Kleines Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik - Astronomie.de

Optisches Design und Montierung
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Teleskope, Detektoren, Meßgeräte
Genaugenommen kann jedes Fernrohr zur Sonnenbeobachtung verwendet werden. Die beste Methode,
die Sonne im sichtbaren Licht zu betrachten, ist die sogenannte Projektionsmethode. Sie wurde bereits
zu Beginn des 17. Jahrhunderts von dem Jesuitenpater CHRISTOPH SCHEINER (1575-1650) zur
Beobachtung der Sonnenflecke eingesetzt. Bei dieser Methode wird das Sonnenbild durch das Okular
hindurch auf eine weiße Fläche projiziert, wo es ohne Gefahr für die Augen betrachtet werden kann.
Amateure verwenden auch gern Objektivfilter (z.B. Chromfilter oder Filterfolien), die das Licht bereits
vor dem Objektiv auf ein ungefährliches Maß dämpfen.
In der professionellen Sonnenforschung finden – wie bereits erwähnt – bevorzugt Turmteleskope
Verwendung. Bei kleinen und mittleren Instrumenten werden dabei Linsenoptiken bevorzugt. Da in der
Sonnenforschung häufig mit schmalbandigen Filtern gearbeitet wird, spielt die chromatische
Abberation keine allzu große Rolle. Deshalb reichen Achromate oftmals völlig aus. Die Objektive
müssen trotzdem eine hohe Qualität aufweisen, um möglichst das Auftreten von störendem Streulicht
zu vermeiden. Koronographen besitzen deshalb i.d.R. nur eine völlig schlieren- und kratzerfreie
Einzellinse hoher Qualität als Objektiv, weil das ansonsten entstehende Streulicht das schwache Licht
der Korona völlig überstrahlen würde. Auch bei Protuberanzenfernrohren reicht meist eine qualitativ
hochwertige Objektivlinse aus, da sie prinzipbedingt streng monochromatisch im Wellenlängenbereich
einer einzelnen Spektrallinie (z.B. H α ) arbeiten und deshalb die chromatische Aberration keine Rolle
spielt.
Bei großen Sonnenteleskopen überwiegen dagegen Spiegeloptiken. Das McMath-Pierce
Sonnenteleskop auf dem Kitt Peak nahe Tucson in Arizona besitzt z.B. einen Hauptspiegel mit einem
Durchmesser von 1.6 Meter als Objektiv. Im Pico del Teide-Observatorium (3719 m) auf Teneriffa,
kanarische Inseln, entsteht z.Z. (2004) das europäische „Gregory Solar Telescope“ mit einem
Primärspiegeldurchmesser von 1.5 Meter. Durch den enormen Energieeintrag (ca. 1000 W/m²) durch
die Sonne kommt es selbst bei Spiegeloptiken, die einen Großteil des Sonnenlichts reflektieren, zu
einer signifikanten Erwärmung der optischen Teile. Diese Teile müssen i.d.R. separat gekühlt werden,
damit es zu keiner Verschlechterung der Abbildungsqualität kommt. Für Spiegeloptiken in
Sonnenteleskopen verwendet man deshalb als Trägermaterial ausschließlich Glaskeramiken wie
Zerodur, die sich auch bei Erwärmung kaum ausdehnen und damit ihre Form behalten.
Da bei einem Turmteleskop das eigentliche Fernrohr feststehend ist, muß das Sonnenlicht über
Hilfsspiegel permanent in den Tubus gespiegelt werden, wobei es sich bei dem Hilfsspiegel um
hochwertige Planspiegel handelt. Je nachdem, wie viele Planspiegel benötigt werden und wie sie
montiert sind, um die Sonne nachzuführen, unterscheidet man im Wesentlichen drei Bauarten:
Heliostat
Der Planspiegel ist parallaktisch montiert und wird der täglichen Bewegung der Sonne nachgeführt.
Das Sonnenlicht wird dabei immer in die gleiche Richtung (z.B. in ein einen fest installierten
Fernrohrtubus) abgelenkt. Der Vorteil, daß man dafür nur einen Planspiegel benötigt, wird durch den
Nachteil, daß das primäre Sonnenbild im Teleskop langsam rotiert, etwas getrübt.