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Unter '''visueller Astronomie''' oder '''Astronomie im Visuellen''' versteht man jenen Teilbereich der [[Optische Astronomie|Optischen Astronomie]], der sich mit der Beobachtung von [[Astronomisches Objekt|Himmelsobjekten]] im elektromagnetischen [[Elektromagnetisches Spektrum|Spektralbereich]] des [[Licht|sichtbaren Lichts]] befasst. Ursprünglich, vor Erfindung des Fernrohrs, waren dies Beobachtungen mit [[freiäugig|bloßem Auge]], mit dem man Lichtwellen von 380 (Violett) bis ca. 750 [[Nanometer]] (Rot) wahrnehmen kann. Da sich seit der Erfindung der [[CCD-Sensor]]en (CCD) der erweiterte Wellenlängenbereich von ca. 350 bis 1000 nm mit denselben Instrumenten erfassen lässt, die traditionell in der visuellen [[Astronomie]] genutzt wurden, wird gelegentlich auch dieser Wellenlängenbereich mit nahem [[Infrarot]] bzw. UV „visuell“ genannt.
[[Datei:Messier51.jpg|mini|hochkant=1.3|Die [[Galaxie]] [[Messier 51|M51]] im visuellen Licht]]
[[Datei:JHerschel telescope.jpg|mini|[[John Herschel]]s visuelles [[Riesenteleskop]]]]

== Historische Entwicklung ==
{{Hauptartikel|Geschichte der Astronomie}}

Visuelle Astronomie beginnt mit dem [[freiäugig]]en Blick zum [[Himmel (planetär)|Himmel]]. Auf diese Weise wurde schon über 5000 Jahre vor Erfindung des [[Fernrohr]]s Astronomie betrieben. Am sternübersäten Nachthimmel Vorderasiens orientierte man sich, indem charakteristische Sterngruppen zu [[Sternbild]]ern zusammengefasst wurden. Alte Geschichten und Überlieferungen taten das ihre, und so erlangten nach und nach zahlreiche Gestalten der [[Griechische Mythologie|griechischen Mythologie]] eine bleibende Heimat am Sternhimmel.

Die astronomischen Beobachtungen aus der vorteleskopischen Zeit umfassten zunächst die Himmelsdrehung und [[Zeitbestimmung (Astronomie)|Zeitbestimmung]], die [[Ekliptik|Sonnenbahn]] mit ihren Auf- und [[Sonnenuntergang|Untergängen]] und der [[Dämmerung]], die Zyklen der [[Mondbahn]], auffällige [[Planet]]en-Konstellationen ([[Konjunktion (Astronomie)|Konjunktionen]], heliakische Aufgänge usw.) sowie [[Sonnenfinsternis|Sonnen-]] und [[Mondfinsternis]]se. Im zweiten Jahrtausend v. Chr. kamen einfache Modelle der [[Planetenbahn]]en, eine genauere [[Kalenderrechnung]] und die [[Astronomische Ortsbestimmung]] hinzu. Dass der Sternhimmel nicht unveränderlich ist, zeigte das Erscheinen von [[Komet]]en, von Sternschnuppen und ganzer [[Meteorstrom|Meteorströme]]. Einige Jahrhunderte vor der Zeitenwende wurden Systeme der [[Himmelskoordinaten]] etabliert, erste [[Sternkatalog]]e gemessen und die [[Präzession]] der Erdachse festgestellt.

Die Weiterentwicklung des Fernrohres durch [[Galileo Galilei]] und [[Kepler]] brachte einen enormen Fortschritt für die Beobachtung und Erforschung des Nachthimmels. Endlich wurde sichtbar, dass beispielsweise die schwach schimmernde [[Milchstraße]] aus unzähligen [[Stern]]en besteht. Auch die vier größten [[Mond]]e des [[Planet]]en [[Jupiter (Planet)|Jupiter]] wurden entdeckt und Gegenstand anhaltender Beobachtung, die das [[Heliozentrik|heliozentrische Weltbild]] plausibel machten. Um 1680 wurden erstmals Fernrohre mit [[Fadennetz]]en ausgestattet, was die [[Messgenauigkeit]] am Himmel (und bei der [[Erdmessung]]) von 0,02° auf einige [[Winkelsekunde]]n steigerte. Die Beobachtung von [[Sternhaufen]] und [[Doppelstern]]en war der Beginn der wissenschaftlichen [[Kosmologie]], welche auch die [[Philosophie]] (siehe Kant) befruchtete. Die um 1800 etablierte [[Himmelsmechanik]] führte zusammen mit genauer [[Bahnbestimmung]] des Uranus und Anwendung der [[Störungstheorie (Klassische Physik)|Störungsrechnung]] zur Entdeckung des Planeten [[Neptun (Planet)|Neptun]].
In der Folge konnten durch Verbesserung der [[Sternkarte]]n und der Messtechnik viele [[Asteroid]]en entdeckt werden.

Mitte des 19. Jahrhunderts begann die [[Fotoplatte]] das menschliche Auge als Detektor abzulösen, wodurch Beobachtungen objektiver und reproduzierbarer wurden. Dennoch beruhten die genauesten [[Durchmusterung]]en des Himmels bis etwa 1950 auf visuellen Positionsmessungen. Im Laufe des 20. Jahrhunderts wurden zahlreiche fotografische [[Fotografischer Film|Spezialemulsionen]] für die Astronomie entwickelt, doch wurde die [[Astrofotografie]] ihrerseits um 1990 vom [[CCD-Sensor]] verdrängt. Dies führe nach Jahrzehnten der dominierenden [[Astrophysik]] zu einer Renaissance der [[Astrometrie]], die auch zu genauerem Verständnis der galaktischen Dynamik und der extragalaktischen Vorgänge beitrug. Den größten Aufschwung der Astronomie löste jedoch ab 1958 die [[Raumfahrt]] aus, vor allem in der [[Planetologie]] und der Beobachtung von Radiowellen bis zur Infrarot- und [[Röntgenastronomie]].

== Technik ==
[[Optisches Teleskop|Optische Teleskope]] für astronomische Zwecke sind heute fast ausschließlich [[Spiegelteleskop]]e. Jahrzehntelang war der 5-Meter-Spiegel auf [[Mount Palomar]] der größte seiner Art, bis um 1990 die Technik zusammengesetzter Spiegel entwickelt wurden. Das gegenwärtig größte Teleskop hat einen [[Hauptspiegel]] mit 10,4 m Durchmesser ([[Gran Telescopio Canarias]]), das erst mit seiner Fertigstellung im August 2008 die beiden 10 m großen Teleskope des [[Keck-Observatorium]]s auf Hawaii ablöste. Instrumente dieser Größenordnung besitzen jedoch nicht ''einen'' großen Spiegel, sondern setzen sich aus i. d. R. sechseckigen Spiegelsegmenten zusammen. Die größten einteiligen Spiegel sind die vier 8,2 m durchmessenden des [[European Southern Observatory]] (ESO), die zusammen das [[Very Large Telescope]] (VLT) bilden. Das [[Hubble-Weltraumteleskop]] ist ein Beispiel für ein großes optisches Teleskop auf einer [[Satellitenorbit|Erdumlaufbahn]]. Da sich die technischen Details der [[Optik]] im visuellen und [[infrarot]]en Bereich nicht wesentlich unterscheiden, sind an all diesen Teleskopen sowohl visuelle als auch Instrumente für die [[Infrarotastronomie]] montiert (siehe auch [[James-Webb-Teleskop]]).

Im wissenschaftlichen Bereich wird das [[Auge]] nur mehr selten zur Beobachtung verwendet. Neuere astronomische Forschungsteleskope sind gar nicht mehr mit einem [[Okular]] verwendbar. Stattdessen werden Kameras, Sensoren, Photometer, Spektrografen, Scanner und andere Instrumente an das Teleskop angeschlossen, die verschiedene Mess-Aufgaben erfüllen. Dies sind hauptsächlich die Aufnahme analoger oder digitaler Bilder sowie die [[Spektroskopie]]. Speziellere Verfahren sind die [[Polarimetrie]] und die [[Interferometrie]]. Von abnehmender Bedeutung sind spezialisierte [[Fotometrie|fotometrische]] Instrumente, da Helligkeiten heute auf den CCD-Bildern direkt gemessen werden können.

Bilder werden von den Instrumenten stets nur in schwarz-weiß aufgenommen. Dadurch, dass genau definierte [[Filter (Optik)|Farbfilter]] in den [[Strahlengang]] der Instrumente eingebracht werden können, ist es möglich Einzelbilder zu Farbaufnahmen zu kombinieren. Dies wird fast ausschließlich zu Zwecken der [[Öffentlichkeitsarbeit]] gemacht. Da die astronomischen Filter nur grob dem Farbempfinden des Auges entsprechen sind die Ergebnisse oft nur annähernd farbecht oder komplett in [[Falschfarben]].

Als Detektoren finden in den meisten Instrumenten [[CCD-Sensor]]en Verwendung, mit Ausnahme astronomischer [[Fotometer]], die stattdessen mit [[Fotomultiplier]]n arbeiten. Letztere können keine Bilder machen, sind dafür aber effizienter als CCDs.

== Sichtbedingungen ==
Für gute Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts sind neben klarem Himmel noch weitere Faktoren wesentlich:
# Kein störendes Licht in der näheren Umgebung (siehe [[Lichtverschmutzung]])
# ausreichender Abstand vom [[Lichtdom]] größerer Städte (mindestens 20 bis 50 km)
# kein störendes [[Mondlicht]] (Vermeiden der Tage um [[Vollmond]])
# Beobachtungsort mit günstigem Klima (häufige Hochdrucklagen, hohe [[Sonnenscheindauer]])
# Standort mit gleichmäßiger Luftströmung (geringe [[Luftunruhe]])
# stabile Aufstellung des Instruments und Schutz vor [[Bö|Windstößen]]

Vorwiegend nutzbare Zeiten sind neben stabilem [[Hochdruckwetter]] ist auch kurzfristig herrschendes [[Rückseitenwetter]], bei dem die Luft meist besonders transparent ist. Wegen der Aspekte 1, 2 und 3 werden [[Sternwarte]]n seit dem 19. Jahrhundert überwiegend auf Bergen errichtet, die wegen (4) geeignete Geländeform aufweisen sollen. Am besten werden die bei [[terrestrisch]]en Standorten unvermeidlichen Einschränkungen bei [[Weltraumteleskop]]en vermieden.

== Amateurastronomie ==
Die [[Amateurastronomie]] ist in den allermeisten Fällen auf den klassischen visuellen Spektralbereich beschränkt, entweder durch [[Astrofotografie]] oder mit dem bloßen Auge, zunehmend finden aber auch hier CCDs Verwendung. [[Amateurastronomie#Amateurastronomen|Amateurastronomen]] beschränken sich hierbei nicht nur auf Abbildungen, auch Spektroskopie wird von Amateuren erfolgreich betrieben.

''Siehe auch: [[Amateurteleskop]], [[Beobachtungsbuch]]''

=== Die Beobachtung mit optischen Geräten ===
Es gibt eine Vielzahl optischer Geräte, die die visuelle Beobachtung des Nachthimmels erlauben. Für die visuelle Beobachtung gut geeignet sind vor allem das [[Prismenfernglas]] und das Fernrohr oder [[Spiegelteleskop]]e. Je nach Ziel der Beobachtung ist ein gering [[Vergrößerung (Optik)|vergrößerndes]] Gerät mit großem [[Okular#Eigenschaften|Gesichtsfeld]] oder ein hoch vergrößerndes Gerät mit entsprechend kleinerem Gesichtsfeld das Mittel der Wahl: Ausgedehnte Objekte, wie beispielsweise die [[Milchstraße]], bestimmte [[Sternhaufen]], große [[Gasnebel]] oder auch die [[Komet]]en kann man innerhalb ihrer Umgebung bereits in kleinen [[Fernglas|Ferngläsern]] sehen, bei den meisten [[Planet]]en bieten sich Refraktoren mit hoher Vergrößerung an, während für die meisten [[Deep Sky|Deep-Sky]]-Objekte eine große Öffnung besonders wichtig ist, ein Spiegelteleskop mit einer Öffnung von beispielsweise 200 mm kann wesentlich mehr Licht sammeln als ein Fernglas mit 50 mm Öffnung.

Die Öffnung des Teleskops geteilt durch die Brennweite, das [[Öffnungsverhältnis]], legt den Abbildungsmaßstab im Primärfokus fest, in einem Teleskop mit geringem Abbildungsmaßstab wird das gesammelte Licht auf weniger Fläche verteilt und ausgedehnte Objekte erscheinen heller. Während Spiegelteleskope normalerweise größere („schnellere“) Öffnungsverhältnisse haben und sich gut für Deep-Sky-Beobachtungen eignen, sind Linsenteleskope wegen ihres höheren Kontrastes für Planeten sehr gut geeignet. Die tatsächliche Vergrößerung kommt dann durch das Okular zustande, mit dem das Bild im Primärfokus wie mit einer Lupe betrachtet wird.

Außer mit Teleskopen kann auch mit dem [[Fernglas]] beobachtet werden. Die Beobachtung mit Ferngläsern kann sowohl einfach sein als auch mit relativ großem technischen Aufwand betrieben werden. Dabei steigt der Aufwand mit der Größe des verwendeten Instruments. Bei der Verwendung von größeren Ferngläsern spielt vor allem seine Fixierung eine wichtige Rolle, da bei zunehmender Größe und Vergrößerungsleistung ein sinnvolles freihändiges Beobachten nicht mehr möglich ist. Für diese Anwendung sind alle Arten von Aufstellungen und [[Stativ]]en erdacht worden. Ein handlicher [[Feldstecher]] dagegen bietet eine Möglichkeit zur Beobachtung der Milchstraße oder anderer Objekte. Vorteilhaft bei der Beobachtung mit dem Fernglas ist – im Gegensatz zu einem Teleskop – das große Gesichtsfeld. Lohnende Objekte zur Beobachtung mit dem Fernglas sind die [[Messier-Katalog|Messier-Objekte]], Planeten und ihre Monde, der [[Mond|Erdmond]], [[Komet]]en, sowie die [[Sonne]] und [[Sonnenflecken]], die aber nur durch einen Filter beobachtet werden dürfen.

=== Die astronomische Beobachtung mit dem Auge ===
Für den Erfolg und die Aussagekraft einer Beobachtung ist wichtig, welche Details man am Fernrohr sehen kann und welche nicht. Die objektiv sichtbaren Details hängen von mehreren Faktoren ab:
* von der individuellen [[Sehschärfe]] des Beobachters, seiner physischen Konstitution und eventuellen [[Ermüdung (Physiologie)|Ermüdung]],
* von der Qualität und den technischen Details der Fernrohroptik,
** insbesondere von Lichtstärke, Kontrast und [[Auflösungsvermögen]]
* von der Stabilität der [[Montierung]] und der Güte der [[Nachführung]], sowie
* vom Zustand der [[Atmosphäre (Astronomie)|Atmosphäre]], die hpts. durch die Merkmale [[Transparenz (Physik)|Transparenz]] und ''[[Seeing]]'' qualifiziert wird.
* Wesentlich ist auch das Ausmaß der [[Lichtverschmutzung]] und der evtl. Blendung durch Straßenlampen oder Gebäude.

==== Grenzhelligkeit und Nordpolarfolge ====
Die zwei letztgenannten Faktoren werden an der [[Grenzhelligkeit]] erkennbar – der schwächsten Sterne, die ein [[freiäugig]]er Beobachter gerade noch erkennen kann. Der einfachste Gradmesser dafür ist die Zahl der im [[Kleiner Wagen|Kleinen Wagen]] sichtbaren Sterne. Bei Beobachtung durchs Fernrohr spricht man eher von der ''Reichweite'' des Teleskops, die am besten an den Sternen der [[Nordpolarfolge]] bestimmt wird. Bei der Beobachtung von [[Meteorschwarm|Meteorschwärmen]] stecken diese Einflüsse im [[Zenithal Hourly Rate|ZHR-Wert]], in dem die freiäugige Grenzhelligkeit vom optimalen Wert 6,5 mag auf die aktuellen Sichtbedingungen herabgerechnet wird. Beim bekannesten Strom der [[Perseiden]] reduziert sich dadurch der Wert von stündlich etwa 100 Sternschnuppen im Hochgebirge auf etwa 10 am Rand einer Stadt.

Zu den individuellen Faktoren, die eine Beobachtung mehr oder weniger erfolgreich werden lassen, zählen neben der Sehschärfe
auch die [[Erfahrung]] des Beobachters (insbesondere bei schwachen Objekten bzw. Kontrast) sowie die Dunkeladaption des Auges.

==== Die Dunkeladaption ====
der Augen besteht im Wesentlichen aus zwei Phasen:

Erst öffnen sich die Pupillen der Augen, um eine größere [[Lichtmenge]] ins Auge zu lassen. Diese Phase ist nach einigen Minuten teilweise, nach einer viertel- bis halben Stunde vollständig abgeschlossen. Doch jeder Lichteinfall stört diese Anpassung, wobei blaue Lichtanteile sie vollständig verhindern. Am wenigsten stört sie das schwache, rote Licht einer Diode oder geeigneten Taschenlampe.

Der zweite Teil der Dunkeladaption ist ein [[Biochemie|biochemischer]] Prozess: Hormongesteuert wird [[Rhodopsin]] in den Stäbchenzellen der [[Netzhaut]] eingelagert, um deren ohnehin hohe Lichtempfindlichkeit weiter zu erhöhen. Dieser Prozess beginnt nach etwa einer dreiviertel Stunde in der Dunkelheit und endet nach ungefähr zwei Stunden. Das bedeutet, dass die vollständige Dunkelanpassung des Auges erst nach etwa zwei Stunden erreicht wird.

Lichtschwache Himmelsobjekte wie entfernte [[Gasnebel|Nebelflecken]] oder Sterne geringer Helligkeit beobachtet man am besten im [[Indirektes Sehen|indirekten Sehen]]: Man fixiert das Objekt nicht, sondern blickt knapp daran vorbei. Dadurch lässt sich die sogenannte [[Grenzhelligkeit]] (Grenzgröße) um bis zu 1 [[Magnitudo|mag]], d. h. physikalisch auf mehr als das Doppelte steigern.

Wichtig für eine optimale Wahrnehmung ist auch das persönliche Wohlbefinden (ausgeruhter Zustand, bequeme Steh- oder Sitzposition, keine störenden Geräusche). Ebenso kann eine Überanstrengung der Augen den Beobachtungserfolg verhindern. Bei Verspannung helfen lockernde Schulterübungen, häufiges [[Lidschlag|Blinzeln]] und das Abdecken der Augen mit nach außen gewölbten Händen.

=== Die astronomische Zeichnung ===
[[Datei:Mars Schiaparelli MKL Bd. 11 1890 (128500338).jpg|mini|hochkant=1.3|Karte der [[Mars (Planet)|Marsoberfläche]] nach [[Giovanni Schiaparelli|Schiaparelli]]]]
Die [[Zeichnung (Kunst)|Zeichnung]], im Gegensatz zum [[Fotografie|fotografischen]] oder elektronischen Bild, erlaubt es dem Beobachter, genau das festzuhalten, was er mit eigenen Augen gesehen hat. Der Beobachter kann damit Veränderungen der Beobachtungsbedingungen dokumentieren und Fortschritte in der eigenen Erfahrung und Beobachtungstechnik verfolgen. Speziell für letzteres empfiehlt sich die Führung eines [[Beobachtungsbuch]]es, wobei ein schwaches Rotlicht die Störung der Dunkeladaption vermeidet.

Die Zeichnung direkt am Fernrohr-Okular setzt Genauigkeit in der Beobachtung voraus, kann aber seit dem allgemeinen Aufkommen der Fotografie nicht mehr den Anspruch auf wissenschaftliche Exaktheit erheben, wenngleich sehr detaillierte Zeichnungen aus dem 18. bis frühen 20. Jahrhundert existieren. Frühere Zeichnungen litten oft unter der schlechteren Qualität der Teleskope. Erwähnenswert sind besonders die Merkur- und [[Mars (Planet)|Mars]]-Zeichnungen von [[Giovanni Schiaparelli]], die des [[Jupiter (Planet)| Jupiter]] von [[Kasimir Graff]], die detailreichen Mondatlanten von [[Philipp Fauth]] oder [[Antonín Rükl]] und die Nebelzeichnungen des [[Angelo Secchi]].

== Literatur ==
* R.N. Clark: ''Visual Astronomy of the Deep Sky.'' Cambridge University Press and Sky Publishing, 1990
* H. Kraemer, W.Foerster: ''Weltall und Menschheit'' Band III (p. 91–105, 143–288), Berlin-Leipzig-Wien 1902
* J. Krautter et al. (Hrsg.): ''Meyers Handbuch Weltall'', 7., völlig neu bearbeitete und erweiterte Auflage, p. 541–542. Meyers Lexikonverlag 1994, ISBN 3-411-07757-3
* G. Gerstbach: ''Auge und Sehen – der lange Weg zu digitalem Erkennen'', [[Sternenbote]] Heft 43/8, p. 160–180, Wien 2000
* A. Unsöld, B. Baschek: ''Der neue Kosmos – Einführung in die Astronomie und Astrophysik'', 7. Auflage, 580 p. (Kapitel II, p. 100–165). Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York 2005
* D.Block: ''Astronomie als Hobby'', Bassermann-Verlag, München/Těsín 2005

== Siehe auch ==
* [[Visuelle Wahrnehmung]]
* [[Sternwarte]], [[Sternkatalog]]e
* [[Planetarium]], [[Sternführung]]
* [[Sonnenbeobachtung]]
* [[Astronomische Phänomenologie]]

== Weblinks ==
* [https://clarkvision.com/visastro/index.html Visuelle Astronomie] und die Leistungsfähigkeit des menschlichen Auges (englisch)
* [https://www1.astroverein.at/beobachten/beobachtungstipps Beobachtungen mit freiem Auge und Feldstecher, Österr. Astronomischer Verein]
{{Navigationsleiste Astronomie Wellenlängen}}

[[Kategorie:Beobachtende Astronomie|!]]
[[Kategorie:Beobachtungsmethode der Astronomie]]

Visuelle Astronomie - Versionsgeschichte

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