Strehl in Abhängigkeit von Seeing und Spiegelgröße

ich finde da fehlt die Vergrößerung.

Wenn das Seeing besser als 1" ist, kann man ohne weiteres über 300fach und mehr vergrößern.

Wenn dann jedoch die Auskühlung und der Strehl, oder die Justage nicht stimmt, dann kann es sein, das du garnicht feststellen wirst das es gerade so gutes Seeing hat, weil die anderen Parameter es nicht zulassen.

Hängt natürlich auch von der Spiegelgröße ab.

Ich sehe bei mir z.B. in ca. 20-30° Zenitdistanz mit 16" noch recht häufig ein tanzendes Beugungsscheibchen bzw. Ansätze davon.

Für mich ist das die Maximallösung für die Planetenbeobachtung.

Das große Spiegel oft oder gelegentlich keine so hohen Strehls haben, hat meiner Meinung nach mehrere Gründe.

Meist sind es Lichteimer für die DeepSky Beobachtung.

Und die die andere Antwort hast du selbst schon gegeben, weil es nicht so einfach ist ohne größeren Aufwand einen guten großen Spiegel herzustellen.

CS

Hallo,

in dem Zusammenhang würde mich mal interessieren, ob man den Strehlwert umrechnen kann, so dass der erste Beugungsring mit berüchsichtigt wird. Die Energie im Scheibchen und im ersten Ring in Summe im Verhätnis zum theoretischen Maximum. Dann könnte man das mit einem halb so grossen aber sehr guten vielleicht Gerät vergleichen.

Viele Grüsse

Gerhard

Guten Morgen Andreas,

wie gut muss der Spiegel sein?

Selbstverständlich kann man das berechnen

Zur Einstimmung erst mal das hier:

Thema

Seeingeinfluss - unterschiedliche Öffnungen

Hallo,

während der Politur meines 28" habe ich einige Simulationen bzgl des Seeingeinflusses angestellt. Um es vorwegzunehmen, ein hoher Strehl ist immer besser! Das ist aber eine Binsenweisheit. In der Praxis geht es um das Gesamtpaket aus Spiegellagerung, thermischem Verhalten, stabiler Kollimation, Fangspiegel, Handhabung und natürlich Okularabbildung um von dem gemessenen Strehl so wenig als möglich abzugeben. Den echten Strehl am Himmel zu messen ist nicht so einfach, mir ist keine…

fraxinus

17. Oktober 2010

Und zur groben Orientierung, wie gut das Seeing im deutschen Mittelgebirge sein kann:

Thema

Seeing Messung mit DIMM

Hallo zusammen,

lange geplant - endlich realisiert!

Es geht um eine Messung des Seeings mit diesem Programm:
http://www.alcor-system.com/us/DimmSoftware/

Das ist dieselbe Software, welche bei der ESO zur Evaluierung vom Standorten eingesetzt wird. Von einigen Observatorien sind Live Daten abrufbar:
http://www.ing.iac.es/astronomy/development/seeing/

Was braucht man?
Für Ausbaustufe 1 zunächst nicht viel!

- Ein Teleskop
- Eine Blende mit zwei Löchern (40-50mm)
- empfindliche Webcam (Philips 740k, 840K,…

fraxinus

21. März 2012

Ein Seeing von 0,9" entspricht etwa einer Aberrator-Turbulence von 0,15

Später mehr...

Viele Grüße

Kai

Hallo Kai,

im Vergleich zu anderen Diskussionen hier im Astrotreff weiß ich Deine wissenschaftliche Herangehensweise sehr zu schätzen. Eine Literaturrecherche, Simulation, Rechnung oder experimentelle Messreihe ist halt doch was anderes als Mutmaßungen und singuläre Beobachtungen.

Zitat von fraxinus

Später mehr...

Ja bitte!

Viele Grüße, Holger

Zitat von Gerhard_S

Hallo,

in dem Zusammenhang würde mich mal interessieren, ob man den Strehlwert umrechnen kann, so dass der erste Beugungsring mit berüchsichtigt wird. Die Energie im Scheibchen und im ersten Ring in Summe im Verhätnis zum theoretischen Maximum. Dann könnte man das mit einem halb so grossen aber sehr guten vielleicht Gerät vergleichen.

Viele Grüsse

Gerhard

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Hallo Gerhard,

ich würde Kurven für die eingeschlossene Energie betrachten.

Hier mal ein Beispiel.

Wie man sieht ist eine 400mm Optik mit Strehl 0,6 sogar noch besser als eine 200mm Optik mit

Strehl 0,8.

Mit einer perfekten 200mm Optik mit Strehl 1,0 kann sie allerdings nicht mithalten.

Wenn man also ein Seeing hat bei dem man eine 200mm Öffnung noch voll ausreizen kann also mit 300 bis 400 flacher Vergrößerung gewinnbringend arbeiten kann dann sollte Strehl 0,6 für die 400mm Optik ausreichend sein.

Wer gern das FWHM mit der Radiusangabe in den Grafiken oben vergleichen möchte.

Alle Kurven sind für 1200mm Brennweite gerechnet. Man kann das FWHM einfach über den Tangens in das Längenmaß umrechnen.

Man muss beachten das die Angaben in den Grafiken Radien sind und das FWHM den Durchmesser angibt.

Bei 1200mm Brennweite entspricht ein FWHM von zb. 1“ Durchmesser 0,0029mm im Radius.

Nun kann man direkt mit der Grafik oben vergleichen.

Obstruktion ist in den Kurven oben keine mit drin.

Dann würden die Kurven je nach Ausmaß der Obstruktion noch etwas anders aussehen.

Grüße Gerd

Hallo Kai,

Zitat von fraxinus

Ein Seeing von 0,9" entspricht etwa einer Aberrator-Turbulence von 0,15

das kann man so pauschal nicht sagen.

Die Simulation in Abberator arbeitet beim Seeing wohl nach dem Zufallsprinzip und der Faktor Turbulence ist da wohl nur ein grober Parameter zum Ausmaß des Seeing der ein sehr volatiles Ergebnis für den Wellenfrontfehler zur Folge hat.

Grüße Gerd

Hallo Holger,

... ja gern. Vieles steht schon in den beiden Links. Da hat sich seit 10 Jahren nix geändert dran

Der Wiki Artikel dazu ist, trotz der Kürze, sehr gut:

https://de.wikipedia.org/wiki/Seeing

Weiterhin darf ich das hier empfehlen. Unter Punkt 5

https://www.telescope-optics.net/index.htm#TABLE_OF_CONTENTS

Hallo Gerd,

ja, Abberator arbeitet beim Seeing wohl nach dem Zufallsprinzip.

Nach was denn sonst?

Die Atmosphäre arbeitet auch nach dem Zufallsprinzip!

Die Zeitskale ist aber in Millisekunden bemessen.

Und ja, auch bei schlechtem Seeing besteht die Chance auf ein perfektes Bild.

Eben nur sehr, sehr selten. Einmal in 10000 Jahren zum Beispiel.

Und wenn man da grad mit den Augen zwinkert hat man das verpasst.

Einfach mal mit sehr(!) hoher Vergrößerung (AP = 0.5mm oder 0.3mm) durch ein großes Teleskop gucken.

Oder, in Ermangelung desselben, einen künstlichen Stern, einen kleinen Refraktor und ein Bügeleisen in der richtigen Reihenfolge aufstellen. Aber auch wirklich mal machen und nicht nur drüber reden.

Zu meiner "Eichung" des Aberrators:

Ich darf bis auf weiteres davon ausgehen, daß die besagte 0.15 Turbulence Einstellung circa 0,9" FWHM Seeing entspricht.

Skalierung ist proportional. Also 0.30 Turbulence sind 1,8" FWHM.

Es sei denn Du bringst mir eine schlüssige, alternative Eichung. Glaub' ich aber nich...

Eine Frage noch zu der Ecircled Energy:

Was hat das mit dem Seeing zu tun?

Gibt es da belastbare Literaturstellen dazu?

Viele Grüße

Kai

Hallo Andreas,

es gibt hier: https://www.telescope-optics.net/seeing_and_aperture.htm gleich oben auf der Seite eine schöne Tabelle, wo ein (Standard)Seeingwert von 2asec auf die jeweiligen Strehlwerte umgerechnet wird. Hier ist der Einfluss der Apertur abgeschätzt und auch ob es eine Kurzbelichtung (Visuell) oder eine Langzeitbelichtung handelt. Diesen Strehlwert durch das Seeing müsste man mit dem Strehlwert der Optik multiplizieren >>> "Gesamtstrehl" = Seeing-Strehl * Optik-Strehl. So zumindes meine Milchmädchenversion.

Als Beispiel:

Seeingstrehl(2asec rms-Seeing; ShortExposure; 300mm Apertur)=0,24

Optikstrehl=0,6

Gesamtstrehl=0,144

Vg Tino

Hallo Andreas

Die Meisten Fragen sich ja nur wie schlecht ein 16“er sein darf damit er die Auflösung eines 12ers erreicht.

Ich hatte es schon oft das 8" wegen dem Seeing nicht mehr gezeigt hat wie ein 6"

Es geht aber bei Flächigen Objekten auch um das Lichtsammelvermögen wo ein Großer dann im Vorteil ist.

Wenn das Arrydisk halb so groß wie das Seeing ist wird das Licht auf die doppelte Fläche verteilt und die Helligkeit sinkt auf die Hälfte.

Ist der Strehl so schlecht das der Stern auch ohne Seeing s Hon doppelt so viel Fläche belegt ist es auch ohne seeing dunkel, aber das Seeing vergrößert das Scheibchen nur 1/3 und der Helligkeitsabfall ist von dem Wenige geringer.

Wenn man einfach Masse statt Klasse will nimmt man einfach einen größeren Spiegel für mehr Helligkeit, das war mal der Gedanke den du angesprochen hast.

Den Strehl seeing begrenzt ist kühn, da darf man dann aber keine Planetenkamera benutzen? Schlechter wie Beugungsbegrenzt würde ich nicht machen.

Gruß Frank

Hallo Kai,

Zitat von fraxinus

Und ja, auch bei schlechtem Seeing besteht die Chance auf ein perfektes Bild.

Eben nur sehr, sehr selten. Einmal in 10000 Jahren zum Beispiel.

Und wenn man da grad mit den Augen zwinkert hat man das verpasst.

Einfach mal mit sehr(!) hoher Vergrößerung (AP = 0.5mm oder 0.3mm) durch ein großes Teleskop gucken.

Oder, in Ermangelung desselben, einen künstlichen Stern, einen kleinen Refraktor und ein Bügeleisen in der richtigen Reihenfolge aufstellen. Aber auch wirklich mal machen und nicht nur drüber reden.

Was glaubst du denn was ein volatiles Ergebnis für den Wellenfrontfehler bedeutet?

Du musst mir jetzt nicht noch mal erzählen was ich gerade im vorhergehenden Beitrag selber schon nur weniger Blumig geschrieben hatte.

Zitat von fraxinus

Zu meiner "Eichung" des Aberrators:

Ich darf bis auf weiteres davon ausgehen, daß die besagte 0.15 Turbulence Einstellung circa 0,9" FWHM Seeing entspricht.

Skalierung ist proportional. Also 0.30 Turbulence sind 1,8" FWHM.

Es sei denn Du bringst mir eine schlüssige, alternative Eichung. Glaub' ich aber nich...

Der Parameter Turbulence hat eine andere Natur wie der Parameter FWHM.

Das ist nicht einfach nur ne andere Einheit für exakt das Gleiche die man einfach so ineinander umrechnen könnte wie mm in Zoll umrechnet.

Das ist wie Äpfel und Birnen, die kann man auch nicht einfach ineinander umrechnen, auch wenn beides Obst ist.

Ich kann dir daher auch keine “alternative Eichung“ für die Umrechnung geben.

Es geht einfach nicht Beides ineinander umzurechnen.

Zitat von fraxinus

Eine Frage noch zu der Ecircled Energy:

Was hat das mit dem Seeing zu tun?

Du musst nur mal ordentlich lesen was ich schon geschrieben hatte.

Zitat von Gerd-2

Wenn man also ein Seeing hat bei dem man eine 200mm Öffnung noch voll ausreizen kann also mit 300 bis 400 flacher Vergrößerung gewinnbringend arbeiten kann dann sollte Strehl 0,6 für die 400mm Optik ausreichend sein.

Wenn es beim ersten mal nicht verständlich ist vielleicht noch ein 2. oder 3. Mal lesen und gründlich drüber nachdenken.

Eventuell hilft dir ja auch der Beitrag von Frank.

Zitat von FRANK21

Die Meisten Fragen sich ja nur wie schlecht ein 16“er sein darf damit er die Auflösung eines 12ers erreicht.

Ich hatte es schon oft das 8" wegen dem Seeing nicht mehr gezeigt hat wie ein 6"

Klar wer erwartet das er das Seeing hat um seinen 16“ voll auszureizen der braucht keine EE Kurven zu vergleichen.

Aber der braucht dann auch nicht nach dem Strehl zu fragen der in Abhängigkeit vom Seeing für diese Öffnung akzeptabel ist, denn wer so gutes Seeing erwartet das hier die Beugung der limitierende Faktor ist der muss auch Beugungsbegrenzt als minimal Forderung ansehen. Egal für welche Öffnung.

Grüße Gerd

Hallo Andreas

Bei 30 Zoll muss man vielleicht andere Prioritäten setzen, die Vergrößerung ist ja dann schnell hoch, wäre schön wenn die Sterne Rund sind, und vielleicht eine schön verlaufende Oberfläche, wichtiger als die perfekte Korrektur.

Was wird es denn für ein Öffnungsverhältnis?

Wenn du mit Interferometer arbeitest, da gibt es ja Programme wel he die Sternabbildung simulieren, dann macht man eben bis man zufrieden mit Form und Größe ist.

Gruß Frank

Guten Abend Andreas,

ja richtig, Du hattest einen 30" in Arbeit.

Aus dem etwas dickeren Material, oder?

Werde in den nächsten Tagen eine detailierte Abschätzung machen.

Bei dieser Größe dürfen "mildernde Umstände" geltend gemacht werden.

Vorab: Irgendwas zwischen Strehl 0,60 und 0,25 reicht - auch bei hohen Ansprüchen.

Später genaueres. Eine einfache Umrechnung ist nicht möglich.

Man darf nur den Rest nicht dem Zufall überlassen.

Fangspiegel muss 3x besser sein als HS (in Bezug auf RMS), also vorzugsweise Strehl 0,90

Justage muss präzise und stabil sein. Thermik muss beherrscht werden.

Und ganz wichtig: HS Lagerung! Sonst ist alles für die Katz'.

Schönen Abend

Kai

Das könnte man unverspiegelt an M13 testen🙂

Hallo Andreas,

mit Strehl 0,4 kommt eine obstruktionsfreie Optik mit 30“ für 80% der eingeschlossenen Energie (Encircled Energy) auf einen Radius von 0,55“.

In der Fachliteratur wird dieser Wert mit EE80 bezeichnet.

Hier mal eine Illustration wie er zustande kommt.

https://www.stsci.edu/~mperrin…elease/more_examples.html

Zur Interpretation sicherlich auch sehr hilfreich, bei einer perfekten Optik mit Strehl 1,0 wird 83,7% der Energie im Beugungsscheibchen eingeschlossen.

Du kannst nun die EE80 von 0,55“ für deinen 30“ mit Strehl 0,4 mit dem Radius des FWHM vergleichen um einen Bezug zum Seeing zu bekommen.

Dein 30“ mit Strehl 0,4 erreicht eine EE80 von 0,55“

Ein perfekter 30“ würde eine EE80 von 0,14“ erreichen

Ein perfekter 8“ erreicht eine EE80 von 0,54“.

Dein 30“ mit Strehl 0,4 liegt bezüglich der EE80 also etwa auf dem Level eines perfekten 8“

Obstruktion ist in allen Fällen nicht berücksichtigt.

Grüße Gerd

Hallo Andreas,

Zitat von andi1234

Wie du auf die 0,55" kommst hab ich noch nicht kapiert.

ich habe das oben in Oslo gemacht, es geht aber auch mit Aberrator.

Dann kannst du es recht einfach selbst nachvollziehen.

Hier die Einstellungen, Strehl und EE80 habe ich kenntlich gemacht.

Zur dargestellten EE Kurve, die X Achse gibt den RADIUS in Bogensekunden an.

Die Y Achse gibt für die grüne Linie die EE an.

Die rote Linie ist die PSF die grüne die EE.

Der Peak der roten Linie ist der Strehl.

Zitat von andi1234

Aber wenn es so wäre dann hätte ich sozusagen einen perfekten 8" mit dem Lichtsammelvermögen eines 30", oder?

Ja und nein, die EE80 ist halt keine Kennzahl die eine Optik allumfänglich beschreibt sondern nur ein bestimmter Punkt der EE Kurve.

Man muss die komplette EE Kurve vergleichen und da unterscheidet sich ein perfekter 8“ von einem 30“ mit Strehl 0,4 dann doch noch etwas.

Ich liefere dir beide Kurven, dann kamst du selber vergleichen.

Hier der perfekte 8"

Zitat von andi1234

Und was macht dann das Seeing?

Einfach mit Aberrator einen Wert für Turbulence eingeben und neue EE Kurve generieren.

Beachte aber das der Wellenfrontfehler sehr volatil ist.

Das Ergebnis der Seeing Simulation kann also immer nur eine Momentaufnahme sein.

Der Wellenfrontfehler wegen Seeing ändert sich ja permanent.

Zitat von andi1234

Würden die 0,55" sozusagen das Limit für das Seeing bedeuten. Also Seeing besser als 0,55" dann hätte ich Pech?

Wie gesagt die 0,55“ sind der Radius und das FWHM bezieht sich auf den Durchmesser.

PS.:

Die Obstruktion hat auch Einfluss auf de EE Kurve, die kann in Aberrator ja jee nach Bedarf einfach mit dazu geschaltet werden.

Grüße Gerd

Hallo Andreas

EE80 bedeutet in dem Fall 80 % des Lichts fallen in benannten Spot

Ein schwächer Stern ist dann nur 80% hell oder nicht mehr sichtbar

Bei einem flächigem Objekt geht das Licht in die daneben liegenden Spots und hellt diese auf, Licht geht nicht verloren aber mindert den Kontrast von der theoretisch Auflösung die wegen Seeing eh nicht sichtbar ist.

Sieht man sich aber Plantenbilder vom Mars an hat der perfekte 8"er keine Chance gegen 14" oder 16".....dazu wird es bei deinem geplante 30" aber wohl nicht kommen

Gruß Frank

Zitat von FRANK21

Sieht man sich aber Plantenbilder vom Mars an hat der perfekte 8"er keine Chance gegen 14" oder 16".....dazu wird es bei deinem geplante 30" aber wohl nicht kommen

Die größeren Öffnungen müssen natürlich auch den nötigen Strehl haben um beim Lucky Imaging den perfekten

8" zu übertreffen. Das trifft auch auf den 30" zu. Aus den gezeigten theoretischen Annahmen lässt sich zumindest

erahnen dass der nicht beugungsbegrenzt sein muss wenn man das normale Seeing in unseren Breitengraden ansetzt.

Ein 30" ist ja wohl weniger dazu gedacht Planeten zu studieren ( nur mit Schweissbrille oder Abblenden )

Wie der Kai schon schreibt, das Instrument insgesamt muss die Anforderungen für z.B. 0,6" Auflösung beim LI erfüllen

um besser zu sein als der Perfekte 8".

Beste Grüsse, Joachim

Guten Morgen,

ich glaube, da existieren falsche Vorstellungen wie riesengroß die Seeing-PSF, also der zerzauselte Spot, eigentlich ist!

Nehmen wir mal einen Spiegel mit 700mm Durchmesser. Seine eigene PSF hat einen Durchmesser von 0.36".

Ich hatte die Verhältnisse seinerzeit, vor 10 Jahren, skizziert.

Porrima ist ein Doppelstern und hatte damals 1,6" Abstand.

Interessant fand ich, daß die beiden Komponenten im Gleichtakt flirren

Die einzelnen kleinen "Kleckse" nennt man Speckles.

Diese sind nicht unbedingt oval, wie hier im Beispiel, sondern oft rund.

Der Durchmesser dieser Speckles ist circa 0,36", also in der Größenordnung der Teleskop PSF.

Davon gibt es circa 10 Stück in jede Richtung. Die Ausläufer der Seeing PDF gehen also bis 3,6".

Moment mal: Das Seeing wurde hier mit 1,5" geschätzt. Wie passt das zusammen?

Nun, 1,5" ist der FWHM Wert. Das ist der innere, hellste Teil der Seeing-PSF.

Also der Durchmesser an dem die Intensität gerade auf die Hälfte abgefallen ist.

Visuell kann man das größer empfinden, gern auch bis 3,6", besonders wenn es helle Sterne sind.

Um es noch einmal festzuhalten:

Ohne Seeingeinfluss wären da im Bild zwei kleine Lichtpunkte von der Größe eines Speckles!

Wie komme ich nun auf 10 Speckles?

Das liegt an dem Verhältnis zwischen Spiegelgröße (700mm) und Friedparameter r_null

Für 1,5" FWHM beträgt r_null = 70mm.

700mm/70mm = 10

Dieses Verhältnis ist von besonderer Bedeutung!

Insbesondere kann man damit die Wahrscheinlichkeit für ein "gescheites" Bild beim Lucky Imaging berechnen, wie von Joachim angesprochen.

Ein "gescheites" Bild hat nach Fried etwa die Größe und Qualität wie ein einzelnes Speckle.

Darf also durchaus deformiert sein. Aber eben halbwegs einzeln. (Laut Definition Strehl besser als 0.37)

Die Chance, daß sich das Geflirre auf einen einzelnen Punkt zusammenrauft wäre in diesem Beispiel 1 zu 1 Million!

Bei einer Dauer von wenigen Millisekunden. Für das Auge definitiv nicht verwertbar.

Wie lange muss man mit einer CCD Cam mit Frame-rate von 30 Frames/sec warten?

Schlappe 9 Stunden! Nun ja, eigentlich nicht mehr praktikabel.

Seltsamerweise sieht das bei 1" Seeing schon deutlich besser aus.

R_null ist dann 100mm.

Das Verhältnis zur Spiegelgröße wird zur magischen Zahl Sieben:

700mm/100mm = 7

Und damit steigt die Wahrscheinlichkeit auf ein gescheites Bild auf sagenhafte 1:300 an.

Also alle 10sec ein gutes CCD Bild was in die Nähe der theoretischen Auflösung eines 700mm Spiegels kommt.

Da geht was!

Visuell geht da immer noch nicht viel, weil dieses Einzelbild nur ein paar Millisekunden zu sehen ist.

Insgesamt kann man deshalb festhalten, daß man für visuelle Zwecke erst ab einem Verhältnis von sieben auf "mildernde Umstände" beim Polieren hoffen darf. Nimmt man als bestes Seeing die besagten 1" FWHM an, wäre das ab D=700mm der Fall.

Andreas darf das also

Auf keinen Fall darf man so einen "Schweinskram" mit 400mm Öffnung machen - es sei denn man legt ein Seeing von 1,75" FWHM zugrunde. Dann passen die Verhältnisse wieder. Und das ist auch der Grund warum man mit einem mittelmäßigen 16'er sehr viel Spaß haben kann. Meistens ist das Seeing eben irgendwo um die 2".

Schönen Tag

Kai

Hallo Kai.

LG,

Guntram

Fast niemand wird an so ein Gerät eine Kamera anschließen,

Bis auf der Eine der auf EQ Platform damit eine schöne M51 geschossen hat, paar Verrückte gibt es doch.

Das mit 30 fps ist aber Schnee von gestern, sind zB. Mit Asi 174 locker über 100, da limitiert die Datenmenge die Aufnahmezeit.

Aber nach wie vor sehe Ich Dobson eher visuell, bei den Kosten die ein 30"er produziert wäre auch ein Phototauglisches Set drin gewesen, also bewusst visuell.

Also alles richtig, muss nicht mehr können als das Auge mitgeht.

👍

Gruß Frank