Okular-Auswahl (Brennweite)

Einführung und Wiederholung | Austrittspupille als Kriterium bei der Auswahl von Okularbrennweiten | Anwendung auf meine Okulare | Diskussion der Ergebnisse | Links

Auf dieser Seite befasse ich mich mit "theoretischen" Kriterien für die Auswahl von Okularbrennweiten vor, wie Austrittspupille, Vergrößerung und Sehwinkel (Gesichtsfeld). Anscheinend wird vor allem das Kriterium der Austrittpupille für die Brennweiten-Auswahl verwendet. Hier stelle ich zwei Varianten, die auf der Austrittspupille beruhen, vor und wende sie auf meine eigenen Teleskope an. Besucher sollten keine Probleme haben, dies auf ihre eigene Ausrüstung zu übertragen.

Ich möchte hier noch einmal betonen, dass ich ein Anfänger bin, diese Auswahlkriterien in der Literatur bzw. im Internet gefunden habe, und nun versuche, sie auf meine Ausrüstung anzuwenden, in der Hoffnung dass diese Information auch für andere Anfänger nützlich ist. Ich bin weit davon entfernt, Empfehlungen für bestimmte Okulare geben zu können - dazu fehlt mir die nötige Erfahrung. Aber das Internet ist ja voll von solchen Empfehlungen...

Hinweis: Einige nützliche Definitionen finden sich auf der Seite Kleines Astronomie-Glossar.

 

Einführung und Wiederholung...

Die Frage...

Wenn man als Anfänger ein Einsteiger-Teleskop erwirbt, wird es häufig mit ein bis zwei Okularen geliefert. Doch oft genug ist deren Qualität nicht ausreichend, so dass man sich schnell, oder erst im Laufe der Zeit, einen Satz neuer Okulare zulegen möchte. Man steht dann vor dem Problem, Okularbrennweiten, die sinnvoll sind und zueinander passen, zu finden. Und man fragt sich, ob es nicht irgendwelche allgemeinen Kriterien gibt, die Aussagen darüber erlauben, wie ein sinnvoller Satz von drei oder mehr Okularen aussehen sollte. In Büchern und im Internet bin ich, eher zufällig, auf den Ansatz gestoßen, die Größe der Austrittspupille als Kriterium für die Auswahl von Okularbrennweiten einzusetzen. Zwei Vorschläge habe ich dazu gefunden, möchte diese weiter unten vorstellen und auf meine Teleskope und Okulare anwenden. Vergrößerung und Sehwinkel (Gesichtsfeld) sind auch beteiligt, scheinen aber nicht als primäres Kriterium Verwendung zu finden (soweit ich das bisher feststellen konnte...).

Weil die Begriffe Vergrößerung, Austrittspupille und Sehwinkel (Gesichtsfeld) auf dieser Seite also eine wichtige Rolle spielen, möchte ich hier zunächst kurz einiges dazu wiederholen, das ich schon an anderer Stelle auf dieser Website geschrieben habe.

Anzumerken ist noch, dass sich das Problem leider etwas verschärft, wenn man mehrere Teleskope besitzt...

Einsatz von Vergrößerungen

Die Vergrößerung eines Teleskops errechnet sich aus:

Sie hängt also bei vorgegebenem Teleskop allein von der Okularbrennweite ab und kann schnell im Kopf ermittelt werden. In der Paxis ist natürlich wichtig zu wissen, für welche Aufgaben sich welche Vergrößerung eignet:

Im Prinzip könnte man diese Vergrößerungswerte hernehmen, um für ein bestimmtes Teleskop die passenden Okularbrennweiten nach der folgenden Formel (Umformung der obigen Formel) auszuwählen:

Anscheinend ist es aber üblicher, von der Austrittspupille auszugehen.

Austrittspupille

Die Definition der Austrittspupille ist etwas komplex und findet sich im Glossar.

Allgemeine Regeln zur Austrittspupille sind:

Ich habe zwei Empfehlungen gefunden, die angeben, welche Austrittspupille für welche (Deep-Sky-)Objekte/Einsatzzwecke geeignet ist. Daraus können dann die Vergrößerung und die Brennweite des Okulars berechnet werden. Diese Vorschläge habe ich in einer Tabelle zusammengefaßt (angepaßt):

Ronald Stoyan   penumbra
Deep-Sky-Einsatzgebiet Austrittspupille   Einsatzgebiet Austrittspupille
Aufsuchen, großflächige Nebel
7
  Maximale Übersicht für großflächige Nebel
4,5 - 6
Nebel, Sternhaufen
4
  Galaxien und mittelgroße DeepSky-Objekte
2 - 3
Galaxien, Kugelsternhaufen
1,5
  Maximale Vergrößerung an Mond und Planeten
0,6 - 1
Planetarische Nebel, kleine Galaxien
0,7
     
Doppelsterne, kleine planetarische Nebel
0,4
     

In der linken Tabelle stehen Kriterien für die Okularauswahl, die Ronald Stoyan in seinem Buch Deep Sky Reiseführer angibt. Dort erwähnt er allerdings nicht explizit, dass diese Zahlen die Austrittspupille darstellen (tatsächlich gibt er Formeln an, um die Vergrößerung zu berechnen, siehe weiter unten). In einem Diskussionsfaden fand ich zudem ähnliche, aber etwas einfachere Vorschläge für die Okularauswahl von Benutzer penumbra. Er gibt nur drei Einsatzzwecke (entsprechend 3 Okularen) an, dafür aber Werte-Bereiche für die Austrittspupille (siehe die Tabelle rechts).

Die Anwendung dieser Vorschläge beschreibe ich weiter unten.

Sehwinkel - scheinbarer und wahrer (Gesichtsfeld - scheinbares und wahres)

Der scheinbare Sehwinkel (scheinbares Gesichtsfeld) ist ein Maß für den Winkel, den ein Okular als Himmelsausschnitt zeigt. Er hängt von der Bauart des Okulars ab und wird üblicherweise vom Hersteller angegeben. Beispiele:

Okularen bis 55° wird gern ein "Tunnel-Blick" bescheinigt. Okulare mit 80° und mehr werden gern damit beworben, dass man "vor den Objekten im Weltraum zu schweben scheint". Okulare um 70° gelten als "ideal für das menschliche Auge" und als "optimal für die Beobachtung" - bei größeren Gesichtfeldern muss man "um die Ecke gucken", um das ganze Gesichtsfeld übersehen zu können. Mehr über Okular-Bautypen findet sich bei Wikipedia.

Der (wahre) Sehwinkel (wahres (Eigen-)Gesichtsfeld) ist ein Maß für die Größe der Objekte, mit der sie im Teleskop beobachtet werden können:

Er ergibt sich also, indem man den scheinbaren Sehwinkel durch die Vergrößerung teilt (z.B.: 70 Grad / 100 = 0,7 Grad).

Warum ist der wahre Sehwinkel wichtig? Die Größe von Himmelsobjekten wird in Winkelgraden, also als Sehwinkel, angegeben (z.B. haben Sonne und Mond einen Sehwinkel von 0,5° bzw. 30'). Solche Maße findet man z.B. in Büchern über Deep-Sky-Objekte. Dabei können sich zwei ungünstige Situationen ergeben:

Es ist also bei der Okular-Auswahl gut zu wissen, wie sich der Sehwinkel des Himmelsbjekts und das Eigengesichtsfeld (der wahre Sehwinkel) des Okulars zueinander verhalten.

 

Austrittspupille als Kriterium bei der Auswahl von Okularbrennweiten

Im folgenden betrachte ich nur den Fall der Austrittspupille als Auswahlkriterium für die Okularbrennweite. Ronald Stoyan gibt im Deep Sky Reiseführer die in der Tabelle unten stehenden Kriterien für die Auswahl von Okularbrennweiten an. Dabei erwähnt er nicht explizit , dass die Zahlen im Nenner der Austrittspupille entsprechen (ähnliche Kriterien von penumbra hatte ich schon erwähnt und werde sie weiter unten ebenfalls anwenden).

Deep-Sky-Einsatzgebiet Austrittspupille Vergrößerung berechnen aus
Aufsuchen, großflächige Nebel
7
Öffnung / 7
Nebel, Sternhaufen
4
Öffnung / 4
Galaxien, Kugelsternhaufen
1,5
Öffnung / 1,5
Planetarische Nebel, kleine Galaxien
0,7
Öffnung / 0,7
Doppelsterne, kleine planetarische Nebel
0,4
Öffnung / 0,4

Nachdem ich mir eine Excel-Tabelle für meine Teleskope für die Vergrößerungen angelegt und in einer zweiten Tabelle mit den Vergrößerungen die Okularbrennweiten für die Teleskope berechnen wollte, fiel mir auf, dass dies ein Weg "von hinten durch die Brust ins Auge" war. Nach einigen Umformungen der Formel für die Austrittspupille stellte ich fest, dass tatsächlich das Öffnungsverhältnis die entscheidende Teleskop-Kenngröße für die Okularbrennweite ist (sofern diese unbekannt ist).

Dazu gehe ich von der Formel für die Austrittspupille aus:

Löst man die Formel nach der Brennweite des Okulars auf, ergibt sich:

Die Vergrößerung erhält man, indem man die oben ermittelte Brennweite einsetzt:

Bei Stoyan und vielen anderen Autoren geht es etwas anders. Zur Verdeutlichung gehe ich von derselben Formel für die Austrittspupille aus und setze dann die Vergrößerung ein:

Löst man die Formel nach der Vergrößerung auf, ergibt sich die Formel von Stoyan:

Um die Brennweite des Okulars zu bestimmen, kann die oben angegebene Formel für die Vergrößerung eingesetzt und die Formel nach der Brennweite aufgelöst werden:

Beide Wege führen letztendlich zum gleichen Ziel, denn man braucht neben der Okularbrennweite, damit man weiß, welche Okulare in Frage kommen, auch die Vergrößerung, um feststellen zu können, ob eine Okularbrennweite auch Sinn macht (d.h., ob die Vergrößerung zwischen minimaler und maximaler sinnvoller Vergrößerung liegt). Stoyan betont, dass es wichtig ist, die Minimal- und Maximalvergrößerungen auszuschöpfen. Allerdings lassen sich laut Stoyan mit kleinen Öffnungsverhältnissen (f/15 - f/8) oft die Minimalvergrößerungen nicht realisieren, weil es kaum Okulare mit Brennweiten über 40 mm gibt.

*) Oder einfach "Öffnung" wie bei Stoyan

 

Anwendung auf meine Okulare

Im folgenden wende ich die Kriterien von Stoyan und penumbra auf meine Teleskope (sowie auf ein 150/900-Teleskop mit f/6, also dem gleichen Öffnungsverhältnis, wie mein GSD 680 es hat) an. Zur besseren Übersicht stelle ich die Ergebnisse jeweils in Tabellenform zusammen.

Stoyan

In der folgenden Tabelle berechne ich die Brennweiten und Vergrößerungen zusätzlich zur Austrittspupille von 7 auch für eine solche von 6,5.

Kriterien nach Stoyan Austritts-
pupille
Okular-Brennweite
  Austritts-
pupille
Vergrößerung
Deep-Sky-Einsatzgebiet GSD 680 150/900 P130 100P 102   GSD 680 150/900 P130 100P 102
 
f >
6
6
5
4
12,75
 
Brennweite >
1200
900
650
400
1300
Aufsuchen, großflächige Nebel
7
42,0
42,0
35,0
28,0
89,3
 
7
28,6
21,4
18,6
14,3
14,6
Dito, Austrittspupille für Ältere
6,5
39,0
39,0
32,5
26,0
82,9
 
6,5
30,8
23,1
20,0
15,4
15,7
Nebel, Sternhaufen
4
24,0
24,0
20,0
16,0
51,0
 
4
50,0
37,5
32,5
25,0
25,5
Galaxien, Kugelsternhaufen
1,5
9,0
9,0
7,5
6,0
19,1
 
1,5
133,3
100,0
86,7
66,7
68,0
Planetarische Nebel, kleine Galaxien
0,7
4,2
4,2
3,5
2,8
8,9
 
0,7
285,7
214,3
185,7
142,9
145,7
Doppelsterne, kleine planetarische Nebel
0,4
2,4
2,4
2,0
1,6
5,1
 
0,4
500,0
375,0
325,0
250,0
255,0
Kontrolle
F/AP
Okular-Brennweite
 
AP/F
Vergrößerung
Minimal (Faktor)
1,5
4,0
4,0
3,3
2,7
---
  Minimal
(AP)
6,5
30,8
23,1
20,0
15,4
15,7
2
3,0
3,0
2,5
2,0
6,4
 
7
28,6
21,4
18,6
14,3
14,6
Maximal (AP)
6,5
39,0
39,0
32,5
26,0
82,9
  Maximal
(Faktor)
1,5
300
225
195
150
---
7
42,0
42,0
35,0
28,0
89,3
 
2
400
300
260
200
204
               
3*
600
450
390
300
300

*) Maximal nach Stoyan für kleine flächenhafte Objekte (nach Stoyan wäre die maximale Vergrößerung: Öffnung*2/0,7)

Wie man der Tabelle entnehmen kann, schöpfen diese Regeln die minimalen Vergrößerungen aus, während sie bei hohen Vergrößerungen über das Ziel hinausschießen und über die maximale sinnvolle Vergrößerung hinausgehen. In seinem Buch begründet Stoyan, warum es unter bestimmten Bedingungen (z.B. kleine flächenhafte Objekte) sinnvoll sein kann, die maximale förderliche Vergrößerung zu überschreiten. Er nennt als Wert das Doppelte der förderlichen Vergrößerung, die er mit Öffnung/0,7 ansetzt, was etwas unterhalb dem meistens verwendeten Faktors von 1,5 liegt. Grob vereinfacht bzw. etwas optimistisch könnte man also mit einem Faktor 3 arbeiten. Stoyan macht allerdings speziell bei Newton- und Maksutov-Cassegrain-Teleskopen wegen der unvermeidlichen Obstruktion (durch Sekundärspiegl und Halterung) Abstriche bei der Maximalvergrößerung. Wie dem auch sei, die Vergrößerungswerte für eine Austrittspupille von 0,4 mm erscheinen damit vielleicht doch erreichbar (sie liegen deutlich unter dem Faktor 3)...

Ich kommentiere die Ergebnisse dieser Tabelle im Hinblick auf meine Okulare weiter unten.

penumbra

Diese Vorgaben von penumbra führen mit den Werten meiner Teleskope zu der folgenden Tabelle (Reihenfolge für einen leichteren Vergleich gegenüber dem Original umgekehrt):

Kriterien nach penumbra Austritts-
pupille
Okular-Brennweite
  Austritts-
pupille
Vergrößerung
GSD 680 150/900 P130 100P 102   GSD 680 150/900 P130 100P 102
Einsatzgebiet
f >
6
6
5
4
12,75
 
Brennweite >
1200
900
650
400
1300
Maximale Übersicht für
großflächige Nebel
von
6
36
36
30
24
76,5
  von
6
33,3
25,0
21,7
16,7
17,0
bis
4,5
27
27
22,5
18
57,4
  bis
4,5
44,4
33,3
28,9
22,2
22,7
Galaxien und mittelgroße
Deep-Sky-Objekte
von
3
18
18
15
12
38,3
  von
3
66,7
50,0
43,3
33,3
34,0
bis
2
12
12
10
8
25,5
  bis
2
100,0
75,0
65,0
50,0
51,0
Maximale Vergrößerung an
Mond und Planeten
von
1
6
6
5
4
12,8
  von
1
200,0
150,0
130,0
100,0
102,0
bis
0,6
3,6
3,6
3
2,4
7,7
  bis
0,6
333,3
250,0
216,7
166,7
169,9
Kontrolle  
F/AP
Okular-Brennweite
   
AP/F
Vergrößerung
Minimal (Faktor)
1,5
4,0
4,0
3,3
2,7
---
  Minimal
(AP)
6,5
30,8
23,1
20,0
15,4
15,7
2
3,0
3,0
2,5
2,0
6,4
 
7
28,6
21,4
18,6
14,3
14,6
Maximal (AP)
6,5
39,0
39,0
32,5
26,0
82,9
  Maximal
(Faktor)
1,5
300
225
195
150
---
7
42,0
42,0
35,0
28,0
89,3
 
2
400
300
260
200
204
               
3
600
450
390
300
300

*) Maximal nach Stoyan für kleine flächenhafte Objekte (nach Stoyan wäre die maximale Vergrößerung: Öffnung*2/0,7)

Im folgenden kommentiere ich die Ergebnisse dieser und der ersten Tabelle im Hinblick auf meine Okulare.

 

Diskussion der Ergebnisse

Hier ist eine Übersicht meiner Okulare, die für eine Auswahl in Frage kommen, wobei ich möglichst nur die Okulare der obersten Reihe benutzen möchte:

Wie immer bei mir, habe ich auch dazu eine Tabelle angelegt, um die Ergebnisse - hoffentlich - übersichtlicher zu gestalten:

Teleskop Okulare nach Stoyan Sinnvolle Auswahl? Was fehlt? Was nehme ich auch gern?
GSD 680** 2,4* / 4,2 / 9 / 24 / 39-42 4 / 9 / 25 / 30-32 40, 25 besserer Qualität? 6?, 7
P130 2,0* / 3,5 / 7,5 / 20 / 32,5-35 4 / 7 / 16?-20 / 32 2*?, 20 besserer Qualität? 6?
100P 1,6* / 2,8 / 6,9 / 16 / 26-28 4 / 7 / 16 / 25-32 3? 6?
102 5,1* / 8,9 / 19,1 / 51 / 82,9-89,3 6*-7 / 9 / 16-20 / 32 5*?, 20 besserer Qualität?, 40?  
     
Teleskop Okulare nach penumbra Sinnvolle Auswahl? Was fehlt? Was nehme ich auch gern?
GSD 680** 3,6-6 / 12-18 / 27-36 4, 16, 30-32 --- 6?, 7
P130 3-5 / 10-15 / 22,5-30 4, 16?, 32? 10-12 besserer Qualität? 7
100P 2,4-4 / 8-12 / 18-24 4, 9-10, 16?-20-25 9-10 und 20-25 besserer Qualität? 7
102 7,7-12,8 / 25,5-38,3 / 57,4-76,5 9-10, 25-32 9-10 besserer Qualität?, 40? 6**, 7, 16

*) Über sinnvoller Vergrößerung; **) gilt auch für ein 150/900-Teleskop; kursiv: Okulare geringerer Qualität

Folgerungen

Schaut man sich die Brennweiten-Vorschläge von Stoyan und penumbra an, hat man das Gefühl, dass sie nicht recht zusammenpassen. Nach meinem Eindruck lassen sich die Anforderungen nach penumbra mit meinen vorhandenen Okularen etwas besser abdecken als die nach Stoyan (außer vielleicht beim Heritage 100P). Nach penumbra ist mein 7 mm-Okular eigentlich schon zu viel, aber ich benutze es gern; außerdem erreiche ich damit beim Skymax-102 fast die Maximalvergrößerung (Faktor 2) - dafür hatte ich es auch gekauft.

Wenn ich generell Lücken erkenne, dann im Bereich 9-12 mm und 20-25 mm. Hier besitze ich zwar Okulare, aber deren Qualität ist eher gering.

Nach Stoyan tun sich Lücken am kurzbrennweitigen Ende auf, aber ich habe Zweifel, dass das Seeing am meinem Wohnort überhaupt dafür ausreicht (das gleiche könnte für die Qualität der Teleskope gelten...). Die Lücke am langbrennweitigen Ende betrachte ich außerdem mit Skepsis. Ich weiß nicht, ob ich sie schließen sollte, denn bei meinem ehemaligen 40er-Plössl hatte ich altersbedingt Probleme mit dem Einblick.

 

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28.02.2017