Das "Einscheinern" von parallaktischen Montierungen nach der klassischen Methode

Ortsfeste und/oder transportable parallaktische Montierung müssen – wenn sie fotografisch eingesetzt werden sollen – eine genau definierte Aufstellungsposition am Beobachtungsort haben. Dabei muss die Rektaszensions- oder Polachse der Montierung genau parallel zur Stellung der gedachten Erdrotationsachse am Beobachtungsort stehen. Das bedeutet, sie muss im Azimut (Horizontal) exakt in Nord-Südrichtung stehen und ihr Winkel zur Erdoberfläche muss exakt dem Winkel der geografischen Breite (j) entsprechen. Dieser Winkel wird dabei auch als Polhöhenwinkel bezeichnet. Genau zu diesen Punkt des Himmels zeigt die gedachte Rotationsachse der Erde, dort befindet sich der wahre Himmelspol (gleiches gilt natürlich auch für den Südhimmel).

Um diesen Punkt am Himmel scheinen sich alle Sterne in Kreisbögen zu bewegen (die Bewegung ist natürlich nur die Projektion der Erdrotation). Dicht am nördlichen Himmelspol steht der helle Polarstern (Alpha Ursae Minoris, am südlichen Pol gibt es leider keinen hellen Stern).

Der Polarstern hat zur Zeit einen Abstand von einem knappen Grad zum wahren Himmelspol und beschreibt deshalb innerhalb von 23h 56m 04,1s (wahre Rotationszeit der Erde) ebenfalls einen kleinen Kreisbogen.

Die Abbildung links demonstriert dies zur Erläuterung. Fällt man (gedanklich) ein Lot vom Polarstern zum Horizont, so markiert der Punkt geografisch Nord. Hier ist zusätzlich noch das Sternbild Großer Wagen in vier verschiedenen Stellungen eingezeichnet, die es im Lauf eines Tages bzw. eines Jahres einnimmt.

Verlängert man den Abstand der hinteren beiden Kastensternen um ihre fünffache Länge, trifft man ziemlich genau auf den Polarstern. Das Kreuz markiert die Stellung des wahren Himmelspols.

Viele bessere parallaktische Teleskopmontierungen verfügen heute (zumindest optional) über ein sogenanntes Polsucherfernrohr, welches die Aufstellung der Montierung stark vereinfacht, bzw. zeitlich beschleunigt. Für eine exakte Aufstellung liefert aber auch das Polsucherfernrohr nur einen (allerdings schon recht genauen) Richtwert. Größere Montierungen oder zum Beispiel Eigenkonstruktionen verfügen oft über kein Polsucherfernrohr. Auch die bei Amateuren beliebten Schmidt-Cassegrain Teleskope in Gabelmontierungen haben selten ein Polsucherfernrohr, selbst wenn sie mit einer Polhöhenwiege parallaktisch aufgestellt werden.

Viele moderne parallaktische Goto-Montierungen - wie z.B. die Celestron-Montierungen mit NexStar Handcontroller und dem All Star Polar Align, aber auch z.B. die GTO Montierungen von Astro Physics – haben zusätzlich zum Polsucherfernrohr in der Steuersoftware entsprechende Routinen, die es gestatten die Montierung korrekt aufzustellen. Aber auch hier können Restaufstellungsfehler bleiben, die behoben werden müssen.

Ein bequemer Ansatz dazu ist auch das Plate Solving. Dabei wertet der Computer die Bilder einer Kamera aus, erkennt die Sterne automatisch und gibt an, wie die Montierung ausgerichtet werden muss, damit sie möglichst perfekt eingenordet ist. Das geht zum Beispiel über die Kamera, die auch für das Autoguiding verwendet wird, und spezielle Software auf einem Laptop, oder ganz bequem mit Stand-Alone-Systemen wie dem StarAid Revolution von StarAid.

Was aber tun, wenn man an seiner Montierung keine dieser Möglichkeiten hat? Der Astronom Scheiner hat bereits im vergangenen Jahrhundert eine Methode beschrieben, mit der man eine Montierung korrekt ausrichten kann. Man nennt sie deshalb auch die Scheiner-Methode oder einfach das "Einscheinern" einer Montierung. Es ist leider eine zeitraubende Methode – aber die genaueste Methode die es gibt. Je genauer man vorab die Rektaszensionsachse auf den Himmelspol ausrichten kann, desto schneller funktioniert das Scheinern.

Bei der Scheinerschen Methode werden sowohl Azimut (Rechts-Links-Richtung) als auch die Polhöhe der Rektaszensionsachse präzise für Ihren Aufstellungsort ermittelt und eingestellt. Nach erfolgter Justierung steht die Rektaszensionsachse exakt parallel zur Erdrotationsachse und zeigt auf den wahren Himmelspol.

Einige Erfahrung im Scheinern und die Kenntnis der Bildorientierung des Teleskops beschleunigt das Verfahren enorm. Wir beschreiben – zusammen mit einigen erläuternden Graphiken – nun die Methode des Einscheinerns. Dabei ist die Kenntnis der Bildorientierung, durchs Okular geschaut, von ausschlaggebender Bedeutung.

Alle Graphiken (die dargestellten Fadenkreuzokularanblicke) und Texte beziehen sich auf den Anblick in einem Refraktor in einem gestrecktem Strahlengang, also ohne Zenitprisma, Zenitspiegel oder andere - die Bildorientierung verändernden - Zubehörteile. Ein Refraktor, sowie alle Spiegelteleskope mit zwei Spiegeln (Newton, Schmidt-Cassegrain, Maksutov etc.) drehen das Bild - gegenüber dem Himmelsanblick mit dem bloßen Auge - um 180 Grad. Das bedeutet, durch das Okular geschaut, befindet sich Süden nun oben und Westen links (dementsprechend ist Norden unten und Osten rechts).

Das Bild zeigt links die normale Bildorientierung mit dem bloßen Auge oder mit einem Amiciprisma, in der Mitte der Anblick im Refraktor (und allen zwei-Spiegel-Systemen) im gestreckten Strahlengang und rechts die Bildorientierung wie in der Mitte, jedoch mit einem zusätzlichen Zenitprisma im Strahlengang.

Fügt man vor dem Okular ein normales Zenitprisma/spiegel ein, so steht das Bild aufrecht (Norden oben), aber das Bild ist spiegelverkehrt (Osten rechts). Das einzige Prisma welches eine Bildorientierung wie beim Anblick mit dem bloßem Auge erzeugt ist das Amiciprisma (Nord oben, Süd unten, Ost links und West rechts).

Vermeiden Sie nach Möglichkeit die Verwendung eines Zenitspiegels/prismas beim Scheinern. Die Bildorientierung ist abhängig von der Drehung des Prismas/Spiegels in der Steckhülse. Drehen Sie das Prisma, rotiert Ihr Bildfeld in gleicher Richtung. Wollen Sie ein Prisma einsetzen, wählen Sie – wenn möglich – ein Amiciprisma!

Verfahren Sie nun wie im folgenden beschrieben:

  • Stellen Sie Ihre Montierung auf und richten Sie vorab die Rektaszensionsachse so genau wie möglich auf den Himmelspol. Wenn Sie ein Polsucherfernrohr haben und der Himmelspol von Ihrem Beobachtungsstandort aus sichtbar ist, dann ist das kein Problem. Für alle anderen Fällen können Sie zur Azimutausrichtung (Nord-Süd) einen Peilkompass einsetzen (beachten Sie dabei die magnetische Missweisung, es muss geografisch Nord und nicht magnetisch Nord eingestellt werden).
  • Die meisten Montierungen verfügen am Polblock der Montierung eine grobe Winkelskala zur Einstellung des Polhöhenwinkels. In Baumärkten findet man aber auch Aufsatzwinkelmesser, die es gestatten auf der Rektaszensionsachse aufgesetzt und auf etwa ±1 Grad abgelesen werden zu können. Viele Smartphones haben Neigungsmesser und Kompass integriert, auch wenn die Anzeigen nicht immer hochpräzise sind.

Was Sie nun noch brauchen ist ein stärker (ca. 125fach) vergrößerndes – am besten beleuchtetes – Fadenkreuzokular. Steht Ihnen ein beleuchtetes Fadenkreuzokular nicht zur Verfügung, tut es auch ein einfaches. Stellen Sie Ihren Referenzstern einfach unscharf ein, dann sehen Sie das Fadenkreuz auch deutlich.

Begonnen wird das Scheinern einer Montierung immer mit der Azimuteinstellung der Rektaszensionsachse. Die im folgenden beschriebenen Himmelsrichtungen zum Scheinern sind bewusst gewählt, an diesen Positionen des Himmels sind Abweichungen am schnellsten sichtbar.

Zu Beginn suchen Sie sich (aus einem Himmelsatlas oder einem Planetariumsprogramm) einen hellen Stern, der zu Beginn des Scheinerns grob in Südrichtung (Meridian) steht und dabei nicht weit vom Himmelsäquator entfernt sein sollte (Deklination = 0 Grad).

Bringen Sie den Stern in das Gesichtsfeld des Okulars und orientieren Sie den waagerechten Faden so, dass der Stern sich während einer Bewegung der Rektaszensionsachse auf ihm (dem waagerechten Faden) hin- und her bewegt.

Ist Ihre Bildorientierung korrekt, so muss der Stern bei abgeschalteter Nachführung auf dem waagerechten Faden von rechts nach links (Ost - West) bewegen. Positionieren Sie den Stern nun in die Fadenkreuzmitte und beobachten Sie seine Bewegung auf dem senkrechten Faden.

Achtung: Sie dürfen ab jetzt – bis zum Ende des Scheinerns – die Stellung des Fadenkreuzokulars im Okularauszug nicht mehr verändern!

Die Position des Sternes auf dem waagerechten Faden des Fadenkreuzes dürfen Sie durch Bewegung der Rektaszensionsachse jederzeit verstellen.

Weicht der Stern nun im Laufe der Zeit auf der senkrechten Achse nach oben (Süden) ab, so müssen Sie das Nordende der Rektaszensionsachse nach Westen verdrehen.

Weicht der Stern im Laufe der Zeit auf der senkrechten Achse nach unten (Norden) ab, so müssen Sie das Nordende der Rektaszensionsachse im Azimut ein Stückchen nach Osten korrigieren.

Diesen Prozess wiederholen Sie so oft, bis sich der Stern ca. 20 Minuten auf dem senkrechten Faden nicht bewegt. Und noch einmal zur Erinnerung: die Rektaszensionsachse dürfen Sie jederzeit korrigieren, nicht aber in Deklination nachstellen (deren Abweichung soll ja bestimmt werden).

Zur Azimuteinstellung haben die meisten Montierungen am Nordende der Rektaszensionsachse eine Feineinstellung, bestehend aus zwei Schrauben, die gegenläufig auf einen Lagerbock drücken.

Nun folgt die Justierung der Polhöhe. Wählen Sie dazu einen Stern in östlicher Richtung, ca. 30 Grad über dem Horizont. Zentrieren Sie ihn auf die Fadenkreuzmitte und beobachten Sie seine Abweichung auf dem senkrechten Faden, der jetzt etwa im Winkel von 45 Grad steht.

Bei abgeschalteter Nachführung muss sich der Stern diagonal von rechts oben nach links unten bewegen.

Weicht der Stern nach links oben (Süden) ab, so muss die Rektaszensionsachse steiler (höher) gestellt werden.

Weicht der Stern auf dem Faden nach rechts unten (Nord) ab, so ist die Polhöhe zu verringern (flacher).

Auch hier ist der Prozess so lange zu wiederholen, bis der Stern ca. 20 Minuten ohne Abweichung in Nord-Süd Richtung auf der Fadenkreuzmitte stehen bleibt. Wenn Sie jetzt wieder zum Ausgangspunkt zurückgehen und einen Stern in Südrichtung beobachten, kann es sein, dass Sie das Azimut leicht korrigieren müssen. Und dann das ganze noch einmal für die Polhöhe.

Für ortsfeste Montierungen und langbrennweitige Teleskope kann das Einscheinern schon die ganze Nacht dauern. Für transportable Instrumente – mit weniger hohen Ansprüchen und einiger Erfahrung mit dem Scheinern – sollte man nach ca. 60 Minuten fertig sein.

Insbesondere für mobile Geräte sind die integrierten Software-Routinen der Montierungen – insbesondere in Kombination mit einem Fadenkreuzokular, um die Referenzsterne mit hoher Genauigkeit im Teleskop zu zentrieren – oder das Plate-Solving heute gute Alternativen, um in kürzerer ebenfalls eine meist ausreichende Präzision zu erreichen, sodass ein Autoguider die verbleibenden Fehler ausgleichen kann und auch die Bildfelddrehung nicht stört.

Für eine rein visuelle Beobachtung spielt die Aufstellung kaum eine Rolle – es sei denn man möchte die Teilkreise einer Montierung zur Einstellung von Beobachtungsobjekten nach Rektaszension und Deklination nutzen. Auch dann muss die Montierung exakt aufgestellt sein.

Bei der Fotografie muss die Montierung exakt aufgestellt sein. Ansonsten rotiert das Bildfeld um den Leitstern. Das bedeutet, der Leitstern (meist im Bildmittelpunkt) wird punktförmig, alle Sterne weiter außen in immer längeren Kreisbögen abgebildet.

Ein Autoguider kann eine schlecht eingenordete Montierung zwar perfekt nachführen – aber nur auf einen Stern. Auch bei bester Nachführung ist bei ausreichend schlechter Einnordung zwar der Stern im Zentrum perfekt scharf, aber alle anderen drehen sich um ihn.

Dabei spielt die Aufnahmebrennweite KEINE Rolle, sondern nur die Größe des Bildfeldes. Je größer es ist (in scheinbaren Graden), desto länger – je weiter vom Bildmittelpunkt entfernt – werden die Kreisbögen.

Die größten Fehler erhält man somit – logischerweise – bei Mittelformatkameras mit Weitwinkelobjektiven. Für Weitwinkelaufnahmen muss die Montierung also genauso gut aufgestellt sein, wie für Aufnahmen durch das Teleskop im Fokus. Setzen Sie Mittelformatkameras ein, muss die Aufstellung besser sein als für Aufnahmen mit Kleinbildkameras.


Wolfgang Paech

Über den Autor

Wolfgang Paech betreibt Astronomie seit nunmehr über 50 Jahren. Neben seinen zahlreichen Erfahrungen mit Sternwarten-Kuppeln aller Art sind seine Kerngebiete die Sonne und der Mond. Auf der Website www.chamaeleon-observatory-onjala.de finden Sie einen kompletten Mondatlas, aufgenommen mit seiner Standardtechnik. Aber auch in Sachen Deep-Sky und Planeten kann ihm, als langjährig erfahrenem Astrofotograf, niemand etwas vormachen.

Die 50+ Jahre Amateurastronomie mit vielen weiteren Bereichen, wie z.B. der Restaurierung historischer Amateurteleskope, Polarlichtreisen und vielem mehr sind auf seiner privaten Webseite unter www.astrotech-hannover.de aufbereitet.

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