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Einnordung & More
von Hannes Schachtner
Warum?
- Immer wiederkehrende Herausforderung
- Neuaufstellungen von Montierungen
- Umgang bei Feldeinsatz
- Setup Optimierung
- Vorbereitung zur USA Sofi 2017
- Ziel
- Nötige Ausrüstung
- Benötigte Genauigkeit
- Passenden Methoden
Was bedeutet Einnorden?
- Einnorden/-süden = exakte Ausrichten der
Nachführeinrichtung (parallel zur Erdachse) um effektiv
ein Himmelsobjekt tracken zu können.
Quelle: Foto Erwin Filimon
- Tracking
- Langzeitbelichtungen (Sternfelder, Deepsky…)
- Kurzzeitbelichtung (Sofi/Mofi, Planetentransite…)
- Nachführeinrichtung durch folgende Montierungsarten
- Parallaktische Montierung
- Azimutal Montierung
Alles dreht sich
- Azimutal Montierung (Meade…)
- Nachteil
- 2 bzw. 3 Achsennachführung inkl.
Bildfeldrotator
- Statt Einnordung – 100% waagrechte
Aufstellung
- Was soll man da sagen….
- Polhöhenwiege kaufen und
- Parallaktisch aufstellen
Quelle: https://cloudynights.com &
Buch „Digitale Astrofotografie“, Oculum Verlag
Alles dreht sich
- Sterngeschwindigkeit
- Sternentag 23h 56‘ 4‘ für 360° Erdrotation
- 1436,06 min / 360° ~ 4min / Längengrad
- ~15 Bogensekunden / Sekunde
Polneigung = Breitengrad
Quelle: Internet ?
Alles dreht sich- Parallaktische Montierung (ASA, Vixen, Alt…)
- Vorteile
- Nur Nachführung um eine Achse nötig
- Entweder über Direktantrieb (ASA) oder
- „old fashion“ über Schneckenradgetriebe (die meisten
Montierungen)
- Nötige Schritte
- Nord/Südausrichtung der
Rektaszensionsachse
- Verkippung der Rektaszensionsachse
um den Breitengradwinkel damit sie
parallel zur Erdachse ist (ebener Aufstellung)
- Bei Knicksäule um entsprechend größeren
Winkel Quelle: SkyWatcher Homepage &
Buch „Digitale Astrofotografie“, Oculum Verlag
Wo ist eigentlich Norden / Süden oder wo bin ich?
- Ermittlung erster Anhaltspunkte
- Für Säulenaufstellung
- Für Feldeinsatz
- Warten bis die Sterne/Sonne es einem „sagen“
- Durch technische „Helferlein“
- Örtliche Lage durch Google Earth
- Geo. Länge / geo. Breite und Höhe
- TPE Programm
- Anhaltspunkte durch Sonnenstand
- Herkömmlicher Kompass
- Störungen durch Metalle / Untergrund
- Korrekturfaktor von der örtlichen Lage auf der Erde abhängig
- Smartphone Apps
- Kompass (Örtl. Lage / GPS Daten, Neigungsmesser)
- Sternhimmel – Karten mit Ortungsfunktion (autom. Ausrichtung)
Wo ist eigentlich Norden / Süden oder wo bin ich?
Herkömmlicher Kompass
Google Earth
Star App
TPE WebApp
Kompass App
Quelle: Internet ?
Wo ist eigentlich Norden / Süden oder wo bin ich?
- Nordstern über‘n Großen Wagen
- Missweisung ~43‘ !
- ~1/15 der Distanz der roten Linie
Quelle: Cartes du Ciel & Internet ?
Wo ist eigentlich Norden / Süden oder wo bin ich?
- Südpol über‘s Sternbild Octans
Sterne 5ter Helligkeit …
- Missweisung ~5° !
- ~1/5 der Distanz rote Linie
Quelle: Cartes du Ciel & SkyWatcher Homepage
Nötige Ausrichtungsgenauigkeit und Sicherstellung
- Resultierende Ungenauigkeit bildet Strichspuren / Bildfeldrotation
- Weitere Abhängigkeit
- Belichtungszeit
- Sensorformat / Gesichtsfeld
- Abstand Leitstern zu Objekt (Bildmittelpunkt)
- Kompensation durch Guiding
-> bringt aber nicht das Erwünschte!
- Guiding Kamera
- Tracking Master
- Pointing Feature
- Dauer des Beobachtungsintervalls (zB: Sofi ~3h, bei 640mm Brennweite)
Quelle: jensfiedler.de
Nötige Ausrichtungsgenauigkeit und Sicherstellung
- Faustformel für Mindestgenauigkeit p [`] (für 60°
Deklination)- z ... Bei APS-C z=22um
- r … Abstand Leitstern zum Bildmittelpunkt in Bildradien [1]
- t … Belichtungszeit [h]
- Sicherstellung der Aufstellung
- Steife Montierung & Säule, Stativ
- Untergrund
- Verhindern des Einsinkens des Statives ->
Stativfüße (1‘ bei 1m Basis = 0,3mm)
- Verrutschgefahr des Statives - Erdspieße
- Abspannen oder Verlagern des
Schwerpunktes
Quelle: Buch „Digitale Astrofotographie, Martin/Koch, Oculum, Seite 170
Methoden der Ausrichtung
- Grobe Ausrichtung
- Pfeiffer Sonnenmethode
- Polsucher
- Kochab Methode
- Polsucher Skala
Quelle: http://blog.kr8.de/astrofotografie-einnordnen-polar-alignment-mit-qhy-polemaster/- Genaue Ausrichtung
- Scheiner (iterative & direkte)
- Softwareunterstützung (EQAlign, WCS, AlignMaster, QHY
PoleMaster, SharpCap, xyz PlateSolving, K3CCDTools….)
- Zenitsternmethode
- Drive-Master TDM Methode
Methode#1: Pfeiffer - Sonne
- Ein-Nordung für untertags! (Sonnentag vorausgesetzt ;-) )
- Azimut Winkelskala auf Montagewinkel mit Lichtspalt
- Ausrichtung
- Polhöhe entspricht dem Breitengrad (Neigungsmesser App oder Skala)
- Projizierter Azimut-Winkel = Azimut-Winkel der Sonne (Astro App)
- Erzielbare Genauigkeit im ~2°-3° BereichQuelle: Stefan Pfeiffer
Methoden#2 - Kochab
- Schnelle einfache Methode mit guten Ergebnissen
- Linie zwischen Polarstern und Kochab
- Rekt. Achse so drehen, daß die gedacht Linie Polarstern –
Polsucher Mitte und Stern Kochab auf einer Linie liegen
- Polarstern muss sich auf Kreisskala befinden
(Vorsicht: Polsucher ist seitenverkehrt)
- Justierung über Schrauben der Polhöhenwiege
- Genauigkeit: ~5-10‘
Quelle: https://www.intercon-spacetec.de/beratung/montierungen/reisemontierung-staradventurer-von-skywatcher/
- Erleichterung
- Winkelsucher und
- Polsucher Beleuchtung
- Bzw. Starpointer
- App zB: Polar Scope Align
Methoden#3 - Polsucher- Für die Genauen
- Voraussetzung: Justierter Polarsucher (Zentrierung & Ausrichtung) -> siehe Manual
- Skala-Einstellung
- Meridian Skala Delta Ort zu Zeitmeridian einstellen (VB 13,6° ost, Zeitmeridian 15° ost -> Delta = 1,4° west)
- Datum und Uhrzeit (MEZ) durch Drehung der Stundenachse zur Deckung bringen
- Je nach Polsuchermodell
- Polarstern Soll Position somit vorgegeben
- Polhöhe und Azimut per Stellschrauben einstellen
- Genauigkeit: ~2-3‘
- Überprüfung über Kochab Methode
Quelle: https://www.intercon-spacetec.de/beratung/montierungen/reisemontierung-staradventurer-von-skywatcher/
Jetzt aber ganz genau!- Scheiner 1897: Fehlausrichtung führt zu Drift eines
Kontrollsterns
- Driftrate von Std.winkel dh/dt & Dekl. dd/dt ist abhängig
von den Komponenten des Aufstellungsfehlers in
Azimut (A) und Polhöhe (P), sowie der Dekl. (D) &
Stdwinkel (H) des Kontrollsterns und geo. Breite (GB),
w = 2*PI / 1436,067
Quellen: Bilder: Digitale Astrofotografie, Oculum, Mathematik: Nachlese AstroWorkshhop 1994, Rhemann/Kersche
- Sphärische Trigonometrie (Rhemann/Kersche)
- dh/dt = [ P*cos(H) + A*cos(GB)*sin(H) ] * tan(D) * w
- dd/dt = [ -P*sin(H) + A*cos(GB)*cos (H) ] * w
- Daraus lässt sich die Missweisung ausrechnen und
direkt korrigieren!
Jetzt aber ganz genau! - Wegen der Ungenauigkeit des Rekt.antriebs sollte in
der Praxis nur Dekl.-Drift dd/dt genutzt werden
- 2 passende Teleskopstellungen- Für A folgt bei H = 0°/180° = 0h/12h (Meridian)
- A = dd/dt * 1/w * 1 / cos (GB) … für Horizontstern
- A = 228,56 * dd/dt * sin(GB – D)/cos(GB) … für
beliebigen Stern
- Für P folgt bei H = 90°/270° = 6h/12h (Ost/West)
- P = dd/dt * 1/w
- P = 228,56 * dd/dt
Quellen: Bilder: Digitale Astrofotografie, Oculum, Mathematik: Nachlese AstroWorkshhop 1994, Rhemann/Kersche
- Sternauswahl & Meßdauer- Für Meridian: zenitnahe (Refraktion, Durchbiegungen)
- Für Ost/West: möglichst polnahe
- Messdauer: länger als Schneckenrad Periode ! (>10‘)
- Genauigkeit- Mit 2-3 Iterationen sollte man eine Genauigkeit 1 [`] schaffen
- Keine Abhängigkeit zur horizontalen Ausrichtung des Polblocks
(Knicksäule)
Methoden#4 – Scheiner
Quelle: Buch „Digitale
Astrofotografie, Oculum Verlag
- Analog mit Okular / Kamera Live Bild
- Iterative Vorgehensweise (messen –
verstellen – messen – verstellen …)
- Software unterstütztes Verfahren mit
Kamera
- Direktes Verfahren (messen – SOLL
Position vorgegeben – verstellen)
- Verfahren wurde beim Workshop 1994
(Rhemann, Kersche) vorgestellt
- Demo mit EQAlign Stand: V2.3 2011
Was hat das mit der Sofi zu tun?
- Für die Sofi USA 2017 gab es einige Vorbereitungen zu treffen- Wettersicher Location (Terreton ~50km westlich von Rexburg / Idaho)
- Örtliche Gegebenheiten (Wüste oder auf Farmer Land)
- Anreise Problematik / zeitliche Planung -> Aufstellung am Tag oder in der Nacht ?
- Automatisierter Ablauf der Bildgewinnung ohne wesentlichen Eingriff über ca. 3 Stunden
- Laptop Kamerasteuerung mittel Backyard EOS Programm und Sequenzsteuerung
- Passende Brennweite für Bildausschnitt und Qualitäten der Skywatcher Montierung
- Transportables Setup – 2017 Vortrag: „Rucksack Astronomie“
Sofi USA 2017 / 2min18
- Skywatcher Adventurer, C90 f/6,3 Reducer auf ca. 640mm
- Canon DSLR 1000, ISO 100
Ergebnis - EQAlign
Methoden#6 – Zenitstern Methode
Quelle: https://ruthner.at
- Zenitstern Methode (Scheiner angelehnt)- Vorteil: Minimierung sämtlicher mechanischer Unzulänglichkeiten
- Nachteil: direkte Messmethode versagen, da der Korrekturfaktor Zenitabstand bei Scheiner sin
(geo.Breite – Dekl. Stern) = 0 wird und somit der ganze Term Null wird! -> händisches Vorgehen
- Verwendung von Hauptteleskop mit Kameraausrichtung
- Ideal Kombination: Einscheinern mit EQAlign und Validierung mit Zenitsternmethode
- 1. Schritt
- Teleskop senkrecht auf Zenitstern richten = Meridian Ausrichtung auf h=0°
- Azimut Fehler = Dekl.Drift / (cos (geo. Breite) * w)
- Azimut verstellen bis Dekl. Drift nicht mehr nachweisbar ist
- Verstellrichtung von Setup abhängig und muss zuvor ermittelt werden
- 2. Schritt
- Polhöhen Fehler = Std.winkel Drift / [tan (Dekl.Stern) * w]
- Siderische Nachführgeschwindigkeit „TDM/ASA überwacht“
- Polhöhe verstellen bis Std.winkel Drift nicht mehr nachweisbar ist
Methoden#7 – TDM Methode
Quelle: http://www.mda-telescoop.com/index.php?option=com_content&task=view&id=51&Itemid=81
- Edward Skinner King 1931 (Quelle: mda-telescoop.com)
- Prinzip- Ausrichtung anhand von Sternspurabbildungen von Pol nahen Sternen
- Verwendung von Hauptteleskop mit Kameraausrichtung (Zenit oben, Ost
rechts …)
- 5‘ (bei langer Brennweite) < Belichtungszeit < 30‘ (bei kurzer
Brennweite)
- Erste Hälfte der Belichtungszeit : siderisch oder KingRate
- Zweite Hälfte der Belichtungszeit: Nachführung stoppen!
- Resultat
Resultat
Quelle: PHD2 Snapshot 8.4.18 nach EQAlign und Zenitmethode, Dekl. Ok, Rekt Regler noch etwas verbesserungsfähig
- Ausrichtung mit EQAlign V2.3 von Gemini Montierung mit
Fotonewton f=1000mm und ATIK 16HR
- PHD2 Guiding Fehler Rekt. ~0.75“, Dekl. ~0.33“
aber < als Seeing (1“ bei 1m Brennweite)
Zion NP USA 2017 / 7k 180°x80° TWAN Panorama
- Skywatcher Adventurer, Advanced Firmware Regular Exposure Mode -> TWAN
- 6x 45sec / ISO 1600 / 30° Rotationswinkel mit Panoramakopf & Lightroom
Danke für die Aufmerksamkeit !
download @ schachtner.astronomie.at