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AP –was ist das?

AP – Austrittspupille, der runde Lichtklecks mitten in/auf der Augenlinse des Okulars, wenn das Okular im Auszug steckt und die Öffnung in Richtung einer Lichtquelle zeigt.
Da muss man mit dem Auge ran, genau drüber mit der Pupille, dann sieht man ein Bild, kann scharf stellen.
Warum ist dieser Lichtklecks denn überhaupt wichtig, reicht es nicht, zu wissen, welche Vergrößerung man gerade anlegt und gut ist das?

Die AP ist wichtig, weil man über sie erst erfährt, welche Vergrößerungen überhaupt sinnvoll anwendbar sind. Man kann allein über die AP erfahren, welche Okulare sinnvoll am jeweiligen Teleskop anwendbar sind, die resultierenden Vergrößerungen sind eigentlich nur ein Nebenprodukt dieser sinnvollen Überlegungen.
AP = (Optik)Durchmesser [in mm]/Vergrößerung


Große AP:

Beim Übersichts- und Aufsuchokular sollte die AP maximal 7 mm sein und das liegt schlicht daran, dass unsere Pupille sich durchschnittlich nicht weiter öffnet. Manche Leute mögen auf 8 mm kommen, andere nur auf 6 mm, das soll sogar altersabhängig sein, aber da halte ich nichts von, zumindest nicht bei Hobbyastronomen, die ihre Augen ab und zu Mal fordern. Glaubt man den Statistikern, dann dürfe ich mit über 50 Jährchen auf dem Buckel nur noch schlappe 5 mm erreichen, so ist das aber nicht, 7 mm gehen locker und ich bin (zumindest diesbezüglich) normal.
Damit die Pupille aber überhaupt so weit aufgeht, muss es stockfinster sein, denn unser Auge passt sich den herrschenden Lichtverhältnissen an, reagiert auf Licht mit Verengung der Pupille. Das ist eine Grundvoraussetzung dafür, dass wir überhaupt gut und scharf sehen können.
Will man also Okulare mit 7 mm AP nutzen, ist absolute Dunkeladaption wichtig. Die Pupille geht schon recht schnell maximal auf, aber bis sich das Sehpurpur in optimaler Menge gebildet hat, welches „Dunkelsehen“ erst richtig ermöglicht, dauert es durchschnittlich 30 bis 45 Minuten. Eine Sekunde helles Licht lässt es aber schon wieder schwinden. Auch verengt sich die Pupille sofort reflexartig.
Astronomen mögen also keine „Blender“.
Nun ergibt es sich leider, dass es in bei uns fast nirgendwo mehr richtig dunkel wird, Lichtverschmutzung ist überall mehr oder weniger deutlich zu spüren.

   

Aufgehellt                                                                        Landhimmel

 

   
Wir stellen das über die freiäugig sichtbaren Sterne fest und der kleinste, lichtschwächste visuell zu haltende Stern zeigt uns die Sterngrenzgröße (FST) in dieser Region an.
Zufällig passt dieser Zahlenwert, die Sterngrenzgröße in Magnituden (Mag.) genau zu der dann gut anwendbaren AP. Sehen wir 5 Mag. Sterne als Grenzgröße, dann sind wir mit einem Okular, welches etwa 5 mm AP liefert gut bedient und das ist wiederum an vielen landläufig erreichbaren Standorten der Fall.
Man liegt also mit einem Übersichts- und Aufsuchokular um 5 mm AP im Mittel sehr gut, auch wenn man unter besten Bedingungen 7 mm AP anwenden könnte.

 

Unter 5 Mag Himmel kann man 7 mm AP nur sinnvoll anwenden, wenn man mittels Störlichtschutz die Augen auch veranlassen kann, dass die Pupille sich auf 7 mm öffnet und dann muss man noch mittels eines Filters dafür sorgen, dass der Himmelshintergrund auch einigermaßen dunkel wird, weil im hellen Lichtsumpf kein oder wenig Kontrast für das Objekt der Begierde da ist. Das lohnt sich nur, wenn spezielle Nebelfilter (UHC, O III, H-Beta) zum Einsatz kommen, aber das ist ein eigenes Thema.
Mit einem Okular, welches 7 mm AP an eine Iris liefert, die nur 5 mm geöffnet ist, verschenken wir außerdem Licht, denn was nicht in die Pupille fällt ist verloren. Das lohnt also nicht wirklich.


Andere Seite der Baustelle, minimal anwendbare AP:

Qualitativ hochwertigen Teleskopen sagt und misst (!) man nach, dass sie Vergrößerungen bis zum Doppelten ihres Optikdurchmessers auflösen können, ohne abbildungstechnisch einzubrechen und dieser Maximalwert wird dann auch in den Spezifikationen eines jeden Teleskops angegeben. Ältere Quellen, bis heute oft unkritisch übernommen, unterscheiden dabei zwischen Linse und Spiegel, indem für Linsenfernrohre 2 x D und für Spiegelteleskope 1,5 x D angegeben wird, ein Unsinn der eventuell den Kenntnissen über frühere Fertigungsfähigkeiten entsprochen, der so manchen Streit heraufbeschworen hat, aber heute definitiv falsch ist.
Streit darüber ist noch größerer Unsinn, denn nun kommen wieder die AP und unsere Augen ins Spiel.
2xD liefert 0,5 mm AP über das Okular ans Auge. Öffnung, Fernrohrbrennweite, alles Wurscht, 2 x D gibt 0,5 mm AP.
Ein mit normalen visuellen Fähigkeiten ausgestatteter Mensch hat mit 1 mm Pupillenöffnung das Maximum der Schärfeleistung seines Auges erreicht. Alle Details die er wahrnehmen kann sind da.

Unten mal eine Übersicht von Copernicus links unten über den Geisterkrater Stadius zu Eratosthnes rechts oben.


Nun ist es so, dass Details dabei sind, die so winzig und/oder kontrastarm sind, dass ihre weitere Vergrößerung hilfreich ist, sie erst tatsächlich sichtbar macht. Das geht bis etwa 0,7 mm AP. Darüber wird der Detailreichtum in der Wahrnehmung schon wieder geringer, auch wenn sich ganz harte Kontraste, wie z.B. schwarze Schattenwürfe auf der hellen Mondoberfläche noch etwas besser herausholen lassen können. Feine Details werden schon wieder in den Beugungsunschärfen verschwimmen, ja sogar verschwinden.

   

Mit einem farbreinen Spiegelteleskop sieht das an einem extrem detailreichen Krater wie Copernicus zum Beispiel so aus und

 

  

 

Stadius macht dann wirklich den Geist, der wird im Extremfall unsichtbar.

Beugungsunschärfen weichen harte Kontraste auf, machen sie aber erst im Extremfall unsichtbar. Kleine Details, weiche Kontraste ebnen sie wesentlich schneller bis zur Unsichtbarkeit ein. Um das zu bemerken muss man genau beobachten und den direkten Vergleich suchen.

Da kann auch niemand einem anderen Menschen sagen, Du nimmst dieses Teleskop mit dem Okular und stellst den Krater Y mit 200fach ein und dann wechselst du auf Okular Z mit 300fach um zu sehen, was ich meine. Jeder Mensch hat einen anderen, seinen idividuellen Visus, nimmt Details anders wahr und so kann nur jeder Mensch für sich selbst diese Erfahrungen auf seine eigene Art und Weise machen.


Auch Doppelsterne lassen sich in solchen leeren Übervergrößerungen als vergrößerte Scheibchen eventuell noch leichter trennen, je an Lage und Helligkeitsunterschied. Die absolute Obergrenze für solche Spielchen liegt für mich und viele andere Beobachter auch bei 0,5 mm AP, also bei 2 x D-Öffnung.
Dann ist Schicht im Schacht.

Spätestens in diesem AP-Bereich haben wir es in der Regel auch damit zu tun, dass das Bild am Planeten durch Verteilung des zur Verfügung stehenden Lichts auf mehr Fläche so dunkel wird, dass das Auge auf Dunkelsehen umstellt. Das hat, ansteigend bis zur vollständigen Adaption (Auge > Umstellung Stäbchen/Zapfen), einen Sehleistungsverlust des Auges bis zu Faktor 5 zur Folge. Kurioser Weise fällt uns dieser Verlust nicht zwingend als Schärfeverlust auf. Niemand wird sagen, dass er nachts seine Umgebung unscharf sieht, dennoch weiß Jeder, dass er in dunkler Nacht weniger Details seiner bekannten Umgebung wahrnimmt als am Tage. Man sieht nicht alles, man sieht anders, aber man sieht nicht unscharf.
Bei der Planetenbeobachtung wird man im Bereich extrem kleiner AP, unterhalb von 0,5 mm, also einen Detailverlust akzeptieren müssen, der nicht zwingend als Schärfeverlust wahrgenommen wird, aber vorhanden ist. Da solche Spielchen aufgrund von Seeingeinflüssen selten gehen, kommt man auch selten in die Verlegenheit, so etwas austesten zu können. Wenn es Mal geht, sind Zoomokulare sehr sinnvoll für solche Tests, da man die Veränderungen direkt und ohne Zeitverzug sieht.
Im Bereich Deepsky macht uns diese Umstellung von Tageslichtsehen auf Dunkelsehen, also die Dunkeladaption, viele Beobachtungen erst möglich, da zwar die Sehleistung bezüglich Detail und Schärfe sinkt, sich die Lichtempfindlichkeit des Auges aber in gleichem Maße steigert. Hier ist auch unabhängig von der an das Objekt anwendbaren AP die Tatsache begründet, dass wir im Bereich der visuellen DeepSky Beobachtung nie an den Detailreichtum guter Astrofotos heran kommen, da dem Auge die Licht sammelnde Eigenschaft einer Kamera fehlt. Wir sind auf die Augenblickswahrnehmung angewiesen.

Wer bei 1,0 mm AP schon alle Details sieht, hat überaus scharfe Augen. Wer bei 0,5 mm AP und darunter noch Detailgewinn erzielt, hat schlechte Augen. Dieser einfache Sachverhalt hat übrigens nichts mit Kurz- oder Weitsichtigkeit zu tun, auch nicht mit leichtem Asti (Hornhautverkrümmung), da man diese Schwächen ausfokussieren und/oder ausgleichen kann. Hier geht es um größere medizinische Probleme bei denen ich mich nicht auskenne.
Leider wird genau dieser simple Umstand sehr häufig genau entgegengesetzt dargestellt
Diese Abweichungen medizinischer und sonstiger Art können aber nicht Thema allgemeingültiger Erörterungen über nutzbare AP sein.

Thema muss allerdings sein, dass nicht jedes so beworbene Teleskop die 2 x D auch fehlerfrei abbilden kann, hier kommen nur qualitativ hochwertige Optiken in Frage.
Günstige Linsenoptiken werden Farbfehler aufweisen, billige Newtonspiegel werden selten eine optimale Parabelform haben, die Liste der Möglichkeiten ist endlos.
Eigentlich gar nicht schlecht, dass schon 1,0 x D-Optik (Ausrufezeichen) für den besten Schärfeeindruck des Auges sorgen und man bis 1,5 x D noch was rausholen kann.
Klar ist aber auch, dass hochwertige Optiken schon die 1 x D besser können und auch bei 2 x D, also in der Übervergrößerung, das deutlich bessere Bild an das bereits überlastete Auge liefern.

Zur Klarstellung nochmal ein Beispiel:

Man betrachtet aus 1000 Meter Entfernung einen Waldrand, erkennt ein scharfes Bild und weiß doch, dass man erst im Nächerkommen einzelne Äste, später Blätter, dann Strukturen der Blätter erkennen wird. Immer wird man das Bild als scharf beurteilen.

Die Auflösung von Details, nicht nur wenn man nicht weiß, was sich an Details verbrigt, hat also keinen Einfluss auf die subjektive Beurteilung der Schärfe eines wahrgenommenen Bildes.

Erst wenn man weiß, dass man dieses oder jenes Detail eigentlich sehen müsste, es aber nicht sieht, beurteilt man seine Sicht als unscharf.

Ohne Erfahrung fehlt die Referenz für eine Beurteilung.

Auf die Beurteilung der vorgeschalteten Optik anhand visueller Beobachtung von astronomischen Objekten umgelegt bedeutet dies, dass wir nur die Auflösung beurteilen, die von der gewählten Teleskop Konfiguration geliefert wird und das mit unserem individuellen Visus und unserer sehr lückenhaften Erfahrung und Kenntnis über die tatsächlichen Gegebenheiten und die sich daraus ergebenden Möglichkeiten.

So kann es also sein, dass Beobachter A ein Planetendetail schon bei 1,0 mm AP als winziges, scharf begrenztes Pünktchen erkennt, Beobachter B es aber erst bei 0,7 mm AP, etwas vergrößert und möglicher Weise auch bereits etwas verschmiert erkennt.

Er (B) wird dieses verschmierte Detail bei 0,7 mm AP als scharf erkennen, da ihm die Referenz fehlt. 
A hat die Referenz gesehen und beurteilt die Vergrößerung als zu hoch, da unscharf.

Dieses Verschmieren des Bildes wird A auch im Vollbild auffallen, also nicht nur an diesem einen Detail, während B dazu neigen wird, hier auch imVollbild die bestmögliche Leistung des Teleskops zu erkennen.

Beide haben Recht.

Beide werden beim Teleskop nächstgrößerer Öfnung zu ähnlichen Ergebnissen kommen, für Beide wirken das Seeing und die tatsächliche Beugungsgrenze des Teleskops, der gegebenen Öffnung, limitierend.

    

Oben mal zwei Testtafeln, die linke scharf, die  rechte mit etwas Unschärfe versehen. Das ist nur ein Versuch, darzustellen was ich meine, denn da stecken jede Menge Unwägbarkeiten drin, bis hin zur Bildwiedergabe verschiedener Monitore.

Die individuellen "Empfindlichkeitsgrenzen" verlaufen jedenfalls immer unterschiedlich.

 



Mittlere AP:

Das große Feld zwischen den beiden Extremen findet häufig wenig Beachtung, bietet aber sehr viele interessante Beobachtungsmöglichkeiten.
Sieht man z.B. im oft gewählten Übersichtsokular mit 5 mm AP noch einen angegrauten Himmel und sei es nur am Horizont oder in einer bevorzugten Beobachtungsrichtung (Süd), so macht ein Okular mit 4 mm AP durchaus Sinn, auch wenn der Vergrößerungssprung nichts sagend erscheint. Bei immer noch annehmbar großem Feld werden sich mache schwachen Objekte erst jetzt mit dem nötigen Kontrast vom schwarz gewordenen Hintergrund abheben, um aufgefunden und/oder gut beobachtet zu werden. Nur was man findet kann man beobachten und dann auch eventuell mit höheren Vergrößerungen angehen.

   


Unter besseren Bedingungen kann man eventuell von 5 mm auf 3 mm AP springen, der Sprung von 4 mm ginge dann eventuell auf 2-2,5 mm AP
So setzt sich das fort und es kommt dabei auch sehr auf die individuellen Ansprüche, Beobachtungsgewohnheiten und bevorzugten Beobachtungsziele an. Auch erfordern große Öffnungen und lange Brennweiten eventuell mehr Okulare als kleine Fernrohre mit kurzer Brennweite, weil hier einfach mehr Beobachtungsgewinn durch eine engere Staffelung der Okularbrennweiten zu erzielen ist. Diese Zwischenstufen sind also mit Bedacht und nach eigenen, erkannten Bedürfnissen zu wählen.
Zumindest an Teleskopen mit großer Öffnung, etwa ab 8 Zoll F/6, wird man aber langfristig versuchen, ab 2 mm AP nach unten, also bis 0,7 oder auch 0,5 mm AP möglichst eng zu staffeln. Hier hat man Auflösung und Licht genug, um auch passende Deep-Sky Objekte mit höheren Vergrößerungen zu betrachten und sich so den besten Anblick zu holen.

Bei noch größeren Optiken beginnt schon hier der Bereich für Mond und Planetenbeobachtung, denn egal ob mit 8“ Öffnung oder mit 16“, 300 oder 400fach sind nun mal nicht immer drin und 200 oder 250fach geben schon eine lohnende Vergrößerung für mache Beobachtung ab.
Der Blendung, die mit 2 mm AP am 16-Zöller sehr wahrscheinlich ist, kann man durch Umgebungslicht (Vermeidung der Dunkeladaption) oder mit Dämpfungsfiltern (Grau-/var. Polfilter) erfolgreich entgegen treten.
Der 16-Zöller macht auch noch mal klar, warum man nicht an den reinen Vergrößerungsdaten hängen sollte. 2 x D läuft bei dieser Öffnung auf 800fache Vergrößerung hinaus, 1,5 x D auf 600fach. Ja das geht, man hörte davon und ein Mal habe ich das selbst gesehen. Ein Mal im Leben. Mit einem moderaten F/5er bräuchte man ein 2,5 oder 3 mm Okular, oder halt ein 5 mm mit Barlow.
Man wird so ein Okular irgendwann haben, aber es bleibt in 90% der Beobachtungsnächte im Koffer, und von den verbleibenden 10% bleibt es bei weiteren 90% beim untauglichen Versuch.
Das Okular für 1,0 mm AP ist am 16-Zöller sicher nicht schlecht gesetzt, volle Auflösung und 400fach, das geht sicher ab und zu sehr gut und es fehlt da eigentlich fast schon nichts mehr.
Fast…..denn mehr zu wollen ist menschlich.