Benutzer:Grottenolm/Astrofotografie

Astrofotografie mit der Kleinbildkamera

Wir alle kennen die Fotos von Himmelsobjekten, die von den großen Sternwarten mit ihren Riesenteleskopen gemacht wurden und werden. Auch Hobbyastronomen mit einem gewissen Maß an technischer Ausrüstung erhalten schöne Fotos von 'Nebeln' und fernen Galaxien.

Wenig bekannt ist jedoch, dass schon mit einer gewöhnlichen Kleinbildkamera (idealerweise Spiegelreflexkamera) von vielen lichtschwachen Objekten ansprechende Aufnahmen gewonnen werden können. Dabei zeigt sich, dass insbesondere selbst Gasnebel, die mit kleinen Fernrohren oder lichtstarken Ferngläsern nicht zu entdecken sind, auf diesen Fotos klar und deutlich abgebildet werden. Dieser Beitrag will einige wichtige Hinweise zur richtigen Technik geben, um von Anfang an brauchbare Ergebnisse zu erzielen.

Technische Voraussetzungen:

Kleinbildkamera mit Möglichkeit zur Belichtungseinstellung 'B' (= beliebig) und Normalobjektiv (50 - 55 mm)
Stabiles Stativ
Drahtauslöser
Kleinbildfilm mit hoher Empfindlichkeit (3200 ASA oder mehr)

Nun braucht es eigentlich nur noch eine klare Nacht, am besten ohne Mond am Himmel und möglichst ohne allzuviele Straßenlaternen in der Nähe.

Besser ist es allerdings, die Ausrüstung zunächst im Zimmer zu prüfen. Insbesondere die Stabilität des Stativs ist von großer Bedeutung. Ausserdem besteht hier die Möglichkeit, sich mit den notwendigen Handgriffen bei völliger Dunkelheit vertraut zu machen, bevor es ernst wird.

Der Test ist einfach: Die Kamera wird fest mit dem Stativ verschraubt und der Drahtauslöser angebracht. Nun wird mit Klebeband ein kleiner Spiegel an der Kamera befestigt und der Strahl einer Taschenlampe auf den Spiegel gerichtet, sodass der reflektierte Strahl in einigen Metern Entfernung an die Wand oder Decke des Zimmers fällt. Wenn nun der Auslöser betätigt wird, ist am mehr oder (besser!) weniger starken Tanzen des Lichtflecks sehr gut zu sehen, wie solide das Ganze steht und wie lange das eventuelle Nachschwingen andauert. Es ist naheliegend, dass zur vollen Länge ausgezogene Stativbeine eher zum Schwingen neigen als gar nicht oder nur wenig ausgezogene Beine.

Nun kann der Film eingelegt werden. Für die nun folgende Praxis sind einige technische Eigenschaften der Ausrüstung zu beachten, besonders die Lichtstärke des Objektivs.

Lichtstärke

Die Lichtstärke ist grob gesagt das Maß für die Menge an Licht, die das Objektiv maximal einsammeln kann. Bei lichtschwachen Objekten ist vordergründig zunächst eine möglichst große Lichtstärke besser. Aber: Objektive mit Öffnungsverhältnissen unter ca. 1 : 1,8 haben eher mit Problemen hinsichtlich Bildschärfe und Kontrast zu kämpfen als ihre etwas 'schlechteren' Kollegen. Es gibt Normalobjektive z. B. auch mit 1 : 1,2. Bei diesen dürfte es meist besser sein, die Blende auf den Wert 2 einzustellen.

Filmempfindlichkeit (ISO - oder ASA - Zahl)

Die ASA - Zahl ist ein lineares Maß für die Lichtempfindlichkeit des Filmmaterials. Auch hier ist vordergründig mehr = besser angesichts der geringen Leuchtkraft unserer Objekte, doch auch in diesem Fall gibt es ein aber: Der Nachthimmel hat immer eine Resthelligkeit auch dort, wo kein Stern oder Nebel leuchtet. Diese größtenteils von irdischen Lichtquellen stammende Helligkeit wird vom Film ebenfalls aufgenommen und führt zu einer unschönen Aufhellung des Himmelshintergrundes. Dadurch wird der Kontrast der lichtschwachen Objekte gemindert. Die Möglichkeit, die Filmempfindlichkeit nachträglich im Fotolabor durch stärkere Entwicklung zu steigern, besteht zwar, ihr Nutzen wird jedoch durch diese Tatsache leider eingeschränkt.

Mit der Filmempfindlichkeit ist noch ein weiterer Effekt verknüpft: Die Körnigkeit der Abbildung. Die lichtempfindliche Schicht des Films besteht aus winzigen Partikeln einer Silberverbindung. Diese winzigen Körner werden durch den Treffer eines Lichtstrahls (genauer gesagt eines oder einiger Photonen) in einen Zustand versetzt, der bei der Filmentwicklung zum Zerfall des gesamten Körnchens führt. Dabei entsteht metallisches Silber, welches die Schwärzung der entsprechenden Stelle bewirkt. Nicht getroffene Partikel werden bei der Entwicklung nicht verändert und anschließend beim Fixieren (Haltbarmachen) des Films aus diesem herausgelöst, sodass der Film an diesen Stellen transparent bleibt. Je größer nun die Körnchen sind, umso höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie während der Belichtung von dem wenigen Licht getroffen werden. Damit ist der grobkörnige Film lichtempfindlicher als der feinkörnige. Der Preis, den wir dafür zahlen, ist der Verlust an Genauigkeit in winzigen Details.

Aus der Tatsache, dass ein oder wenige Photonen bereits die Entwicklungsfähigkeit eines Körnchens bewirken, ergibt sich ein interessanter Effekt: Die Lichtempfindlichkeit des Films nimmt an den bereits belichteten Stellen rapide ab, denn: Weitere Lichtquanten, die ein bereits belichtetes Korn treffen, haben auf dieses keine Wirkung mehr. Dass dennoch nicht alle Sterne gleich hell erscheinen, liegt daran, dass immer eine gewisse Streuung stattfindet, die dafür sorgt, dass helle Objekte mehr Körnchen bestrahlen als schwache Objekte, sodass helle Sterne eine größere belichtete Fläche ergeben, wodurch der Gesamteindruck stimmig bleibt, sofern die Belichtungszeit kurz genug war.

Die folgenden Angaben beziehen sich auf normal entwickelte Filme mit 3200 ASA und Kameraobjektive mit einer Lichtstärke von ca. 1:2. Für geringere ASA -Werte bzw. größere Blendenzahlen (also lichtschwächere Objektive oder stärker geschlossene Blenden) sind schwächer belichtete Fotos zu erwarten - weniger schön müssen sie deswegen noch lange nicht sein.

Belichtungszeit

An der Kamera einstellbare feste Belichtungszeiten reichen meist von 1/1000 sec bis zu 1 sec. Die Einstellung 'B' lässt hingegen Licht auf den Film, solange der Auslöser gedrückt bleibt. Da die Erddrehung den Sternenhimmel scheinbar über uns hinwegdreht, ergeben sehr lange Belichtungszeiten strichförmige Abbilder der Sterne. Das kann sehr reizvolle Aufnahmen ergeben, insbesondere die unterschiedlichen Farben der Sterne werden auf solchen Fotos deutlich. Um die Hintergrundaufhellung zu unterdrücken, muss dafür jedoch die Blende am Objektiv weiter geschlossen werden!

Bei Belichtungszeiten bis etwa 5 sec ist die Erdbewegung jedoch vernachlässigbar, sodass wir 'punktförmige' Abbilder der Sterne und hinreichend scharfe Nebeldarstellungen erhalten. Die Zeit wird, da an der Kamera nicht fest einstellbar, einfach abgezählt: Auslöser drücken, flottes Durchzählen 'einundzwanzig zweiundzwanzig 23 24 fünfundzwanzig' Auslöser loslassen ist genau genug. Die Beispielfotos wurden alle auf diese Weise gemacht. Natürlich kann auch eine Uhr verwendet werden, notwendig ist sie aber nicht. Ein Stück Musik in einigermaßen passender Geschwindigkeit (240 bpm) mit 4/4 - Takt im Ohr ist eine gute 'Eichung'.

Aber mit Teleobjektiv wäre doch alles viel größer auf dem Bild!?

Ja, aber (leider schon wieder!): Mit der Vergrößerung wird auch der Einfluss der Erddrehung mitvergrößert, sodass die maximal mögliche Belichtungszeit im selben Maß verkürzt wird. Und: Das Teleobjektiv hat ein schlechteres Öffnungsverhältnis, weil aus Kosten- und Gewichtsgründen der Durchmesser der Objektivlinsen in Grenzen gehalten werden muss, was noch weniger Belichtung ergibt. Deshalb erscheinen zumindest jene nebligen Objekte, deren Helligkeit zum Rand hin kontinuierlich abnimmt (z. B. Kometen) auf Teleaufnahmen tatsächlich kleiner als auf Bildern vom Normalobjektiv.

Nur bei Aufnahmen des Mondes können mit einem Teleobjektiv bessere Ergebnisse erzielt werden. Die große Helligkeit ermöglicht kurze Belichtungszeiten und kleinere Blendenöffnungen (was grade bei Objektiven, die nicht der Spitzenklasse angehören, die Bildschärfe wesentlich verbessern kann) auch mit Filmen geringerer Lichtempfindlichkeit (z. B. 200 ASA) mit ihrem feineren Korn , was dann stärkere Nachvergrößerungen auf Papier zulässt.

Allerdings sind auch die Anforderungen an die Stabilität des Stativs entsprechend höher. Nur wenn im Test der Kombination Kamera - Teleobjektiv - Stativ praktisch keine Vibrationen zu erkennen sind, können wir ordentliche Aufnahmen erwarten.

Es ist zu beachten, dass Mondkrater um Vollmond herum wegen des fehlenden Schattenwurfs gar nicht zu erkennen sind (abgesehen von den drei sehr großen Kratern, die sich durch ihren Strahlenkranz abzeichnen). Während allen übrigen Zeiten treten in der Nähe des Terminators (Schattengrenze) die Krater und andere Einzelheiten der Mondoberfläche sehr plastisch hervor. Innerhalb einer Stunde ändert sich das Bild schon recht deutlich.

Da die Helligkeit des Mondes mit der Phase stark schwankt, ist es nicht ganz einfach, die richtige Kombination aus Belichtungszeit und Blende herauszufinden. Da ist es besonders wichtig, zu jeder Aufnahme Notizen über die Kameraeinstellung zu machen, um bei späteren Versuchen die Werte sinnvoll anpassen zu können.

Anmerkung zum Belichtungsmesser: In der Kamera eingebaute Belichtungsmesser können nur dann einigermaßen zuverlässige Messwerte liefern, wenn sie über eine 'Spot'-Einstellung verfügen, die nur das Bildzentrum erfasst. Auch dann sollte für Mondfotos die Blende noch ein bis zwei Stufen weiter geschlossen, also bezogen auf den Messwert unterbelichtet werden. Messwerte, die über die gesamte Bildfläche gemittelt werden (was bei allen Belichtungsmessern der Fall ist, die nicht über eine Umschaltung verfügen), sind für unsere Zwecke völlig wertlos.

Weitwinkelobjektive

Sie haben eine kürzere Brennweite, sodass der Bildwinkel größer ist. Dafür werden jedoch alle Objekte kleiner erscheinen. Ausserdem ist ihr Öffnungsverhältnis meist ebenfalls schlechter als das der Normalobjektive, was in diesem Fall damit zu tun hat, dass eine stärkere Krümmung der Linsen erforderlich ist, welche einer guten Bildschärfe hinderlich ist. Ihr Einsatz lohnt nur, wenn es ausdrücklich darum geht, große Himmelsareale abzubilden. Schöne Fotos sind damit eher nicht zu erreichen.

Für den Anfang

Die genauen Verhältnisse an deinem Standort sind aus der Ferne nicht zu beurteilen. Es ist ein großer Unterschied, ob im Umkreis von 50 Kilometern 50000 Menschen wohnen oder zehn Millionen. Die zugehörigen Straßenlaternen, Wohnungsbeleuchtungen, Fernseher, Autoscheinwerfer ... Diese Verseuchung der Umwelt durch Streulicht macht es leider unmöglich, genaue Anleitungen zu geben.

Der erste Film ist deshalb am Besten investiert, wenn du gezielt Versuche machst, um die optimalen Belichtungen für genau deine Kombination aus Standort und Ausrüstung herauszufinden. Mache zu jeder Aufnahme Notizen: Datum, Uhrzeit, Himmelsregion, Kamera/Objektiv (falls verschiedene verwendet werden), Belichtungszeit, Blende.

Versuche, den ersten Film mit möglichst vielen verschiedenen Bildern aufzunehmen: Aufnahmen derselben Himmelsregion mit Belichtungszeiten: 1 sec, 2 sec, 5 sec, 20 sec jeweils mit ganz geöffneter Blende, mit einer Blendenstufe weniger, evtl. noch mit zwei Blendenstufen weniger (hier 'fehlt' die Aufnahme mit 10 sec. Das macht aber nichts, das zu erwartende Ergebnis lässt sich durch Vergleich der Aufnahmen mit 5 bzw. 20 sec gut abschätzen.) Damit sind acht bis zwölf Aufnahmen voll. Noch einige Bilder vom Mond: bei 3200 ASA z.B. eine Belichtungsreihe: Blende 2 und 1/4 sec, 1/8 sec, 1/16 sec, dann dasselbe nochmal mit Blende 4. Nun noch eine Reihe von Aufnahmen des Sternenhimmels ohne Mond mit 2 sec Belichtungszeit, Blende 2, erst mit Horizont, dann oberhalb anschließend usw. Noch zwei oder drei Aufnahmen mit langer Belichtungszeit (je 10 Minuten mit Blende 2, 4 und 8) Wenn dann der Film noch nicht voll ist, können noch verschiedene Objektive getestet werden ...

Dieser erste Versuch wird nicht viele gute Bilder ergeben, aber er verschafft dir eine gute Orientierung über deine optimalen Verhältnisse, sodass du beim nächsten Film schon sehr viel gezielter brauchbare Ergebnisse erreichen wirst. Mondaufnahmen sind dann gut, wenn keinerlei Überstrahlung (heller Kranz um das Objekt der Begierde herum) zu erkennen ist.

Es ist übrigens nicht unbedingt notwendig, gleich von allen Bildern Vergrößerungen anfertigen zu lassen. Mit einer guten Lupe (10 bis 15-fache Vergrößerung) können auch die Negative gut beurteilt werden. Achte dabei nur nicht so sehr auf die stark abgebildeten Objekte, sondern richte dein Augenmerk mehr auf die schwächsten Details, die noch erkennbar sind, z. B. dicht bei einem hellen Stern liegende schwächere Sterne.

Hilfreich ist stets, auf dem Entwicklungsauftrag den Hinweis 'ASTROFOTOS' für das Entwicklungslabor zu geben. Sonst kann es passieren, dass du Negativstreifen zurückbekommst mit dem Hinweis: 'Unbelichteter Film'.

Probleme und Lösungsmöglichkeiten

Wo bekomme ich denn so eine altmodische Kamera überhaupt her? Frag einmal im Kreis deiner nicht mehr ganz jungen Verwandten und Bekannten herum. Viele, die längst nur noch in Digital machen, werden noch eine Kleinbildkamera in der Schublade haben. Die Meisten werden sich freuen, wenn das 'alte Ding' nochmal zu Ehren kommt, und es dir gerne leihen. Deinen Dank kannst du dann mit einer Vergrößerung einer gelungenen Aufnahme erweisen. (Farbaufnahmen von lang belichteten Sternspuren mit dem Polarstern als Bildmittelpunkt kommen immer gut!)

Hilfe! Mein Stativ wackelt! Für dieses (häufige) Problem gibt es einen einfachen Notbehelf: Ein schwarzer Karton wird vor Betätigung des Auslösers dicht vor das Objektiv gehalten, bis sich die Schwingungen beruhigt haben. Dann erst wird der Karton für die Dauer der Belichtung weggezogen. Dieses Verfahren kann auch gut mit dem 'Spiegel - Taschenlampen - Test' zuhause geübt werden (bevor überhaupt ein Film in die Kamera eingelegt wurde).

Der Nachthimmel zwischen den Sternen erscheint zu hell! Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten:

Belichtungszeit halbieren
Blende eine Stufe weiter schließen
Film mit halber ASA - Zahl verwenden

Wenn eine dieser Maßnahmen nicht ausreicht, kann zusätzlich eine weitere davon ergriffen werden. Wenn das noch nicht ausreicht, solltest du einen anderen Standort wählen, denn in diesem Fall ist dein Nachthimmel entschieden zu stark aufgehellt (Straßenbeleuchtung!).

Lies hierzu bitte unten den Abschnitt Filmempfindlichkeit, Blende und Belichtungszeit, der die etwas verwirrenden Verhältnisse noch einmal zusammenfasst.

Filmempfindlichkeit, Blende und Belichtungszeit

Im Zeitalter der Digitalfotografie - Motto: Draufhalten, abdrücken, fertig! - mutet die Bedienung einer altmodischen Kamera zugegeben seltsam an. Das fängt schon an mit dem Einlegen des Films. Richtig undurchsichtig wird es dann, wenn die Ergebnisse Mist sind, weil die Filmbelichtung daneben ging. Deshalb will ich letzteren Aspekt hier noch einmal kompakt im Zusammenhang erläutern für alle, die sich nicht auf den Zufall verlassen möchten:

Während unser Auge in der Lage ist, sich an unterschiedlichste Lichtverhältnisse anzupassen, ist ein fotoempfindlicher Film ein nur wenig anpassungsfähiges Gebilde. Wenn die richtige Menge an Licht während der Aufnahme auf die lichtempfindliche Schicht gefallen ist, haben wir ein gutes Ergebnis - andernfalls ist das Ergebnis 'nicht so gut'. Es ist also die erste Aufgabe des Fotografen, seine Kamera so zu steuern, dass der Film die ihm gemäße Lichtmenge aufnehmen kann - nicht mehr und nicht weniger.

Versuche (die wir uns hier sparen können) zeigten, dass jeweils eine Verdoppelung bzw. Halbierung der exakt 'richtigen' Lichtmenge den entscheidenden Unterschied ergibt.

Betrachten wir zunächst die Einstellung der Belichtungszeit: 1 - 2 - 4 - 8 - 16 - 30 - 60 - 125 - 250 - 500 - 1000. So lautet meist die Beschriftung der Belichtungszeiteinstellung. Gemeint ist damit aber: Eins geteilt durch Einstellwert. Die Einstellung '1' bedeutet also 1/1 = 1 Sekunde, '2' bedeutet 1/2 = 0,5 Sekunden. Bis hin zu '1000', was 1/1000 =0,001 Sekunden ergibt. Bis auf geringfügige Abweichungen beim Übergang 16 .. 30 und 60 .. 125 wird also die Belichtungszeit mit jeder Stufe halbiert. Die geringfügigen Abweichungen an diesen beiden Stellen nimmt uns die analoge Welt nicht übel.

Undurchsichtiger wird die Sache bei der Blendeneinstellung. 2 - 2,8 - 4 - 5,6 - 8 - 11 - 16 - 22. Diese seltsam erscheinende Zahlenreihe muss man jedoch nicht verstehen - wichtig ist nur zu wissen, dass auch hier jede Stufe wiederum eine Halbierung der Lichtmenge ergibt (größere Blendenzahl = kleinerer Lichtdurchlass). Die meisten Objektive rasten auch in der Mitte zwischen zwei Blendenzahlen ein. (Das zu wissen kann von Bedeutung sein, wenn man des Nachts draußen steht ...)

Hieraus ergibt sich die erste wichtige Folgerung: Eine Belichtungszeit von z. B. 1/250 sec bei einer Blendeneinstellung 5,6 lässt genauso viel Licht auf den Film wie die Kombination 1/125 sec mit Blende 8 oder 1/500 sec mit Blende 4. Der Fotograf sagt dazu kurz fünf-sechs 'n zwohundertfuffzichstel.

Nun bleibt noch die Filmempfindlichkeit. Sie ist auf der Verpackung angegeben, meist in der Form: 'ISO 400/27', wobei '27' die Empfindlichkeit nach der veralteten DIN-Skala bedeutet, bei der eine Erhöhung um 3 Einheiten eine Verdoppelung der Empfindlichkeit bezeichnete. Wie schon oben gesagt, handelt es sich bei der ASA - Zahl um eine lineare Skala. Ein Film mit 400 ASA ist also doppelt so lichtempfindlich wie ein 200 ASA - Film und hat nur 1/8 der Empfindlichkeit eines 3200er Films.

Das gibt uns die zweite wichtige Folgerung: Lichtverhältnisse, bei denen ein Film mit 200 ASA bei Blende 8 und 1/60 sec Belichtungszeit ein gutes Ergebnis liefert, erlauben mit einem 400er Film bei gleicher Blende eine Belichtungszeit von 1/125 sec (bessere Verwacklungssicherheit) oder die Kombination 1/60 sec und Blende 11 (größere Schärfentiefe).

Zu guter Letzt: Für jede Filmempfindlichkeit gibt es eine Helligkeitsgrenze, denn: weniger als 1/1000 sec und Blende ganz zu (das ist oft Bl. 22, selten 32, manchmal aber auch nur 16) geht nicht. Damit ist man im Sonnenlicht schon mit einem 400 ASA - Film an der Grenze zur Überbelichtung. Außerdem macht in diesem Fall die stets maximale Schärfentiefe einige Möglichkeiten der aktiven Bildgestaltung (Vordergrund scharf, Hintergrund unscharf oder umgekehrt) zunichte. Bei der Astrofotografie stört uns das freilich nicht.