Mond | 97% | Vollmond
Suche

Beitrag ohne Bild

Ist Sonnenbeobachtung gefahrlos mit Fernglas möglich?


9/10
x gelesen

Die angebliche Gefahr einer Sonnenbeobachtung wird regelmäßig massiv überschätzt.

Mit diesem Satz begann ein Beitrag in einem Astronomieforum als Antwort auf Hinweise bezüglich der Gefahr: Kinder und Fernglas und der mögliche Blick damit in die Sonne.

http://forum.astronomie.de/phpapps/ubbthreads/ubbthreads.php/topics/1134051/1

Der User führte weiter aus- weder mit Fernglas noch Teleskop würde bei normaler Nutzung eine Gefahr bestehen. Schließlich sei ja kein Energieverstärker eingebaut und eine Optik würde bezüglich der Flächenhelligkeit kein helleres Bild liefern als mit direktem Blick mit freiem Auge. Und der Blick mit freiem Auge hätte ja auch keine Folgen.

Die Begründung mit der Flächenhelligkeit klingt im ersten Moment nachvollziehbar, da diese eigentlich korrekt ist. Aber stimmt die Aussage zum Blick mit Fernglas oder Teleskop in die Sonne wirklich?

Mal rechnen- die Strahlungsleistung der Sonne liegt im Mittel bei 1367 W/m². [ Aufgrund von Hinweis von Rainer mit nur 900W neu gerechnet und Umrechnungsfehler Fläche behoben ]

Das menschliche Auge hat für Erwachsene einen mittleren Durchmesser von 2,3cm, für Kinder liegt der Wert bei ca. 1,7cm. Damit für Erwachsene eine Fläche von ca. 4,15 cm², für Kinder ca. 2,27cm². Weitere Rechnung mal nur für Erwachsene.

Demzufolge fällt also eine Strahlungsleistung von rund 0,37W auf das offene Auge. Davon geht aber nur ein kleiner Teil durch die sich bei Helligkeit weit schließende Iris. Bei einem Blick Richtung Sonne schließt sich diese bis auf eine Größe von 1-2mm- das entspricht einer Fläche von max. 0,031cm² (bei 2mm) und damit gelangt nur noch eine Strahlungsleistung von 0,0028W durch die Iris ins Auge.

Gut- nun nehmen wir ein Fernglas, als Beispiel rechne ich mal für ein 8x50. 50mm Öffnung pro Objektiv entspricht einer Fläche von 19,63cm², damit sammelt ein Objektiv also eine Strahlungsleistung von 1,677W, in etwa also Faktor 5 gegenüber dem freien Auge.

Die Leistung wird durch die Optik auf eine Austrittspupille von 5,25mm bzw. 0,216cm² proijziert, die durch Blendung schließende Iris lässt davon wieder nur einen Teil durch- ins Auge gelangen damit direkt ca. 0,02W- also in etwa dem Faktor 5 entsprechend mehr.

Aber- blickt ein Mensch mit freiem Auge Richtung Sonne so schließt sich nicht nur die Iris, der Mensch kneift auch intuitiv die Augen ein wenig zu. Die offene Freie Fläche des Auges wird also zu einem großen Teil durch das Augenlid überdeckt. Blickt man aber durch ein Fernglas so liegt meist die Gummimuschel der Okulare am Auge an. Und das Augenlid ist dabei offen. Schwenkt man nur über den Himmel und blickt dabei voll in die Sonne, dann wird der Reflex "Auge zukneifen" nicht so funktionieren, die am Auge anliegende Gummimuschel verhindert das. Damit kommt dann auch die volle Strahlungsleistung von aufgerundet 1,68W bzw. 0,39W/mm² auf das Auge- und heizt damit auf der kleinen Fläche von 0,216cm² verteilt die Augenflüssigkeit in der Vorkammer (die ja vor der Iris liegt) auf .

Weitere Beispielrechnungen mit größeren Ferngläsern/Teleskopen:

10x60 Fernglas = Eintrittsfläche 28,3cm² = 2,55W = 0,09W/mm²
10x70 Fernglas = Eintrittsfläche 38,49cm² = 3,4W = 0,09W/mm²
20x100mm Fernglas = Eintrittsfläche 78,54cm² = 7W = 0,35W/mm²

Bei einem Teleskop mit 200mm Öffnung läge die am Okular austretende Strahlungsleistung bereits bei rund 28,2W, bei einer niedrigen Vergrößerung von 40x und der daraus resultierenden Austrittspupille von 5mm wirken hier also bereits 1,44W/mm² .

Bei den Berechnungen wurde nicht die Größe der abgebildeten Sonnenscheibe berücksichtigt. Bei den in den Beispielen gerechneten Ferngläsern wird diese stets innerhalb der Feldblende des Okulars liegen, wodurch die gesamte von der Sonne kommende ins Objektiv eintretende Strahlungsleistung auch durch die Austrittspupille austritt .

Vergleich mit einem Ceranherd

0,39W/mm² als Wert für ein 8x50 Fernglas sieht auf den ersten Blick nicht spektakulär aus, so gesehen ein recht kleiner Wert.

Marktübliche Größe einer Herdplatte bei einem Ceranfeld mit 12cm Durchmesser und Heizleistung von 700W- hier entspricht die Heizleistung rund 0,062W/mm²

Selbst bei einem kleinen Fernglas wie z.B. einem 8x25 liegt die Heizleistung der Austrittspupille bei 0,06W/mm² - also in der Größenordnung einer Herdplatte

Im weiteren Verlauf kam vom gleichen User (siehe auch Kommentar Mathias unten) dann dieses hanebüchene Argument-

Wenn nämlich nur eine Sucherabdeckung gefehlt hätte, das Sucherfernrohr aus Objektiv und Okular aber ansonsten intakt war, wie soll diese Anordnung dann in einem Sekundenbruchteil ein, wörtlich laut Augenarzt, winziges Loch in die Netzhaut brennen können, wenn die Sonne doch von einem intakten Fernrohr erstens flächig vergrößert auf der Netzhaut dargestellt wird...

Er übersieht dabei- die Augenlinse wirkt aber als einzelne Linse und bündelt das eintretende Licht in einem Brennpunkt- dabei wird die Strahlungsleistung bis zum Faktor 100000 verstärkt auf die Netzhaut proijziert

siehe auch Seite 9 hier-

http://www.chemie.uni-hamburg.de/service/sicherheit/download/Damit-nichts-ins-Auge-geht-A37-Laser.pdf

Im weiteren Verlauf setzt dieser uneinsichtige User nochmals nach-

Während also das bloße Auge das einfallende Licht hunderttausendfach auf der Netzhaut konzentriert, (weshalb es so gefährlich ist, direkt in hohe Strahlungs-Leistungsdichten zu blicken, wie sie die Sonne oder Laser abgeben), ändert ein vorgehaltenes Fernglas an der Leistungsdichte auf der Netzhaut nichts, (es vergrößert dort nur die bestrahlte Fläche), es erhöht sie jedoch in der AP-Ebene je nach seiner Vergrößerung (sagen wir 7-16 fach) ca. um das 40-200fache. Mit anderen Worten ein normales Handfernglas richtet seine Bündelungskraft nicht auf die Netzhaut, sondern auf die Hornhaut, und das tut es dabei rund tausendmal weniger stark als das bloße Auge seine Kraft auf die Netzhaut richtet.

Ah- Laserlicht ist also gefährlich und geht durch die Hornhaut ins Auge, schädigt dort die Netzhaut. Das proijzierte Sonnenbild trift aber nur auf die Hornhaut und die durch ein Fernglas verstärkte Strahlungsleistung bleibt an dieser und gelangt nicht auf auf die Netzhaut? Seltsame Überlegungen. Er führt weiter aus-

Wie gefährlich ist die zusätzliche Heizleistung auf der Hornhaut? Die oben verlinkte Broschüre zum Umgang mit Laserlicht - danke für den interessanten Link - spricht von einem Grenzwert für die Leistungsdichte von ca. 1Watt/mm², oberhalb dessen es bei einer Einwirkungszeit von Sekunden bis, ich glaube, einigen hundert Millisekunden es dem Auge allmählich zu warm wird. Diese Leistungsdichte wird von Handferngläsern nicht erreicht, sie liegt dort grob überschlägig für 7x-16fache Vergrößerung bei ca. 0,05 - 0,2Watt/mm².

Woher stammt dieser Grenzwert von 1Watt/mm²? Er bezieht sich angeblich auf den gesetzten Link-- auf Seite 9 ist davon nichts zu finden. Auf Seite 14 dagegen findet sich aber die Aussage: Laser Klasse 2 (max. 1mW) sind für das Auge nicht gefährlich, solange die Bestrahlungsdauer kleiner 0,25s ist. Ab Laser Klasse 3R (max. der 5-fache Wert Klasse 2, also 5mW) liegt bereits eine Gefährdung für das Auge vor.

Bei einem angenommenen Strahldurchmesser von 1mm liegt damit die als als bereits gefährlich (max. Wert Klasse 3R) eingestufte Strahlleistung bei 6,4mW/mm² oder auch 0,0064 W/qmm².

Das kleine 8x25 Fernglas bringt dagegen bereits 0,06W/mm² Strahlungsleistung ins Auge, also knapp das 10-fache des als gefährlich eingestuften Laser.

Dabei wird durch den User weiterhin die Tatsache ignoriert, das die Augenlinse natürlich das in der AP liegende Abbild der Sonne gebündelt auf die Netzhaut proijziert. Ebenso ignoriert wird die Tatsache der Schädigung von Hornhaut und Augenflüssigkeit durch Hitzeeinwirkung.

Man kann nicht oft genug davor warnen- ist bereits der freie Blick ungeschützt in die Sonne schädlich, ein Blick durch ein Fernglas und geschweige denn durch ein Teleskop mit entsprechend größerer Öffnung wird auf jeden Fall zu einer Schädigung führen. Bei zu langem Blick oder entsprechend großer Öffnung für das auch zur völligen Erblindung.

Auch bei tiefer stehender Sonne oder dünnen durchziehenden Wolken sollte man diese Warnungen berücksichtigen. Der Blick mit freiem Auge blendet dann zwar nicht stark, aber mit dem mehr an Öffnung einer Optik kommt dennoch erheblich mehr Strahlungsleistung ins Auge. Und Wolkenschleier können auch ganz plötzlich sehr dünn werden- und damit kommt dann wieder sehr plötzlich sehr viel Leistung im Auge an.

Daher ist gerade für noch jüngere Kinder sehr wichtig- führen die am Tag Beobachtungen mit Teleskopen durch sollte immer ein Erwachsener anwesend sein. Und das sollte auch für den Umgang mit Ferngläsern gelten.

(Verfasser: stefan-h | Datum: 11. Januar 2015 | Geändert: 19. Januar 2015 | Fehler melden)



Kommentare 

Am 12.01.2015 10:49:07 schrieb andy123:

Vielen Dank!

Super Beitrag mit detaillierten Fakten und Infos, wie ich sie so noch nicht gelesen habe.

Grüße Andreas

Am 15.01.2015 06:11:27 schrieb rainer:

Hallo,
ein paar Anmerkungen:
1. Wenn du dich auf einen Forum Beitrag beziehst bitte auch den Link dazu angeben, damit man deine Aussagen dazu nachvollziehen kann.

2. Du verwendest die Solarkonstante, diese Leistung trifft AUF die Atmosphäre, nach der Atmosphäre kommen bei uns zwischen 800-1000 W/m² an.

3. Du verrechnest dich um den Faktor 10 bei der Berechnung der von den Eintrittspupillen aufgenommenen Leistungen, ich nehme an das liegt an einer falschen Umrechnung zwischen m² und cm² (korrekt wäre: 1m²=10000cm²).

4. Der Absatz über die Beziehung von abgebildeter Sonnenscheibe und Austrittspupille ist so wie er da steht falsch.
Korrekter z.B.:
"Bei den Berechnungen wurde nicht die Größe der im Primärfokus abgebildeten Sonnenscheibe berücksichtigt, da angenommen wird das diese stets innerhalb der Feldblende des Okulars liegt, wodurch die gesamte von der Sonne kommende Strahlungsleistung welche die Eintrittspupille passiert auch die Austrittspupille passiert (wenn man Verluste vernachlässigt)."

5. Unsinn:
"Das ändert nichts an der gesamten eingesammelten und ins Auge abgegebene Strahlungsleistung, da das Sonnenabbild kleiner als die Austrittspupille der Optik ist wirkt die Leistung entsprechend auf eine noch kleinere Fläche, auch durch die max. geschlossene Iris geht mehr Energie direkt ins Auge."

sinnvoller z.B.:
"Damit ändert sich die eingesammelte und ins Auge abgegebene Strahlungsleistung maßgeblich mit der Teleskop Öffnung. Dadurch muss die geschlossene Iris mit steigender Teleskopöffnung auch immer mehr Strahlungsleistung absorbieren, wodurch sie dann selbst schaden nehmen kann."

Ich hoffe du kannst den Beitrag noch korrigieren.

Die Austrittspupille ist nichts anderes als das Bild der Eintrittspupille welches durch das Okular erzeugt wird.

mfg
Rainer

Am 15.01.2015 13:59:49 schrieb stefan-h:

Hallo Rainer,

danke für die Hinweise, ich habe es natürlich korrigiert. :)

Aber auch so bleibt genug schädigende Leistung für das Auge übrig- und wer will, kann ja mal einen Selbstversuch machen- Finger auf die Herdplatte drücken und diese anschalten.

Bei der Sonne wirkt ja nicht nur IR-Strahlung, auch der UV-Anteil ist für das menschliche Auge sehr gefährlich

Am 15.01.2015 21:50:06 schrieb rainer:

Hallo Stefan,

Ich habe selbst schon am 10" Newton (auf Sonne gerichtet) ein Stück weißes Papier in den Primärfokus gehalten, nach kurzer Zeit machte das einfach "puff" und ein Loch war drin und drumherum brannte es. Auf den Test mit Okular habe ich dann verzichtet, da ich keines beschädigen wollte.

Mir ist noch ein Schnitzer aufgefallen: dein 200mm Teleskop Beispiel, da passt zwar die Eingangsleistung aber Vergrößerung, AP und die Leistung/mm² passen nicht zusammen.

und
".. die gesamte von der Sonne kommende ins Objekt(iv) eintretende Strahlungsleistung.."

Tut mir leid das ich die Verbesserungsvorschläge im Kommentar machen muss, ich dachte über "Fehler melden" kann man das, aber da passiert bei mir garnix.

mfg
Rainer

Am 16.01.2015 00:38:54 schrieb stefan-h:

Hallo Rainer,

kein roblem, ich hatte den Text samt Rechnung recht schnell erstellt, dabei Fehler gemacht. Aber ausbessern geht ja immer.

Und um mich direkt zu erreichen- einfach hier anmelden, dann ginge es per interner Mail :)

Andy freut sich und du kannst dann ja auch mal einen Beitrag beisteuern.

Gruß
Stefan

Am 16.01.2015 20:49:34 schrieb Mathias:

Hallo Stefan,

ich nehme an, Du erlaubst auch mir einen Kommentar?
Ich denke, Du hast meine Beiträge im Astronomieforum absichtlich missverstanden um einzelne Fragmente hier als Vorlage hernehmen zu können. Das entstellt den Sinn, und Du lässt es schon mit Deiner rhetorisch gemeinten Titelfrage so aussehen, als hätte ich irgendwo behauptet, Sonnenbeobachtung wäre gefahrlos möglich. Das habe ich nirgendwo getan!

Ich hatte auf Astronomie.de geschrieben, dass man die Dinge differenziert betrachten muß. Ich hatte vor allem zur oft überschätzten Gefahr einer KURZEN, versehentlichen Blendung durch ein Fernglas Stellung genommen und darauf hingewiesen, dass diese Gefahr sehr viel geringer ist, als viele denken. Umgekehrt hatte ich vor LÄNGEREN Beobachtungen generell ausdrücklich gewarnt, mir aber erlaubt, auf sehr spezielle Umstände hinzuweisen, unter denen selbst das für eine begrenzte Zeitspanne gefahrlos möglich sein kann. Du dagegen unterschlägst das alles und reißt einige meiner Sätze komplett aus dem Zusammenhang.

Ich werde die Debatte hier nicht weiterführen, möchte aber anmerken, dass neben den zahlreichen Korrekturen, auf die Dich Rainer hingewiesen hat, auch Deine korrigierten Abschätzungen immer noch um mindestens den Faktor 2 zu hoch liegen, weil Du die Absorptionseigenschaften von gut 10-12cm Glas vergessen hast, die man sich mit einem Fernglas vor jedes Auge hält. Optisches Glas ist für UV nahezu undurchlässig, und auch im IR ist die Transmission von Ferngläsern vernachlässigbar: unterhalb von 300 und oberhalb von ca 800nm, wo die Sonne einen wesentlichen Teil ihrer Strahlungsleistung abgibt, kommt hinter einem Fernglas nichts mehr an.

Vergleicht man die hier genannten überschlägigen Zahlen für die Leistungsdichte in der AP nicht mit einem Kochherd, sondern realitätsnäher mit der Strahlendosis, die man sich in einem Solarium oder vor einer frei verkäuflichen IR-Wärmelampe einfängt, liegen die Werte hinter einem sonnenbeschienenen Fernglas um einen Faktor 10-20 höher als dort. Wenn also im Solarium oder vor einer IR-Lampe Expositionszeiten von 10-20 min "erlaubt" sind, hätte man REIN THEORETISCH vergleichsweise auf der Hornhaut hinter einem sonnenbeschienenen 10xFernglas schon nach etwa 30-60 sec die gleiche Dosis, ab der es riskant würde. So lange schaut aber niemand bei einer kurzen versehentlichen Blendung in die Sonne.

Am 16.01.2015 23:50:42 schrieb stefan-h:

Hi Matthias,

Kommentarfunktion als Forum ist zwar neu, aber von mir aus gern.

>Die angebliche Gefahr einer Sonnenbeobachtung wird regelmäßig massiv überschätzt. Ein Fernglas - und ebenso ein Teleskop - kann bei normaler Nutzung, und selbst wenn man damit direkt in die Sonne schaut, niemals (!) ein helleres Bild liefern, als wenn man mit bloßem Auge in die Sonne blickt. Es ist ja kein Energieverstärker eingebaut, weshalb die Flächenhelligkeit bei normaler Nutzung gegenüber dem freien Auge nahezu unverändert bleibt - de facto ist sie sogar etwas geringer (um ca. 5 - 25%), da die Transmission eines optischen Geräts ja nie 100% erreichen kann.

Das war der Text von dir- da steht nichts von "kurzem Blick"- da steht nur zu lesen das bei "normalem Gebrauch keine Gefahr besteht- weil ja die Flächenhelligkeit kleiner ist und kein Energieverstärker eingebaut sei".

Bezüglich "beim Beobachten versehentlich kurz in die Sonne..." kommt jetzt erst in deinem letzen Beitrag auf ade- Anfang eines kleinen Rückziehers?

Und wo bei einem normalen Fernglas 10-12cm Glas im Strahlengang sein sollen ist mir schleierhaft- zeig doch mal diese Menge Glas in einem kleinen 8x25

Das meine Werte ohne Verluste gerechnet sind mag stimmt ja, aber selbst wenn man 50% Verlust rechnet bleibt genug schädliche Leistung für das Auge übrig.

Die IR-Wärmelampe- netter Versuch. Eine 100W PAR38 strahlt vielleicht 80W als Wärme ab- verteilt aber diese Energie entsprechend ihrem Abstrahlwinkel entsprechend dem Abstand auch auf eine große Fläche - bei 1m² ausgeleuchter Fläche bleibt 0,008W/mm² übrig, also ein Bruchteil dessen, was von der Strahlungsleistung der Sonne direkt geschweige denn durch ein Fernglas wirkt. Daher kein Wunder, wenn du aus von mir aus 1m Abstand gefahrlos in die Lampe blicken kannst.

Marcus hat dir ja auf ade einen Vorschlag gemacht- er guckt ohne und du mit Fernglas in die Sonne- nimm das doch an, aber benutz dabei besser ein Monkular. Auf das Ergebnis warten wir dann alle.


Kommentar hinterlassen 





Ich möchte bei neuen Kommentaren benachrichtigt werden.