Sternenfotografie

Text und Fotos: Alexander Sattleder

Die Weite des Weltraums fasziniert mich. 100 km sind eine Entfernung, die ich schon einmal mit dem Fahrrad an einem Tag zurückgelegt habe. 100 km über uns - mit dem Fahrrad unerreichbar - beginnt das Weltall. Unser nächster Begleiter, der Mond, ist ca. 400.000 km entfernt. Eine Strecke, die so mancher in diversen Fahr- und Flugzeugen bereits im Leben gereist ist. Die Entfernung zu den Planeten und zur Sonne sind dann schon unvorstellbar groß. Erst recht die Ausmaße der Milchstraße, zur nächsten Galaxie in der lokalen Gruppe. Und dann im Juli 2022 das erste veröffentlichte Bild, das mit dem James-Webb-Weltraumteleskop aufgenommen wurde. Es zeigt einen Ausschnitt des Himmels, der von einem Sandkorn, wenn man es mit ausgestrecktem Arm hält, abgedeckt werden würde; er ist trotzdem voller Galaxien. Diese unendliche Weite, die Leere voller Sterne in einem Bild in Verbindung zur Erde gebracht, in Kombination zur technisch bedingten entschleunigten Arbeitsweise, meist ungestört inmitten der Natur, macht für mich die Faszination der Sternenfotografie aus.

Ausrüstung

Um Sterne fotografieren zu können, kann schon ein modernes Handy mit guter Kamera oder eine Kompaktkamera mit manuellem Modus reichen – man braucht kein Profi-Equipment. Notwendig ist meistens aber ein voll manuell einstellbarer Modus, da die automatische Belichtungsmessung bei Dunkelheit nicht funktioniert. Etwas Warmes zum Anziehen ist jedenfalls sehr empfehlenswert, wenn man vorhat, länger draußen zu bleiben – auch im Sommer kann es vor allem in den Bergen in der Nacht empfindlich kalt werden.

Da die Kamera eine lange Zeit braucht, das Licht einzufangen, muss sie absolut wackelfrei positioniert werden: auf einem stabilen Stativ, auf dem Boden, auf einem großen Stein oder auf einem Baumstumpf.

Voraussetzungen

Um Sterne und die Milchstraße fotografieren zu können, müssen diese natürlich sichtbar sein. Während die ersten Sterne bereits in der Dämmerung aufleuchten, muss es für die Milchstraße sehr dunkel sein – das ist im Hochsommer nur rund um Mitternacht der Fall.

Auch der Mond kann je nach Phase bereits zu hell sein, um die Milchstraße fotografieren zu können. Künstliche Lichtquellen sind ebenfalls ein Hindernis.

Gute Voraussetzungen zum Fotografieren der Milchstraße findest du bei einer der 21 Naturfreunde-Hütten, die in besonders lichtarmen Gebieten stehen; mehr darüber hier > 

Action!

Hütte gebucht, Plätzchen gefunden, Kamera aufgestellt und bereit fürs Foto? Gut! Wähle den manuellen Modus der Kamera, stelle eine Belichtungszeit von 30 Sekunden, ISO 1600 und eine möglichst große Blende (kleine f-Nummer) ein. Wenn deine Kamera einen Selbstauslöser hat, kannst du ihn verwenden, um ein Verwackeln zu vermeiden; sonst musst du ganz vorsichtig den Auslöser drücken. Nach 30 Sekunden kannst du das Bild betrachten. Sieht man schon etwas? Super! Noch nicht? Dann kannst du probieren, den ISO-Wert noch höher einzustellen. Du wirst vielleicht ein wenig enttäuscht sein, weil dein Bild eher grau ist und wenige Farben zeigt. Keine Sorge, das ist normal. Die Farben und Klarheit kommen erst bei der Nachbearbeitung in der digitalen Dunkelkammer zur Geltung. Die ersten Tipps hast du also. Jetzt heißt es loslegen und deine besten Schnappschüsse auf deinem Facebook- oder Instagram-Account mit dem Hashtag #naturfreundesternenhimmel posten!

Verhalten in der Natur bei Nacht

Was bezüglich deines Aufenthalts in der Natur am Tag gilt, trifft besonders in der Nacht zu. Achte auf die Flora und Fauna! Viele Tiere brauchen in der Nacht Ruhe - sei deshalb so leise wie möglich und rücksichtsvoll. In der Nacht sind auch einige Tiere aktiver: Achte auch darauf, dass deine Jause gut eingepackt ist; am besten eignen sich hierfür eine metallene Jausenbox und Trinkflasche. Waldmäuse haben mir in der Nacht schon einmal den Rucksack, die Mehrwegplastikbox und eine Kunststofftrinkflasche durchgefressen.

Vermeide Lichtquellen! Dadurch ermöglichst du, dass sich deine Augen an die Dunkelheit anpassen können (das dauert gewöhnlich ca. 30 Minuten), und du verhinderst, dass sich nachtaktive Insekten etwa an deiner Stirnlampe anstatt am Mond oder an den Sternen orientieren. Weitere Infos und hilfreiche Tipps bietet die Wissens- und Methodenbox der Naturfreundejugend „Kunstlicht, Nacht und Sternenhimmel“ (https://www.naturfreundejugend.at/service/materialien/kunstlicht-nacht-und-sternenhimmel-wissens-und-methodenbox/)

Bei Ausflügen im Gebirge solltest du immer den Wetterbericht sowie den Regenradar im Blick haben.

Software für Astrofotografinnen und -fotografen

In den letzten Jahren hat sich im Softwarebereich sehr viel getan. Mittlerweile gibt es einige kostenlose oder günstige Apps, die dich bei der zeitlichen Planung und Auswahl des Ortes, bei der Aufnahme der Bilder, bei der Verarbeitung und bei der Nachbearbeitung unterstützen. Eine Beschreibung der Anwendungen würde hier den Rahmen sprengen, darum will ich nur kurz meine Lieblingsapps vorstellen: „Stellarium“ ist eine virtuelle Sternwarte, die dir den lokalen Sternenhimmel zu jedem beliebigen Zeitpunkt zeigt. Im Web nutze ich auch photoephemeris.com; damit kann man für jeden Ort der Welt Auf- und Untergangszeiten von Sonne und Mond zum gewählten Datum angezeigt bekommen. Man kann auf dieser Website auch berechnen lassen, wann der Mond genau hinter einem bestimmten Berg aufgeht. Außerdem verwende ich die kostenlose Software „Sequator“ für fortgeschrittene Techniken wie Stacking und Tracking. Aber dazu später mehr.

Erdrotation

Bei den ersten Fotos mit 30 Sekunden Belichtungszeit könnte dir auffallen, dass Sterne nicht ganz rund sind, sondern eher kleine Striche. Dass sich die Erde dreht, sollte sich ja mittlerweile rumgesprochen haben. Für die Sternenfotografie bedeutet das, dass die Sterne am Foto Striche hinterlassen. Ob diese sichtbar werden und wie lange diese Striche sind, hängt maßgeblich von zwei Faktoren ab: von der Belichtungszeit und der Brennweite. Je länger die Belichtungszeit und je größer die Brennweite, desto länger die Striche. Folgende Faustregel gilt: 50/(Brennweite*Cropfaktor) = max. Belichtungszeit. Bei einem 24-mm-Objektiv an einer APS-C rechnet man 500/(24*1,5), was ca. 14 Sekunden ergibt. Das ist der Richtwert, wie lange du belichten kannst, ohne dass die Sterne stark verschmieren. Sollte das Bild zu dunkel bleiben, kannst du bis zu einem gewissen Grad noch die ISO-Einstellung der Kamera erhöhen. Aber drehst du diese zu hoch auf, werden die Bilder durch das erhöhte Rauschen schnell unansehnlich. Entscheidend ist außerdem, ob du nach Norden oder in eine andere Himmelsrichtung fotografierst, welche Auflösung dein Sensor hat und wie sehr du das Bild vergrößerst. Willst du absolut keine Striche haben, solltest du auf jeden Fall deutlich darunterbleiben. Um Sterne bei längeren Belichtungszeiten wirklich punktförmig abbilden zu können, muss ein technisches Hilfsmittel eingesetzt werden. Das kann entweder eine mechanische Nachführung sein oder mehrere kürzer belichtete Fotos, die mit einer Software zusammengerechnet (Stacking) werden.

Die Erdrotation kann aber auch für einen wundervollen Effekt genutzt werden: Sternspuren. Wenn du genau nach Norden fotografierst, bilden sich um den Nordpolarstern konzentrische Kreise. Dafür muss die Belichtungszeit aber bedeutend länger als 30 Sekunden betragen; sie wird in Minuten bzw. Stunden gemessen. Das ist nicht mehr mit allen Kameras ohne zusätzliche Hilfsmittel wie Fernauslöser oder, falls deine Kamera einen Bulb-Modus hat, ein Gummiband, das den Auslöser gedrückt hält, möglich.

Man kann aber auch mit einem Intervallauslöser (haben viele höherwertige Kameras) mehrere (sehr viele) kürzer belichtete Fotos machen und diese mit der Software „Sequator“ am Computer zu einem Sternspuren-Bild zusammenfügen.

Planung & Vorbereitung

Die dunkelsten Nächte sind rund um den Neumond. Sehr viele klassische Papierkalender geben die Mondphasen an, aber auch eine schnelle Internetsuche liefert sofort die gewünschten Daten. Es gibt aber auch einige Apps fürs Smartphone, die sehr hilfreich sind. Ich verwende zum Beispiel „Astro Clock“; diese App liefert Auf- und Untergangszeiten sowie die Positionen von Sonne, Mond und den Planeten am Himmel sowie Dämmerungszeiten.

Mit der bereits erwähnten Anwendung „Stellarium“ (für PC und Smartphone) kann am PC für jeden beliebigen Ort der Erde zu unterschiedlichen Zeiten der Lauf der Sterne simuliert werden. Die Smartphone-App hat ein nützliches Feature: Zum aktuellen Standort werden die Sonne, der Mond und die Sterne angezeigt, die sich bei Drehung des Smartphones mitbewegen. Man kann also direkt vor Ort schauen, wann zum Beispiel in der darauffolgenden Nacht der Mond über einer Bergspitze zu sehen ist oder wo die Milchstraße zu einem gewählten Zeitpunkt liegt. Auf diese Weise bekommt man ein besseres Gefühl dafür, wie das Foto in der Nacht aussehen könnte.

Der hellste - und somit am einfachsten zu fotografierende - Teil der Milchstraße ist das Zentrum. Dieses kommt bei uns nur im Sommerhalbjahr in der Nacht über den Horizont und ist dann zu Mitternacht fast senkrecht ungefähr im Süden bis Südwesten zu sehen. Die beste Zeit dafür ist Juni bis August. Allerdings sind da auch die Nächte am kürzesten, und die dämmerungsfreie Zeit beschränkt sich um die Sommersonnenwende in den Ostalpen auf ca. 0.30 bis 1.30 Uhr.

Will man die Milchstraße fotografieren, sollte man eine Stelle wählen, an der man in diese Richtung freie Sicht oder interessante Motive und möglichst weit entfernte Ortschaften mit wenig Lichtverschmutzung hat. Im Winter sind zwar die Nächte viel länger (zur Wintersonnenwende dauert die dunkelste Phase der Nacht in den Ostalpen ca. von 19.00 bis 7.00 Uhr), aber das helle Zentrum der Milchstraße ist nicht zu sehen. Dafür eignen sich die langen Nächte sehr gut für die Sternstrich-Fotografie, welche die Erdrotation sehr eindrucksvoll in Szene setzt.

Die Himmelsrichtung, in die du deine Kamera richtest, hat auch Einfluss auf die Helligkeit des Nachthimmels. So kann es sein, dass der Himmel am Abend im Westen noch zu hell ist, um die Sterne zu sehen, aber Richtung Osten schon dunkel genug ist.

Besuche im besten Fall den Ort des Shootings schon bei Tag, damit du dich mit der Umgebung vertraut machen und ein gutes Motiv finden kannst. Sobald es dunkel ist und du nur mit einer Stirnlampe unterwegs bist, ist dies viel schwieriger und je nach Gelände auch gefährlich. In der Nacht, wenn das Gras feucht wird, kann es schnell rutschig werden. Sei in der Nacht auf jeden Fall lieber zu früh als zu spät am Spot. Ich versuche immer, zumindest eine Stunde vor dem Shooting vor Ort zu sein. Die Zeit für den Aufbau der Kamera, für das Einrichten und für einige Probebilder solltest du dir auf jeden Fall nehmen. Außerdem benötigen deine Augen ca. 30 Minuten, um sich an die Dunkelheit anzupassen (Adaption). Sobald alles steht, ist deshalb helles Licht absolut tabu – am wenigsten stört deine Augen gedimmtes rotes Licht.

Wenn du allerdings vor Ort bist, alles fürs Fotografieren aufgestellt hast und dann von einem wundervollen Sonnenuntergang „überrascht“ wirst, ist die Entscheidung womöglich schwierig. Ein vorbereiteter Shot, Neumond, die Milchstraße an der richtigen Position und bestes Wetter - diese Konstellation kommt womöglich nur wenige Male im Jahr vor. Während ein Sonnenuntergang potenziell jeden Tag zu sehen ist. Die Entscheidung ist schwierig und nimmt dir keiner ab. Ich selbst habe schon ganze Serien von Fotos einer Nacht weggeschmissen, weil ich meinte, vorher noch schnell etwas anderes fotografieren zu müssen, und dann vergessen habe, eine kleine Einstellung zurückzustellen. Das kann in der Dunkelheit der Nacht schnell passieren; andererseits sind einige meiner besten Fotos völlig ungeplant entstanden, während ich mich auf ein anderes Motiv vorbereitet habe.

Besondere Motive: Milchstraße und Sternspuren

Um die Milchstraße wirklich perfekt herausarbeiten zu können, sind zwei Sachen am wichtigsten: Dunkelheit und klare Sicht. Je weniger Licht am Himmel durch Mond, Lichtverschmutzung oder Streuung durch Luftfeuchtigkeit oder Staub, desto besser. Mehr Licht kannst du auf folgende Arten einfangen: durch eine längere Belichtungszeit oder eine größere Blendenöffnung (kleinere Blendenzahl). Auch mit lichtschwächeren Objektiven kann man dadurch genügend Licht einfangen, um die Milchstraße schön hervortreten zu lassen.

Für Sternspuren auf einem Foto ohne spezielle Stacking-Software braucht die Kamera einen von zwei besonderen manuellen Modi. Bei Nikon heißen diese „Bulb“ oder „Time“. Bei Bulb belichtet die Kamera so lange, wie der Auslöser gedrückt gehalten wird. Um den Auslöser gedrückt halten zu können, gibt es preiswerte Kabelfernauslöser. Viele moderne Kameras lassen sich auch schon über Apps steuern. Ich habe in der Not auch schon mal einen Haargummi dafür zweckentfremdet.

Im Modus Time startet der erste Druck auf den Auslöser die Belichtung. Danach kann man den Auslöser auslassen. Erst beim zweiten Druck wird die Belichtung beendet. Im Time-Modus und sehr langen Belichtungszeiten mache ich mir wegen eines möglichen Verwacklers keine Sorgen. Die „Verwackeldauer“ ist meist im Vergleich zur Gesamtbelichtungszeit so kurz, dass es am fertigen Foto kaum bis gar nicht auffällt.

Bei Sternspuren gibt es eine Sache, die man unbedingt im Auge behalten muss: Überbelichtung. Um eine Überbelichtung und damit die Zerstörung des Fotos zu vermeiden, muss man im Vorfeld bereits abschätzen, wie viel Licht man auf den Kamerasensor fallen lassen darf. Durch Abblenden kann man den Lichteinfall einschränken. Ich nutze zur Berechnung folgenden Zusammenhang: Ein doppelter ISO-Wert hat denselben Effekt wie eine doppelte Belichtungszeit (auf die Bildhelligkeit bezogen, das Rauschen interessiert uns jetzt mal nicht). Ich stelle die Kamera also auf 100 ISO, 30 Sekunden und eine frei gewählte Blende, zum Beispiel f2.8. Dann mache ich ein Foto und betrachte das Bild bzw. das Histogramm. Wenn am Histogramm noch Platz nach rechts ist, drehe ich den ISO-Wert einen Schritt höher und wiederhole den Vorgang. Das mache ich so oft, bis das Histogramm die rechte Seite berührt. Dann drehe ich den ISO-Wert einen Schritt zurück und schaue, welchen ISO-Wert ich jetzt eingestellt habe. Von diesem Wert streiche ich die letzten zwei Stellen und halbiere das Ergebnis. Damit habe ich die am längsten mögliche Belichtungsdauer bei dieser Blende in Minuten abgeschätzt. Wenn dieses Vorgehen eine zu kurze Zeitspanne liefert, wiederhole ich es mit einer kleineren Blende (= größere Blendenzahl). Nachdem ich so eine passende Kombination aus Blende und Belichtungszeit gefunden habe, starte ich normalerweise auf meinem Smartphone einen Countdown, um die Zeit im Blick zu behalten.

Dieses Vorgehen nutzt die Methode „Exposure to the right“. Man versucht dabei, so lange wie möglich zu belichten, ohne überzubelichten. Die Bilder wirken zwar meist zu hell, aber in der Nachbearbeitung das Bild dunkler zu machen ist einfacher und mit weniger Qualitätsverlust behaftet, als das Bild aufhellen zu müssen. Achtung: Das gilt nicht, wenn im Bild Bereiche überbelichtet sind – überbelichtete Bereiche sind unwiederbringlich verloren. Falls das Bild trotzdem – meist an den Rändern - unschön wird, liegt das daran, dass der Sensor bei der Aufnahme zu warm geworden ist. Wenn das passiert, hilft nur Stacking – dabei hat der Sensor zwischen den Bildern Zeit, etwas abzukühlen - mehr dazu später.

Viele Kameras haben ein festes Limit, ab welcher Zeit sie die Belichtung unterbrechen. Einige (vor allem ältere) Modelle erlauben keine durchgehenden Belichtungszeiten länger als 30 Sekunden.

Light Painting

Wenn du Motive im Vordergrund besonders hervorheben möchtest, kannst du mit einer Taschenlampe oder Blitzlicht nachhelfen. Es ist aber schwierig, das richtige Maß von Lichtstärke und Beleuchtungsdauer zu finden. Stelle die Kamera so ein, dass die Sterne schön zur Geltung kommen, am besten mit einer möglichst langen Belichtungszeit. Dann drückst du den Auslöser und richtest deine Taschenlampe für einige Zeit auf Objekte im Vordergrund. Anschließend kontrollierst du das aufgenommene Bild in der Kamera. Wenn die Objekte zu hell bzw. zu dunkel sind, probierst du es einfach noch einmal und beleuchtest die Objekte mit der Lampe kürzer bzw. länger.

Tracking, Stacking und Nachbearbeitung

Wie bereits erwähnt, werden Sterne durch die Erdrotation bei langen Belichtungszeiten immer strichförmig abgebildet. Was wäre, wenn sich die Kamera mit den Sternen mitdreht? Das gibt es und wird Star Tracker oder Teleskopnachführung genannt. Preislich ist hier nach oben alles offen.

Die einfacheren Geräte, mit denen ich schon gearbeitet habe, erfordern es, eine Drehachse möglichst genau auf den Nordpol auszurichten. Dazu ist meist eine freie Sicht auf den Nordpolarstern nötig. Ist der Tracker ausgerichtet, kann darauf die Kamera mit Kugelkopf montiert werden und jeden beliebigen Himmelsteil fotografieren. Die Sterne werden dann immer punktförmig sein, egal, wie lange die Belichtungszeit ist. Das Ganze hat allerdings auch einige Nachteile: Der offensichtlichste ist, dass während solchen Aufnahmen die Sterne quasi stillstehen, der Boden tut das allerdings nicht! Ein weiterer Nachteil ist, dass sich wegen der langen Belichtungszeiten der Kamerasensor aufheizt und es durch das Temperaturrauschen in der Kameraelektronik zu einer schlechteren Bildqualität kommt.

Eine alternative Möglichkeit bietet das Stacking, bei dem mehrere (manchmal Hunderte) kurz belichtete Fotos aufgenommen und anschließend am Computer zu einem Bild verschmolzen werden. Du kannst bis zum Schluss entscheiden, ob du am fertigen Foto Sternspuren oder punktförmige Sterne haben willst. Ein großer Vorteil, den du durch die vielen Bilder hast: Ein plötzlich in die Kamera leuchtendes Licht ruiniert nur ein Bild, kostet also nur ca. 30 Sekunden Zeit. Bei einer durchgehenden Belichtung auf ein Bild könnte durch ein unachtsames Einschalten der Stirnlampe die gesamte Belichtungsdauer von zum Beispiel 30 Minuten vergebens gewesen sein. Ein weiterer Vorteil der Stacking-Software ist, dass durch verschiedene mathematische Methoden das Bildrauschen besser unter Kontrolle gebracht werden kann und die Fotos klarer werden und mehr Details zeigen.

Das Stacking kann manuell in einem Bildbearbeitungsprogramm, das mit Ebenen arbeitet, oder vollautomatisch mit speziellen Programmen passieren. Ein einfaches Programm für die automatische Zusammenführung ist zum Beispiel das bereits erwähnte „Sequator“. Das Thema, dass sich entweder die Sterne bewegen oder der Boden bewegt, besteht allerdings immer noch. In „Sequator“ kannst du aber eine Maske definieren, die den Boden enthält und diesen quasi fixiert. Das funktioniert allerdings nur bei einfachen Horizontlinien gut. Bäume oder Wasserspiegelungen beispielsweise führen zu schlechten Ergebnissen. Um das Problem zu umgehen, kannst du die Sterne und die Landschaft getrennt voneinander aufnehmen und am Computer zusammenfügen.

Bei Milchstraßenfotos, die mit den oben beschriebenen Methoden aufgenommen wurden, kommen auch ganz schwach leuchtende Sterne sehr klar hervor. Dadurch werden die Sterne so dominant, dass die Milchstraße in diesem Sternenteppich regelrecht verblasst. Hier hilft dann nur die (manuelle) digitale Nachbearbeitung, zum Beispiel mit Photoshop.

Hast du noch Fragen zum Thema Astrofotografie? Fotografierst du bereits gerne Sterne und Nachtlandschaften? Oder möchtest du dich einfach mit mir austauschen oder einige meiner Fotos sehen? Dann kannst du mich gerne auf instagram.com/prefaex kontaktieren.