H-alpha Sonnenfilter
Coronado SM90 + Blockfilter BF30
 


Die Beobachtung unserer Sonne ist ein äußerst interessantes Teilgebiet der praktischen Astronomie.
Man unterscheidet dabei prinzipiell die Beobachtung der Sonne im Weißlicht und im sogenannten H-alpha Licht.

Mit einem günstigen Folien- oder Glasfilter für die Weißlichtbeobachtung können bereits Einzelheiten wie die Granulation (Körnung auf der Sonnenoberfläche) und Sonnenflecken entdeckt werden.
Im Gegensatz dazu offenbart die Beobachtung unserer Sonne im H-alpha Licht wesentlich mehr Details auf der Oberfläche sowie spezielle Randerscheinungen, wie z.B: Spikulen oder eindrucksvolle Protuberanzen.
 
links im Bild: Sonne im H-alpha Licht mit Protuberanzen und Oberflächendetails
rechts im Bild: Sonne im Weißlicht mit sichtbarem Sonnenfleck


H-alpha Licht - was bedeutet das?

Die äußeren Schichten unserer Sonne werden aus der Photosphäre und der darüberliegenden Chromosphäre gebildet.
Die Chromosphäre, in welcher die speziellen Details sichtbar werden, wird allerdings durch die darunterliegende Photosphäre um den Faktor 10.000 überstrahlt.

Wissenschaftler fanden um 1890 heraus, dass man Details in der schwachen Chromosphäre dann sichtbar machen kann, wenn ein Filter konstruiert wird, der nur eine ganz bestimmte Fraunhoferlinie des Sonnenspektrums herausfiltert.

Die Masse der Sonne besteht zu 73,5 % aus Wasserstoff (H) und zu 25% aus Helium (He).
Das intensivste Licht der Chromosphäre ist im Bereich der Wasserstoffhauptlinie (= H-alpha) des Fraunhoferspektrums zu finden. Die H-alpha-Strahlung entsteht, wenn ein Elektron von der 3. auf die 2. Schale eines Atoms springt.

Die Wellenlänge beträgt 6562.79 Å (Ångström) entsprechend 656.279 nm und ist im tiefroten Bereich des sichtbaren Lichts angesiedelt.
Das Life-Bild im Okular ist demnach monochromatisch von intensivem Rot.


Protuberanz am Sonnenrand



 

H-alpha Filter:

Ein H-alpha Filter ist ein extrem schmalbandiger Filter, welcher eine Halbwertsbreite von möglichst unter 0.7 Angström nicht überschreiten sollte.
Je engbandiger der Filter arbeitet, desto besser können Strukturen auf der Oberfläche identifiziert werden. Filter mit Halbwertsbreiten über 1.0 Å zeigen keine Oberflächendetails sondern lediglich Randerscheinungen.

In der Konstruktion werden an einen solchen Filter extreme Anforderungen gestellt, was sich leider deutlich im Preis auswirkt. Man bedenke dabei, dass vom gesamten sichtbaren Spektrum ein 1/8000 Teil herausgefiltert werden muss.

 

Rein technisch werden gleich drei Filter benötigt:

- ERF (Energie-Rejection-Filter): hier wird die Hauptenergie der Sonnenstrahlung abgeblockt, damit nur noch ein ungefährlicher Prozentsatz überhaupt in das System eindringen kann.

- Etalon-Filter: Hier werden durch Interferenz (Prinzip des Fabry-Pérot-Interferometers) in regelmäßigen Abständen sehr schmalbandige Spektren aus dem verbliebenen Sonnenlicht herausgefiltert. Es entsteht ein Muster, das wie ein "Gartenzaun" aussieht.

- Blockfilter: Der Blockfilter hat die Aufgabe, das richtige Spektrum (die H-alpha-Linie) herauszufiltern. Es kann dabei eine größere Halbwertsbreite als der Etalon-Filter haben, da nur noch die richtige "Zacke" herausgefiltert werden muss.

 

Die schwarze Kurve wird vom Etalon-Filter erzeugt .
Δλ
ist die Halbwertsbreite (z.B. 0.7 Å)

Der Blockfilter filtert die grün umrandete 656.279 nm-"H-alpha-Zacke" heraus.
 

 

Coronado SM90 + BF30 gut geschützt im Köfferchen.
 
 

links: SM90 Etalon mit ERF
rechts: Blockfilter BF30
 
 
links (1): Adapter SM90 für die TMB115/805 Refraktor Taukappe (toll gefertigt von TS!)
rechtes (2): T-Max Tuner Kippfassung
 
 
Alles passt hervorragend zusammen.
 
 
Der Adapter ist innen mit Velourfolie ausgelegt, um ein Verkratzen der Taukappe zu verhindern.

Die mechanische Ausführung des sündhaft teuren 2" Blockfilterelements war leider nicht ganz optimal. Coronado verzichtet im Original auf eine standesgemäße Messing-Ringklemmung und verwendet nur zwei Nylonschrauben. Wie dadurch ein schweres Bino samt Zenitspiegel gehalten werden sollte, war mir ein Rätsel.
Aus diesem Grund bat ich meinen Kollegen, in die 2" Aufnahme des BF30 eine passende Innennut rein zu drehen um einen Nachrüst-Klemmring verwenden zu können.
Zu diesem Zweck konnte die 2" Hülse glücklicherweise leicht von der eigentlichen Blockfilteroptik abgeschraubt werden.
Fazit: Nun hält alles bombenfest!
 
 
 
Montage des Blockfilters BF30 direkt vor dem Zenitprisma.
 
 
T-Max Tuner Kippfassung: An der Rändelschraube kann der FIlter durch eine leichte Verkippung der Fassung in den optimalen Bereich gebracht werden.
 
 
 
Montage des SM90 auf der Taukappe des TMB 115/805. Sicherung mit drei Nylonschrauben und zusätzlichem Gummiband.
 
 
Hoffentlich fällt das Teil nie runter...

 

Aktuell erhältliche H-alpha-Filter von Coronado:

Etalon-Filter (0.7 Å) mit ERF:
- SM40 (40 mm Durchmesser)
- SM60 (60 mm Durchmesser)
- SM90 (90 mm Durchmesser)
- SM140 (140 mm Durchmesser)


Blockfilter:
- BF 5 (1.25" / 5 mm freier Durchlass bis ca. 500 mm Brennweite)
- BF 10 (1.25" / 10 mm freier Durchlass bis ca. 1000 mm Brennweite)
- BF 15 (1.25" / 15 mm freier Durchlass bis ca. 1500 mm Brennweite)
- BF 30 (2" / 30 mm freier Durchlass bis ca. 3000 mm Brennweite)

Die Blockfilter BF 5 bis BF15 werden fest in ein 1.25" Zenitprisma eingebaut geliefert.
Der BF30 ist eine gerade 2" Ausführung (mechanischer Aufbau wie z.B. eine 2" Barlow-Linse)

Sämtliche Blockfilter können mit allen Etalon-Filtern kombiniert werden.


 

Filterstacking:
Um die Halbwertsbreite von 0.7 Å auf 0.5 Å zu reduzieren, können zwei Etalon-Filter gestackt werden. Dadurch erhöht sich der Kontrast von Oberflächendetails zu Lasten der Sichtbarkeit von Protuberanzen.
Das Stacking kann mittels zweier gleicher Frontfilter geschehen, oder aber man bringt im Inneren des Teleskopstrahlengangs ein kleineres und damit preisgünstigeres Etalon-Filter an. Bei der internen Methode muss der Strahlengang allerdings mittels eines telezentrischen Systems weitgehend parallelisiert werden.

Es wird von Coronado empfohlen, nur ausgewählte, zueinander passende Filter zu stacken!


 

Anmerkung:

Die Beobachtung der Sonne im H-alpha Licht profitiert enorm von der Benutzung eines Binokularansatzes. Die erkennbare Detailfülle steigt meiner Meinung nach enorm an.
Da das Bino aber bereits einen gewissen Glasweg hat und der obligatorische Blockfilter erst nach dem Bino in den Strahlengang eingebracht werden kann, muss darauf geachtet werden, dass der freie Durchmesser des Blockfilters nicht zu Vignettierungen führt.

Aus diesem Grund habe ich mich dazu entschlossen, den Blockfilter mit dem größten Durchlass zu verwenden.
Mit der oben gezeigten Gerätekonfiguration komme ich ohne Glaswegkorrektor mit dem Bino in den Fokus. Bedingung ist allerdings die Verwendung des extrem kurzbauenden Baader-T2 Zenitprismas, da der BF30 nochmals ca. 42 mm Weg mitbringt.