Benutzer:Geof/Luftunruhe

Als Luftunruhe wird die dauernde, mehr oder weniger starke Turbulenz der unteren Atmosphäre bezeichnet. Sie wird von lokalen Temperatur-Unterschieden der Erdoberfläche und durch lokale Winde verursacht, während großräumige Effekte kaum eine Rolle spielen. Die Meteorologen sprechen diesbezüglich von einer etwa 2 km hohen "Grundschicht" oder Peplosphäre.

Die Luftunruhe ist ein für die Astronomie ganz wesentlicher Effekt und äußert sich im Fernrohr als Zittern oder plätzliche kleine Richtungsänderung des betrachteten Objekts, bei Sternen auch in einer Helligkeitsänderung. Dieses "Funkeln" der Sterne" wird von Astronomen als Szintillation bezeichnet, die Richtungsschwankungen hingegen als Seeing. Es macht durchschnittlich etwa 1-2" aus, manchmal auch 3-5" und nur auf günstig gelegenen Standorten unter 1". Daher ist es bei der Standortplanung einer Sternwarte wichtig, nicht nur auf günstiges Klima (hohe Sonnenscheindauer, Luftgüte etc.) zu achten, sondern auch auf möglichst homogene Luftschichtung.

Letztere findet sich oft auf gleichmäßig geformten Berggipfeln. Da Luftturbulenzen meist von horizontalen Temperaturgradienten herrühren, scheiden alle alls häufige Wetterscheide bekannte Berge aus, ebenso wie Gebirgsketten, die in Ost-Westrichung verlaufen (sehr unterschiedliche Sonneneinstrahlung]]). Die weltweit besten Verhältnisse finden sich auf einigen flachen, aber hohen Gipfeln Chiles und auf dem hawaiischen Vulkan Mauna Kea.

Auch Amateurastronomen brauchen einen Standort in geeigneter Lage. Ein tagsüber teilweise schattiger Platz ist besser als ein sonnendurchglühter, mit Felsen durchsetzter Hang, wo die Luft erst Stunden nach Sonnenuntergang zur Ruhe kommt. Die Nähe von Schornsteinen und Klimaanlagen ist ebenso zu vermeiden wie stark erwärmte Fassaden, und eine kleine «Balkonsternwarte» ist besser als die Beobachtung durchs geöffnete Dachfenster.

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/Lufttemp: In der Astronomie und Geodäsie zählen die unvermeidlichen Anomalien des bodennahen Temperaturfeldes zu den unangenehmsten, weil nur schwer modellierbaren Störungen. Die Astronomische Refraktion lässt sich hingegen - als durchschnittliche, reguläre Strahlenbrechung - relativ gut aus 3-4 Luftparametern berechnen.

Die Astronomen nennen die Turbulenzen, welche die Richtung des Sternenlichts um 0,5 bis 5" ablenken, „Seeing“ (Luftunruhe) bzw. Szintillation („Flimmern“ der Sterne); das Lokalklima in der Kuppel einer Sternwarte kann eine sog. Saalrefraktion bewirken.
Die Geodäten fürchten diese Einflüsse weniger, weil sie als zufälliger Fehler bei längeren Messreihen herausfallen. Unangenehmer ist hingegen ein systematischer Fehler durch die Seitenrefraktion, die insbesondere in Tunneln und bei Visuren auftreten, die knapp an einer thermisch unterschiedlichen Fläche vorbeilaufen (zum Beispiel einer besonnten Hauswand). Auch wechselnde Windsysteme im Gebirge oder bei technischen Großprojekten können kritische systematische Einflüsse haben.

Das Auflösungsvermögen eines Achtzöllers beträgt theoretisch 0.6", was aber Spiegelteleskope nicht ganz erreichen. Der Grund ist die Beugung an den Streben des Sekundär- bzw. Hilfsspiegels. De facto liegt die Auflösung bei etwa 1", was aber in Mitteleuropa keinen Nachteil darstellt. Auf üblichen Beobachtungspunkten hat nämlich die Luftunruhe einen ähnlichen (oder etwas höheren) Betrag, sodass von der Qualität des Instruments de facto nicht viel verloren geht.

Auch aus Gründen der "Lichtverschmutzung" (Aufhellung der Erdatmosphäre durch Dunst und Licht) ist der Achtzöller ein praktikabler Kompromiss: Eine größere Apertur - die wesentlich mehr kostet - könnte ohnehin nur bei ausgesprochen gutem Nachthimmel ausgenutzt werden, oder man müsste auf Standpunkte im Gebirge ausweichen. Mit den im Fachhandel erhältlichen Spezialfiltern kann man allerdings die störende Wirkung der Straßenbeleuchtung etwas verringern.

Lyman Spitzer ist einer der Urheber der Idee von Weltraumteleskopen. Schon 1946 beschrieb er die Vorteile durch fehlende Luftunruhe und die Zugänglichkeit weiter Wellenlängenbereiche. Später spielte er eine zentrale Rolle bei der Verwirklichung von Weltraumteleskopen wie OAO-3 (Copernicus) und dem Hubble-Weltraumteleskop.

/Tagbeob: Das 3.Phänomen ist eine Folge der atmosfärischen Turbulenzen und hängt direkt mit der Qualität der astronomischen Sicht zusammen (siehe "Seeing"). Die Luftunruhe ist tagsüber meist stärker als nachts - und naturgemäß bei Sonnenschein besonders intensiv. Denn wenn der Himmel nicht oder nur wenig bewölkt ist und viel Energie auf die Erdoberfläche trifft, bewirken die entstehenden Temperaturdifferenzen mehr Luftturbulenz als bei bedecktem Himmel. Je stärker die Sonnenränder "wallen", desto stärker sind z.B. auch die Auf- und Abwinde beim Segelflug oder im Gebirge. == Sichere Methoden der Sonnenbeobachtung