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Sonnenfotos mit dem Baader K-Linie-Filter

Weißlichtbild der Sonne
16. Juli 2006. Es geht auf’s Fleckenminimum zu - nix los auf der Sonne!

Dieser Tage (Sommer 2006) ist die Sonne, nahe ihres Fleckenminimums, recht arm an detailreichen Sonnenflecken. Da freut es den Fotografen, wenn es eine Möglichkeit gibt, ein tristes Bild ein wenig aufzupeppen. Diese Möglichkeit bot mir der Baader K-Linie-Filter, der mir von Baader-Planetarium zur Verfügung gestellt wurde.
Es handelt sich um einen sogenannten "gestackten" Filter, der aus zwei aufeinandergestapelten Einzelfiltern besteht. Der Filter ist abgestimmt auf die beiden Kalzium-Linien die zwischen Photoshphäre und Chromosphäre auf der Sonnenoberfläche entstehen. Dadurch werden besonders die Fackelgebiete hervorgehoben, die man bei der Weißlicht-Beobachtung als schwache, helle Strukturen nur am abgedunkelten Rand der Sonnenscheibe erkennt.
Da die beiden Emissionslinien im nahen UV-Bereich bei 393 und 396 Nanometer liegen, sind sie visuell nur noch schlecht wahrnehmbar. Dafür ist der K-Linie-Filter auch nicht gedacht, er wird ausschließlich zur fotografischen Verwendung in Verbindung mit einem normalen Sonnenfilter (z.B. Sonnenfilterfolie) empfohlen. Die visuelle Verwendung des Filters ist insofern mit Gefahr behaftet, als das Auge sich durch das UV-Licht nicht mehr blenden lässt und der Beobachter sich relativ unbemerkt die Netzhaut mit UV-Licht verblitzt. Der Filter sollte also nur fotografisch zum Einsatz kommen.

Baader CaK-Filter
Der gestackte Filter ist etwas schwerer als seine Kollegen und füllt die hohe Baader-Fassung gut aus.

Da die Filterwellenlängen die Grenze des normalen, sichtbaren Farbbereiches bei ca. 400nm unterschreiten, sind vor dem fotografischen Einsatz noch weitere Besonderheiten zu bedenken. Zunächst mal gilt es, die Empfindlichkeit der Kamera zu überdenken. Eine normale Digitalkamera mit Farb-CCD-Chip, also eine Webcam, eine Digitalkamera oder eine digitale Spiegelreflexkamera, besitzt mehrere Filtersysteme, die die UV-Emfpindlichkeit herabsetzen. Das ist in erster Linie ein UV-Sperrfilter, der meist im Schutzglas vor dem Chip mit anderen Filterschichten zur besseren Farbwiedergabe kombiniert ist. Darüber hinaus aber erfolgt beim Farb-Chip die Farberkennung durch die sogenannte Bayer-Matrix, die Farbfilter für Rot, Grün und Blau beinhaltet, um das Farbbild zu erzeugen. Diese Farbfilter sind je nach Chip unterschiedlich empfindlich für UV-Licht, wobei die optimale Empfindlichkeit nicht unbedingt im Blauen Bereich liegen muß, wie vielleicht anzunehmen wäre. Optimal hingegen kann eine Kamera mit schwarzweiss Chip verwendet werden da hier die entsprechenden Filter fehlen. Für chemische Fotografie gelten ähnliche Überlegungen, auch hier dürfte ein Schwarzweiss-Film mit guter UV-Empfindlichkeit entscheidend sein.

Aufnahme mit dem K-Linie-Filter
Ein Fackelgebiet am rechten Sonnenrand hebt sich gut ab, aber im Bild stecken noch mehr Details.

Für den gerne zur Sonnenbeobachtung und -fotografie eingesetzten Refraktor ist die Wellenlänge zwischen 390 und 400 Nanometern auch nicht unkritisch. Achromaten haben hier doch eine erhebliche Abweichung vom Fokus und einen spürbaren Öffnungsfehler. Bei APOs hat man zwar auf jeden Fall eine bessere Korrektur, aber je nach den verwendeten Glassorten möglicherweise keine optimale UV-Transmission. Bei Spiegelteleskopen ist die Reflektivitätskurve der Spiegelbeschichtung normalerweise in diesem Bereich noch unkritisch, so daß genügend Licht ankommt und ein Farbfehler ist normalerweise systembedingt nicht zu befürchten.
Bei mir kam der K-Linie-Filter vor allem an meinem 90/1000 Achromaten "Explorer 395" zum Einsatz. Als Kamera diente eine Nikon D50. Während das Bild mit einer ND 5 Sonnenfilterfolie zwar brauchbar war, aber unter Seeing litt, mußte mit ND 3,8 Sonnenfilterfolie zum groben Fokussieren durch den Kamerasucher unbedingt ein ND 1,8 Graufilter vorgehalten werden, zum Schutz des Augenlichts. Die Feinfokussierung konnte danach nur mit Testaufnahmen erfolgen. Gute Ideen kommen einem meist erst hinterher, bei der Arbeit mit Folienfilter hätte man das Teleskop aus der Sonne schwenken können, einen ND 5 Sonnenfilter zur fokussierung verwendet, und danach das Teleskop zum Filterwechsel gegen ND 3,8 erneut aus der Sonne geschwenkt. Die Sonne hätte man schließlich mit dem ebenfalls mit ND 5 Folie und einem Schattenwerfer versehenen 6x30 Sucher wieder in die Bildmitte gerückt, und so ohne einen Blick durch den Kamerasucher auskommen können.

Webcam-Aufnahme mit und ohne CaK-Filter
Vergleich mit der Webcam - links im Weißlicht, rechts mit K-Linie-Filter

Interessant wurden besonders die Aufnahmen vom 15. und 16. Juli 2006, die eine fast blankgeputzte Sonnenscheibe zeigten. Nur sehr winzige Fleckchen zeigten sich in einer Ecke, also ein normalerweise reichlich uninteressanter Tag für Sonnenfotos. Mit dem K-Linie-Filter ließen sich nun Aufnahmen gewinnen, die ein Fackelgebiet am Sonnenrand, das im weißlicht schon schwach erkennbar war, deutlich hervorhoben. Zudem ließen sich bei der Bildbearbeitung über die ganze Sonnenoberfläche hinweg kleinere Fackeln herausarbeiten, die sich um die winzigen Sonnenflecken herum verdichteten. Durch eine Bildüberlagerung von K-Linie-Bild und Weißlicht-Bild erhielt man ein interessantes Sonnenbild selbst an einem Tag, der im Weißlicht eine eher trostlos langweilige Sonnenoberfläche zeigte.

Bildüberlagerung aus Weißlicht- und Kalziumbild
Weißlicht- und K-Linie-Bild überlagert zeigen, wie aktiv die Sonnenoberfläche immer noch ist.

Der Vollständigkeit halber führte ich auch Versuche mit einer unmodifizierten Webcam (Toucam Pro) durch, die zwar nicht besonders berauschend sind, aber trotzdem die Filterwirkung demonstrieren. Hier wäre mit einem SW-Chip sicher mehr zu reißen gewesen.

Ein paar Worte zur visuellen Verwendung des Filters scheinen mir angebracht. Obwohl Baader den Filter ausdrücklich nur für fotografische Verwendung empfiehlt, gibt es Beobachter, die ihn visuell einsetzen. Ich möchte da folgendes zu bedenken geben: Wer normalerweise einen ND 5 Objektiv-Sonnenfilter für ausreichend sicher hält, der findet auf den ersten Blick keinen Grund, wie durch den K-Linie-Filter gefährliche Strahlung “hinzugezaubert” werden sollte. Das ist aber nur auf den ersten Blick so. Während das Auge bei der normalen Sonnenbeobachtung im Weißlicht eher die Iris schliesst, vielleicht auf 1mm oder 2mm Öffnung, bewirkt das eher düstere Bild durch einen K-Linie-Filter, daß die Iris sich weiter öffnet, durchaus auf 5mm und mehr. Erlaubt dann die gewählte Vergrößerung am jeweiligen Teleskop, daß diese Irisöffnung auch ausgenutzt wird, so wird entsprechend mehr Licht ins Auge eingelassen. Die Lichtmenge wächst dabei mit dem Quadrat des Irisdurchmessers, so daß bei einer Erweiterung von 1mm auf 2mm die 4-fache Lichtmenge einfallen kann. Da das Auge nun, wie oben schon erwähnt, durch das UV-Licht nicht mehr geblendet wird, und auch durch die geringe Empfindlichkeit der Sehzellen die Helligkeit nichteinmal richtig empfindet, kann man sich durchaus bei der dem Auge zugemuteten Lichtbelastung verschätzen. Daher möchte ich persönlich auch eher davon abraten, den Filter visuell zu benutzen.

Transmissionskurve des Baader CaK von 200nm bis 1000nm
Praktisch keine Transmission abseits der gewünschten Wellenlängen.
Knapp über 70% Transmission sind für einen gestackten Filter durchaus OK.

Fotografisch gefällt mir persönlich der Baader K-Linie-Filter recht gut. Er ermöglicht es, mit relativ geringem Aufwand, die sonst nur am Sonnenrand sichtbaren Fackelgebiete im Bild festzuhalten. Vom Preis her ist der Filter zwar deutlich günstiger als ein H-Alpha-Teleskop oder ein Teleskop mit sehr engbandigem Kalzium-K-Filter, aber eine besonders günstige Anschaffung ist er nicht. Andererseits kann man mit sorgfältiger Bildbearbeitung fotografisch sicherlich nah an Ergebnisse mit einem vielfach teureren, engbandigen K-Linie-Filter herankommen. Da der Filter als Okularfilter unabhängig von der Teleskopöffnung verwendet werden kann (natürlich immer im Zusammenspiel mit einem ausreichenden Weißlicht-Sonnenfilter), dürfte er für viele Sonnenfotografen als willkommene Ergänzung zu einem H-Alpha-Filter interessant sein.

Kontraste im Kalziumbild

15. Juli 2006: Per Bildbearbeitung “freigestellte” Fackelgebiete im Licht der Kalziumlinien - Vorstufe zur Überlagerung.
Das Bild ist gegenüber den Aufnahmen vom 16. leicht im Uhrzeigersinn gedreht.

Detail der Baader CaK-Transmissionskurve
Der Transmissionsbereich um 395nm im Detail.

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