Turbulenz (atmosphärische)

Atmosphärische Turbulenz bezeichnet unregelmäßige Luftströmungen in der Erdatmosphäre, die Temperatur- und Dichteschwankungen erzeugen und dadurch Lichtstrahlen aus dem Weltraum ablenken und aufweiten. Für astronomische Beobachtungen ist Turbulenz einer der wichtigsten limitierenden Faktoren.

Wenn Licht eines Sterns durch turbulente Luftschichten fällt, wird es unterschiedlich stark gebrochen, sodass der eigentlich punktförmige Stern als flimmerndes, verwackeltes Scheibchen erscheint. Dieses Phänomen heißt Szintillation oder “Funkeln der Sterne” und ist mit bloßem Auge gut sichtbar. In der professionellen Astronomie wird die Qualität der atmosphärischen Bedingungen als “Seeing” bezeichnet und in Bogensekunden angegeben; je kleiner der Wert, desto ruhiger die Atmosphäre. Ein gutes Seeing liegt unter einer Bogensekunde.

Astronomische Observatorien werden deshalb bevorzugt an Standorten errichtet, wo stabile Luftströmungen und geringe Temperaturschwankungen ein gleichmäßiges Seeing begünstigen: auf hohen Berggipfeln wie dem Mauna Kea auf Hawaii oder auf dem Hochplateau von Atacama in Chile. Adaptive Optik ist eine Technik, die in Echtzeit die durch Turbulenz verursachten Wellenfrontfehler misst und mit verformbaren Spiegeln korrigiert. Damit erreichen bodengebundene Großteleskope eine Auflösung nahe der theoretischen Beugungsgrenze.