Objekt des Monats
August 2013
Sonnenbeobachtung mit dem Turmteleskop

         
   

Bei der Sonnenbeobachtung gilt es, drei Bedingungen zu erfüllen:

  1. geringe Luftunruhe und damit hohe Auflösung, denn gerade bei der Sonnenbeobachtung erwärmen sich nicht nur Gerät und Luft, sondern auch der Boden der Umgebung.
  2. großes Bild der Sonne, um einen Sonnenfleck spektroskopisch untersuchen zu können

Diese Anforderungen führten zum Konzept des Turmteleskops.

  1. Um die Bodennahen Turbulenzen bei Erwärmung des Bodens durch die Sonne zu vermindern sollte das Objektiv mindestens 10 bis 15 Meter über dem Boden sein.
  2. Ein großes Bild der Sonne erfordert Optik mit großen Ausmaßen. Bei 50 cm Bildgröße ist eine Brennweite von 50 m erforderlich.
  3. Die hohe spektroskopische Auflösung erfordert einen Spektrograf mit großer Brennweite und Optik. Dieser ist schwer und muß ortsfest sein.
   
       

Das Turmteleskop erfüllt die oben genannten Punkte perfekt:

    • Ein Coelostat mit Spiegeln aus Cerodur, die kaum Wärmeausdehnung aufweisen.(Früher wurden Spiegel aus Quarzglas mit Wasserkühlung verwendet)
    • Ein Objektiv, das vertikal ca 50m unterhalb, das Sonnenbild auf den Spektrografenspalt abbildet. Dieser Spektrograf befindet sich im Keller des Sonnenturms, ortsfest und thermisch stabil.
    • Das Objektiv befindet sich über den bodennahen Turbulenzen in bis zu 45 m Höhe.
    • Der Strahlengang im Turm ist von einem doppelwandigen Tubus umgeben, zur Isolation und Stabilität
                       
Coelestat des 150 Fuß Sonnenturms

Der Coelostat fängt in der Kuppel des Turms das Sonnenlicht auf und reflektiert es durch ein Objektiv in den 150ft langen Schacht des Turms. Am Boden wird das Bild der Sonne aufgefangen. Durch die lange Brennweite ist es stark vergrößert und hat einen Durchmesser von 50 cm.

 
Das erste Turmteleskop wurde 1906-1908 auf dem Mount Wilson, USA errichtet:
Das 60-Fuß (20m) - Turmteleskop. Nach erfolgreichem Betrieb, aber mit zu kleinem Sonnenbild, wurde 1909-1912 das 150-Fuß (45m) – Turmteleskop errichtet.    
 
 
       
 


Mit diesem Turmteleskop existieren nun schon mehr als 100 Jahre konsistente Daten der Sonne, da sie mit dem gleichen Teleskop gewonnen wurden. Dies ist für die Sonnenforschung sehr wertvoll.

                     
 
  Das Bild der Sonne, welches das Objektiv am Boden des Sonnenturm (im 150 Fuß Turm) wirft. Hier am 9.7.2013    
 

Ein Turmteleskop in Deutschland
In Deutschland wurde ein großes Turmteleskop mit 60 cm Objektivdurchmesser errichtet. Ziel des Observatoriums war ursprünglich der Nachweis der durch Einsteins Relativitätstheorie vorhergesagten Rotverschiebung von Spektrallinien im Schwerefeld der Sonne. Dieses Vorhaben erwies sich allerdings später als undurchführbar.

   

Der sogenannte Einsteinturm wurde zwischen 1919 und 1922 im „Wissenschaftspark Albert Einstein“ auf dem Telegrafenberg in Potsdam erbaut. Er ist ein für seine Entstehungszeit revolutionäres Bauwerk des Architekten Erich Mendelsohns. Der Turm wurde nach dem Nobelpreisträger für Physik des Jahres 1921 benannt. Das Gebäude steht unter Denkmalschutz. Hausherr und Betreiber des Turmteleskops ist das Astrophysikalische Institut Potsdam.
Vorbild für die von Freundlich konzipierte Anlage war das Mount-Wilson-Observatorium in Kalifornien, das weltweit erste Turmteleskop überhaupt.
Im Einstein Turm befindet sich ein Spektrograf mit den größten Prismen der Welt.

     

Das modernste Deutsche Turmteleskop
wird vom Kiepenheuer – Institut, Freiburg, betrieben. Es steht auf Teneriffa im Teide Observatorium.

                 
                     
         

Vakuumturmteleskop zur Sonnenbeobachtung VTT. Der Durchmesser des Hauptspiegels beträgt 70 cm, er hat eine Brennweite von 46 Meter