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Belichtungszeiten

Empfohlene Vorkenntnisse: Optiken, Filme und ISO-Empfindlichkeiten

Die astronomische Fotografie wird allgemein mit sehr langen Belichtungszeiten in Verbindung gebracht. In einigen Bereichen, zum Beispiel der Fotografie weit entfernter Galaxien, trifft das in der Tat zu. Belichtungszeiten im Bereich von Stunden sind, auch mit Amateurteleskopen, hierbei keine Seltenheit.

Bei den Objekten des Sonnensystems verhält es sich jedoch anders: Diese sind entweder selbstleuchtend (Sonne), oder werden von der Sonne angestrahlt. Wir beobachten bzw. fotografieren also die Tagseiten von Himmelskörpern. Dennoch sind die äusseren Planeten wegen ihrer großen Entfernung zur Sonne im Verhältnis zur Erde nur sehr schwach beleuchet. Die Beleuchtungsstärke auf Saturn beträgt nur ein Prozent von der auf der Erde. Ein potentieller Astronaut auf dem Ringplaneten würde die Beleuchtung jedoch als taghell empfinden.

Für die Fotografie bedeutet dies, dass Mond- und Planetenfotos im Grunde genommen Tageslichtaufnahmen sind. Man kann bzw. muss also zu ähnlichen Kombinationen aus Lichtstärke, ISO-Empfindlichkeit und Belichtungszeit greifen, wie wir es von der Erde bei Schnappschüssen im Freien gewohnt sind, wenn man gute Bilder erhalten möchte. Der Vollmond muss zum Beispiel bei Blende 11 und ISO 100 im Bereich von 1/250 bis 1/350 Sekunde belichtet werden.

Die Belichtungszeit von Planeten verlängert sich so stark (siehe Tabelle unten), weil neben der schwächeren Beleuchtung auch die langen Effektivbrennweiten die Lichtstärke der verwendeten Optik extrem verringern (bis zu 1:50 und 1:100).

Was ist korrekte Belichtung?

Eine Aufnahme ist definitionsgemäß dann richtig belichtet, wenn das Foto die gleichen Helligkeits- und Kontrastwerte aufweist, die man bei der Betrachtung des Motivs mit dem bloßen Auge wahrnimmt. Diese Definition ist in der Astrofotografie problematisch, da viele Objekte entweder visuell überhaupt nicht sichtbar sind oder ihre Helligkeit über einen großen Bereich variiert (bei der Sonnenkorona zum Beispiel etwa Faktor 10000), so dass ein bildaufzeichnendes Medium nicht in der Lage sein kann, den visuellen Eindruck exakt wiederzugeben.

Natürlich kann ein Foto komplett überbelichtet sein, wenn es komplett ausgebleicht ist und keine Strukturen mehr erkennbar sind. Analog verhält es sich bei Unterbelichtungen.

Nebel, Galaxien, Sternhaufen und sogar der Mond mit Ausnahme des Vollmondes haben keine konstante Flächenhelligkeit, sondern ihre Helligkeit schwankt: Nebulöse Objekte und Galaxien werden in der Regel zum Rand hin lichtschwächer, und die Helligkeit des Mondes nimmt in Richtung Tag-Nacht-Grenze (Terminator) vom Mondrand aus gesehen rapide ab. Folglich gibt es für ein Objekt nicht die eine richtige Belichtungszeit, sondern sie ist eher vom persönlichen Geschmack oder dem Beobachtungsziel abhängig.

Die beiden folgenden Fotos der Sonnenfinsternis vom 21. Juni 2001 veranschaulichen diesen Sachverhalt: Das linke Foto wurde mit einer Belichtungszeit von 1/125 Sekunde, das rechte Foto mit einer halben Sekunde Belichtungszeit mit ansonsten identischen Aufnahmeparametern (Lichtstärke, Brennweite etc.) aufgenommen. Beim Blick durch den Sucher konnten die Details beider Fotos gleichzeitig optimal beobachtet werden. Beide Fotos sind also korrekt belichtet, es bleibt eine Geschmacksfrage des Betrachters, welche Aufnahme er bevorzugt.

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Welche Belichtungszeit für welches Motiv?

Für einige Motivgruppen kann man allgemeine Faustregeln für einen Bereich von Belichtungszeiten angeben, in dem ein Motiv zufriedenstellend belichtet wird. Bei anderen Motiven ist diese Spanne jedoch so groß, dass eine allgemeine Angabe zur Belichtungszeit nicht möglich ist. Hier muss man verschiedene Belichtungszeiten ausprobieren und je nach Geschmack und Ziel die besten Fotos aussuchen.

Die folgende Tabelle gibt Empfehlungen für Belichtungszeiten für unterschiedliche Motive unter Berücksichtigung der jeweils idealen ISO-Empfindlichkeit.

Die Belichtungszeiten hängen neben der Helligkeit des Motivs selber auch von den atmosphärischen Bedingungen und der Höhe des Motivs über dem Horizont ab. Wegen der Helligkeitsschwankungen innerhalb eines Objektes ist die ideale Belichtungszeit auch vom Geschmack des Fotografen abhängig. Die Tabellenangaben sind daher als Richwerte zu verstehen. Es sollten immer Belichtungsreihen angefertigt werden, die die Tabellenwerte einkreisen.

* Die Angaben wurden so gewählt, dass der Mond relativ dunkel abgebildet wird und die Oberfläche entsprechend detailreich erscheint. Sofern es erwünscht ist, dass der Mond etwa so hell wie bei der Betrachtung mit dem bloßen Auge, aber dafür mit weniger Feinstrukturen erscheint, ist die zwei- bis vierfache Belichtungszeit empfehlenswert.

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Unterdrückung der scheinbaren Bewegung der Himmelskörper

Die folgende Tabelle enthält maximale Belichtungszeiten, mit denen sich bei einer bestimmten Brennweite die scheinbare Bewegung der Sterne unterdrücken lässt und die Sterne eben noch punktförmig erscheinen. Die Angaben sind Erfahrungswerte und basieren auf der Auswertung von Papierabzügen und Fotos auf dem Monitor. Sie haben keine mathematische Grundlage.

Die Tabellenwerte beziehen sich auf Himmelsregionen im Bereich des Himmelsäquators. Je weiter man sich von ihm in Richtung Himmelspol entfernt, umso länger kann man bei gleicher Brennweite belichten, ohne dass es zur Strichspurbildung kommt. Im Bereich des Großen Wagens kann man bereits etwa doppelt so lange belichten, als in der Tabella angegeben ist.

Kann man eine minimale Strichspurbildung in Kauf nehmen, lässt sich bereits am Himmelsäquator doppelt so lange belichten, als in der Tabelle vermerkt ist.

Die Angaben beziehen sich auf analoge Spiegelreflex-Kameras bzw. Digitalkameras mit Vollformat-Sensoren und Ausgabegrößen der Fotos im Postkarten-Format, also Fotos von 10*15 cm Größe. Bei der Verwendung digitaler Kameras muss ein Verkürzungsfaktor berücksichtigt werden, da der Sensor meistens kleiner ist als der Kleinbildfilm. Dieser Faktor hängt von der Größe des Sensors ab.

Beispiel: Der Sensor Ihrer digitalen Spiegelreflex-Kamera verlängert die Brennweite Ihres Objektivs scheinbar (!) um den Faktor 1,6 (der genaue Wert ist kameraspezifisch, im Handbuch der Kamera nachlesen). Mit 50mm Brennweite können Sie mit analogen Kameras bzw. Vollformat 10 Sekunden belichten, ohne dass die Sterne zu Strichen verzerrt werden. Der Sensor bewirkt eine scheinbare Verlängerung der Brennweite um den Faktor 1,6; die Optik entspricht also der eines 80mm-Objektivs an analogen Systemen.

Eine ausführliche Beschreibung dieses sog. Crop-Faktors mit Umrechnungsformaln finden Sie im Artikel Digitalkameras.

Zur Ermittlung der analogen Belichtungszeit gilt also die Formel: Brennweite der Optik dividiert durch die Äquivalentbrennweite an der digitalen Kamera mal der Belichtungszeit mit dem verwendeten Objektiv an analogen Systemen. In unserem Beispiel also: (50mm / 80mm) * 10s = 6,25s. Es kann also sechs Sekunden belichtet werden, ohne dass die Sterne zu Strichen verzerrt werden.

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