Mondbeobachtung und Mondfotografie

Der Mond ist ein sehr dankbares Beobachtungsobjekt für jeden Sternfreund, egal ob Laie oder ambitionierter Hobbyastronom. Er ist in der Regel recht einfach am Himmel zu finden und schon mit kleinem Instrument sieht man neben den dunklen, als Mare bezeichneten Gebieten auch große Krater und andere Details. Durch die wechselnde Lichtgestalt des Mondes, die Mondphasen, gibt es jeden Tag hier Neues zu entdecken, besonders an der Grenze von Tag und Nacht, die als Terminator bezeichnet wird. Gerade am Terminator ist die Beobachtung sehr spannend, da Krater, Rillen und andere Details durch das Spiel von Licht und Schatten besonders in Szene gesetzt werden. Die beste Zeit für die Mondbeobachtung ist der zunehmende Mond zwischen Neumond und Vollmond und der abnehmende Mond nach Vollmond. Bei Vollmond selber ist die Beobachtung wenig beeindruckend, da das Licht/Schatten Spiel fehlt.

Ganz ähnliches gilt auch für die Fotografie des Mondes. Bereits mit kleiner Brennweite kann man den Wechsel der Mondphasen festhalten. Mit einem kleinen Teleskop und entsprechender Adaptierung kann man mehr Details auf dem Mond ablichten. Mit den vielfältigen Möglichkeiten der digitalen Fotografie ist die heute um ein Vielfaches als vor gut 40 Jahren, als mein erstes Mondbild entstand. Heute sieht man schnell ein erstes Resultat und kann neben Einzelbildern ganze Filme erstellen, die dann später am Computer zu einem Einzelbild zusammengerechnet werden. Dazu später etwas mehr. Auf diese Weise ist es möglich, dass sich jeder Sternfreund so etwas wie einen eigenen digitalen Mondatlas erstellt.
Solch ein Atlas ist das Ziel meiner derzeitigen Mondbeobachtung und Mondfotografie, die ich in diesem Beitrag etwas näher erläutern möchte. Gleich vorne weg. Solch ein Projekt ist nichts was man mal in einem Monat, also einmal den Umlauf des Mondes um die Erde, erledigt. Wetterbedingt kann zwischen den Beobachtungen einige Tage vergehen.

Vorbereitungen

Vor jeder Beobachtung gilt es sich ein wenig vorzubereiten und auch etwas Literatur zu studieren. Gut ist es auch während der Beobachtung eine Mondkarte parat zu haben. Auch die Wahl der Optik sollte vorher getroffen werden. Ich arbeite auch heute noch gerne mit dem Mondatlas von Antonin Rükl aus dem Dausien Verlag, sowie dem Kosmos Mondführer von Jean Lacroux und Christian Legrand. Im Oculum Verlag erhält man aktuell den Moonscout von Lambert Spix, das Buch der Moonhopper von Lambert Spix und Frank Gasparini und den Reiseatlas Mond von Ronald Stoyan und Hans-Georg Purucker. Leider bereits vergriffen aber trotzdem empfehlenswert ist der kleine Mondatlas von Antonin Rükl, ebefalls im Oculum Verlag erschienen.

Auswahl an Büchern für die Mondbeobachtung

Der Moonscout ist etwas für Einsteiger mit Fernglas oder kleinem Fernrohr und zeigt den Mond in Bildern im Phasenverlauf. Die auffälligsten werden kurz vorgestellt und man erfährt wissenswertes über den Mond und die Mondphasen. Der Moonhopper geht sehr viel mehr ins Detail. Die Grundlagen der Mondbeobachtung, die Teleskoptechnik, sowie Grundlagen zur Fotografie des Mondes werden hier sehr detailiert erklärt. In 20 Touren wird der Sternfreund dann zur Entdeckungsreise auf dem Mond mitgenommen. Viele der vorgestellten Objekte zeigen sich aber erst im größeren Teleskopen.

Meine Ausrüstung

Was für ein Teleskop benutze ich denn für die Mondbeobachtung?
Nun im Grunde braucht man erst mal kein wirklich großes Teleskop um den Mond zu beobachten. Man kann bereits mit einem kleinen Anfängerteleskop beginnen, wie ich sie in meiner Teleskopparade vorgestellt habe. Sei es dass man mit einem kleinen Refraktor auf azimutaler Montierung, kleinen Teleskopen auf parallaktischer Montierung oder einem Goto Teleskop auf Entdeckungstour geht. Es wird wohl nicht ausbleiben, dass man bald mehr Details auf dem Mond sehen möchte und daher ein größeren Teleskop wünscht. Was man an Details zum Beispiel auf dem Mond sehen kann und wie groß diese sind, hängt entscheidend von dem Auflösungsvermögen des Teleskops und somit von seiner Öffnung ab. Je größer die Öffnung wird, desto größer ist das Auflösungsvermögen und desto mehr Details kann man auf dem Mond erkennen. Denn mit größere Auflösung kann man auch kleiner Objekte erkennen als bei geringerer Auflösung.
Für meine Mondbeobachtung setze ich in der Regel gerne drei Teleskope ein. Das sind zum einen mein 4-Zoll Refraktor Bresser Messier AR 102 L, mein 6-Zoll Refraktor Bresser Messier AR 152 L, sowie mein Celestron NexStar 8SE. Eine kurz Beschreibung beider Bresser Refraktoren findet man in Teil 6 meiner Teleskopparade, in Teil 7 habe ich das NexStar 8SE vorgestellt.
Für die Fotografie nutze ich meine Canon EOS 60 D Spiegelreflexkamera, sowie die Full HD Deep Sky Camera von Bresser.
Mit den beiden Bresser Refraktoren entstehen Übersichtsaufnahmen der gesamten Mondoberfläche, teils auch mit dem Celestron mit Reducer. Detailaufnahmen der Mondoberfläche entstehen mit dem 6 Zoll Bresser und dem Celestron. Mit der Canon arbeite ich dabei zum Teil über Okularprojektion, wobei diese an einem Hyperion Mark IV Zoom Okular von Baader Planetarium sitzt.

Aufnahmeverfahren und Auswertung

Mond im Visier
Mondaufnahme mit der Canon EOS 60D am NexStar 8 SE

Die besten Ergebnisse für Mondaufnahmen erhält man nicht wie man denken würde mit Einzelaufnahmen, sondern mit Filmaufnahmen. So erstelle ich in der Regel kurze Filme mit einer Dauer von 30 Sekunden bis 60 Sekunden. Mit der Bresser Camera werden die Filme direkt im SER Format abgespeichert, die Canon speichert dagegen im MOV Format ab. Die Canon Filme werden später mit dem Program Planetary Imaging PreProcessor (PIPP) in das SER Format umgewandelt. Im mobilen Einsatz kommt zumeist die Canon zum Zuge. In meinem Garten oder Balkon wird die Bresser Cam eingesetzt. Die Filme werden mit AutoStakkert 3 verabeitet und gestackt. Die so entstandenden Summenbilder können dann noch weiter bearbeitet werden.

Die schmale Mondsichel am 26. April 2020. Aufgenommen mit dem Celestron NexStar 8SE mit Reducer, Canon EOS 60D
Südliche Mondsichel am 28. April 2020. Aufgenommen mit dem Celestron NexStar 8SE, Canon EOS 60D
Detailaufnahme des Mare Crisium. Aufgenommen mit dem Celestron NexStar 8SE mit Baader Hyperion Okular bei 24mm Brennweite, Canon EOS 60D.
Krater Copernicus. Aufgenommen mit dem Celestron NexStar 8SE und Bresser Astrocam.

Bildgröße und Äquivalentbrennweite

Wie groß zum Beispiel der Mond auf dem Sensor der Kamera abgebildet wird, dürfte wohl viele Fotografen interessieren. Die Bilder oben zeigen wie sehr sich die Größe des Mondbildes verändert wenn man die Brennweite des Teleskops oder die Kamera ändert. Zwei Dinge sind bestimmen die Größe des Mondbildes, die Teleskopbrennweite und die Sensorgröße der Kamera, die durch den sogenannten Cropfaktor gekennzeichnet ist.
Die Bildgröße oder der Bilddurchmesser (für die Formel bitte Link folgen) bestimmt sich aus der Brennweite des Teleskops und dem Winkeldurchmesser des Beobachtungsobjektes. Der Mond erscheint uns am Himmel mit einem Winkeldurchmesser von etwa einem halben Grad oder 30 Bogensekunden.
In einem Teleskop mit 1000 mm Brenweite ist der Bilddurchmesser des Mondes 8,75 mm groß, bei 2000 mm Brennweite sind es 17,5 mm. Die Angabe gilt nur für eine Sensorgröße von 36 mm x 24 mm, dem Vollformat. Arbeite ich mit einem kleineren Sensor, dann wird nur ein Teil des entstehenden Bildes auf dem Sensor abgebildet. Dadurch entsteht der Eindruck einer Vergrößerung. Wie stark diese Vergrößerung ist, hängt von dem Verhältnis der Sensorgröße im Vollformat und der kleineren Sensorgröße ab. Man teilt die Größe im Vollformat durch die verkleinerte Sensorgröße und erhält den Cropfaktor.
Die EOS Canon 60D hat einen Cropfaktor von 1,6, die Bresserastrocam einen Cropfaktor von 6,4. Das beudeutet, dass bei 2000 mm Brennweite das Mondbild in der EOS 60 D nicht 17,5 mm groß ist, sondern 28 mm. Die Bildgröße entspricht der eines Teleskops mit einer Brennweite von 3200mm mit einer verwendeten Vollformatkamera. Dies wird als Äquivalentbrennweite bezeichnet. Der Mond paßt nicht mehr ganz auf den Sensor. Damit der Mond formatfüllend ist, muss die Brennweite des Teleskops verkleinert werden. Passenderweise reduziert der Celestron Reducer die Brennweite des NexStar 8SE soweit, dass der Cropfaktor der 60D beinahe genau um den Faktor 1,6 reduziert wird. Mit der Bresser Astrocam wird das Mondbild um den Faktor 6,4 vergrößert, entsprechend einer Äquivalentbrennweite von 12.800 mm und so wird nur noch ein Teil des Mondes abgelichtet.

Neben der oben beschriebenen Möglichkeit der Mondfotografie mit der Fokalprojektion, bei der das Teleskop wie ein Teleobjektiv eingesetzt wird, setze ich auch die Okularprojektion ein, das heißt ich fotografiere mit der Kamera das in einem Okular entstehende Bild ab. Dabei nutze ich die Vergrößerung durch das Okular. Um mir das „nervige“ Wechseln des Okulars sparen kann, wenn ich eine andere Vergrößerung haben will, kommt bei mir das Zoomokular Hyperion Mark IV von Baader Planetarium ein. Es verfügt per Adapter einen T-2 Anschluß. Man kann die Kamera also direkt am Okular befestigen. Somit kann man sich langsam an den Mond rantasten. Die Okularbrennweiten die eingestellt werden können gehen von 24mm bis 8mm. Mit dem NexStar 8SE kann ich somit mit Vergrößerungen zwischen 85 fach und 254 fach arbeiten. Wie man die Vergrößerung bestimmt, habe ich hier erklärt.
Theoretisch könnte man hier noch stärkere Vergrößerungen einstellen. Mit einem 5mm Okular käme ich auf eine Vergrößerung von 406 fach. Bei Einsatz einer Barlowlinse ginge sogar nochmehr an Vergrößerung. Solche Barlowlinse, die die Brennweite eines Teleskops verlängern, gibt es im Handel mit den Verlängerungsstufen zwischen 2 fach bis 5 fach. Auf diese Art wäre mit dem kleinsten Okular und einer 5 fach Barlowlinse eine Vergrößerung von 2030 fach möglich, aber nicht wirklich sinnvoll. Drei physikalische Begebenheiten machen dies recht schnell deutlich.
Da ist zum einen die maximale Vergrößerung die nicht mehr als das Zweifache der Teleskopöffnung betragen sollte. Hier also nicht mehr als 406 fach. Darüber hinaus bekommt man nicht mehr Details zu sehen, bzw. kann diese nicht mehr scharf abbilden. Des weiteren macht uns die immer herrschende Luftunruhe einen Strich durch die Rechnung. Selbst bei geringer Luftunruhe, also perfektem Seeing, gibt es geringe Luftturbulenzen, die das Bild im Teleskop zittern lassen. Das fällt vor allem bei starker Vergrößerung auf. Und drittens wird das Bild bei stärker werdender Vergrößerung dunkler. Und so bleiben leider Strukturen auf der Mondoberfläche, die kleiner als 1000m sind für mich unsichtbar.
Da brauche ich wohl doch bald ein noch größeres Teleskop.
Die Ergebnisse werde ich demnächst präsentieren.