Lomonossov-Ring – Nachweis der Venusatmosphäre beim 2012er Transit

Hallo zusammen,

es ist endlich vollbracht: Ich bin „durch“ mit den 5513 DSLR-Aufnahmen, die beim Venustransit 2012 in Australien entstanden sind. Im letzten Teil der Auswertung ging es um die rund 516 Bilder vom Ein- und Austritt der Venus am Sonnenrand. Für mich war der Nachweis der Atmosphärenaureole der Schwerpunkt der ganzen Beobachtung. Ich hatte diesen (nur im deutschen Sprachraum Lomonossov-Ring genannten) sehr schmalen Lichtsaum beim Transit 2004 nur visuell beobachten können. Deshalb wollte ich ihn 2012 unbedingt fotografieren. Schließlich war das die letzte Chance für die nächsten 108 Jahre!

Schon im Vorfeld hatte ich mir Gedanken um die Instrumentengröße, das Seeing und die richtige Belichtungszeit gemacht. Zum Zeitpunkt des Transits ist Venus zwar in Erdnähe, doch im Verhältnis zu ihrem Durchmesser von 12100 km (58“) ist der für die Entstehung der Aureole verantwortliche Bereich der Atmosphäre sehr schmal. Von den für Beugungseffekte infrage kommenden 100 km gelten die unteren 50 km als optisch dicht. In Fachveröffentlichungen wird davon ausgegangen, dass die darüber liegende 50 km mächtige Schicht, die noch reich an Aerosolen ist, die Aureole entstehen lässt. Auf den Winkeldurchmesser der Venus gerechnet, sind 50 km aber gerade mal 0,24“! Und die sollen unter den Seeingbedingungen des Taghimmels zu sehen sein?! Auf jeden Fall eine Herausforderung an der Leistungsgrenze eines 110-mm-Apos.

So gesehen war es nicht verwunderlich, dass die Aufnahmen bei der ersten Sichtung keine Aureole zeigten. Erst nachdem der Kontrast extrem gestreckt war, offenbarte sich bei rund 5% der Bilder ein ganz zarter Saum. Fragmente der Atmosphärenaureole waren auf immerhin 30% zu erkennen. Um das Material statistisch zu untersuchen, habe ich jedes einzelne Bild auf einer Skala von 0 bis 4 bewertet und den zugehörigen f-Faktor berechnet, der reziprok zum Grad der Bedeckung ist. So zeigte sich, in welcher Phase des Ein- bzw. Austritts das Phänomen am ausgeprägtesten ist. Weil ich zuvor über die von PIPP berechnete Bildqualität ein Maß für das Seeing erhalten hatte, konnte dies der Aureolensichtbarkeit gegenübergestellt werden.

Aus den Grafiken geht hervor, dass die Aureole bei f-Werten zwischen 0 und 0,4 bzw. 0,6 auftritt, d. h. in der Zeit, in der die Venus halb oder ganz vor der Photosphäre der Sonne steht. Wie zu erwarten war, gibt es auch eine Beziehung zur Belichtungszeit. Aus etwas überbelichteten Aufnahmen ist die Aureole leichter zu extrahieren. Stärker wirkt sich jedoch das Seeing aus. Wenn das gut war, zeigte sich sogar bei leicht unterbelichten Aufnahmen ein Lichtsaum.

Schwierig war es, die durch Strecken sichtbar gemachten Aureolen nun wieder in die normal belichteten Transitbilder zu überführen. Erst beim fünften, sehr komplexen Workflow hatte ich den Eindruck, nicht nur schöne Bildchen produziert, sondern die Situation pixelgenau und weitgehend dem visuellen Eindruck entsprechend wiedergegeben zu haben. (Ich muss dazu sagen, dass ich mit einem kalibrierten Monitor arbeite. Es ist gut möglich, dass die Aureolen auf dem Handy oder Tablett nicht oder nur schwach zu erkennen sind.)

Dass die Aureolen in ihrem Verlauf nicht gleichmäßig intensiv sind, hielt ich zunächst für eine Folge des Seeings. Betrachtet man jedoch die Lage der Venusachse, könnte man eine Relation zum Breitengrad annehmen. Das ist im nächsten Bild veranschaulicht. Eine solche Abhängigkeit wurde übrigens auch von Profiastronomen betrachtet.

Und jetzt ein großes Kompliment an alle, die geduldig bis hierher gelesen haben und bereit waren, den Input gedanklich zu verarbeiten. Das ist nicht selbstverständlich in einer Zeit, in der die meisten nach nur fünf Zeilen unweigerlich dichtmachen. Also Danke, Leute, Ihr seid eine ganz besondere Spezies…

CS, Jörg

Hallo Ralf,

zum Glück hatte ich noch einen Tippfehler gefunden und beim Korrigieren bemerkt, dass es mal wieder die Bilder zerschossen hatte. Also alles nochmal erneuert. Jetzt müssten sie zu sehen sein.

CS, Jörg

Hallo,

als kleine Zwischenmeldung hier erstmal ein Dankeschön an alle, die hier einen Pokal oder einen Stern dagelassen haben. Das freut mich natürlich, aber der Punkt aufs I wäre, wenn jemand eigene Erfahrungen mit dem Atmosphärenring beisteuern würde. Ich weiß, es gibt nicht allzu viel zu diesem Thema. Vor allem würde mich interessieren, wer den Ring mit welcher Teleskopöffnung erkennen konnte.

Mein Sohn hat in Australien während des Eintritts am Tak FS-60 beobachtet und war sich ziemlich sicher, dass der Ring auch damit zu erkennen war. Ich hab die ganze Zeit auf den Monitor gestarrt und dachte, dass ich ihn auch dort gesehen hätte. Aber jetzt, mit zehn Jahren Abstand bin ich mir nicht mehr so sicher, ob vielleicht nur die Begeisterung mit uns durchgegangen ist. Ich weiß jetzt, wie schwer es ist, den Ring aus den Fotos herauszukitzeln, und da sieht man das Ganze kritischer.

CS, Jörg

Hallo Ralf,

Zitat von 03sec

Hast du mal überschlagen, ob es eine Lichtablenkung durch Venus gibt?

zur Problematik des Atmosphärenrings, speziell zur Lichtablenkung, hab ich zwei Fachaufsätze gefunden.

Der erste ( https://www.aanda.org/articles…_tr_hl=de&_x_tr_pto=op,sc) erschien im Vorfeld des 2012er Transits. Er beschreibt auf recht hohem mathematischen Niveau, wie die Beobachtung des Venusatmosphäresaums zu interpretieren ist. Leider scheinen die mathematischen Fähigkeiten der Autoren besser ausgeprägt zu sein als ihre sprachlichen. Wer also den Formelapparat nicht mühelos durchschaut, der wird auch durch die verbalen Erläuterungen nicht erleuchtet.

Ein zweiter, 2016 erschienener Aufsatz (https://www.aanda.org/articles…_tr_hl=de&_x_tr_pto=op,sc) fasst die Resultate der Profibeobachtungen der 2012er Transits zusammen. Aus meiner Sicht ist das der interessantere Text.

Wenn man solche Arbeiten gelesen hat, hält man sich mit der Interpretation der eigenen Amateurbeobachtungen zurück. Rein inoffiziell, quasi am Küchentisch, würde ich abschätzen, das die Venusatmosphäre das Sonnenlicht von der Erde aus gesehen maximal um rund 30“ ablenkt. Das ist die Hälfte ihres scheinbaren Durchmessers und es ergibt sich aus den in den beiden Diagrammen gezeigten Ergebnissen.

In der Realität ist das natürlich keine simple Beugung sondern ein überaus komplexer Vorgang, in den ein erdgroßer Planet mit einer 90-fach dichteren Atmosphäre involviert ist. Da spielen so viele Faktoren hinein, dass wir sicherlich an viele noch nicht einmal denken. Außerdem haben wir viel zu wenig praktische Beobachtungserfahrung mit der Venusaureole. Erkenntnisse kommen nun mal auch durch Vergleich stupide wiederholter Beobachtungen zustande. Das ist die weniger aufregende Seite der Wissenschaft.

CS, Jörg

Hallo,

ein weiteres Dankeschön an alle, die hier in der Zwischenzeit einen Stern oder Pokal hinterlassen haben.

Und bei der Gelegenheit eine Ergänzung, warum der Venustransit heute wieder wissenschaftlich interessant ist: Die Zeiten, in denen er über die Parallaxe zwischen verschiedenen Beobachtungsorten zum Bestimmen des Abstands Erde – Sonne von Interesse war, sind ja vorbei. 2004 gab es nochmal ein weltweites Programm, um diese Methode mit möglichst vielen Amateurbeobachtern nachzuvollziehen. (Auch ich habe daran teilgenommen und lag mit meinem Ergebnis sehr nahe am tatsächlichen Entfernungswert.) Aber mittlerweile gibt es dafür andere Möglichkeiten.

Von Interesse sind Venustransits dagegen heute als Referenzbeobachtung für das Untersuchen von Exoplaneten. Hier lässt sich im Sonnensystem aus einigen Lichtminuten Entfernung verfolgen, was tagtäglich in unserer Galaxis in hunderten oder tausenden Lichtjahren Abstand passiert: ein Planet wandert durch unsere Sichtlinie zu seinem Stern. Zu verstehen, wie das Sternlicht mit der Planetenatmosphäre interagiert, hilft uns, Himmelskörper zu untersuchen, die von der Erde aus einen scheinbaren Durchmesser von Mikrobogensekunden haben.

Das zu wissen, während ein Planet von fast einer Bogenminute Durchmesser vor der Photosphäre der Sonne im Seeing wabert, machte diesen Moment so einzigartig. Zu unserem Glück lassen sich solche Sternstunden fast täglich erleben: Immer dann, wenn sich das Sehen oder Fotografieren durch ein Teleskop mit dem Wissen um das beobachtete Objekt verbindet.

Georg Christoph Lichtenberg, der nicht nur Schriftsteller, sondern auch Professor für Experimentalphysik war, hat mal (sinngemäß) geschrieben: Ein Buch ist ein Spiegel. Wenn ein Affe hineinschaut, kann kein Gelehrter herausschauen. Ich finde, das gilt auch für Teleskope. Genetisch gesehen sind wir zwar Affen, aber wir haben es in der Hand oder besser im Kopf, uns von ihnen zu unterscheiden.

Soweit mein atheistisches Wort zum Sonntag.

LG & CS, Jörg

Hallo Ralf,

Einspruch zurückgewiesen: Wenn ich ein Buch nicht verstehe, kann ich mich bemühen, dass sich das ändert und lernen es zu verstehen. Ein Affe würde das nicht tun, sondern den Wärter damit bewerfen. Es kommt auf die Auseinandersetzung mit dem Inhalt des Buches - oder in unserem Fall dem im Teleskop gesehenen - an. Da kann natürlich auch eine Gruppe Gleichgesinnter helfen. Aber solche Gruppen sind nicht unfehlbar, das sehen wir aktuell in sehr vielen Filterblasen und ihren geistigen Auswüchsen.

CS, Jörg

Hallo Ralf,

ich nehme jeden ernst, der mir seine Meinung kundtut. Nicht, weil ich humorlos bin, sondern einfach aus Respekt. Den bin ich jedem schuldig, der mit mir kommunizieren will. – Das klingt erstmal sehr ernst und prizipiell. Aber ich habe weder die Wahrheit gepachtet noch mag ich andere missionieren. Das gute an Aphorismen wie dem von Lichtenberg, ist, dass sich jeder seinen Teil der Wahrheit herausnehmen kann. Man kann darüber schmunzeln und eine tiefe Weisheit darin sehen. Oder sich aufregen, dass hier unsere Vettern im Tierreich verunglimpft werden, die vielleicht viel schlauer sind, als wir in unserer Arroganz annehmen.

Ich nehme niemandem seine persönliche Sicht auf die Dinge übel und seine individuelle Wahrnehmung von Humor. (Schon gar nicht unter astronomischen Suchtbrüdern, Ralf.). Es gibt heute viel zu viel cancel culture und Ansätze zur Gedankenpolizei. Weil ich das nicht mag, ist das, was ich hier geschrieben habe, nur ein Angebot: Mein Versuch zu erklären, wie ich Astronomie erlebe und was daran ich so faszinierend finde. Kurz, eine subjektive Meinung, die nicht jede(r) teilen muss.

LG & CS, Jörg

Hallo Frank,

zum Stichwort „Flüssigkeitsmurmel“ schiebe ich noch mal einen Link hinterher: https://www.planetary.org/arti…e-from-venus-surface-ever

CS, Jörg

Hallo Marcus,

vielen Dank für Deine erfolgreiche Suche im Archiv. Das war ja wirklich aufschlussreich. Ich habe inzwischen meine Aufzeichnungen vom Transit 2004 herausgesucht und war überrascht, wie deutlich wir den Atmosphärensaum damals gesehen hatten. Mein Sohn hat am Vixen FL-S 80/640 beobachtet und ich am TMB 100/800.

Die ungleichmäßige Intensität der Atmosphärenaureole ist mir damals schon aufgefallen, und ich habe sie detailliert beschrieben. Leider habe ich mich beim Ein- und Austritt aufs Visuelle konzentriert, so dass keine Bilder vom Ring existieren. Dank des sehr guten Seeings auf einem bayerischen Acker bei Uffenheim wäre das sogar besser geworden als acht Jahre später in Australien. Dort war der Lomonossov-Ring beim Eintritt in 12° Sonnenhöhe visuell längst nicht so gut zu erkennen – und beim Austritt in 48° Höhe zeigte er sich wegen starker Thermik und einem nahen Buschfeuer gar nicht mehr.

Auf jeden Fall werde ich mich in nächster Zeit nochmal mit dem 2004er Material beschäftigen. In zwei Jahren ist ja 20. Jahrestag dieses ersten der beiden Transits im 21. Jahrhundert – ein guter Anlass, dann die Ergebnisse vorzustellen.

CS, Jörg