Scheinbare Helligkeit

Bei jeder Beobachtung des Himmels stellen wir fest. Wir sehen die Sterne an der Himmelskugel unterschiedlich hell; sie besitzen unterschiedlich scheinbare Helligkeiten. Die scheinbare Helligkeit hängt vor allem von der Leuchtkraft des Sterns und von dessen Entfernung von der Erde ab. Aber auch Licht absorbierende Stoffe wie Gas- und Nebelwolken im Weltraum und in der Erdatmosphäre beeinflussen (vermindern) die scheinbare Helligkeit.

Die scheinbare Helligkeit m eines Sterns gibt an, wie hell uns ein Stern am Himmel erscheint.

Im griechischen Altertum wurden die Sterne, um die scheinbaren Helligkeiten unterschiedlicher Sterne miteinander zu vergleichen, in Größenklassen (Magnituden) eingeteilt. Die hellsten Sterne erhielten die Größenklasse 1, die schwächsten, eben noch mit bloßem Auge sichtbaren, die Größenordnung 6. Dieses System ist heute noch gültig, wurde aber genauer definiert, indem auch Dezimalstellen eingeführt wurden.

Die Magnitudenskala ist eine logarithmische Skala: Eine Differenz von 5 Magnituden entspricht einem Faktor von 100. Eine Magnitude ist also ein Faktor von 2,5119 (die fünfte Wurzel aus 100). Scheinbare Helligkeiten werden oft auf eine Hundertstel Magnitude genau gemessen und angegeben.

Differenz in
Größenklassen
Intensitätsunter-
schied um Faktor
1 2,512
2 6,300
2,5 10
3 15,849
4 39,811
5 100
7,5 1000
10 10 000
12,5100 000
15 1 000 000

Um eine Größenklassendifferenz m2-m1 in ein Intensitätsverhältnis I1/I2 umzurechnen, kann man sich folgender Formel bedienen:

I1/I2 = 10 0,4·(m2-m1) mitm1 = Helligkeit des 1.Stern in Größenklassen
m1 = Helligkeit des 2.Stern in Größenklassen
I1 = Intensität des 1. Sterns
I2 = Intensität des 2. Sterns

Möchte man ein gegebenes Intensitätsverhältnis I1/I2 in eine Größenklassendifferenz umrechnen, so geht man wie folgt vor:

2.5 log(I1/I2) = m2-m1

Die Magnitudenskala wurde zunächst nach den vereinbarten Helligkeiten von ca. 100 Eichsternen in der unmittelbaren Umgebung des Polarsterns festgelegt. Aus dieser Kalibrierung ergibt sich, das manche Sterne am Himmel heller als die Magnitude 1 sind. Prokyon besitzt eine Helligkeit von 0,(hochgestelltes m) 4; Sirius als hellster Stern am Himmel hat eine Helligkeit von 1,m5.

Nachdem es aber heute modernere Messmethoden gibt (z.b.fotoelektrische Fotometrie), vermaß man in Sternhaufen wie z.B. den Plejaden oder Hyaden (beide im Sternbild Taurus, Stier) Standardsequenzen mit einer Genauigkeit von ±0.m01, und das über ein möglichst großes Helligkeitsintervall.

Insgesamt gibt es heute einige hundert 'Standardsterne', auf die man sich bei Messungen beziehen kann. Es sind dies allerdings Helligkeiten außerhalb der Erdatmosphäre (extraterrestrische Helligkeiten).

Die scheinbare Helligkeit sagt nichts über seine tatsächliche Leuchtkraft aus. Um diese Berechnungen zu können, muss die Entfernung bekannt sein.