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Die Astronomie-Seiten von Mario Weigand

ADCs: Korrektur der atmosphärischen Dispersion (Refraktion)

In den letzten Jahren hat ein neues optisches Werkzeug den Weg in die Amateurastronomie gefunden. Mit einem Atmospheric Dispersion Corrector, kurz ADC, ist es möglich die Refraktion der Atmosphäre bei tief stehenden Objekten auszugleichen.

Die Erdatmosphäre stellt ein optisches Element dar. Licht, das sie durchdringend wird gebrochen und ändert geringfügig seine Richtung. Dieser Effekt wird als atmosphärische Refraktion bezeichnet. Die Richtungsänderung bewirkt, dass Objekte nahe am Horizont höher stehen als sie entsprechend ihrer relative Positionen sollten – berührt z.B. die untergehende Sonne gerade den Horizont, ist sie eigentlich schon untergegangen. Zudem hängt die Richtungsänderung aber auch von der Wellenlänge ab, wodurch es zu einer Dispersion kommt. Die Dispersion ist das eigentliche Problem für Beobachter und Fotografen. In der folgenden Abbildung ist die Richtungsänderung zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt.

Wie stark ist die Unschärfe durch Dispersion?

Schaut man sich das Beispiel eines tief stehenden Planeten mit verschobenen RGB-Kanälen an, kommt natürlich zunächst der Gedanke, die Kanäle einfach wieder zur Deckung zu bringen. Das ist eine etablierte Methode und auf jeden Fall eine sinnvolle Maßnahme.

Bei größeren Optiken mit hohem Auflösungsvermögen reicht dies eventuell jedoch nicht mehr. Auf der ESO-Webseite werden empirische Formeln zur Berechnung der Atmosphärischen Dispersion angegeben [ESO: Computing differential refraction]. Damit lässt sich der Effekt der Dispersion abschätzen. Entscheidend ist, ob die Dispersion innerhalb der Filterbandbreite so stark ist, dass die einzelnen Farbkanäle Unschärfe aufweisen. Die Resultate der Abschätzungen sind in den folgenden Grafiken dargestellt und werden nun diskutiert.

Das Auflösungsvermögen eines 6"-Teleskops liegt bei etwa 0,8". Führt die Dispersion zu größeren Verzerrungen, dann werden sie die Bildqualität logischerweise beeinträchtigen. In meinen Abschätzungen habe ich nun betrachtet, wie stark sich die Verschiebung des Bildes über das Transmissionsfenster eines Blau- und eines Rotfilter entwickelt. Für einen Grünfilter liegt die stärke des Effekts zwischen den beiden Fällen.
Als Referenz dient jeweils die Objektposition am langwelligen Ende der Filterbandbreite. Weiterhin wurden zwei Fälle gerechnet: 14° und 21° Höhe über dem Horizont – typische Kulminationshöhen bei einer Marsopposition im Sommer für Nord-, bzw. Süddeutschland.


Wie man sehen kann, ist die Dispersion im Blauen deutlich stärker als im Roten. Während im Rotfilter die Unschärfe nur gering ist, beträgt sie mit Blaufilter mehrere Bogensekunden. Dies macht deutlich, dass selbst bei einem 6"-Teleskop Unschärfe zu erwarten ist.

Der Atmospheric Dispersion Corrector (ADC)

Im vorherigen Abschnitt ist klar geworden, dass selbst bei kleineren Teleskopen die Bildqualität unter der Dispersion leidet. Es gibt jedoch inzwischen Gegenmittel in Form von Korrektoren, die von verschiedenen Herstellern angeboten werden. Sie basieren alle auf demselben Prinzip:


Zwei flache Keilprismen sind direkt hintereinander angeordnet und gegeneinander verdrehbar. Durch Verdrehen wird die Korrektur eingestellt. So ist es möglich den Schärfeverlust durch die atmosphärische Dispersion zu beheben.

[19.01.2018]