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 1. Grundlagen

Jeder der schon einmal die Milchstrasse oder eine wunderschöne Landschaften in der Nacht fotografieren wollte, hat sich folgende oder ähnlich banale, aber durchaus berechtigte Fragen gestellt: In welche Himmelsrichtung muss ich meine Kamera ausrichten? Wo ist die Milchstrasse, wird sie überhaupt dort zu finden sein wo ich sie gerne hätte, ist die Milchstrasse das ganze Jahr über gleich gut sichtbar, welche Hilfsmittel gibt es damit die Stellung der Milchstraße bereits von zu Hause aus ermittelt werden kann ???  All diese Fragen werden wir in diesem ersten Beitrag der Reihe “Milky Way Essentials” klären. Fortgeschritteneren Fotografen rate ich jeweils den Kapiteltext zu überspringen und gleich zu den Kapitel Zusammenfassungen zu gehen, um dort die Essenzen des Kapitels zu erfahren. Details können dann in den Kapiteln nachgelesen werden. Jedem Neuling in der Astro- Landschaftsfotografie rate ich jedoch die Kapitel von vorne bis hinten “durchzuarbeiten”.
Da ich meist auf der nördlichen Halbkugel fotografiere und mein Wohnort in Mitteleuropa liegt, werde ich hier nur auf die Gegebenheiten der nördliche Erdhalbkugel eingehen.
Ich weiß noch, so als ob es erst gestern gewesen wäre, das erste Mal als ich die Milchstraße fotografieren wollte, bin ich ziemlich motiviert mit meiner Spiegelreflexkamera in einer Neumondnacht nach draußen gegangen und hatte geplant unsere Galaxie auf den Sensor zu bannen. Ich hatte nicht wirklich Ahnung wo die Milchstraße zu finden sei und fotografierte einfach wild darauf los. Natürlich waren auf den ersten Bildern einfach nur Sterne zu sehen und auf manchen allenfalls eine leichte Andeutung einer größeren Sternenansammlung, die mit viel Liebe an eine sehr magerer “Milchstraße” erinnerte, aber absolut nichts gemeinsam hatte mit der Milchstraße die ich eigentlich ablichten wollte. Etwas demotiviert kehrte ich in jener Winternacht zurück nach Hause und mir war klar, daß ich noch einiges zu lernen hatte.

ZELTPLATZ unter Sternen

Abb. 1: Für die Sternen – Landschafts- Fotografie ist ein Mindestmaß der Orientierung am Nachthimmel unerlässlich 

Im Nachhinein, wenn man sich mit den grundlegenden Jahreszeitlichen Gegebenheiten auseinandersetzt, wurde auch schnell klar warum ich trotz meiner “360 ° Versuche”, nur eine ganz “magere” Version meiner geplanten Milchstraße in jener Winternacht einfangen konnte, zumindest hatte ich es schonmal an einer Neumondnacht versucht.
Für jeden der in der Nacht fotografieren möchte, ist es durchaus praktisch nicht nur die Kamera im Dunklen aus dem “FF” bedienen zu können, sondern auch über grundlegende astronomische Kenntnisse zu verfügen, um sich am nächtlichen Sternenhimmel ausreichend zurecht zu finden. Keine Angst, dabei muss man kein Astronomie Studium absolvieren und dicke staubige Bücher wälzen, ein klein wenig Orientierungsvermögen ist dabei meist schon ausreichend. Wer weiß, vielleicht findet der eine oder andere auch Spaß am neuen “Hobby” und will noch mehr darüber erfahren.

Unser Sonnensystem ist Teil unserer Galaxie, der Milchstraße, die eine Ausdehnung von ca. 100.000 Lichtjahre besitzt. Nun können sich die wenigsten Menschen unter einem Lichtjahr überhaupt etwas vorstellen, auch nicht wenn man weiß, daß Licht eine Strecke von ca. 300.000 km pro Sekunde zurücklegt (oder eben ca. eine Milliarde km/h). In einem Jahr legt das Licht also eine Strecke von etwa 9,5 Billionen Kilometer zurück und in 100.000 Jahren 950 Billiarden Kilometer. Unter dieser Zahl (16 Nullen) kann man sich wiederum relativ wenig vorstellen, deshalb versuche ich das Ganze einmal mit einem “PKW- Vergleich”. Wenn es möglich wäre und man sich mit dem eigenen PKW aufmachen könnte, die Milchstraße und ihre Sehenswürdigkeiten von einem bis zum anderen Ende zu besuchen und mit einer Reisegeschwindigkeit von 100 km/h unterwegs wäre, so hätte man einen ca. 1.084.474.885.844 Jahre dauernden Roadtrip vor sich, also ca eine Million X eine Million Jahre auf der “Milch-Schnell-Straße” Richtung Sonnenuntergang. Auf dem Weg würden einem dabei jedoch neben unserer Sonne noch ca. 100-400 Milliarden weitere “Sonnen” (Sterne) begegnen.  Ca. 8560 Jahre würde man benötigen um mit der astronomisch geradezu lächerlichen Geschwindigkeit von 100km/h überhaupt unser Sonnensystem zu verlassen.
Jedesmal wenn ich in der Nacht unter dem funkelnden Sternenzelt stehe, kommen mir diese Gedanken in den Sinn und mir wird meine eigene unfassbar winzige Existenz schlagartig bewußt, ist die Milchstraße nur eine von unzähligen Galaxien in der unfassbaren Weite des Universums. Um so schützenswerter erscheint mir jedes mal nach einem “Sternen-Shooting” unsere winzig kleine bewohnbare “Insel”, genannt Erde, inmitten der “Unendlichkeit” des Universums. Der nächste evtl. ebenfalls bewohnbare Planet ist nicht gerade um die Ecke 😉

unrise view of earth from space with milky way galaxy

Abb. 2: Die Milchstraße kann nicht in allen Teilen der Erde gleich gut beobachtet werden


In der höchsten Kategorie der nächtlichen Dunkelheit können bei klarer Sicht Sterne mit einer scheinbaren Helligkeit (Magnitude) oberhalb von 6,8 mit bloßem Auge gesehen werden. Das sind etwa nur maximal 3000 Sterne pro Hemisphäre, die im astronomischen Sinne als freisichtig gelten. In Mitteleuropa sind selbst in abgelegeneren Gebieten bei guten Verhältnissen durch atmosphärische Brechung nur etwa 2000 zu sehen, in einer Großstadt einige hundert bis nur wenige Dutzend. Dabei gehören alle freisichtig zu sehenden Sterne zu unserer zweiarmigen Balkengalaxie der Milchstraße . Darüber hinaus entfernt kann nur bei günstigen Verhältnissen und vom geübten Auge die Galaxie Andromeda und evtl. der Dreiecksnebel gesehen werden, wobei hier nicht die Einzelsterne aufgelöst werden können. Letzterer ist mit 2,8 Millionen Lichtjahren das entfernteste freisichtige Objekt. Wenn ich also von der Milchstraße spreche meine ich stets das am stärksten sichtbare galaktische Zentrum, da ja alle Sterne, die wir in der Nacht mit freiem Auge sehen können unserem Milchstraßesytem entspringen (mit obigen Ausnahmen).

Der von der Erde aus sichtbare Teil der Milchstraße, bzw. ihr helles Zentrum kann von der Nordhalbkugel aus leider weniger gut beobachtet werden, als von der Südhalbkugel. Während das helle Zentrum auf der Südhalbkugel hoch am Himmel steht, kann man diesen speziellen Teil auf der Nordhalbkugel nur zu gewissen Monaten beobachten und dann auch nur nahe oder wenig über dem Horizont. Die Nähe zum Horizont ist auch der Grund warum jeder Milchstraßenfotograf der nördlichen Hemisphäre in mittleren Breiten seine Probleme mit dem Weißabgleich dieses Teils hat. Auf Grund der atmosphärischen Brechung die nahe des Horizontes am größten ist (das Licht muss hier eine weitere Strecke durch die Atmosphäre zurücklegen zu einem potentiellen Beobachter als z.B. durch die Atmosphäre senkrecht über einem)  und der meist bestehenden Licht und Luftverschmutzung wird Licht unterschiedlicher Farbe gestreut und abgelenkt, bzw. durch das Kunstlicht verändert. Das gleiche Prinzip gilt während eines Sonnenauf- bzw. Untergangs, der meist keine Anteile blauen Lichts mehr zu bieten hat.

Je höher man sich im Norden aufhält umso weniger wird man vom Galaktischen Zentrum der Milchstraße beobachten können. Wie bereits erwähnt ist die Sichtung des interessantesten Teils der Milchstraße nur zu gewissen Monaten möglich. Ausserhalb dieser Periode, den viele Astrofotografen und ich selbst gerne als “Milchstraßensaison” bezeichnen, ist der helle und farbenprächtigste Teil der Milchstraße in der Nacht unterhalb des Horizonts. Zwar ist ganzjährig auch auf der Nordhalbkugel immer ein Teil der Milchstraße zu sehen, aber in den Wintermonaten nur ein wenig lichtstarker Abschnitt . Die Milchstraßensaison geht in Mitteleuropa ca. von Anfang März bis Ende Oktober. Zu Beginn der Saison steht der interessante Teil der Milchstraße in den frühen Morgenstunden noch sehr flach im SO und man kann hier wunderschöne Kompositionen mit einem flachen Milchstraßenbogen “zaubern”.

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Abb. 3: Die Milchstraße ganz zu Beginn der “Saison” in den frühen Morgenstunden. 

Zum Ende der “Saison” steht der hellste Teil der Milchstraße bereits nach Beendigung der astronomischen Dämmerung sehr steil im SW und verschwindet wenige Stunden später.
Die astronomische Dämmerung ist abgeschlossen wenn die Sonne 18 ° unter dem Horizont steht und somit kein gestreutes Sonnenlicht mehr sowohl mit dem Auge als auch Kamera erkennbar ist. Erst jetzt würde die Milchstraße sichtbar werden. Es ist also erst nach Beendigung der astronomischen Dämmerung wirklich dunkel. Auf allen Breitengraden größer als 48,561° (48° 33’ 40”) gibt es im Sommer Nächte, in denen die astronomische Dämmerung nicht beendet wird, weil die Sonne während der ganzen Nacht weniger als 18 Grad unter dem wahren Horizont steht. Es wird daher auch nie richtig Nacht mit völliger Dunkelheit, sondern bleibt bei einer Mitternachtsdämmerung. Dies passiert in fast ganz Deutschland, nur der Bereich südlich ungefähr der Linie Straßburg-Passau erlebt dann wirkliche dunkle Nächte. Nahe dem Polarkreis, wegen der atmosphärischen Refraktion schon ab etwa 65,7° geografischer Breite, geht die Sonne am Tag der Sommersonnenwende nicht unter, es tritt also überhaupt keine Dämmerung ein. In höheren Breitengraden ist dies über einen zunehmend längeren Zeitraum hinweg der Fall. Nahe den geographischen Polen geht die Sonne schließlich das ganze Sommerhalbjahr über, d.h. zwischen den Frühlings- und Herbsttagundnachtgleichen, nicht unter. Dieser Zeitraum wird als Polartag bezeichnet.


ZUSAMMENFASSUNG

1. Um die Milchstraße zu finden, zu beobachten und fotografieren zu können sollte es möglichst dunkel sein. Der Ideale Beobachtungszeitraum liegt in einer Neumondnacht zwischen dem Ende der astronomischen Dämmerung nach Sonnenuntergang und dem Beginn der astronomischen Dämmerung am nächsten Morgen. Abhängig von der Jahreszeit und der geografischen Breite dauert die astronomische Dämmerung etwa anderthalb bis drei Stunden (nördlicher als 48° 33’ 40” wird die Dämmerungsphase um die Sommersonnenwende nicht beendet bzw. herrscht im Extremfall der Polartag)

2. Kunstlicht kann die Sichtbarkeit von Sternen und Milchstraße erheblich stören. Bei völliger Dunkelheit kann man ca. 3000 Sterne sehen, unter dem Einfluß von Kunstlicht sieht man deutlich weniger. Erst eine Entfernung von 100km zur nächsten größeren Stadt stellt sicher, daß das Kunstlicht keinen Einfluss auf unsere Aufnahme haben wird. Diese Entfernung ist in Europa nur noch in Ausnahmen (wenn überhaupt) möglich, d.h. wir müssen uns hier mit dem Kunstlicht arrangieren.

3. Das helle Zentrum der Milchstraße, das sog. galaktische Zentrum, ist auf der Nordhalbkugel in den mittleren Breiten nur während der “Milchstrassensaison” von März bis Oktober knapp über dem Horizont beobachtbar.


2. Hilfsmittel

Es existieren diverse Hilfsmittel und die unterschiedlichsten Programme und Apps für PC, Smartphone und Tablet die einem das Leben als Astrofotografen deutlich erleichtern. Damit kann man bereits von zu Hause aus bzw. auch vor Ort die Sichtbarkeit, Stellung und Position des galaktischen Zentrums ermitteln. Hier findet ihr eine Liste meiner favorisierten Hilfsmittel. Über die genauen Funktionen und die Bedienung dieser (manche Funktionen sind sehr tief in den Apps versteckt) werde ich ein eigenes “MILKY WAY ESSENTIAL” verfassen): 

DREHBARE HIMMELSKARTE

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Im Handel sind unterschiedliche “Himmelskarten” erhältlich, die das Auffinden der Milchstraße, Sternenkonstellationen aber auch Deep Sky Objekte erleichtern. Am äußeren Ring stellt man die gewünschte Uhrzeit deckungsgleich mit dem gewünschten Datum und auf dem durchsichtigen Teil der Karte kann dann das sichtbare Areal des Himmels zum gewünschten Datum und Uhrzeit betrachtet werden. Anhand der Kartenangaben über die Himmelsrichtungen kann nun so sehr schnell ermittelt werden, wie die Milchstraße zum eingestellten Zeitpunkt stehen wird und wie sie sich die Position mit fortschreitender Zeit verändern wird. Aber auch die großen Konstellationen können so recht schnell und einfach mit Hilfe der Deklinationsskala gefunden werden. Viele weitere Infos können noch aus einer Sternenkarte herausgelesen werden, auf die ich aber leider nicht in diesem Artikel näher eingehen kann. Ich persönlich verwende eine Sternenkarte sehr häufig für meine Initiale Planung, da sich mit dem Gebrauch weitere Sternenkonstellationen dauerhaft einprägen, die einem dann vor Ort in der Nacht die Orientierung im Nachthimmel wesentlich erleichtern. Solche Sternenkarten sind aber immer nur für einen gewissen Bereich innerhalb einer bestimmten geographischen Breite und Höhe entworfen, so daß deutlich Abweichungen von diesen Werten zu wesentlichen Ungenauigkeiten führen. Wer viel reist und dabei auf weit auseinanderliegenden Punkten auf der Erde unterwegs ist, ist besser beraten sich zusätzlich eine der zahlreichen astronomischen Apps für Smartphone/Tablet, die sowohl für iOS Geräte aber auch (teilweise) für Android erhältlich sind, zu besorgen. Hier kann GPS genau die Milchstraßenposition zum gewünschten Datum und Uhrzeit ermittelt werden und noch vieles anderes mehr.

STARWALK

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Die APP “Starwalk” ist eine meiner absoluten Lieblings Apps, die momentan auf dem Markt erhältlich sind. Hier können Auf- und Untergangszeiten der Sonne, Planeten, Mond und Milchstraße eruiert werden und die Position von Sternen, Planeten, Monden, Konstellationen, Satelliten und Deep Space Objekte, GPS genau für einen bestimmten Ort zu einem bestimmten Datum und Uhrzeit gefunden werden. Mit dem häufigen Gebrauch der App hat sich bei mir eine weiter Leidenschaft neben der Fotografie entwickelt, die Astronomie. Meiner Meinung ist die Astronomie jedoch in gewissen Bereichen Grundvorraussetzung für den Erfolg in der Sternen-Landschafts- Fotografie.

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Abb. 4: Screenshots der APP STARWALK

 

PHOTOPILLS

IMG_2557Photopills ist zweifelsohne DIE universal App für den Landschaftsfotografen, jedoch momentan leider nicht für ANDROID erhältlich. In diesem Artikel möchte ich gar nicht näher auf die vielen anderen unverzichtbaren  Funktionen dieser unglaublichen App eingehen, sondern gleich zu dem für den Landschafts- Astrofotografen interessantesten Teil kommen: Im NACHT-AR Modus, also dem “Nacht- Augmented- Reality Modus” kann man mit aktivierter Kamera ein Livebild mit einer “Milchstraßenmaske” sehen. Mit Zugriff auf GPS, Kompass und Neigungsmesser kann Photopills die Milchstraße zu einer gewünschten Zeit über das Livebild legen und man kann sich ganz genau vor Ort ein ziemlich realistisches Bild über die Position und Stellung des galaktischen Zentrums, als auch die Bewegung über die Zeit machen. Ein unverzichtbares Hilfsmittel um eine optimale Komposition von Milchstraße und Vordergrund zu erzielen. Im PLANER in dem man nicht nur Sonnen und Mond Auf- und Untergangsrichtungen GPS genau zur eigenen oder geplanten Position visualisieren kann, gibt es auch zahlreichen viele nützliche Infos, die alle aus dem Planer heraus mit ein paar Fingerbewegungen, direkt am oberen Bildschirmrand aufgerufen werden können. Hier hat man schnellen Zugriff auf Sonnenauf- und Untergangszeiten, Stadium der Mondphase sowie Auf- und Untergangszeit, minutengenaue Angaben über zivile-, nautische- und astronomische Dämmerungszeiten, Zeitangabe der “blauen und goldenen Stunde”, Sichtbarkeitszeiten des galaktischen Zentrums (mit Azimut und Erhöhung), sowie eine schnelle und einfache “auf einen Blick”- Symbolgebung der Stellung und Gesamtsichtbarkeit zum geplanten Datum und Uhrzeit. Damit kann auch der absolute Laie blitzschnell erkennen, ob an dem geplanten Tag oder Uhrzeit die Voraussetzung gut sind für die Milchstraßenfotografie. Das beste Feature im Planer ist jedoch die 2D Planung der Milchstraße: Hier sieht man je nach Standort (oder gewähltem Standort) die Aufgangsposition und Ausrichtung des GESAMTEN Milchstraßenbogens, was damit für die Planung z.B. eines Milchstraßen Panoramas zu einem der nützlichsten Tools gehört und über Erfolg und Misserfolg des visualisierten Bildes entscheiden kann. Momentan (Stand April 2015) bietet Photopills als einzige App. dieses Feature und ist damit die insgesamt wichtigste und beste App für den Astro-Landschaftsfotografen. 

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Abb 5: Milchstraßenverhältnisse auf einen Blick: Position + Sichtbarkeit. 2D Planung des Milchstraßenbogens. Augmented reality Planung + weitere Optionen im Planer

 

STELLARIUM

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Stellarium ist eine Freeware Desktop Anwendung für PC, MAC und Linux. Hier kann man von zu Hause direkt am Rechner das bereits im Kopf visualisierte Bild verfeinern und planen. Das Program bietet viele weitere Funktionen, die es zu entdecken gilt. Als APP ist dieses Programm auch für Android erhältlich.
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Abb. 6: Screenshot der Desktop Anwendung Stellarium

ZUSAMMENFASSUNG:

Anhand oben genannter Hilfsmittel ist es möglich die Position, Stellung und scheinbare Bewegung (es dreht sich die Erde und nicht das Firmament) der Milchstraße exakt vorherzusagen und zwar für jeden beliebigen Zeitpunkt und jede beliebige Position auf der Erde.

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Abb.7: Anhand einer richtigen Planung zu Hause mit oben genannten Hilfsmitteln und einer Augmented reality App kann eine Idee auch erfolgreich umgesetzt werden.

 

3. Auffinden der Milchstraße ohne Hilfsmittel:

Im letzten Abschnitt unseres ersten “Milky Way Essentials” möchte ich euch natürlich nicht die Möglichkeit vorenthalten, die Milchstraße ganz ohne andere Hilfsmittel als mit euren zwei Augen und ein “paar Sternen” auf dem Firmament zu finden. “Moment”, mag der eine oder andere vielleicht einwenden, “wenn es dunkel ist sehe ich die Milchstraße doch von alleine”. Ein begründetes Argument, jedoch nur teilweise richtig. Viele Sternbilder sind auf Grund ihrer Magnitude (also scheinbarer Helligkeit) bereits vor der Beendigung der astronomischen Dämmerung, bei Mondlicht, bei starkem Kunstlicht oder teilweiser Bedeckung des Nachthimmels gut erkennbar. In allen vorangegangenen Situationen kann es vorkommen, daß die Milchstraße jedoch nicht oder nicht ausreichend sichtbar ist. Anhand einiger weniger Konstellationen kann man sich jedoch auch ganz ohne Hilfsmittel behelfen und auf evtl. bessere Verhältnisse vorbereitet sein. Im Laufe der astronomischen Jahres verändert sich der nächtlichen Sternenhimmel. Es erscheinen andere Konstellation und für einen “Einsteiger” in die Materie kann das oft recht verwirrend sein. Es gibt aber auch Sternbilder die jede Nacht sichtbar sind (außer Äquator: siehe weiter unten). Der sogenannten Zirkumpolarbereich, der wie der Name schon sagt, einen gewissen Abschnitt um den Polarstern (Polarstern liegt fast exakt in der Drehachse der Erde) darstellt und um selbigen zu kreisen scheint, beherbergt bestimmte Konstellationen, die jede und die ganze Nacht über sichtbar sind. Dabei ist der Zirkumpolarbereich definiert durch die geografischen Breite auf der man sich aufhält. Der Zirkumpolarbereich ist derjenige Deklinationsbereich größer als (90°- geografische Breite). Auf dem Nordpol wäre das (90°-90° )=0°. Also der gesamte sichtbare Bereich größer 0° (also von 0°bis 90°) ist hier zirkumpolar, wohingegen es auf dem Äquator keinen Zirkumpolarbereich gibt ((90°-0°)=90°).Der Polarstern liegt hier flach am Horizont. 

Fast jeder Mensch kennt das Sternbild “Großen Wagen” (Teil des Großen Bärs), so sollte auch jeder Nachtfotograf in der Lage sein zumindest den großen Wagen zu erkennen. Kann man den großen Wagen ausmachen, findet man auch den Polarstern.

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Abb. 8 Auffinden von Polaris
Abb. 9 Auffinden von Kassiopeia

Verlängert man eine Gerade um ca. den 5fachen Abstand zwischen Beta und Alpha am großen Wagen, so gelangt man ganz in die Nähe des Polarsterns, der nur von der Nordhalbkugel der Erde gesehen werden kann und exakt nach Hohe MundeNorden zeigt. Verlängert man eine Gerade durch den mittleren Stern (Epsilon) des Großen Wagens durch Polaris, gelangt man ziemlich genau zum mittleren Stern des Sternbilds Kassiopeia. Kassiopeia ist das dominante “Himmels- W” (oder “M”, je nach Jahres und Nachtzeit) und in mittleren bis hohen Breiten zirkumpolar. Somit ist dieses Sternbild zu jeder Nacht- und Jahreszeit sichtbar (flächendeckend in Deutschland, Schweiz und Österreich). Kassiopeia liegt in ihrer Längsausrichtung direkt in der Milchstraße (lichtschwächerer Teil), so daß wenn man diese Achse über das Firmament verlängert sich ein gutes Bild machen kann über die Position und Stellung der gesamten Milchstraße.

Abb. 10: Die imaginäre Verlängerung einer gedachten Achse durch Kassiopeia zeigt die aktuelle Lage und Position der gesamten MS

 

ZUSAMMENFASSUNG

1. Jeder Astro- Landschaftsfotograf sollte in der Lage sein zumindest zwei markante Sternbilder, Großer Wagen und Kassiopeia, am Nachthimmel ausfindig machen zu können.

2. Der Große Wagen und Kassiopeia sind in mittleren bis hohen Breiten das ganze Jahr über in jeder Nacht sichtbar und somit für diese Region zirkumpolar.

3. Anhand des großen Wagens ist der Polarstern und mit Hilfe von Kassiopeia ist der Verlauf der Milchstraße auch bei nicht optimalen Verhältnissen ohne weitere Hilfsmittel zu eruieren. Der Polarstern ist ein wichtiger Stern für fortgeschrittene Astrofotografie Techniken.  Motorisierte Nachführungen sog. Tracker benötigen zwingend eine Ausrichtung auf den Polarstern. 

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