Vor- und Nachteile von Newtonteleskopen

Vor- und Nachteile von Newtonteleskopen

 

Newtonteleskope haben den großen Vorteil, dass man preisgünstig ein Fernrohr mit großer Öffnung erhält. Aufgrund der üblichen Öffnungsverhältnisse von 1:4 bis 1:8 lassen sich große Gesichtsfelder überblicken. Gegenüber Cassegrainsystemen sind keine aufwändigen Blendensysteme zur Vermeidung von Fremdlicht erforderlich.

Diesen Vorteilen stehen zwei wesentliche Nachteile gegenüber:

  1. die im Feld stark zunehmende Koma
  2. bei schnellen Newtons mit großem Öffnungsverhältnis eine große Apertur, die von vielen Okularen nicht mehr verkraftet wird

 

 

zu 1. :

Ein Parabolspiegel bildet nur den Achspunkt exakt ab. Außerhalb des Achspunktes ist die Abbildung komabehaftet. Dies ist physikalisch bedingt und hat nichts mit der Qualität des Spiegels zu tun. Im Handbuch für Sternfreunde findet man folgende Formel zur Berechnung des brauchbaren Bildfeldes b im Winkelmaß von Newtonteleskopen:

   

 

Als brauchbares Gesichtsfeld wird das Gesichtsfeld betrachtet, in dem die komatische Querabweichung kleiner als eine Bogensekunde ist.

Was dies bedeutet, sei an einem Beispiel verdeutlicht:

Bei einem f/5-Newton würde sich mit dieser Formel ein brauchbares Gesichtsfeld von 0,075 grad oder 4,5 Bogenminuten ergeben. Bei einem Okular mit einem scheinbaren Gesichtsfeld von 40 grad hat die Feldblende einen Durchmesser von etwa 4,4 mm (errechnet sich wie folgt: 2*tan(20grad)*6mm). Bei einem 10“-f/5-Newton mit einer Brennweite von 1250mm würde dieses Okular eine 208-fache Vergrößerung ergeben. Das Gesichtsfeld hätte mit der Feldblende von 4,4mm eine Größe von etwa 12 Bogenminuten, und ist damit größer als das brauchbare Gesichtsfeld. Dies bedeutet, dass der Newton exakt justiert sein muss und das beobachtete Objekt praktisch in der Bildmitte stehen muss, wenn die beugungsbegrenzte Auflösung und der maximale Kontrast erreicht werden sollen. Man sollte dabei bedenken, dass die komatische Querabweichung am Rand des brauchbaren Gesichtsfeldes eine Bogensekunde ist. Bei kritischen Beobachtungsobjekten mit geringem Ausgangskontrast (z.B. Jupiter) dürfte der Kontrastverlust in Randnähe des brauchbaren Gesichtsfeldes dazu führen, dass einige Details nicht mehr erkannt werden. Ein Newton mit großem Öffnungsverhältnis sollte also immer auf einer ausreichend stabilen und präzisen Montierung aufgestellt werden, wenn dieser als Planetengerät benutzt werden soll. Nur dann wird es gelingen den Newton am Stern gut genug zu justieren und das Beobachtungsobjekt während der Beobachtung stressfrei in der Bildmitte zu halten.

Als Argument gegen größere Öffnungen wird häufig die größere Seeinganfälligkeit  angeführt. Dies dürfte aber nur teilweise richtig sein. Zwar wird die Grenzauflösung bei großer Öffnung durch das Seeing begrenzt, aber trotzdem zeigen Instrumente mit größerer Öffnung mehr. Dies liegt zum einen daran, dass der Kontrastverlust für die übertragenen Frequenzen im Teleskop größererer Öffnung geringer ist. Andererseits ist die Austrittspupille bei einem Fernrohr mit größerer Öffnung bei gleicher Vergrößerung größer als bei einem Fernrohr mit kleinerer Öffnung. Eine größere Austrittspupille bedeutet ein helleres Bild, was zu einer besseren Kontrastwarnehmung führt und mehr Raum für Filteranwendungen lässt. Außerdem wirken sich bei größeren Austrittspupillen Glaskörpertrübungen des Auges (fliegende Mücken) nicht so stark aus.  

Eine Verbesserung der Koma im Bildfeld könnte mit Komakorrekturen erreicht werden. Allerdings müsste der Korrektor für den jeweiligen Newton korrigiert sein, um eine wirkliche Verbesserung bei beugungsbegrenzter Abbildung zu bringen.

Ähnlich ist die Situation bei Okularen. Es ist sicher möglich für einen speziellen Newton ein Okular zu konstruieren, welches die Koma reduziert. Allerdings würde dieses Okular bei Teleskopen mit anderen optischen Daten nicht mehr optimal funktionieren. Außerdem wäre das Okular bei Teleskopen mit einem komafreien Gesichtsfeld (z.B. Fraunhofer lassen sich komafrei korrigieren) nicht zu verwenden, da es hier im Bildfeld zu erheblichen Aberrationen führen würde. Wenn Okulare damit beworben werden, dass sie das Bildfeld im Newton verbessern, ist diese Aussage deshalb immer mit großer Vorsicht zu bewerten.

 

zu 2.:

Die Abbildung im Bildfeld ist bei Okularen mit wenigen Linsen an schnellen Newtons meist unbefriedigend. Wie man in Bild 1 erkennen kann, entsteht Astigmatismus und Koma, wenn ein Strahlenbündel außerhalb der optischen Achse auf eine Linse trifft.

 

 

Bild 1: Strahlengang durch eine Einzellinse im Bildfeld (Strahlenbündel mit großer Apertur)

 

Besonders der Astigmatismus ist in Bild 1 deutlich zu erkennen.  Wenn Durch die Linse an gleicher Stelle ein Strahlenbündel mit kleiner Apertur (dies ist der Fall bei Teleskopen mit kleinem Öffnungsverhältnis) fällt, ist der Astigmatismus zwar auch vorhanden (Bild 2), aufgrund der größeren Schärfentiefe wird die Abbildung allerdings nicht so stark wie bei großer Apertur verschlechtert.

 

 

 

Bild 2: Strahlengang durch eine Einzellinse im Bildfeld (Strahlenbündel mit kleiner Apertur)

 

Der Astigmatismus lässt sich durch Kombination mehrerer Linsen korrigieren. Besonders gut gelingt das, bei Okularkonstruktionen mit einem vorderen negativen Element (Barlowelement). Die Güte der Korrektur hängt hierbei von den Flächenradien, den Flächenabständen und  den Linsenmaterialien ab. Deshalb wird in der Regel ein Okular mit Barlowelement eine bessere Abbildung zeigen als ein Okular ohne Barlowelement in Kombination mit einer beliebigen Barlowlinse, da beim Okular mit Barlowelement das Barlowelement und die restlichen Elemente zusammen korrigiert werden können.

Allerdings ist die Abbildung, auch bei Okularen mit ausgezeichneter Korrektur im Bildfeld eines Newtons – wie bereits unter 1. dargelegt – durch Koma begrenzt.   

Für Detailbeobachtungen an Mond und Planeten in der Bildmitte kann man durchaus Okulare mit wenigen Linsen verwenden – diese können unter Umständen mehrlinsigen Okularen in Bezug auf Detailerkennbarkeit überlegen sein. Allerdings können diese an schnellen Newtons bereits auf der Bildmitte versagen, da es sein kann, dass der Öffnungsfehler nicht mehr ausreichend korrigiert ist. Es kann aber sein, dass sich der Öffnungsfehler des Spiegels und des Okulars kompensieren. Besonders bei schnellen Systemen ist es deshalb erforderlich, dass immer die Abbildungsleistung des gesamten Systems Teleskop-Okular bewertet wird. Deshalb müssen Okulartests an schnellen Systemen immer vorsichtig bewertet werden. Ein Okular, welches ein Tester gut bewertet, kann am eigenen Newton versagen (und umgekehrt).

Da die Okularauswahl an schnellen Systemen kritisch ist, sollte man Prioritäten setzen, da man Okulare, welche alle Anforderungen erfüllen für schnelle Systeme wahrscheinlich nicht finden wird.  Wer z.B. einen Dobson mit der Hand nachführen muss, ist sicher mit Weitwinkelokularen gut bedient, wer Planeten mit einem gut nachgeführten Instrument beobachtet, benötigt diese hingegen nicht.