommt man nun zu einer Belichtungszeit?

Wenn die Bewegung des Mondes nur genau 1 Pixel weit sein darf, kann man per Dreisatz mit Hilfe der Mondgeschwindigkeit und des Abbildungsmaßstabes (AM) die maximale Belichtungszeit bestimmen:

15" / 1s = AM / x >> x = AM / 15

Beispiel Sony RX 10 M4: x = 2,25 / 15 = 0,15s = 1/6,67s, also etwa 1/7s

Hinweis: Wenn ich eine Bewegung über mehr Pixel zulassen möchte, mich ich das Ergebnis mit der Anzahl der Pixel multiplizieren. Dann erhalte ich eine längere maximale Belichtungszeit.

Damit könnte bei 1/5s Belichtungszeit tatsächlich ein wenig Bewegungsunschärfe mit im Spiel sein. Aber vermutlich ist die Beschränkung auf 1 Pixel Bewegung etwas zu strikt...

Also sollte 1/10s reichen, und 1/20s oder 1/30s sollten sicher keine Bewegungsunschärfe mehr zeigen. Weiter unten werde ich entsprechende Fotos zeigen. Auf jeden Fall liegen diese Wert weit unterhalb der einen Sekunde, welche die 500er-Regel angibt. Leider kann ich keine Testfotos mit 1s Belichtungszeit und einem akzeptablen Blendenwert aufnehmen, um zu belegen, dass 1s viel zu lang ist.

Testfotos

Die folgenden Testfotos wurden mit der Sony RX10 M4 aufgenommen. Da ich keine klare Vorstellung davon hatte, welche Elemente die Bildschärfe beeinflussen, habe ich zwar die Belichtungszeiten einigermaßen systematisch variiert, aber die Blende eher zufällig, wobei mir durch die Helligkeit des Mondes Grenzen gesetzt wurden (und die Kamera nur f/11 aber nicht f/16 einstellen "wollte").

Wenn man die folgenden Fotos anklickt, erscheinen vergrößerte Versionen, die als 1:1-Ausschnitte alle Details zeigen. Nur so können die Fotos wirklich beurteilt werden. Ich bitte, die Fotos nach eigenem Gutdünken zu vergrößern und zu vergleichen. Ich werde in Diskussion nur eine recht kurze "Interpretation" geben...

aufgehellt, 1/5s, f/11

aufgehellt, 1/10s, f/11

1/20s, f/8

1/20s, f/16

aufgehellt, 1/30s, f/16

aufgehellt, 1/40s, f/5

aufgehellt, 1/40s, f/16

aufgehellt, 1/50s, f/8

aufgehellt, 1/50s, f/16

aufgehellt, 1/60s, f/11

1/125, f/5,6

aufgehellt, 1/250s, f/4

Mondfinsternis-Fotos

Am 7. September 2025 war wieder in Deutschland eine totale Mondfinsternis zu beobachten - jedenfalls dort, wo es das Wetter zuließ. Wir haben die Mondfinsternis vom Heiligenstein bei Mühlhausen/Kraichgau aus beobachtet und fotografiert (Sony RX10 M4 auf Sirui-Stativ).


Fotos vom Ende der Totalitätsphase (gegen 20:50 Uhr); 1/3 und 1/4, f/4, ISO 6400

Kurz darauf (kurz vor 9 Uhr) endete die Totalitätsphase, und es wurde richtig hell unten links:


Fotos vom Beginn der zweiten partiellen Phase (20:52, 20:57 Uhr); 1/10s und 1/20s, f/4, ISO 6400

Noch ein Bild etwas später von unserem Balkon aus aufgenommen und ein letztes von 22 Uhr, wo man kaum noch etwas "Angeknabbertes" sieht, aber ein bisschen Verdunkelung:


Fotos vom Ende der zweiten partiellen Phase ( 21:49, 22:00 Uhr), aufgenommen mit 1/320s und f/4 - der Mond ist scharf auf diesen Fotos!

Diskussion

Bewegungsunschärfe

Ab 1/20s kann man bereits bei f/8 das Alpental erkennen, erhält also genügend Details (ob man das Alpental erkennen kann, hängt auch bei kürzeren Belichtungszeiten von der Luftunruhe ab). Das Foto mit 1/5s Belichtungszeit ist bereits überstrahlt, weil ich nicht weiter abblenden konnte, so dass es schwer zu beurteilen ist. Es ist bei gleicher Blende f/11 deutlich unschärfer als das mit 1/10s aufgenommene Foto. Hier mag Bewegungsunschärfe also noch eine Rolle spielen. Eher glaube ich jedoch daran, dass die Luftunruhe (Seeing) die Ursache für die größere Unschärfe des 1/5s-Fotos ist.

Im folgenden zeige ich Ausschnitte von Fotos, die alle mit f/11 aufgenommen wurden und damit in etwa vergleichbar sind (je nach Luftunruhe und möglichen feinen Erschütterungen können die Aufnahmen stark varirieren). Die gezeigten Belichtungszeiten liegen gerade im "kritischen" Bereich (1/5s, 1/10s, 1/15s und 1/25s; 1/20s habe ich nur mit f/8, f/9 und f/10 aufgenommen, von denen ich nur f/8 und f/10 zeige). Je nach persönlichem Geschmack kann bereits die 1/20s-Fotos als zufriedenstellend ansehen (auch wenn sich die Schärfe bei noch kürzeren Belichtungszeiten weiter leicht verbessert - siehe die Vergleichfotos am Ende der Tabelle).

aufgehellt, 1/5s, f/11

aufgehellt, 1/10s, f/11

aufgehellt, 1/15, f/11

aufgehellt, 1/25s, f/11

aufgehellt, 1/20, f/10

aufgehellt, 1/20s, f/8

aufgehellt, 1/125, f/5,6, zum Vergleich

aufgehellt, 1/250, f/4, zum Vergleich

Ich habe mich gefragt, warum die Fotos mit 1/125s und 1/250s Belichtungszeit doch deutlich schärfer sind als die mit längeren Belichtungszeiten. Da es an der Bewegungsunschärfe bedingt durch die Mondbewegung ab 1/15s bis 1/60s Belichtungszeit wohl kaum liegen kann, fällt mir dazu nur ein, dass die kurzen Belichtungszeiten die Luftunruhe besser "einfrieren". Dass Luftunruhe vorhanden ist, sehe ich auch an Fotos mit kurzen Belkichtungszeigen, weil sie in Detail oft deutliche Unterschiede zeigen. Aber sie sind scharf, während die Luftunruhe die Fotos bei längeren Belichtungszeiten stärker "verschmiert".

Die hier gezeigte Unschärfe hat also meiner Meinung nach nichts mit Bewegungsunschärfe, sondern mit Luftunruhe (Seeing) zu tun, die umso stärker "eingefroren" wird, je kürzer die Belichtungszeit ist. Da die Luftunruhe jedoch sehr schwankt, kann es auch zu Abweichungen komm, indem Fotos mit kürzeren Belichtungszeiten stärker verschmiert sind als solche mit längeren.

Beugungsunschärfe

Das Foto mit 1/20s und f/16 zeigt deutlich den Einfluss der Beugungsunschärfe, der sich auch noch bei Zeiten um 1/50s (1/40s, 1/50s, 1/60) erkennen lässt. Leider habe ich keine Fotos mit f/16 aufgenommen, die noch kürzer belichtet sind (vermutlich wären sie zu dunkel geworden oder hätten hohe ISO-Werte erfordert).

Im folgenden zeige ich Ausschnitte von Fotos, die mit unterschiedlichen Blendenwerten und annähernd vergleichbaren Belichtungszeiten aufgenommen wurden. Vermutlich bedingt durch die Luftunruhe, zeigt sich ein etwas uneinheitliches Bild. Auf jeden Fall fällt Blende f/16 deutlich ab und ist praktisch "unbenutzbar".

aufgehellt, 1/40s, f/5

aufgehellt, 1/20s, f/8

aufgehellt, 1/20s, f/9

aufgehellt, 1/20, f/10

aufgehellt, 1/25s, f/11

aufgehellt, 1/40s, f/16

Auch wenn die Fotos das vielleicht nicht so deutlich machen, schlage ich vor, bei der Sony RX10 M4 Blenden zwischen f/4 und f/5,6 zu wählen, um Beugungsunschärfe zu vermeiden. Dies gilt sicherlich auch für viele andere Kameras mit kleineren Sensoren. Blende f/8 und f/10 liefern jedoch noch akzeptable Ergebnisse (vor allem mit Nachschärfen), während man Blende f/16 unbedingt vermeiden sollte. Ich kann leider nicht beurteilen, ob die schlechten Ergebnisse bei f/11...f/16 allein auf der Beugungsunschärfe beruhen oder ob der Autofokus dabei auch eine Rolle spielte (ggf. Ungenauigkeiten wegen zuwenig Licht).

Belichtungszeit, Stativ- gegen Freihand-Aufnahmen

Bereits ab 1/20s erhielt ich auf dem Stativ akzeptable Ergebnisse, doch mit kürzerer Belichtungszeit (1/30...1/60s) wurden die Ergebnisse noch etwas besser, vielleicht auch, weil die Blende weiter geöffnet werden konnte. Zeiten von 1/125s und 1/250s liefern bereits sehr gute Resultate, zumal die Blende dann weit offen sein kann, denn die RX10 M4 ist für offene Blenden optimiert. Außerdem befindet sich der Mond im Zentrum des Bildes (900 Pixel im Quadrat), wo die Bildqualität am besten ist. Oft fotografiere ich den Mond jedoch aus der Hand und wähle dann 1/500s oder sogar 1/1000s als Belichtungszeit, um mögliche "Zitter-" und "Verwackelungseffekte" auszuschließen.

Achtung: Bei Stativaufnahmen sollte man unbedingt den Bildstabilisator (hier: Sony SteadyShot) ausschalten. Dies wird allgemein empfohlen, aber ich vergesse natürlich immer, ihn abzuschalten - anscheinend ohne negativen Effekt ;)

Fazit aus den Fotos

Während meine Testaufnahmen zeigen, dass kleine Blendenöffnungen die Schärfe vermindern, f/16 bei der Sony RX10 M4 sogar katastrophal, zeigen sie nicht, ob bei den verwendeten Belichtungszeiten Bewegungsunschärfe eine Rolle spielen könnte. Eher zeigen sie meiner Meinung nach, dass Luftunruhe (Seeing) die Fotos umso unschärfer macht, je länger die Blichtungszeit ist. Aber auch die durch Luftunruhe erzeugte Unschärfe ist weit von dem entfernt, was Fotos der Mondfinsternis mit Blutmond zeigen. Damit bleint die zu Beginn gestellte Frage für mich nach wie vor unbeantwortet.

Empfehlung für normale Mondaufnahmen

Alles in allem empfehle ich kurze Belichtungszeiten (1/125s-1/1000s, abhängig von Stativ- oder Freihand-Aufnahme und den anderen Parametern), eine möglichst weit offene Blende (f4-f/5,6) und niedrige ISO-Zahlen (ISO 100-200; maximal ISO 800-1600).

Achtung: Bei Stativaufnahmen sollte man unbedingt den Bildstabilisator (hier: Sony SteadyShot) ausschalten.

Mondfinsternis, roter Mond bei Mondaufgang

In diesen Fällen ist der Mond so dunkel, dass Belichtungszeiten im Bereich von 1/3s bis 1/15s nötig sind, und das bei weit geöffneter Blende und hoher ISO-Zahl. Damit kann Bewegungsunschärfe eine Rolle spielen, während Beugungsunschärfe eigentlich keine Rolle spielen sollte. Auch Luftunruhe (Seeing) sollte eine Rolle spielen, allerdings ist mír unklar, wie stark deren Effekt ist.

Die Fotos, die ich aufgenommen habe (s.o.) und die ich auch von anderen gesehen habe, zeigen jedoch so verwaschene Mond-Strukturen, die sich durch Bewegungsunschärfe und Luftunruhe (Seeing) allein nicht erklären lassen. Sicherlich spielt der (hohe) ISO-Wert eine Rolle, aber auch der erklärt nicht das Ausmaß der beobachteten Unschärfe.

Meine naive Erklärung wäre, dass die Unschärfe daran liegt, dass der Sensor zu wenig Licht bekommt. Vielleicht liegt es auch an der Farbe rot, bei der der Sensor weniger empfindlich sein könnte... Auch könnte natürlich der Autofokus unter diesen Bedingungen daneben liegen und einfach nicht scharf stellen; aber viele Fotografen haben sicherlich ihre Fotos von der Mondfinsternis manuell scharf gestellt...

Mit anderen Worten: Ich habe keine Erklärung für die beobachtete Unschärfe der Mondfinsternisfotos - und eigentlich hat das auch nie jemand wirklich thematisiert. Es wurden und werden immer nur unscharfe Fotos veröffentlicht, mit denen die Fotografen (inklusive meiner Person) sehr zufrieden waren ;) Seltsam...

Aktualisierung: Inzwischen habe ich eine Webseite gefunden, die scharfe Fotos der Mondfinsternis zeigt. Dabei wird die Kamera nachgeführt und es werden lange Belichtungszeiten verwendet (was gegen meine "Hypothese" der Luftunruhe spricht).