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Sonnenfinsternisse

Inhalt
1. Allgemeines
2. Filme/Empfindlichkeiten
3. Belichtungszeiten
4. Partielle Phase
5. Perlschnur und Diamantring
6. Totalität
7. Sonnenfinsternisfotografie mit Kameraobjektiven
8. Sonnenfinsternisfotografie mit Teleskopen
9. Sonderfall ringförmige Sonnenfinsternis
10. Korona und Protuberanzen bei ringförmigen Sonnenfinsternissen

Empfohlene Vorkenntnisse: Fotografie der Sonne

Allgemeines

Eine Sonnenfinsternis zu fotografieren ist technisch nicht schwierig. Von der benötigten Ausrüstung her gehören Sonnenfinsternisse sogar zu den anspruchslosesten Motiven überhaupt, wie wir weiter unten sehen werden.

Die Totalität und Diamantring bzw. Perlschnur einer Sonnenfinsternis laufen binnen weniger Minuten bzw. Sekunden ab. Hier hat man keine Zeit zum experimentieren. Alle nötigen Einstellungen müssen bereits vorher vorgenommen werden, von Veränderungen der Belichtungszeit während der Totalität abgesehen.

Es empfielt sich unbedingt, ein Beobachtungsprogramm für eine totale Sonnenfinsternis vorher unter Finsternisbedingungen (z. B. dunkler Raum, Vollmondnacht) ausgiebig zu testen.

Bei einer totalen Sonnenfinsternis herrscht eine Helligkeit wie in einer Vollmondnacht, Anzeigen auf Kameradisplays sind eben noch zu erkennen. Die Belichtungszeiten ähneln denen des Mondes (siehe unten), so dass man die Fokalfotografie des Mondes mit dem betreffenden Instrument beherrschen sollte, bevor man eine totale Sonnenfinsternis fotografiert.

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Filme/Empfindlichkeiten

Aufgrund der starken Helligkeit der Korona empfiehlt sich die Verwendung geringempfindlicher und somit feinkörniger Filme mit ISO-Werten von 50 bis 100. Digitalkameras sollten auf einen ähnlichen ISO-Wert eingestellt werden. Bis 400 ISO ist das Filmkorn vernachlässigbar, die innersten Strukturen der Korona werden dann jedoch wahrscheinlich auch bei kürzester Belichtungszeit überbelichtet, abhängig von der Lichtstärke des Aufnahmegerätes.

In der Astrofotografie haben sich Diafilme gegenüber Negativ-Material als vorteilhaft erwiesen, siehe hierfür auch Filmmaterial für die Astrofotografie.

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Belichtungszeiten

Für partielle Sonnenfinsternisse gelten die gleichen Belichtungszeiten wie für die Fotografie der Sonne allgemein, siehe auch Fotografie der Sonne. Die Korona ist so hell, dass auch während der Totalität relativ kurz belichtet werden kann.

Mit einer Lichtstärke von 1:10 benötigt man mit einer Empfindlichkeit von ISO 100 für die Chromosphäre und Protuberanzen höchstens 1/125 Sekunde.

Mit zunehmender Belichtungszeit nimmt die Korona auf dem Foto immer größere Bereiche um die Sonne ein. Bei einer halben Sekunde mit Blende 10 und ISO 100 erstrecken sich die Koronastrahlen beidseitig der Sonne über gut die Hälfte des Sonnendurchmessers, abhängig von der Sonnenaktivität. Bei noch längeren Belichtungszeiten kann man die Koronastrahlen über bis zu zwei Monddurchmesser verfolgen.

Die Belichtungszeiten hängen auch von der Lichtstärke und dem verwendeten Filmmaterial ab, siehe hierfür auch Filme und ISO-Empfindlichkeiten, Belichtungszeiten in der Astrofotografie und Optiken für die Astrofotografie.

Man kommt bei Sonnenfinsternisexkursionen mit allen Brennweiten ohne elektrische Nachführung aus.

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Partielle Phase

Es ist unbedingt darauf zu achten, dass bei partiellen Sonnenfinsternissen die gleichen Filter verwendet werden, die auch für die visuelle Sonnenbeobachtung Verwendung finden. Sonnenfilter werden im Artilel Fotografie der Sonne ausführlich behandelt. Während der Totalität, und NUR dann, kann man ohne Filter durch den Sucher in die Sonne schauen. Bereits der kleine Sonnenstrahl des Diamantrings (siehe unten) würde die Augen irreparabel schädigen.

Für die partielle Phase gelten die gleichen Vorgehensweisen wie für die Sonnenfotografie allgemein.

Das Foto zeigt die partielle Phase der Sonnenfinsternis vom 29. März 2006, aufgenommen mit einem Zeiss Sonnar 4/300mm, abgeblendet auf f/8 und zweifach-Telekonveter. Die Belichtungszeit betrug 1/2000 Sekunde bei ISO 100 und einer effektiven Lichtstärke von f/16.

Partielle Sonnenfinsternis

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Perlschnur und Diamantring

Für den Diamantring hält man den Kabelauslöser am besten mit dem Finger am Auslöser in der Hand und beobachtet die Sonne parallel durch einen Sonnenfilter. Sobald die Sonnensichel für das bloße Auge punktförmig wird, betätigt man den Auslöser. Hierbei muss die persönliche Reaktionszeit berücksichtigt werden, die man vorher ausprobieren sollte.

Das Foto zeigt den Diamantring der totalen Sonnenfinsternis vom 21. Juni 2001, aufgenommen in Lusaka / Sambia. Es entstand mit 650 Millimetern Brennweite, Blende 8 und einer Empfindlichkeit von 50 ISO. Die Belichtungszeit betrug 1/125 Sekunde.

Diamantring

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Totalität

Die Totalität lässt sich, wie im Abschnitt "Kameraobjektive" weiter unten gezeigt, mit nahezu allen Brennweiten sehr einfach und eindrucksvoll fotografieren.

Man kann die Totalität nicht auf einem Foto komplett erfassen, wie man sie mit dem bloßen Auge sieht. Das liegt daran, dass das menschliche Auge einen viel größeren Dynamik-Bereich als ein Film oder Sensor erfassen kann. Von innen nach aussen nimmt die Helligkeit der Korona etwa um den Faktor 10.000 (!) ab.

Mit dem bloßen Auge können die innersten Bereiche der Korona am Sonnenrand und die weitreichenden Koronastrahlen, die sich über mehrere Sonnendurchmesser erstrecken können, gleichzeitig strukturiert wahrgenommen werden. Im Gegensatz dazu kann ein Film oder Sensor nur einen sehr kleinen Bereich gleichzeitig korrekt belichten. Man benötigt also eine Aufnahmeserie, um alle Bereiche der Korona korrekt belichtet zu erfassen.

Die beiden folgenden Fotos zeigen eine kurzbelichtete Aufnahme (Belichtungszeit 1/125 Sekunde) und eine langbelichtete Aufnahme (Belichtungszeit 0,5 Sekunden) der totalen Sonnenfinsternis vom 21. Juni 2001 in Lusaka / Sambia:

Korona Korona

Beide Fotos entstanden mit 650 Millimetern Brennweite, Blende 8 und einer Empfindlichkeit von 50 ISO. Im linken Bild sind die äusseren Bereiche nicht erfasst worden, und im rechten Bereich sind die inneren Bereiche überbelichtet.

Trotz der knappen Zeit während der Totalität muss man die Kamera nach der Verstellung der Belichtungszeit einige Sekunden ausschwingen lassen, um die Gefahr von Verwackelungen zu minimieren. Lieber weniger, dafür aber gute Aufnahmen. Für den Fall eines technischen Problems sollte man auch ein wenig Zeitreserve einkalkulieren, also die Totalität nicht auf die letzte Sekunde mit Fotos verplanen. Man sollte sich auch unbedingt Zeit für visuelle Beobachtungen nehmen. Eine Faustregel besagt, ein Drittel fotografieren, zwei Drittel beobachten.

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Sonnenfinsternisfotografie mit Kameraobjektiven

Die folgenden Angaben gelten für Analog-Spiegelreflexkameras bzw. Vollformat-Sensoren und Papierabzüge im 10 x 15 cm-Format. Bei gleicher Brennweite zeigen digitale Spiegelreflexkameras ein um etwa den Faktor 1,6 (kameraspezifisch, im Handbuch nachlesen) größeres Sonnenbild und entsprechend mehr Details.

Der Autofokus von modernen Kameras ist empfindlich genug, um die partiell verfinsterte Sonne durch einen Filter zu erkennen und zu fokussieren, vorausgesetzt, es wird ein Messsensor direkt über der Sonne platziert. Vor der Totalität muss auf manuelle Fokussierung umgeschaltet werden. Fokussier- und ggf. Zoomring dürfen jetzt nicht mehr berührt werden.

Soll die Sonne, zum Beispiel bei Sonnenaufgängen, nicht genau in der Bildmitte stehen, bedarf es eines Tricks: Die Sonne wird zentriert und mit dem Autofokus scharfgestellt. Dann wird auf manuelle Fokussierung umgeschaltet (Der Fokussier- und ggf. Zoomring dürfen jetzt nicht mehr berührt werden.) und der gewünschte Ausschnitt eingestellt.

Mit Weitwinkelobjektiven ab etwa 28 Millimeter Brennweite erkennt man die Sonne bereits als kleine Scheibe. Mit diesen Brennweiten kann man atemberaubende Mehrfachbelichtungen (auch Serien- oder Reihenaufnahme genannt) des gesamten Finsternisverlaufes gewinnen. Bei kleinen bis mittleren Telebrennweitwen passt nicht mehr die gesamte Finsternis auf ein Stück Film. Kann man die während der Totalität die Landschaft in das Bild mit einbeziehen, wirken solche Fotos noch dramatischer als "reine" kurzbrennweitige (Serien-) Bilder des Ereignisses.

Einige Kameramodelle erlauben nur eine begrenzte Anzahl von Belichtungen pro Bild. In diesem Fall stellt man die Kamera auf Langzeitbelichtung ein und deckt das Objektiv mit einem Deckel oder Hut ab. Im Abstand von einigen Minuten wird diese Abdeckung bei der partiellen Phase für knapp eine Sekunde abgenommen. Während der Totalität muss die Abdeckung entsprechend länger abgenommen oder die Blende des Objektivs weit geöfnet werden. Damit hierbei nicht überbelichtet wird, muss während der patrtiellen Phase mindestens auf Blende 11 abgeblendet werden. Mit Digitalkameras funktioniert diese Technik mit Automatik meiner Erfahrung nach nicht, hier muss die Hutmethode angewendet werden. Siehe hierfür auch Mehrfachbelichtungen.

Mit bis zu 200 Millimeter Brennweite kann man die Koronastrahlen in alle Richtungen über zwei Vollmonddurchmesser erfassen. Bei Aufnahmen der äusseren Korona wird der Himmel hellblau, die Koronastrahlen gehen in den aufgehellten Himmel diffus über. Hierfür muss je nach Lichtstärke und Filmempfindlichkeit eine halbe bis drei Sekunden Belichtet werden. Bei diesen Brennweiten erscheinen Protuberanzen punktförmig.

Für 300 Millimeter gilt prinzipiell das gleiche, nur dass die Strukturen entsprechend größer erscheinen.

Ab etwa 500 Millimeter Brennweite kann die Korona bei längeren Belichtungszeiten fast formatfüllend abgebildet werden. Es zeigen sich bereits feine Fasern in der Korona und Protuberanzen zeigen Andeutungen einer Struktur.

Ein 1000er Tele vergrößert bereits so stark, dass die Korona bei längeren Belichtungszeiten ab etwa 1/4 Sekunde, abhängig von Lichtstärke und Filmempfindlichkeit, vom Bildrand beschnitten wird. Protuberanzen sind sehr fein strukturiert.

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Sonnenfinsternisfotografie mit Teleskopen

Fotografien mit einem Teleskop müssen aufgrund der langen Brennweiten exakt fokussiert werden. Hierfür eignet sich die Scheinerblende sehr gut. Den Fokus beurteilt man am besten bei partieller Verfinsterung am Mondrand. Bei exakter Fokussierung erscheint er messerscharf.

Die Fokussierung durch einfaches Betrachten durch den Sucher führt bei Teleskopen nur in Ausnahmefällen zu einem einwandfreien Foto, aber es ist nicht unmöglich. Bei kleinen Reiseteleskopen bis etwa 500 Millimeter Brennweite kann man mit etwas Übung auch ohne Fokussierhilfe arbeiten.

Bei 1000 Millimeter Brennweite nimmt die Sonne bzw. der sie verfinsternde Mond im Querformat kanpp die halbe Bildhöhe ein.

Mit 2000 Millimetern Brennweite wird die Sonne im Querformat fast formatfüllend. Von der Korona können nur noch die innersten Bereiche erfasst werden, so dass mit Blende 10 und ISO 100 nur noch maximal etwa 1/60 Sekunde belichtet werden kann, wenn die Korona nicht beschnitten werden soll. Solche Brennweiten eignen sich primär für Großaufnahmen von Diamantring, Chromosphäre und Protuberanzen.

Noch feinere Strukturen können mit der Okularprojektion dokumentiert werden, die meiner Erfahrung nach jedoch in der Sonnenfinsternisfotografie kaum angewendet wird. Hierbei wird ein sog. Projektionsadapter verwendet. Er wird okularseitig am Teleskop befestigt, und in ihm wird ein Okular angebracht, das das Bild wie ein Diaprojektor auf den Film bzw. Sensor projiziert. Diese Technik hat einen immensen Lichtverlust zur Folge. Als ISO-Empfindlichkeit empfielt sich 200 bis 400.

Die Fokussierung erfolgt idealerweise mit der Scheinerblende.

Die Belichtungszeiten betragen hier bis zu einige Zehntel Sekunden, abhängig von der Größe des projizierten Ausschnitts ("Äquivalentbrennweite").

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Sonderfall ringförmige Sonnenfinsternis

Bei einer ringförmigen Sonnenfinsternis befindet sich der Mond in der Nähe des erdfernsten Punktes seiner elliptischen Umlaufbahn um die Erde. Er hat deshalb einen kleineren scheinbaren Durchmesser als die Sonne. Schiebt sich der Mond bei einer Sonnenfinsternis in dieser Konstellation komplett vor die Sonne, bleibt ein gleissender Ring aus Photosphärenlicht um den Mond erhalten. Diesen Effekt nennt man eine ringförmige Sonnenfinsternis.

Das Foto zeigt die ringförmige Sonnenfinsternis vom 3. Oktober 2005 in Madrid:

Ringförmige Sonnenfinsternis

Es handelt sich also um eine spezielle Form von partiellen Sonnenfinsternissen, da die Sonne nicht vollständig abgedeckt wird. Dennoch sind sie um ein Vielfaches eindrucksvoller als gewöhnliche partielle Sonnenfinsternisse:

Nachdem sich mehr als die Hälfte des Neumondes vor die Sonne geschoben hat, erkennt man deutlich, dass der Mond einen kleineren scheinbaren Durchmesser als die Sonne hat: Der Mond frisst sich immer weiter in die Sonne, während die Spitzen der Sichel langsam immer mehr um den Mond herumgreifen. Hier sind Aufnahmeserien mit Fotos im Abstand von einigen Minuten lohnenswert.

Der eben beschriebene Effekt beschleunigt sich zusehens, sobald man sich der ringförmigen Phase nähert: Die Sichelspitzen greifen immer schneller und weiter um den Mond, bis man dieser Erscheinung direkt zusehen kann. Die Aufnahme-Abstände sollten jetzt maximal eine halbe bis eine Minute betragen.

Wenige Sekunden vor der ringförmigen Phase verschmelzen die Sichelspitzen, es läuft der Perlschnur-Effekt innerhalb weniger Sekunden ab: Durch die Täler des Mondrandes gelangt des erste Licht zwischen den Sichelspitzen in Form von sternförmigen Lichtpunkten. Mit fortschreitender Wanderung des Mondes verbreitern sich diese Punkte, gleichzeitig laufen die Sichelspitzen weiter zusammen. Je nach dem von der Libration des Mondes abhängigen Mondrandprofil dauert dieser Perlschnur-Effekt nur maximal einige Sekunden. Es geht so schnell, dass mit digitalen Spiegelreflexkameras aufgrund ihres längeren Abstands zwischen zwei Aufnahmen (Datenspeicherung) maximal zwei Fotos pro Kontakt (Beginn und Ende der ringförmigen Phase) möglich sind.

Das Foto zeigt das Perlschnurphänomän bei der ringförmigen Sonnenfinsternis vom 3. Oktober 2005 in Madrid:

Perlschnur

Nach der ringförmigen Phase laufen die beschriebenen Phänomäne in umgekehrter Reihenfolge ab.

Bedenken Sie bei der Planung einer solchen Aufnahmesequenz unbedingt, dass die Perlschnur, sofern sie mit Sonnenfilter aufgenommen wird (siehe auch unten), aufgrund der Randverdunkelung der Sonne im Gegensatz zur übrigen Sonnenscheibe in ihrer Intensität abgeschwächt ist und die "Perlen" bestenfalls nur wenige Pixel dick sind. Die Belichtungszeit sollte in der Zeit um die Kontakte gegenüber der sonstigen partiellen Phase um den Faktor zwei bis vier, abhängig von den verwendeten Sonnenfiltern, verlängert werden. Um einen reibungslosen Ablauf zu ermöglichen, sollte man rechtzeitig an der unverfinsterten Sonne mit dem bei der Finsternis zu verwendenden Filter ausprobieren, bei welcher Belichtungszeit der äusserste Sonnenrand ausreichend hell ist. Idealerweise führt man solche Tests bei der gleichen Sonnenhöhe über dem Horizont durch, wie sie auch während der ringförmigen Phase herrschen wird.

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Korona und Protuberanzen bei ringförmigen Sonnenfinsternissen

Auch wenn die Überschrift auf den ersten Blick paradox erscheint, ist es tatsächlich möglich, die innerste Korona, die Chromosphäre und mit etwas Glück auch ggf. an der richtigen Stelle vorhandene Protuberanzen zu fotografieren. Dieses Projekt erfordert Erfahrung und Routine und ist deshalb eher erfahrenen Hobbyastronomen zu empfehlen, da jeder Handgriff auf Anhieb sitzen muss.

Die besten Resultate erzielt man bei diesem Projekt, wenn der Mond nur geringfügig kleiner als die Sonne ist. Je kürzer die ringförmige Phase ist, umso besser gelingen die Aufnahmen, da dann in der Zeit um den Kontakt der Bereich des Sonnenrandes, der vom Mond deckungsgleich berührt wird, am größten ist. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist hierbei, dass bei einem relativ großen Mond der unverfinsterte Sonnenring besonders schmal und die Sichelspitzen der Sonne besonders weit voneinander entfernt sind. Das reduziert die immer auftretenden Überstrahlungen der mehrere tausend fach überbelichteten Sonnenoberfläche soweit es technisch möglich ist.

Chromosphäre, Korona und Protuberanzen müssen ohne Sonnenfilter fotografiert werden. Es darf also keinesfalls durch den Kamerasucher geschaut werden. Man muss bereits eine gewisse Zeit vor den Aufnahmen alle relevanten Einstellungen an der Kamera tätigen, um im richtigen Moment auszulösen. Kurz vor dem zweiten Kontakt nimmt man den Filter ab und verfolgt die Finsternis durch eine Finsternisbrille oder eine ausreichend gefilterte Optik. Exakt in dem Moment, wo die erste winzige Perle der Perlschnur erscheint, wird die Kamera ausgelöst. Der dritte Kontakt, bei dem der Mond die Sonne von innen berührt, ist einfacher abzupassen: Es wird exakt in dem Moment ausgelöst, wo die letzte Perle verschwunden ist.

Je nach voreingestellter Belichtungszeit erkennt man die Chromosphäre (und mit Glück Protuberanzen), die von der stark überstrahlten Sonnenphotosphäre beidseitig berührt wird. Die Erfassung der innersten Korona gelingt am besten, wenn auch die Photosphäre gerade eben vom Mond verfinstert wurde. Sie ist jedoch verglichen mit Aufnahmen von totalen Sonnenfinsternissen extrem blass und kontrastarm.

Das folgende Foto zeigt die ringförmige Sonnenfinsternis vom 8. April 2005, aufgenommen mit einer Canon EOS 500N. Aufnahmegerät war ein 60/900mm-Refraktor mit Zweifach-Telekonverter. Die Belichtungszeit betrug 1/250 Sekunde auf ISO 200-Film. Man erkennt oben deutlich die Chromosphäre als schmalen, blassen Streifen.

Chromosphaere bei ringförmiger Sonnenfinsternis.

Foto mit freundlicher Genehmigung von Stephan Heinsius (www.stephan-heinsius.de).

Die Belichtungen müssen so knapp wie möglich ausfallen, um die Überstrahlung durch die unverfinsterten Bereiche der Sonnenoberfläche so weit es geht zu reduzieren. Es empfielt sich eine Abblendung auf 1:20. Bei einer Empfindlichkeit von ISO 100 liegen die benötigten Belichtungszeiten dann bei 1/1000 Sekunde.

Bedenken Sie die Aufheizung der Kameramechanik durch das gebündelte Sonnenlicht trotz der hochgradig verfinsterten Sonne! Die Abnahme des Filters sollte daher möglichst kurz vor der Aufnahme geschehen. Nach der Bildsequenz ist der Filter sofort wieder aufzusetzen.

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