Patrol-Teleskop zur Sonnenbeobachtung

Das Patrol- oder Überwachungsteleskop besteht aus mehreren Refraktoren auf einer gemeinsamen parallaktischen Montierung. Es wurde Anfang der 70-er Jahre des vorigen Jahrhunderts gebaut und seitdem kontinuierlich weiterentwickelt. Die Nachführung erfolgte ursprünglich über 2 Paare von Photodioden im Strahlengang des Hα-Teleskops, die in Optimalposition jeweils zur Hälfte von einem Sonnenbild belichtet wurden, aus den paarweisen Differenzsignalen der Dioden bei ungleicher Beleuchtung konnte man jeweils Steuerkorrekturen für den Stundenwinkel und die Deklination erhalten. Seit dem Einsatz der 1 MPix CCD Kamera wird die Nachführung mikroprozessorgesteuert an Hand der aus der aktuellen Zeit errechneten Sonnenposition gesteuert. Eine Kontrolle und Feinkorrektur wird durch Auswertung der Sonnenposition im Bildfeld dieser Kamera vorgenommen.
3D-Modell Gesamtansicht...(nur in Englisch)
3D-Modell Teleskopanordnung...(nur in Englisch)

Refraktor d/f = 110/1650 mm mit Projektionseinrichtung zum Anfertigen der Sonnenfleckenzeichnungen. Durch die zweifache Umlenkung des Lichtwegs ist die Abbildung seitenverkehrt (W ist links!). Die Vergrößerung der Sonnenscheibe auf ca. 250 mm Durchmesser entspricht etwa 100-fach.

Photosphärenkamera (PhoKa), Refraktor d/f = 130/1950 mm mit einem Bandpassfilter bei 546 nm mit 10 nm FWHM. Er wurde 1989 in Betrieb genommen und war bis Mai 2007 in Betrieb. Das Primärbild wird mit einer Projektionsoptik, die auf geringste Verzeichnungen ausgelegt ist, auf ca. 87 mm Durchmesser der Sonnenscheibe vergrößert. Als Detektor wurde ein B/W Planfilm der Größe 13x16 cm verwendet. Details in: Pettauer, T.: The Kanzelhöhe Photoheliograph, in The Dynamic Sun, Proceedings of the 6th European Meeting on Solar Physics held in Debrecen, 21-24 May, 1990. Edited by L. Dezso. Publ. of Debrecen Heliophysical Observatory of the Hungarian Academy of Sciences, 7, 62-63, 1990

Kanzelhöhe Photosphere Telescope (KPT), Refraktor d = 130 mm und einer effektiven Brennweite f = 1460 mm mit einem Bandpassfilter bei 546 nm mit 10 nm FWHM. Somit besitzt das Teleskop ein Auflösungsvermögen von 0.9 Bogensekunden, was einer Ausdehnung von ca. 700 km auf der Sonne entspricht. Das ist ungefähr die Größe der Sonnengranulen (siehe hier). Das Instrument wurde aus dem Umbau des oben beschriebenen Teleskops der Photosphärenkamera erhalten und Mitte 2007 in Betrieb genommen. Die Brennweitenverkürzung ermöglicht den Einsatz des KPDC Systems im Primärfokus.

Kanzelhöhe Photosphere Digital Camera (KPDC), mit 4 MPix 10bit CCD-Kamera: Seit Juli 2007 ist eine JAI Pulnix TM-4100CL an einem Silicon Software ME-III Frame Grabber im Einsatz, die frame rate von 10 frames/sec erlaubt den Einsatz von frame selection zur Bildverbesserung. Die Belichtungszeit von ca. 2.5 - 25 ms wird automatisch auf eine bestimmte Bildhelligkeit geregelt. Die Bildrate beträgt 1 Bild/30 sek. Seit Mitte August 2014 wird eine Pulnix TM-4200GE 12bit Kamera mit Gigabit Ethernet interface eingesetzt.

Refraktor d/f = 100/2000 mm mit einem Bandpassfilter bei der Spektrallinie Hα (656.3 nm). Das Lyotfilter der Marke Zeiss hat eine Durchlassbreite von 0.07 nm (FWHM), als thermischer Schutz ist ein Interferenzfilter mit einer Durchlassbreite von 10 nm vorgeschaltet. Das Lyotfilter kann durch Verdrehen der Polarisatoren in engen Grenzen und unter leichter Verschlechterung der Filtercharakteristik (Nebenmaxima) abgestimmt werden (max. etwa ±0.15 nm), damit sind auch Beobachtungen in den Linienflügeln der solaren Hα-Linie möglich. Ein Strahlteiler erlaubt den Einsatz von 2 Detektoren gleichzeitig.
3D-Modell Strahlengang...(nur in Englisch)

Film-Kassette mit 35 mm Kleinbildfilm: Dieses Aufzeichnungssystem war seit Beginn der Betriebsaufnahme des Teleskops etwa 1975 bis Anfang 2000 im Einsatz. Eine Kassette enthielt ca. 45 m 35mm B/W-Kleinbildfilm (24x36 mm), d. h. etwa 1000 Aufnahmen. Insgesamt wurden während der Betriebszeit 515 Filme belichtet. Die Aufnahmesequenz betrug im normalen Betrieb 1 Bild/4 min, mehrmals pro Tag wurden zusätzlich überbelichtete Aufnahmen zur Darstellung der Protuberanzen gemacht. Belichtet wurde über einen elektronisch gesteuerten Rotations-Verschluss mit Belichtungszeiten von. 0.02 bis 1 sec.

1 MPix 8bit CCD-Kamera: Ab 1997 bis Mitte Juli 2005 war eine Pulnix TM-1001 an einem Dipix XPG-1000 Frame Grabber im Einsatz, die frame rate von 15 frames/sec erlaubte den Einsatz von frame selection zur Bildverbesserung. Die Belichtungszeit von ca. 2.5 - 25 ms wurde automatisch auf eine Bildhelligkeit geregelt. Bis Anfang 2000 wurden pro Tag nur einzelne Bilder aufgenommen, ab 2000 wurde mit einer Kadenz von 1 Bild/min beobachtet, während flares mit etwa 5 Bild/min.

1 MPix 10bit CCD-Kamera: Seit Mitte Juli 2005 ersetzt eine Pulnix TM-1010 an einem Coreco PC-DIG frame grabber und einer neuen komfortableren Software die 1 MPix 8bit CCD-Kamera. Abgesehen von der höheren Dynamik, die eine Berücksichtigung des Dunkelstroms erforderlich macht, blieben alle anderen Parameter gleich.

4 MPix 14bit CCD-Kamera: Mit dem Einsatz der Apogee KX-4 an der Apogee PC-ISA Interface Card an Stelle der Filmkassette wurde das Observatorium Kanzelhöhe Mitte 2000 eine Basisstation des Global Ha Network. Die Aufnahmerate betrug 1 Bild/min bei einer fixen Belichtungszeit von 30 ms. Wegen des mechanischen Shutters und der langsamen Auslesegeschwindigkeit der Kamera war frame selection nicht möglich. Dunkelstrombilder wurden täglich, Flatfields (Methode Kuhn-Lin) bei klarem Himmel einmal pro Tag aufgenommen.

4 MPix 12bit CCD-Kamera: Seit Mitte Jänner 2008 ersetzt eine Pulnix TM-4200GE mit Gigabit Ethernet interface die Apogee KX-4. Eine frame rate von 7 frames/sec erlaubt wieder den Einsatz von frame selection zur Bildverbesserung, die Belichtungszeit ist wesentlich kürzer (von ca. 4 - 25 ms) und wird automatisch auf eine bestimmte Bildhelligkeit geregelt. Die Aufnahmerate beträgt 10 Bilder/min bei hoher Aktivität sonst 1 Bild/min. Dunkelstrombilder werden täglich aufgenommen, das Flatfield ist wesentlich ebener als bei der Apogee KX-4, sodass derzeit keine Flatfieldkorrektur (Methode Kuhn-Lin) vorgesehen ist.

Refraktor d/f = 110/1650 mm mit einem Bandpassfilter bei der K-Spektrallinie des einfach ionisierten Calciums (Ca II K bei 393.4 nm). Um die gesamte Sonnenscheibe auf dem CCD Sensor zu detektieren wurde die Brennweite durch eine zweite Linse, auf eine effektive Brennweite von 1500 mm verkürzt. Das Ca II K-Interferenzfilter der Firma Lunt besitzt eine Halbwertsbreite (FWHM) von 0.2 nm. Aufgrund der Inklination des Lichtstrahls (durch f/15) liegt die wahre FWHM bei ca. 0.3 nm. Als thermischer Schutz sind zwei weitere Kurzpass Interferenzfilter, die nur mehr die Strahlung von 300 - 480 nm zum Ca II K-Filter durchlassen, vorgeschaltet.

4 MPix 12bit CCD-Camera: Für die Ca II K-Aufnahmen ist seit Ende Juli 2010 eine Pulnix TM-4200GE mit Gigabit Ethernet interface im Einsatz. Eine frame rate von 7 frames/sec ermöglicht, sowie bei den Hα-Aufnahmen, den Einsatz von frame selection zur Bildverbesserung. Die Belichtungszeit liegt je nach Sonnenstand im Bereich von ca. 1 - 25 ms, und wird automatisch auf eine bestimmte Bildhelligkeit geregelt. Der große Bereich der Belichtungszeit kommt aufgrund der Rayleigh-Streuung durch die Erdatmosphäre zustande, da diese sehr stark von der Beobachtungswellenlänge und der Sonnenhöhe abhängt. Die Aufnahmerate beträgt 10 Bilder/min im Aktivitätsmaximum, und 1 Bild/min im Aktivitätsminimum. Weiters werden täglich 2 Dunkelstrombilder (am Anfang und am Ende der Beobachtungssequenz) aufgenommen. Das Flatfield ist sowie bei den den Hα-Aufnahmen sehr eben, sodass keine Flatfieldkorrektur (Methode Kuhn-Lin) vorgesehen ist.

Ein kleiner Spektrograph im ehemaligen Kellerlabor wird dazu genutzt um neue Filter auf deren Wellenlänge und Bandbreite zu überprüfen.

Bald nach Einführung digitaler Bilderfassungssysteme wurde mit der Entwicklung eines integrierten Datenmanagement- und Archivsystems begonnen. CESAR (Central European Solar Archive) vernetzt über das LAN Daten- und Bilderfassungsysteme (wie z. B. Messfühler oder CCD-Kameras mit frame grabbern und deren hosts) mit den Verarbeitungs- und Archivierungsservern mit Massenspeichern wie RAID-Festplattensystemen, Bandlaufwerken oder CD/DVD-Schreibgeräten. Es unterstützt den Beobachter über ein Intranetportal mit Onlineformularen zur Dateneingabe und -kontrolle der automatisierten Beobachtungen.

Im Auftrag des Österreichischen Lebensministeriums werden die Messungen für das UV-B Messnetz Österreich auf der Messplattform Kanzelhöhe durchgeführt. Die sensorische Ausrüstung umfasst neben einem Breitbandinstrument zur Ermittlung der Globalstrahlung und einem Filterinstrument, dessen spektrale Empfindlichkeit auf die Erythemwirkfunktion der Haut abgestimmt ist, auch Messinstrumente zur elektronischen Erfassung meteorologischer Parameter wie der Lufttemperatur, der relativen Luftfeuchte sowie der Sonnenscheindauer.

Für die breitbandige Erfassung der am Erdboden auftreffenden solaren Strahlung werden auf der Messplattform am Dach des Observatoriums ergänzend auch Radiometer für UV-A und UV-B, ein Sensor für die Ermittlung der photosynthetisch aktiven Strahlung sowie weitere Pyranometer kontinuierlich betrieben.

Auf Anregung der Geosphere Austria, Regionalstelle Kärnten wurde ein Kamerasystem zum Ersatz von visuellen Wetterbeobachtungen entwickelt. Zu einer handelsüblichen Webcam wurde ein Rotor angefertigt, der von der Kamera gesteuert wird. Derzeit sind in Kärnten drei Kamerasysteme an exponierten Standorten in Betrieb. Das dazu gehörende und ebenfalls am Observatorium Kanzelhöhe entwickelte Softwarepaket CamVis erlaubt außer der Darstellung von Panoramen und Zeitserien von Wetterkameras auch die Visualisierung anderer grafischer Resourcen zur Wetteranalyse.
Das aktuelle Wetterpanorama auf der Kanzelhöhe ist im unteren Teil der » homepage des Observatoriums sichtbar.

Meteorologische Parameter wie die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchte in 2 m Höhe, die Bodentemperatur in 5 cm Höhe und in 10, 20 und 50 cm Tiefe, die Sonnenscheindauer mit einem Campbell-Stokes Sonnenscheinautographen bzw. mit einem Solar 111 - Haenni, die Niederschlagsmenge, Niederschlagsdauer und automatisch die Schneehöhe, sowie die Windgeschwindigkeit und -richtung werden erfasst. Darüber hinaus ermitteln wir die Niederschlagsmenge und die Gesamtschneehöhe sowie die Neuschneemenge durch Handmessungen. Der Klimabeobachtungsdienst schließt auch die Wetterbeobachtung zu den Hauptterminen mit ein. Die Beobachtungen werden am umgebenden Freigelände des Observatoriums in Kooperation mit der Geosphere Austriak durchgeführt.

Wie viele Sterne können wir noch sehen? Nacht für Nacht flutet eine Walze aus künstlichem Licht über die Erde und löscht die Sterne aus. Das muss nicht so sein! Es gibt einfache Techniken, die dafür sorgen könnten, daß wir die Milchstrasse wieder über den Städten sehen könnten! Lasst uns dieses Ziel für 2030 anpeilen! Das Rezept ist schlicht: Dezentes Licht, wo Licht gebraucht wird!
Mit dem Lightmeter messen wir sehr empfindlich die Himmelshelligkeit bei Nacht, die Daten werden von vielen Lightmetern in Östereich und Umgebung zentral gespeichert und ausgewertet.