Info Helligkeiten


In der Astronomie werden Helligkeiten in Größenklassen gemessen. Das hat aber nichts mit der wirklichen Größe des Sterns (Durchmesser) zu tun. Es handelt sich nur um die Maßeinheit für die scheinbare Helligkeit, also die Helligkeit, mit der ein Gestirn am Himmel leuchtet.

Das astronomische Helligkeitssystem geht in den Grundzügen zurück auf den griechischen Astronomen Hipparch. Er teilte die mit dem bloßem Auge am Himmel sichtbaren Sterne nach ihrer Helligkeit in sechs sogenannte Größenklassen ein. Dabei waren die Sterne 1. Größe die hellsten, die Sterne 2. Größe etwas schwächer usw. Die Sterne 6. Größe waren gerade noch mit dem bloßem Auge sichtbar. Man kann das auch kürzer schreiben: 1m, 2m, 3m usw. Das m steht dabei für Größe (lat. magnitudo) und wird normalerweise hochgestellt. Ganz wichtig ist dabei: Je größer die Zahl ist, desto geringer ist die Helligkeit (und umgekehrt).

Diese grobe Einteilung wurde später noch erheblich erweitert und verfeinert. So wurde nach der Erfindung des Fernrohres die Skala über die 6. Größe hinaus nach noch schwächeren Sternen hin erweitert. So gab es jetzt Sterne mit 7m, 8m oder noch schwächer. Aber auch für helle Gestirne wurde die Skala erweitert, da auch solch helle Objekte wie Venus, der Mond oder die Sonne berücksichtigt werden sollten. Außerdem hatte Hipparch die geringe Anzahl der hellsten Sterne alle unter der ersten Größe zusammengefaßt. Die Erweiterung funktionierte nur durch Einführung einer nullten und negativer Größenklassen: 0m, -1m usw. Für genauere Angaben wurden die Größenklassen außerdem dezimal unterteilt, also z.B. 2,6m oder -1,34m.
Wichtig ist aber auch eine genaue physikalische Definition des Unterschiedes zwischen zwei Größenklassen. Man hat definiert, daß ein Helligkeitsunterschied von 5 Größenklassen einem Intensitätsverhältnis von 1 zu 100 entspricht. Ein Stern 1m ist also 100mal heller als ein Stern 6m. Daraus ergibt sich, daß ein Helligkeitsunterschied von einer Größenklasse einem Unterschied in der Helligkeit von 1 zur fünften Wurzel von 100 - dies entspricht etwa 2,512 - ergibt. Ein Stern 1m ist also 2,512mal heller als ein Stern 2m, der wiederum 2,512mal heller ist als ein Stern 3m. Mit dem bloßem Auge können wir übrigens gerade noch einen Helligkeitsunterschied von 0,1 Größenklassen erkennen. Für den beobachtenden Sternfreund ist diese Definition aber nicht allzu wichtig. Er muß sich vielmehr unter den Helligkeiten etwas vorstellen können.

Helligkeitsskala [5.611 bytes] Den Polarstern hat bestimmt jeder schon einmal gesehen. Er ist zwar nicht übermäßig hell, aber doch gut zu sehen. Seine scheinbare Helligkeit ist 2,1m. Es handelt sich also um einen Stern zweiter Größe. Auch die meisten Sterne des Großen Wagens haben etwa die zweite Größenklasse. Nun gehen wir langsam in Richtung höherer Helligkeiten. Im Sommer und Frühherbst ist am Abendhimmel das Sternbild Schwan gut beobachtbar. Der hellste Stern im Schwan heißt Deneb. Seine Helligkeit liegt bei 1,2m. Deneb hat also bereits die erste Größenklasse. Weitere Sterne erster Größe sind beispielsweise Regulus im Löwen (im Frühling am Abend gut zu sehen) mit der Helligkeit 1,3m und im Wintersternbild Stier der Hauptstern Aldebaran mit 1,1m.
Der abendliche Winterhimmel ist reich an hellen Sternen. Östlich (links) des bekannten Wintersternbildes Orion liegt der Kleine Hund mit seinem 0,5m hellen Hauptstern Prokyon, der schon die Grenze zwischen nullter und erster Größenklasse markiert. Im Orion selbst hat der rechte untere Stern mit dem Namen Rigel eine Helligkeit von 0,3m. Wenn Orion halbhoch im Süden steht, dann brauchen wir nur senkrecht nach oben zu schauen, um einen weiteren Stern nullter Größe zu sehen: Kapella im Fuhrmann mit einer Helligkeit von 0,2m. Ein weiterer Stern nullter Größe ist im Sommer gut zu beobachten, nämlich Wega im Sternbild Leier mit 0,0m.
Doch wieder zurück zum Orion, genauer zu seinen drei Gürtelsternen, die fast genau in einer Linie stehen (Die Helligkeit der drei Gürtelsterne liegt übrigens etwa bei der 2. Größenklasse). Diese Linie können wir nämlich als Wegweiser benutzen. Verlängern wir die Linie nach rechts oben, treffen wir auf den bereits erwähnten Aldebaran. Verlängern wir sie aber nach links unten, dann kommen wir zu einem Stern, der heller als alle bisher betrachteten Sterne ist, ja sogar der hellste Stern des Himmels überhaupt (außer der Sonne natürlich) ist: Sirius im Sternbild Großer Hund. Seine Helligkeit ist sogar größer als minus erste Größe. Sie beträgt -1,47m.
Es gibt aber auch noch hellere Objekte am irdischen Nachthimmel. Der Planet Jupiter beispielsweise erreicht eine Helligkeit um -2m, manchmal sogar bis -2,9m. Der hellste Planet ist aber der berühmte Abend- oder Morgenstern, die Venus. Ihre Helligkeit liegt bei mindestens -3,9m und kann sogar über -4,5m anwachsen. Der Mond bringt es bei Halbmond auf -10m und bei Vollmond auf sogar -12,5m. Unsere Sonne schließlich hat eine scheinbare Helligkeit von etwa -27m. Sie ist also um 29 Größenklassen oder einem Faktor von ca. 400 Milliarden heller als der Polarstern.

Jetzt gehen wir vom Polarstern mit 2,1m aus in Richtung auf schwächere Helligkeiten. Es wurde bereits erwähnt, daß die meisten Sterne des Großen Wagens ebenfalls Helligkeiten um 2m hätten. Aber nicht alle! Wenn wir uns von den vier Sternen, die den Wagenkasten bilden, denjenigen anschauen, der am Ansatz zur Deichsel steht, dann fällt uns schon auf, daß dieser Stern etwas schwächer leuchtet. Die scheinbare Helligkeit dieses Sterns liegt nämlich bei nur noch 3,4m, also schon etwas schwächer als dritte Größe.
Nun betrachten wir den mittleren Deichselstern etwas genauer. Wir sehen, daß sich eine knappe halbe Vollmondbreite von diesem Stern mit der Helligkeit 2,4m entfernt ein weiteres Sternchen befindet. Der helle Stern heißt Mizar, und der schwächere ist Alkor, das berühmte "Reiterlein". Alkors scheinbare Helligkeit liegt bei 4,2m, es handelt sich also um einen Stern der vierten Größenklasse. Wenn wir noch weiter in Richtung schwächer gehen, stoßen wir bald auf die Grenze der mit dem bloßem Auge sichtbaren Sterne. Unter günstigsten atmosphärischen Bedingungen und mit einem vollständig an die Dunkelheit angepaßten (adaptierten) Auge können wir nämlich Sterne mit 6m gerade noch erkennen.
Nehmen wir ein Fernglas 8x30 zur Hilfe, so liegt die Grenzgrößenklasse bei etwa 9m, mit einem Fernglas 9x63 oder einem Teleskop mit 60 mm Öffnung sogar bei etwa 10,5m. Die schwächsten Sterne, die mit Riesenteleskopen auf der Erde gerade noch fotografierbar sind, lagen in den 80er Jahren bei etwa 24m. Das Hubble-Weltraumteleskop schließlich kann sogar bis 30m kommen.
Wenn wir jetzt einen solchen Stern 30m mit der Sonne vergleichen, kommen wir auf einen scheinbaren Helligkeitsunterschied von 57 Größenklassen oder etwa 1 zu 60 Trilliarden!

Je nach Meßmethode können übrigens leicht unterschiedliche Werte für die scheinbare Helligkeit herauskommen. Auch gibt es beispielsweise eine visuelle Helligkeit (für Beobachtungen mit dem Auge) und eine photographische Helligkeit (eine Photoplatte ist für blaues Licht relativ empfindlicher als das Auge und für rotes Licht relativ unempfindlicher).


Die bisher besprochene Helligkeit war die scheinbare Helligkeit (also die Helligkeit, mit der ein Gestirn am Himmel leuchtet). Es gibt aber auch noch eine sogenannte absolute Helligkeit. Unter der absoluten Helligkeit versteht man die scheinbare Helligkeit eines Sternes, die er hätte, wenn er genau 10 Parsec oder 32,62 Lichtjahre von der Erde entfernt wäre. Mit dieser absoluten Helligkeit kann man die wirklichen Leuchtkräfte der Sterne (ohne den Einfluß der unterschiedlichen Entfernungen) miteinander vergleichen. Auch bei absoluten Helligkeiten kann man je nach Meßmethode leicht unterschiedliche Werte erhalten. Und ebenso gibt es visuelle, photographische usw. Helligkeiten. Die absolute Helligkeit der Sonne beträgt visuell 4,71m. Das bedeutet: Wenn die Sonne 32,62 Lichtjahre von uns entfernt wäre, dann würde sie uns nur noch als ein Sternchen mit 4,71m erscheinen.


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by Patrick Thürstein

(17.02.2001)