Volkssternwarte Würzburg e.V. - Astronomietag 2021

Die Monde der Riesenplaneten

Aktueller Sternhimmel mit Objektmarkierungen

Die in der Sternkarte zum heutigen Abend zu sehende geschwungene Linie, die sich vom Skorpion über Schütze, Steinbock und Wassermann zu den Fischen zieht, ist der Tierkreis, auch Ekliptik genannt. An ihr entlang führt die Sonnenbahn im Lauf des Jahres. Da alle Planeten in fast derselben Ebene wie die Erde um die Sonne kreisen, findet man auch die Planeten (und den Mond) immer in der Nähe dieser Linie. So sind auch die beiden hellsten "Sterne" westlich vom Mond zwei Planeten, nämlich der Jupiter und der Saturn. Sie - beziehungsweise ihre Monde - sind die Hauptobjekte des heutigen Abends.

Jupiter am 10.10.21

(Aufnahme: Olaf Haupt, Marktheidenf.)

Teleskop: Takahashi
APO 130 mm +
Baader FFC

Kamera: ASI 178 MM

Jupiter ist der größte Planet des Sonnensystems. Er hat nur 1/10 des Durchmessers wie die Sonne, damit aber immer noch den 11-fachen Durchmesser der Erde. Da er in nur knapp zehn Stunden einmal um seine Achse rotiert, sind die Fliehkräfte am Äquator so hoch, dass sie ihn merklich oval verformen. Sein Durchmesser von Pol zu Pol ist daher um 9000 km geringer als am Äquator, was auf der Aufnahme deutlich zu sehen ist. Jupiter (und auch Saturn) nennt man "Gasriesen". Obwohl er das 1300-fache Volumen wie die Erde aufweist, hat er nur die 318-fache Masse und damit dieselbe Dichte wie die Sonne. Bis auf einen kleinen Gesteinskern ist seine chemische Zusammensetzung auch der Sonne sehr ähnlich. Wie sie ist er damit im wesentlichen eine Gaskugel aus Wasserstoff und Helium. Während die Sonne aber im Kern durch Fusion Energie erzeugt, sind in den Riesenplaneten Temperatur und Druck dafür zu niedrig. Durch die immer noch andauernde Kontraktion (Schrumpfung) wird trotzdem Energie freigesetzt, aber längst nicht soviel, dass sie von selbst leuchten. In einer gewissen Tiefe werden die Gase flüssig und in noch größerer Tiefe nahezu fest ("metallischer Wasserstoff"). Eine feste Oberfläche ist nicht zu sehen, lediglich eine turbulente Atmosphäre mit mindestens drei sich überlagernden Wolkenschichten in verschiedenen Farben. Welche chemischen Stoffe genau die braunen, roten, orangenen und beigen Farbtöne hervorrufen, ist nicht bekannt. An hellblauen Stellen befinden sich Wolkenlücken, in denen man tiefer (ca. 100 km) in die Atmosphäre blicken kann.
Im Bild rechts ist der "Große Rote Fleck" zu sehen, ein seit mehr als 100 Jahren tosender Wirbelsturm von 20000 km Ausdehnung!
Jupiter hat vier große und eine Unzahl kleiner Monde. Während die großen mit Jupiter zusammen entstanden sein dürften, ähnlich wie die Planeten um die Sonne, sind die meisten anderen wohl später eingefangene Kleinkörper aus dem restlichen Sonnensystem.

		Im nebenstehenden Bild sieht man, wie sich zwei der großen Jupitermonde gegenseitig überholen.
		Und hier verfinstert einer der Monde einen anderen, der auf seiner Bahn in den Schatten gerät, den der vordere Mond wirft.
		Die Schatten der Monde können aber auch auf Jupiter fallen, manchmal auch zwei oder ganz selten auch drei zur selben Zeit. Nur vier Schatten sind aus himmelsmechanischen Gründen nie möglich, da die Umlaufzeiten der Monde so aufeiander abgestimmt sind, dass immer, wenn drei Monde auf einer Seite stehen, der vierte ihnen gegenüber stehen muss.

Jupiter ist fünfmal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde. Doppelt so weit ist Saturn entfernt. Er ist etwa 20% kleiner als Jupiter und daher von der Erde aus nicht einmal halb so groß im Fernrohr zu sehen. Dafür hat er den bekannten Ring, der etwa den doppelten Durchmesser wie Jupiter hat und daher im Fernrohr ähnlich groß wirkt wie Jupiter. Jupiter und Saturn kann man also mit derselben Vergrößerung betrachten. Man sieht das auch im Vergleich der hier vorgestellten beiden Aufnahmen (Jupiter oben, Saturn unten) unseres Vereinskollegen Olaf Haupt, der sie an einem Abend mit demselben Instrument aufgenommen hat.

Saturn am 10.10.21

(Aufnahme: Olaf Haupt, Marktheidenf.)

Teleskop: Takahashi
APO 130 mm +
Baader FFC

Kamera: ASI 178 MM

Auch Saturn hat eine Reihe größerer und viele kleine Monde. In einem kleinen Fernrohr erkennt man nur den größten Mond, Titan, während größere Teleskope sieben oder mehr Monde zeigen. Auf dem folgenden Foto ist Saturn mit mehreren seiner inneren Monde zu sehen, deren Größen um 1000 km liegen: Saturn mit Monden

Der Saturnring hat 278000 km Durchmesser, ist aber im Mittel nur 30 m dick! Außerdem ist es kein fester Körper, sondern besteht aus Milliarden größerer und kleinerer Brocken von der Größe von Sandkörnern bis Einfamilienhäusern. Eingestreut sind Mini-Monde von etwa Kilometergröße, die sogenannten "Schäfermonde". Läuft Saturn vor einem Hintergrundstern vorbei, kann man diesen durch die Ringe hindurchschimmern sehen.

Zum Schluss noch ein kurzer Blick auf die Sternbilder dieses Abends:

Wie kommen die Planetenbilder zustande? Um den ständigen Luftturbulenzen ein Schnippchen zu schlagen, wurde das "Lucky Imaging" zum Standardverfahren. Statt nur einzelne Bilder aufzunehmen, macht man ein Video des Planeten von mehreren Minuten Dauer. Je nach Belichtungszeit kommen so viele Tausende an Einzelbildern zustande. Als Aufnahmekameras haben sich früh Webcams und in letzter Zeit Überwachungskameras Kamera

etabliert. Mit USB 3 sind bei Mond und Planeten bis zu 400 oder mehr Aufnahmen pro Sekunde möglich. Eine Software ermittelt dann die Qualität jedes Einzelbildes und den Versatz der Bilder zueinander, verwirft die Schlechten, rückt die Guten zurecht und bildet ein Summenbild. Dieses wird anschließend mit Standardverfahren geschärft. Teilweise kommen noch ausgefeiltere Softwarealgorithmen zum Einsatz, z.B. um gegenseitige Verschiebungen innerhalb eines Bildes zu korrigieren. Die Aufnahmedauer ist durch die Luftunruhe © wikipedia

Rotation der abgelichteten Objekte begrenzt. Je größer die Optik, umso schärfer können die Bilder werden. Nur sollte eine Verschiebung der Details durch die Rotation nicht sichtbar sein. Bei Jupiter ist daher die Aufnahmedauer etwa auf eine, bei Mars auf zwei bis drei, bei Saturn auf fünf Minuten begrenzt. Meist eignen sich nur wenige Prozent der im Video gespeicherten Einzelbilder. Jeder fotografierende Amateurastronom sucht sein Optimum von Teleskop, Justierung, Kamera, Aufnahme- und Bildbearbeitungssoftware zu finden.
Merkur am Horizont © Volkssternwarte Würzburg

Probleme bereitet auch die atmosphärische Dispersion (auch "differentielle Refraktion" genannt, die jeden Stern zu einem kleinen Regenbogen ausein-anderzieht. Dieser Effekt kann in der Bildbearbeitung durch Zurechtrücken der Teilbilder im Roten und Blauen gegen den Grünkanal teilweise korrigiert werden. Steht das beobachtete Himmelsobjekt aber nahe dem Horizont, ist ein spezielles Korrekturprisma (ADC) erforderlich.