Sturmbeobachtung auf Saturn in verschiedenen Wellenlängen

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Projektleiterin/Autor: Silvia Kowollik
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Update: 30.04.2010


Das Radio and Plasma Wave Science Instrument (RPWS) an Bord der Raumsonde Cassini entdeckte im Jahr 2003 starke Radioemissionen von Blitzen (Saturn Electrostatic Discharges, kurz SED´s), die in Zusammenhang mit Gewitterwolken in der "Storm Alley" bei rund 40 ° südlicher Breite der Atmosphäre von Saturn zu stehen scheinen. Manche dieser Stürme dauern mehrere Monate, ehe sie sich auflösen und monatelang nichts zu hören ist. Die Datenlage von Cassini umfaßt mittlerweile eine Beobachtungszeit von rund 7 Jahren, also nicht einmal eine volle "Jahreszeit" auf Saturn. Von der Erde aus sind diese Radioemissionen nur mit erheblichem Aufwand an Fläche und Antennen zu detektieren. Noch ist ungeklärt, ob das Auftreten dieser Gewitterwolken eine jahreszeitliche Ursache hat. Tests der Autorin mit einem 8" Newton zeigten, daß die Gewitterstürme mit dieser Öffnung nicht nachgewießen werden können. Diese Gewitterwolken können anscheinend erst mit Teleskopen ab 10 - 12 " Öffnung im sichtbaren Bereich des Lichts von Amateuren beobachtet werden. Teleskope dieser Größenordnung und entsprechend empfindliche Kameras sind erst seit wenigen Jahren verbreitet, daher sind kontinuierliche Beobachtungen dieser Sturmsysteme durch Amateure noch entsprechend selten.

Bei der EPSC 2008 in Potsdam referierte die Autorin über Amateurbeobachtungen dieser Sturmsysteme und zeigt eine gute Übereinstimmung der Datenlage von RPWS und Amateurbeobachtungen auf. Seither besteht Kontakt zu einer internationalen Amateur- Beobachtergruppe und Herrn Dr. Georg Fischer, Uni Iowa, der mit den Daten des RPWS forscht. 

   

 

 

Saturn am 19.04.2008, Aufnahme mit Webcam 740 Pro und UV-IR-Cut Filter, aufgenommen mit 80 cm Spiegel, f/10.

Der helle Fleck im STrZ (oberhalb der roten Wolkenbandes) in der Nähe des Zentralmeridians ist ein riesiger Wirbelsturm auf Saturn. 

Mit einer Webcam können nur die kontrastreichsten Stürme nachgewiesen werden.

   

 

Saturn am 19.04.2008, Aufnahme mit ausgeliehener DMK 21AF04.AS und 665 nm IR-Durchlassfilter, aufgenommen mit 80 cm Spiegel, f/10.

Mit 665 nm Filter vor der  DMK 21AF04.AS ist der Sturm nicht sichtbar.

  

   

Seit 2009 steht der Sternwarte mit der DMK 21AF04.AS der Autorin eine Kamera zur Verfügung, die empfindlich genug ist, auch schwächere Stürme zu dokumentieren.

Nachdem Saturn seit Anfang April 2010 günstig zu beobachten ist und sich ein ausgedehnter, aber schwacher Sturm bei ca. 25 °W und 40° Süd befindet, wurden zunächst die Termine berechnet, an denen der Sturm auf der uns zugewandten Hemisphäre von Saturn gut zu sehen ist.  Für den 28. April ergaben sich rein rechnerisch optimale Beobachtungsbedingungen. Während Saturn seinen höchsten Punkt am Himmel erreichte, sollte der Sturm sich im Zentralmeridian befinden. 

Die Beobachtung wurde mit der Kamera DMK 21AF04.AS der Firma "The Imaging Souce" und CCD Farbfiltern Typ II von Astronomik durchgeführt.

     
  Empfindlichkeitskurve DMK 21AF04.AS

Bei der Auswahl der Kamera wurde darauf geachtet, daß die Kamera einen s/w Chip aufweist, Kameras mit Farb-Chips sind auf Grund der Beyermaske ungeeignet.

Mit der DMK 21AF04.AS der Firma "The Imaging Source" wurde eine geeignete Kamera gefunden. 640 x 480 quadratische Pixel mit 5,6 x 5,6 my sorgen für eine ausreichende Empfindlichkeit, die Ausleserate von bis zu 60 Bildern pro Sekunde ist für Planetenfotografie mit diversen Filtern ideal.

Bereits beim ersten Versuch ergab sich ein voller Erfolg. Mit dem Grün- und Rotfilter ist das Sturmgebiet gut zu detektieren.

 

Obwohl am 28. April 2010 der Himmel voller Zirren war, die durch den fast vollen Mond kraftig beleuchtet wurden und vermutlich auch noch Pollen und winzigen Aschepartikel vom Ausbruch des Vulkans Eyjafjallajökull in Island die Durchsicht trübten, konnte das Sturmgebiet ohne Zweifel nachgewiesen und vermessen werden.  

Eine 2. Sequenz 25 Minuten später zeigte ebenfalls das Sturmgebiet, jetzt durch die Rotation des Gasrießen Saturn deutlich links vom Zentralmeridian.

     
  Diese Animation zeigt den Positionswechsel des Sturmgebietes durch die Rotation des Gasrießen innerhalb von 25 Minuten. 

Der leichte Farbunterschied der beiden Aufnahmen kommt durch unterschiedlich dichte Zirren, die während der Beobachtungszeit Saturn abdunkelten.

     

Die  Bildbearbeitung pro Farbkanal gliederte sich jeweils in 3 Schritte:

- subpixelgenaues Mitteln
- Kontrastanhebung
- Schärfung

Diese ersten Tests haben die Erwartungen der Autorin übertroffen und eine kontinuierliche Beobachtung (sofern Wetter und Seeing es zulassen) wird angestrebt.

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