Projekt
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Astronomen sind meist nachtaktiv! Als Schüler müssen wir aber ausgeschlafen in der Schule erscheinen. Da wir aber nicht auf unsere astronomischen Tätigkeiten verzichten wollten, überlegten wir uns, was man am Tag alles beobachten kann. Da es an unserer Schule ein optisches Fernrohr und eine Satellitenschüssel als Radioteleskop gibt, überlegten wir uns, was damit am Tag möglich wäre. Tagsüber lässt sich die Sonne natürlich besonders gut beobachten, aber auch der Mond und die Venus bieten sich als geeignet an. Eine am Teleskop angebrachte Webcam sollte es uns ermöglichen, auch schwächere Objekte am Tag beobachten zu können, indem die aufgenommenen Bilder mit Hilfe eines Computers weiterverarbeitet werden.
Ausserhalb des sichtbaren Bereichs ist die Erdatmosphäre noch für Radiostrahlung durchlässig. Hier bietet sich wieder die Sonne an, aber auch Sternschnuppenströme können im Radiobereich entdeckt werden, da sie die Luft der Atmosphäre in einer Höhe von etwa 100km ionisieren, wenn sie in die Atmosphäre eindringen. Da ionisierte Luft die Radiostrahlung besser reflektiert, sollte beim Eintritt eines Meteors in die Ionosphäre eine Empfangsverbesserung im Radio stattfinden. Diese wollten wir mit Hilfe eines Computers aufzeichnen und auswerten.
Dank unseres Medienraums wurde uns die Möglichkeit gegeben, die Astronomie mit Hilfe des Internets zu betreiben, z.B. ein Teleskop fernsteuern, oder Informationen suchen. Daher haben wir diesem Thema ein eigenes Kapitel spendiert.
Schon seit einigen Jahren ist unsere Schule im Besitz eines Linsenteleskops mit D = 102mm Objektivdurchmesser und F = 1000mm Brennweite. Das Teleskop ruht auf einer Superpolarismontierung bei der man die Rektaszensions- und Deklinationswerte der Himmelsobjekte sehr genau einstellen kann. Für die Montierung gibt es auch einen Motor zur Nachführung, der von uns leider nicht benutzt werden konnte, da die Antriebswelle schon vor längerer Zeit verbogen wurde und die Ersatzteile zum Abgabetermin der Arbeit leider noch nicht vorhanden war. Glücklicherweise gab es zum Teleskop auch einen Objektivsonnenfilter, so dass unseren Sonnenaufnahmen nichts mehr im Wege stand.
Abb. 3.1: Die Superpolarismontierung |
Abb. 3.2: Der Refraktor mit dem Objektivsonnenfilter |
Wir überlegten uns, eine Webcam am Teleskop zu befestigen, um die Kosten niedrig zu halten. Ausserdem ist es wesentlich komfortabler und schneller als mit einer normalen Kamera, weil man nicht auf die Bilder warten muss und sie sofort weiter bearbeiten kann.
Zusätzlich gibt es noch einen Reflektor mit F = 700mm und D = 76mm. Dieses Teleskop ist sehr preiswert, verfügt aber nicht über eine komfortable Polarmontierung, sondern nur über eine azimutale Montierung, die sich nicht nachführen lässt.
Abb. 3.3: Der Reflektor mit Rettungsfolie
Bei beiden Teleskopen bestand jedoch das Problem, dass man zwar ohne Schwierigkeiten Okulare anbringen kann, aber die Webcam lies sich nicht stabil befestigen. Da der Durchmesser der Webcam nicht genormt ist, konnten wir auch im Handel keinen passenden Aufsatz finden, der die Kamera mit dem Teleskop verbinden konnte. Daher bastelten wir uns einen entsprechenden Adapter selbst. Vor dem CCD-Chip befindet sich eine Linse deren Abstand sich über ein Gewinde einstellen lässt, um ein schärferes Bild zu erhalten. Beim Beobachten mit dem Teleskop entfernten wir die Linse der Webcam und steckten stattdessen den Adapter ein. Diesen fertigten wir zuerst aus Pappe. Wir stellten aber schnell fest, dass diese Konstruktion nicht besonders stabil war, denn nach mehrmaligem an- und abmontieren der Kamera leierte der Adapter aus. Daraufhin entschlossen wir uns, einen Adapter aus Aluminium anfertigen zu lassen.
Eine Skizze des Adapters ist in der folgenden Abbildung zu sehen.
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Abb. 3.4: Der Webcam- |
Am Tage lassen sich natürlich nur wenige Himmelsobjekte beobachten, denn das gestreute Sonnenlicht überstrahlt fast alle Objekte die man Nachts sehen könnte. Daher kommen nur helle Objekte, wie die Sonne selbst, der Mond und einige helle Planeten wie Venus und Jupiter in Frage.
Zur Sonnebeobachtung benutzten wir zuerst den Reflektor. Um die Sonnenstrahlen abzuschwächen besorgten wir handelsübliche Rettungsfolie. Zunächst legten wir vier Schichten Rettungsfolie übereinander und befestigten sie mit einem Gummiband am Objektiv. Damit konnten wir die Sonne aber nur noch schwach sehen. Als optimal erwiesen sich drei Lagen Folie. Die Webcam befestigten wir mit dem Adapter am Teleskop und versuchten ein scharfes Bild zu erhalten. Der Auszug des Teleskops ließ sich aber nicht weit genug eindrehen. Deshalb haben wir das Okular wieder eingesetzt und die Webcam samt Objektiv mit Tesafilm am Okular festgeklebt. Die Kamera sollte unser Auge ersetzen.
Abb. 3.5: Die Phillips Vesta Pro Webcam ohne und mit Adapter
Aus diesem etwas schärferem Bild bekamen wir (sehr schwach) Sonnenflecken zu sehen.
Abb. 3.6-3.9: Sonne mit Sonnenflecken
Den Mond kann man nicht nur nachts beobachten, sondern bei klarem Wetter bietet sich dem ausgeschlafenem Astronomen die Möglichkeit mit seinem Fernrohr gute Mondaufnahmen zu machen. So haben wir mit unserem Refraktor, der Webcam sowie dem neugefertigtem Aluminiumadapter die folgenden Bilder aufgezeichnet (siehe Abb. 3.10 - 3.13)
Abb. 3.10-3.13: Mondfotos (Webcam und Refraktor)
Die Venus ist tagsüber nur bei perfekten Wettervoraussetzungen sichtbar, in unseren Breiten jedoch mit bloßem Auge kaum zu erkennen. Sie liegt Nahe bei der Sonne und ist daher mit dem Teleskop nur mit äußerster Vorsicht zu beobachten. Da wir nur Amateurastronomen sind, ist es uns bis zum Abgabetermin leider nicht gelungen, zufriedenstellende Aufnahmen zu machen.
Abb. 4.1: Die SAT-Schüssel |
Die Atmosphäre ist nicht nur für Lichtwellen, sondern auch für Radiowellen durchlässig. Aus einer handelsüblichen Sattelitenschüssel mit einem Durchmesser von 35cm und einem LNC besteht "das kleinste Radioteleskop der Welt", das von Jugend-forscht-Teilnehmern unserer Schule im Jahre 1994 gebaut wurde. Wir haben es jetzt auch benutzt, um die Sonne aufzunehmen. An das LNC haben wir einen Sat-Finder, und daran ein Multimeter angeschlossen. Die Stromversorgung mit 12-15 Volt-Gleichspannung erfolgte über ein Koaxkabel, welches an ein Messgerät angeschlossen war. Das Teleskop haben wir auf die gleiche Montierung (siehe Abb.: 3.1.) befestigt wie das optische Teleskop, um es der Sonne nachführen zu können. Da ja leider die Welle defekt war, konnten wir die Sonne nur durchlaufen lassen, anstatt das Teleskop nachzuführen. |
Den großen Leonidenstrom am 14.-21.11.2001 (siehe unten) haben wir mittels eines Weltempfängers aufgenommen. Mit einem 3,5 mm Klinke-Klinke-Kabel kann man die Signale, die er liefert, an einen Computer übermitteln, um sie auszuwerten. Dazu haben wir das Programm "Goldwave" verwendet, mit dem sich Audiodateien gut editieren und auswerten lassen.
Abb. 4.2: Das Radio wird über ein 3,5mm Kabel an |
Abb. 4.3: Das Audiobearbeitungsprogramm |
Wenn jetzt ein Meteorit in die Atmosphäre eintritt, ionisiert er die Luft um ihn herum. Da ionisierte Luft die Radiostrahlung von Radiosendern auf der Erde viel besser reflektiert als die Ionosphäre und nicht viel Strahlung im Weltraum verloren geht, sollte bei einem Meteoritendurchflug eine Empfangsverbesserung erfolgen. Mit "Goldwave" lassen sich diese Veränderungen aufzeichnen und auswerten.
Mit diesem Aufbau haben wir dann den großen Leonidenstrom aufgenommen. Er wiederholt sich jedes Jahr Mitte November, ist aber alle 33 Jahre besonders stark, da genau dann der Ursprungskomet "Temple-Tuttle" auf seiner Umlaufbahn wieder die Bahn der Erde gekreuzt hat.
Der Name "Leoniden" kommt daher, dass der Radiant der Leoniden im Sternbild Löwe (engl. "leo") liegt. Die Leoniden sollten im Jahr 2001 am 14.-21.11. kommen, wobei das Maximum am 18.11. um 11.00 Uhr, 18.30 und 19.30 Uhr sein sollte. Die Höhepunkte um 18.30 und 19.30 Uhr waren für uns jedoch nicht relevant, da der Radiant zu dieser Zeit hinter dem Horizont liegt. Er ist überhaupt nur von 12.00 Uhr am 17.11. bis 13.00 Uhr am 18.11. sichtbar.
Am 18.11.2001 haben wir nun versucht, dass Maximum um 11.00 Uhr aufzunehmen. Da der Radiant nur von 24.00-13.00 Uhr am Himmel steht, haben wir während der gesamten Zeit Aufnahmen gemacht. Leider unterstützt "Goldwave" keine 13-stündigen Aufnahmen, so dass wir sie in eine 9- und eine 3-stündige Aufnahme aufsplitten mussten.
Die 3-stündige war hierbei für uns die Interessantere, da sie den Höhepunkt enthielt. Da wir die Aufnahmen zu zweit parallel an verschiedenen Orten durchgeführt haben, um auszuschließen, dass es sich bei auffälligen Stellen um Störungen handelt, haben wir diese beiden "Mono-Messungen" jeweils zu einer "Stereo-Messung" zusammengefügt.
Die erste Messung haben wir am Sonntag morgen um 0.08 Uhr auf 98,85 MHz mit einer Qualität von 5500 Hz gestartet. Leider haben wir eine kleine Zeitdifferenz von 3,5sec, was auf die unterschiedlichen Ladezeiten zurückzuführen ist. Ein weiteres Problem war, dass die Messung bei einem Computer 10 Minuten länger gedauert hat. Dann haben wir die Messungen wie oben beschrieben zu einer "Stereo-Aufnahme" zusammengefügt, damit wir sofort sehen können, ob auffällige Stellen zeitlich zusammenpassen und Meteoriten sein könnten. Die zweite Messung haben wir am Sonntag Mittag um 9,18 Uhr auf der gleichen Frequenz und mit der gleichen Qualität gestartet wie die erste. Wir hatten auch hier wieder eine kleine Zeitdifferenz, die aber nicht so gravierend war, da wir die Starts der Messungen zeitlich besser abgestimmt haben. Dann haben wir die zweite Messung wieder zu einer Stereo-Aufnahme" zusammengefügt, um sie auszuwerten. Da die Empfangsverbesserungen durch die Meteoriten nur sehr kurz sind (0,1- 2sec) ist es sehr schwer, sie aus der Aufnahme herauszufiltern. Erschwerend kommt hinzu, dass Daniel während dem Einstellen einer Frequenz wahrscheinlich den Empfang gestört hat, und beim weggehen wurde der Empfang dann deutlicher, was ja auch Meteoriten bewirken sollten. Trotzdem ist es uns gelungen einige auffällige Stellen herauszusuchen.
Abb. 4.6 u. 4.7: Einige auffällige Stellen
Während Florian und Daniel ihre Daten über die astronomischen Objekte direkt aufgenommen haben, dachte ich mir, dass es möglich sein müsste, solche Informationen auch übers Internet zu bekommen. Auf diesem Weg ist es möglich; Daten von anderen Usern aufzurufen und selber Daten für andere Astronomen zugänglich zu machen. Somit gibt es mittlerweile Tausende von Homepages auf denen man sehen kann, was im Weltraum vorgeht, und entsprechende Daten dazu, wie z.B. auf der Seite: http://www.mpia-hd.mpg.de/ des Max-Plank-Instituts für Astronomie in Heidelberg. Da die Anzahl der Homepages zum Thema Astronomie in letzter Zeit stark zugenommen hat, bekommt man leicht Informationen. Dann muss man nur noch die wichtigen Sites herausfiltern.
Zusätzlich gibt es Chatrooms wie unter www.astronomie.de/, wo man Erfahrungen etc. austauschen kann.
Eine weitere Idee war, ein Teleskop über das Internet zu steuern. Das Problem dabei ist, dass dies nur nach Voranmeldung geht. Bei dem Projekt TIE ist es möglich Teleskope fernzusteuern die in Mount Wilson in Kalifornien stehen. Daher kann man dank der 9 Stunden Zeitunterschied z.B. morgens um 9:00Uhr im Unterricht seine Forschungen betreiben, während es dort Mitternacht ist. Von dort übermitteln dann 2 CCD-Kameras die Bilder, die die 12 bzw. 24 Zollteleskope empfangen.
Bei dem Projekt "HOU" kann man Bilder von Sternen oder Himmelsausschnitten bestellen, die dann aufgenommen werden und die man sich dann an einem vereinbarten Ort abholen kann.
Diese Projekte bieten phantastische Möglichkeiten für die Schüler.
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