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Die Helligkeitsskala am Nachthimmel

Aktualisiert: 12. Sept. 2023

Eine wichtige Eigenschaft zur Beschreibung eines Sterns ist nebst der Rektaszension und Deklination auch seine Helligkeit. Nicht jeder Stern leuchtet gleich stark. So wie du im Outdoor-Shop unterschiedlich helle Stirnlampen kaufen kann, gibt es auch Helligkeitsunterschiede bei den Sternen: es gibt solche die heller leuchten und solche die es dezenter tun.

die verschiedenen Sterne am Nachthimmel haben unterschiedliche Helligkeiten

die verschiedenen Sterne am Nachthimmel haben unterschiedliche Helligkeiten

(Quelle: ©Marcel Rudolph-Gadja - stock.adobe.com)


Helligkeit Stern Wikipedia. Wikipedia-Artitkel zum Stern Sirius. Im Kästchen rechts ist nebst den Koordinaten auch die Scheinbare Helligkeit angegeben

Wikipedia-Artitkel zum Stern Sirius. Im Kästchen rechts ist nebst den Koordinaten auch die Scheinbare Helligkeit angegeben


Wie hell wir einen Stern von der Erde aus wahrnehmen, hängt nebst seiner absoluten Leuchtkraft auch von der Entfernung zur Erde ab. So leuchtet auch eine Stirnlampe oder ein Autoscheinwerfer mit zunehmender Entfernung weniger hell. Ein sehr leuchtstarker, jedoch weit entfernter Stern kann dadurch am Nachthimmel weniger hell erscheinen, als ein nahegelegener, "durchschnittlicher" Stern. Die von der Erde aus beobachtbare Helligkeit nennt man «Scheinbare Helligkeit".

relative Helligkeit Stern: je näher das Auto kommt, desto heller sind für uns seine Scheinwerfer. Das weit entfernte Auto (hinten auf der Strasse) dürfte Scheinwerfer mit ähnlich starker Leuchtkraft haben, doch durch die Distanz erscheinen sie für uns weniger hell. Dasselbe Prinzip lässt sich auch auf die Sterne am Nachthimmel übertragen

je näher das Auto kommt, desto heller sind für uns seine Scheinwerfer. Das weit entfernte Auto (hinten auf der Strasse) dürfte Scheinwerfer mit ähnlich starker Leuchtkraft haben, doch durch die Distanz erscheinen sie für uns weniger hell. Dasselbe Prinzip lässt sich auch auf die Sterne am Nachthimmel übertragen

(Quelle: ©lakov Kalinin - stock.adobe.com)


Der Stern Sirius, mit einer Entfernung von 8.6 Lichtjahren, ist bekanntlich der hellste Stern am Nachthimmel der Erde. Trotzdem hat der Stern Aludra ("η Canis Maioris"), wie Sirius Teil des Sternbildes «Grosser Hund», eine ca. 250-fach stärkere absolute Helligkeit. Seine Entfernung zur Erde ist mit 2'000 Lichtjahren aber so gross, dass die Scheinbare Helligkeit trotzdem 40 mal niedriger ist als bei Sirius. Es ist bei Sirius also vor allem seine Nähe zu unserem Sonnensystem, die ihn an unserem Nachthimmel so hell strahlen lässt.

relative und absolute Helligkeit Stern Sirius und Audra: obwohl Stern Aludra 250x stärker als Sirius strahlt, wird er auf der Erde, wegen der viel grösseren Entfernung, weniger hell wahrgenommen

obwohl Stern Aludra 250x stärker als Sirius strahlt, wird er auf der Erde, wegen der viel grösseren Entfernung, weniger hell wahrgenommen

(Quelle: ©ALEXANDR YURTCHENKO - stock.adobe.com)


Scheinbare Helligkeit: Die Einheit für die scheinbare Helligkeit ist «mag» (auch "m"), also «Magnitude». Je tiefer die Magnitude, desto heller der Stern. Zwischen fünf Grössenklassen (z.B. 1 mag und 6 mag) nimmt die Helligkeit um den Faktor 100 ab. Zwischen einer Grössenklasse (z.B. 1 mag und 2 mag) ergibt dies ein Faktor von 2.512 (= 5. Wurzel von 100). Die Helligkeitsklassifikation ist demnach logarithmisch, was auch der Funktionsweise unserer Augen entspricht (wir nehmen Helligkeit logarithmisch wahr). Sirius, als hellster Stern des Nachthimmels, hat eine scheinbare Helligkeit von -1.46 mag. Von blossem Auge können bei optimalen Bedingungen Sterne bis zu einer Scheinbaren Helligkeit von ca. 6 mag erkannt werden (bei perfekten Bedingungen wären das 2'000 bis 3'000 Sterne). Die absolute Mehrheit der Sterne in unserer Milchstrassen-Galaxie (geschätzt 100 bis 400 Milliarden Sterne) sind also von blossem Auge gar nicht erkennbar, weil ihre Scheinbare Helligkeit viel zu niedrig ist.

relative Helligkeit Sichtbarkeit Stern Skala Magnitude Dämmerung

Das Funkeln von Sternen hat übrigens nichts mit dem Stern selbst zu tun, sondern mit Luftbewegungen in der Erdatmosphäre. So wird der Lichtstrahl eines Sterns in der Atmosphäre durch Dichteunterschiede in unterschiedlichen Höhen gebrochen. Luftbewegungen bringen diese Luft-Schichtung immer wieder durcheinander, so dass sich auch das Brechungsverhalten ständig ändert. Dabei ändert die Position des Sternes am Himmel ständig, was unser Gehirn als Funkeln interpretiert.


Absolute Helligkeit: Diese wird analog zur Scheinbaren Helligkeit mit «Magnitude» beschrieben. Es ist die scheinbare Helligkeit, die ein Stern hätte, wenn er sich in einer Entfernung von 10 Parsec (= 32.6 Lichtjahren) befinden würde. Um die absolute Helligkeit eines Sterns zu bestimmen, muss die Entfernung des Sterns zur Erde bekannt sein. Dies kann u.a. über die Methode der «Parallaxe» bestimmt werden (deshalb Einheit Parsec).


Auch die Farben der Sterne sind unterschiedlich. Die Farbe hat mit der Oberflächentemperatur des Sterns zu tun. Je heisser, desto kurzwelligeres und somit bläulicheres Licht wird abgestrahlt. Entgegen unserer intuitiven Vorstellung entspricht rot also tiefen, bzw. blau hohen Temperaturen.

Farbe und Oberflächentemperatur Stern: Oberflächentemperatur (in Kelvin) und Farbunterschiede verschiedener Sterne. Beteigeuze (ein «roter Überriese») strahlt durch seine vergleichsweise tiefe Temperatur ein Lichtspektrum ab, das rötlich dominiert ist  (ähnliche Situation auch bei den Sternen Aldebaran im Stier und Antares im Skorpion). Saiph und Rigel strahlen durch die hohe Temperatur im blauen Bereich. Sirius und Prokyon strahlen hingegen mit der eher «mittleren» Temperatur weisslich

Oberflächentemperatur (in Kelvin) und Farbunterschiede verschiedener Sterne. Beteigeuze (ein «roter Überriese») strahlt durch seine vergleichsweise tiefe Temperatur ein Lichtspektrum ab, das rötlich dominiert ist (ähnliche Situation auch bei den Sternen Aldebaran im Stier und Antares im Skorpion). Saiph und Rigel strahlen durch die hohe Temperatur im blauen Bereich. Sirius und Prokyon strahlen hingegen mit der eher «mittleren» Temperatur weisslich

(Quelle: bearbeitet aus ©ekim - stock.adobe.com)


Farbe und Oberflächentemperatur Stern: Sternfarbe und Spektralklasse je nach Oberflächentemperatur

Sternfarbe und Spektralklasse je nach Oberflächentemperatur

(Quelle: bearbeitet aus ©alionaproof - stock.adobe.com)


Quellen


Arnold Hanslmaier (2015) - Den Nachthimmel erleben, Sonne, Mond und Sterne - Praktische Astronomie zum Anfassen, ISBN 978-3-662-46031-3


Arnold Hanslmaier (2016) - Faszination Astronomie, Ein topaktueller Einstieg für alle naturwissenschaftlich Interessierten, 2. Auflage, ISBN 978-3-662-49036-5


W.E. Celnik und H.M. Hahn (2015) - Astronomie für Einsteiger, Schritt für Schritt zur erfolgreichen Himmelsbeobachtung, ISBN 978-3-440-14878-5



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