Basiswissen

Gerät zur optischen Vergrößerung weit entfernter Objekte: ein Teleskop, auch Fernrohr genannt, ist ein Instrument, das elektromagnetische Wellen sammelt und bündelt, beispielsweise um weit entfernte Objekte beobachten zu können. Entscheidend für die Qualität der Bilder (Auflösung, schärfe) ist der Durchmesser.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Ein Schüler beobachtet einen seltenen Tranist der Planeten Merkur vor der Sonne: nur rund 13 mal in 100 Jahren bewegt sich der sonnennächste Planet genau zwischen der Erde und der Sonne und kann dann vor der Sonnenscheibe beobachtet werden. Um die Augen vor dem (starken) Sonnenlicht zu schützen, wurden spezielle Filter eingesetzt. © Bill Ingalls ☛

Kurze Frühgeschichte

1608: Hans Lipperhay baut in den Niederlanden das vermutlich erste Teleskop^[1]

1609: Galileo nutzt Teleskope von 3facher bis 20facher Vergrößerung^[4]^[5]

1611: Johannes Kepler entwirft theoretisch sein Kepler-Teleskop^{👉  [1]}

1607: Christoph Scheiner baut das erste tatsächliche Kepler-Teleskop^{👉  [1]}

1625: Christoph Scheiner baut das Kepler-Teleskop mit aufrechtem Bild^[1]

1645: Das erste Teleskop mit brauchbarer Vergrößerung und Sichtfeld wird gebaut.^[1]

1662: Christiaan Huygens baut ein Teleskop für die Betrachtung mit zwei Augen^[1]

1700: Ein großes, fast unüberwindbares Problem war die chromatische Aberration^{👉  [3]}

Ein einfaches aber voll funktionsfähiges Kepler-Teleskop kann man mit billigstem Material selbst leicht bauen. Es kostet weniger als eine große Limonade in einem Restaurant. Bemerkenswert ist, wie schnell nach der Erfindung einfachster Teleskope, schon im Jahr 1611, große astronomische Entdeckungen gemacht wurden: die Milchstraße besteht aus Sternen, der Mond hat Berge und Meere, die Venus zeigt eine Sichel und der Jupiter hat Monde. Siehe dazu auch den Artikel zum 👉 Kepler-Teleskop

Was sind die größten Teleskope?

Um 2000 lagen die größten Durchmesser bei etwa 10 Metern. Europa plant den Bau des größten Teleskops für sichtbares Licht mit einem Durchmesser von 30 Meter (European Extremely Large Telescope). Für beispielhafte Aufnahmen, siehe 👉 Hubble Deep Field

Was ist das Problem beim Bau großer Teleskope?

Große Teleskope, mit Linsendurchmessern, zum Beispiel 10 Meter verformen sich unter ihrem eigenen Gewicht. Auch Temperaturunterschiede im Glas können infolge der Wärmeausdehnung zu Verformungen führen. Verformungen aber führen zu unscharfen Bildern. Moderne Großteleskopfe werden nicht mehr aus einer starren Linse gebaut sondern aus mehreren Elementen, die im Betrieb computergesteuert in der Form korrigiert werden können.

Welchen Einfluss hat die Atmosphäre?

Einen großen und unerwünschten: unterschiedlichiche Luftdichten bewirken ein optisches Brechen von Lichtstrahlen, das heißt: die Strahlen ändern ihre Richtung. An heißen Sommertagen kann man das als Luftflimmern erkennen. Sterne nahe am Horizont (viel Weg durch die Atmosphäre) flimmern stärker als solche hoch am Himmel. Moderne Teleskope nutzen künstlich erzeuge Lichtblitze in der Atmosphäre und rechnen damit optische Fehler aus der Atmosphäre rückwärts aus Aufnahmen heraus. Lies dazu unter anderem 👉 Andrea Ghez

Fußnoten

[1] "Hans Lipperhay of the Netherlands is credited with inventing the telescope in 1608." Und: "1611: proposal by Johannes Kepler of the astronomical telescope consisting of two positive lenses. […] 1617: first recorded construction of a Keplerian telescope by Christoph Scheiner […] Circa 1625: introduction of a single erecting lens in the Keplerian telescope to produce an erect image by Christoph Scheiner. […] 1645: Anton Maria Schyrle de Rheita used a two element erecting couplet to produce a practical terrestrial telescope with an erect image and acceptable magnification and field of view. […] 1662: two-lens eyepiece incorporating both an eye lens and a field lens was invented by Christian Huygens." In: John E. Greivenkamp, David L. Steed: The History of Telescopes and Binoculars: An Engineering Perspective. Plenary Paper. College of Optical Sciences, University of Arizon. 2012. Online: https://wp.optics.arizona.edu/jgreivenkamp/wp-content/uploads/sites/11/2015/01/Binoculars-and-Telescopes-Proceedings-8129.pdf

[2] Die vielen Entdeckungen sind beschrieben in: Johannes Kepler. Dioptrice. 1611. Im Vorwort der englischen Übersetzung von Edward Stafford Carlos. Online: Siehe auch 👉 Kepler-Teleskop

[3] Im frühen 18. Jahrhundert war die chromatische Aberration ein großes Problem: "The primary limitation of the image quality that was produced with early telescopes was chromatic aberration of the objective lens. […] For a given focal length lens and glass type, the only method to reduce the blur was to use a lens with a small diameter or to use an aperture to reduce the effective lens diameter. […] There was a tradeoff between resolution and light collecting ability, and most handheld telescopes of this era had very small objective lenses, often with an effective aperture diameter of 10-15 mm." In: John E. Greivenkamp, David L. Steed: The History of Telescopes and Binoculars: An Engineering Perspective. Plenary Paper. College of Optical Sciences, University of Arizon. 2012. Mehr unter 👉 chromatische Aberration

[4] Erfindung des Fernrohrs (spyglass) in Middelburg im Jahr 1604: "In Middelburg, capital of the province of Zeeland, one of the 'United Provinces', Italian glass-making techniques were practiced. And it was here that a counter-intuitive move was made: the objective lens of one of those early devices was stopped down drastically, from about 3 to 1 cm. The result was that the enlarged images seen through it were now reasonably clearly defined (Fig. 1). The spyglass was born, and the man who claimed it as his own was the spectacle maker Hans Lipperhey." In: A. Van Helden: The beginnings, from Lipperhey to Huygens and Cassini. Exp Astron 25, 3–16 (2009). Online: https://doi.org/10.1007/s10686-009-9160-y

[5] Frühes Teleskope im Umfeld von Galileo, um 1609: "Della Porta wrote that the larger tube was one (Neapolitan) palmo in length (ca. 26.5 cm) and 3 in. (oncie, ca. 6.5 cm) in diameter; the smaller tube was 4 in. long (ca. 9 cm), and slightly smaller than the longer tube, so that it could slide into it. This instrument magnified three or our times. It is interesting to note that the objective aperture is very small, of the order of 1 cm. […] Over the next 6 months, Galileo steadily improved his skills as a lens maker, and progressed to instruments that magnified 20 times with reasonable quality by December of that year. It was at this point that he began to make his discoveries: mountains on the Moon, the difference in the telescopic appear- ances of stars and planets, and the satellites of Jupiter." In: A. Van Helden: The beginnings, from Lipperhey to Huygens and Cassini. Exp Astron 25, 3–16 (2009). Online: https://doi.org/10.1007/s10686-009-9160-y