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Amateurastronomie ist nicht jedermanns Sache. Aber im Gegensatz zu anderen Interessen könnte es sein! Immerhin gibt es viel Himmel, um herumzugehen. Und um den Himmel zu genießen, braucht man nicht viel. Zu Beginn nur die Kraft des menschlichen Sehens und die Fähigkeit, „weiter nach oben zu schauen“.
Das Schätzen des Nachthimmels und seiner zahlreichen Bewohner ist vergleichbar mit dem Genießen eines großartigen Kunstwerks. Jeder, der ein Gemälde von Van Gogh, eine Statue von Roden, eine Sonate von Beethoven, ein Stück von Shakespeare oder ein Gedicht von Tennyson gefangen hält, kann sicherlich eine Konstellation schätzen, die von der bildhauerischen Hand der Natur geschaffen wurde. So wie so großartige Kunstwerke kann eine feine Wertschätzung des Nachthimmels gepflegt werden. Im Gegensatz zu solchen Werken hat der Himmel jedoch etwas viel Ursprünglicheres und Sofortigeres - eine Sache, die sich jeder Notwendigkeit eines gründlichen Studiums oder einer Inkulturation durch andere widersetzt.
Zwar wurden einige geniale Geräte (wie der Quadrant) schon früh in der Geschichte der Astronomie entwickelt, doch erst zur Zeit von Galileo (dem frühen 17. Jahrhundert) begannen Astronomen, das Universum im Detail zu untersuchen. Vor dieser Zeit schränkte das menschliche Auge das Sichtbare so stark ein, dass alles, was wir über den Himmel wussten, auf zwei große helle Körper (Sonne und Mond), zahlreiche schwache Lichter (Fixsterne und seltene Novae) und ein Zwischenprodukt beschränkt war Gruppe (die Planeten und gelegentlichen Kometen). Mit Instrumenten wie dem Quadranten (für die Position) und der Wasseruhr (für die Zeit) wurde es möglich, die Bewegungen all dieser Körper vorherzusagen. Und es war die Vorhersage - nicht das Verständnis -, die die Beobachtung nur mit dem menschlichen Auge trieb.
Letztendlich war es das Teleskop, das die Entdeckung - und nicht die Messung - zur treibenden Kraft hinter der Wissenschaft der Astronomie machte. Denn ohne das Teleskop wäre das Universum ein viel kleinerer Ort und weitaus weniger bevölkert. Bedenken Sie, dass mit 2,3 Millionen Lichtjahren das am weitesten entfernte Himmelsobjekt, das ohne Hilfe sichtbar ist - die Große Galaxie von Andromeda - niemals so benannt werden konnte. Tatsächlich hat es möglicherweise nicht einmal seinen älteren Namen erhalten: The Great Nebel in Andromeda. Erstmals im Text des 10. Jahrhunderts erwähnt "Buch der Fixsterne"Der scharfäugige Abd-al-Rahman Al Sufi beschrieb die Große Galaxie als „eine kleine Wolke“. Und das - ohne das Teleskop - ist alles, was wir jemals davon gesehen hätten:
Aufgrund des Teleskops wissen wir jetzt viel mehr über Sonne, Mond, Planeten, Kometen und Sterne als nur darüber, wo sie sich am Himmel befinden könnten. Wir verstehen, dass unsere Sonne ein nahegelegener Stern ist und dass unsere Erde, die Planeten und diese „Vorboten des Untergangs“ - die Kometen - alle Teil eines Sonnensystems sind. Wir haben andere solche Sternensysteme entdeckt, die über unsere eigenen hinausgehen. Wir wissen, dass wir in einer Galaxie leben, die aus einer Entfernung von zwei Millionen Lichtjahren M31 sehr ähnlich sieht -1. Wir haben festgestellt, dass unsere Galaxie und M31 in einigen Milliarden Jahren Spiralarme umfassen werden. Und wir erkennen, dass das Universum in seiner Weite, Vielfalt, Schönheit und Harmonie der Vernetzung außergewöhnlich ist.
Wir wissen das alles, weil wir das Teleskop - und ähnliche Instrumente - besitzen, mit denen die Tiefen des Kosmos über zahlreiche Oktaven spektraler Lebendigkeit hinweg erklingen können.
Aber alles beginnt mit dem menschlichen Auge…
Die Arbeitsweise des menschlichen Auges basiert auf drei der vier Haupteigenschaften des Lichts. Licht kann gebrochen, reflektiert, gebeugt oder absorbiert werden. Licht tritt als parallele Strahlen aus der Ferne in das Auge ein. Da die Apertur begrenzt ist, kann das Auge nur einen sehr kleinen Teil der Strahlen sammeln, die von einer Sache kommen. Diese Sammelfläche - ungefähr 38 Quadratmillimeter (vollständig erweitert und dunkel angepasst) - ermöglicht es dem Auge, normalerweise Sterne bis zu einer Größe von etwa 6 zu sehen. Antike Astronomen - frei von den Auswirkungen moderner atmosphärischer Beleuchtungsquellen (Lichtverschmutzung) - waren in der Lage etwa 6000 einzelne Sterne zu katalogisieren (mit einer Prise anderer Objekte). Die schwächsten von ihnen wurden der „sechsten Größe“ und die hellsten der „ersten“ zugeordnet.
Das Auge ist aber auch durch das Beugungsprinzip begrenzt. Dieses Prinzip hindert uns daran, außerordentlich feine Details zu sehen. Da die Apertur des Auges begrenzt ist, beginnen sich parallele Lichtstrahlen nach dem Eintritt in die Iris auszubreiten oder auszubreiten. Eine solche Diffusion bedeutet, dass Photonen trotz der Verwendung der Brechung zur Fokussierung nur so nahe beieinander kommen können. Aus diesem Grund gibt es eine ultimative Grenze dafür, wie viele Details von einer Blende gesehen werden können - und dazu gehört auch das Auge selbst.
Das Auge nutzt natürlich das Prinzip der Brechung, um Lichtstrahlen zu organisieren. Photonen treten in die Hornhaut ein, biegen sich und gelangen zur Linse dahinter. (Die Hornhaut macht den größten Teil der Fokussierung und lässt etwa ein Drittel bis zur Linse.) Die Linse selbst passt die Strahlwinkel an, um Dinge - nah oder fern - fokussieren zu lassen. Dies geschieht durch Ändern des Krümmungsradius. Auf diese Weise können parallele Strahlen aus der Ferne oder divergierende Strahlen aus der Nähe ein Bild auf die Netzhaut projizieren, in dem winzige Neuronen Lichtenergie in Signale zur Interpretation durch das Gehirn umwandeln. Und es ist das Gehirn - hauptsächlich die Okzipitallappen am Hinterkopf -, das die „Bildverarbeitung“ durchführt, die erforderlich ist, um diesem stetigen Strom neuronaler Signale, die vom Auge kommen, Kohärenz zu verleihen.
Um Licht zu erfassen, verwendet die Netzhaut das Absorptionsprinzip. Photonen bewirken, dass sensorische Neuronen depolarisieren. Die Depolarisation projiziert chemoelektrische Signale von Axonen zu Dendriten tiefer im Gehirn. Netzhautneuronen können stabförmig oder konisch sein. Stäbe erkennen Licht jeder Farbe und sind lichtempfindlicher als Zapfen. Zapfen erkennen nur bestimmte Farben und befinden sich in größerer Konzentration entlang der Hauptachse des Auges. Währenddessen dominieren Stangen außerhalb der Achse. Das abgewandte Auge kann Sterne sehen, die ungefähr zweieinhalb Mal schwächer sind als die direkt gehaltenen.
Jenseits der Abneigung gehen neuronale Signale von der Netzhaut (über die optischer Chiasmus) werden zuerst von der überlegener Kollikus. Der Kollicus gibt uns unsere visuelle "Zuckungsreaktion" - aber was noch wichtiger ist - er filtert das Gesichtsfeld weniger als die Okzipitallappen. Dadurch kann der Kollikus noch schwächere Lichtquellen erkennen - allerdings nur in scheinbarer Bewegung. Auf diese Weise kann der anspruchsvolle Beobachter schwache Sterne - und schwach leuchtende Objekte - erkennen, die etwa viermal schwächer sind als diejenigen, die bei normaler „geradliniger“ Betrachtung gesehen werden. (Dies geschieht, indem das Auge über den Nachthimmel - oder über das Sichtfeld des Teleskops - bewegt wird.)
Zusätzlich zu Abneigung und Augenbewegung erhöhen die Augen die Empfindlichkeit, indem sie sich an schlechte Lichtverhältnisse anpassen. Dies geschieht auf zwei Arten: Erstens ziehen feine Muskeln die Iris (zwischen Hornhaut und Linse) zurück, um so viel Licht wie möglich einzulassen. Zweitens nimmt „Visual Purple“ (Rhodopsin) auf Netzhautstäbchen innerhalb von etwa 30 Minuten nach Einwirkung der Dunkelheit eine durchlässige rosarote Farbe an. Diese Änderung erhöht die Empfindlichkeit der Stäbe bis zu einem Punkt, an dem sie gerade sind ein einzelnes Photon des sichtbaren Lichts kann erkannt werden.
Abgesehen von den durch die Beugung auferlegten Einschränkungen gibt es eine zweite natürliche Grenze dafür, wie viele Details vom Auge gesehen werden können. Denn Neuronen können nur so klein gemacht und nur so nahe beieinander platziert werden. Bei einer Brennweite von ca. 25 mm kann das Auge nur „1x“ sehen. Fügen Sie dies der Tatsache hinzu, dass die größte Öffnung, die das Auge (die Eintrittspupille) erreicht, 7 mm beträgt und das menschliche Auge das effektive Äquivalent eines Fernglases „1 x 7 mm“ wird.
All diese Faktoren beschränken das Auge - selbst unter den besten Beobachtungsbedingungen (wie dem Vakuum des Weltraums) - darauf, Sterne (mit direkter Sicht) der achten Größe (1500-mal schwächer als die hellsten Sterne) zu sehen und nahe Paare auf etwa 2 Bogen aufzulösen -minuten Winkelabstand (1/15 der scheinbaren Größe des Mondes).
Beobachtungsastronomie beginnt mit den Augen. Es wurden jedoch neue Instrumente entwickelt, da einige Augen Schwierigkeiten haben, das Licht zu fokussieren. Aufgrund menschlicher Nah- und Weitsichtigkeit wurden die ersten Brillengläser geschliffen. Und es war nur eine Frage des Experimentierens, bevor jemand eine Linse jedes Typs miteinander kombinierte, um das erste Teleskop oder „Instrument des langen Sehens“ zu bilden.
Die heutigen Astronomen sind in der Lage, die Kapazität des menschlichen Auges so weit zu steigern, dass wir fast auf den Beginn der Zeit selbst zurückblicken können. Dies geschieht durch die Verwendung chemischer und Festkörperprinzipien, die in der Fotografie und in ladungsgekoppelten Bauelementen (CCDs) enthalten sind. Solche Werkzeuge können Photonen auf eine Weise akkumulieren, die das Auge nicht kann. Als Ergebnis dieser „visuellen Hilfsmittel“ haben wir Dinge entdeckt, die für das Universum einmal ungeahnt waren. Viele dieser Entdeckungen waren uns unbekannt - noch zu Beginn der Ära der Großen Observatorien (Anfang des 20. Jahrhunderts). Die heutige Astronomie hat den Bereich des kosmischen Sehens über zahlreiche Bänder des elektromagnetischen Spektrums erweitert - von Radio bis Röntgen. Aber wir finden weit mehr als nur Dinge zu finden und Positionen zu messen. Wir wollen mehr als nur Licht erfassen - aber auch Verständnis…
Heutige Amateurastronomen - wie der Autor - verwenden hand- und massenproduzierte Teleskope aus allen Teilen der Welt, um Milliarden von Lichtjahren in die Tiefen des Universums zu blicken.-2 Diese Art des Weitsichtens ist möglich, weil Auge und Teleskop zusammenarbeiten können, um „mehr und feineres Licht“ aus der Höhe zu sammeln.
Wie weit kannst du sehen?
-1Laut NASA würde die Milchstraße sehr ähnlich aussehen wie die 15,3 MLY entfernte Spirale M83, die im Sternbild Hydra gefunden wurde (siehe rechts). Ein Mensch im Weltraum wäre nur in der Lage, den hellen zentralen Teil dieser Galaxie der Größe 8,3 als „unscharfen Stern“ mit abgewandter Sicht zu halten. M83 kann leicht mit einem Fernglas mit geringer Leistung von der Erde gefunden werden.
-2Mit einer variablen visuellen Größe von 12,8 kann der 2 Milliarden Lichtjahre entfernte Quasar 3C273 direkt vom menschlichen Auge gehalten werden, wenn er mit einem 150-mm-Aperturteleskop bei 150-facher Vergrößerung durch den Nachthimmel von 5,5 ohne Unterstützung und 7 / erweitert wird. 10p sehen Stabilität. Ein 10x50mm Fernglas würde 3C273 als schwachen Stern aus der Erdumlaufbahn enthüllen.
Inspiriert vom Meisterwerk des frühen 20. Jahrhunderts: "Der Himmel durch Drei-, Vier- und Fünf-Zoll-Teleskope", begann Jeff im Alter von sieben Jahren mit Astronomie und Weltraumforschung. Derzeit widmet er viel Zeit der Pflege der Website Astro.Geekjoy.
