De zon is het meest toegankelijke astronomische object aan de hemel, zichtbaar overdag, zelfs vanuit de stad, en groot genoeg om met bescheiden apparatuur prachtige details te tonen. Toch is ze ook het gevaarlijkste. Eén onverlichte seconde door een telescoop zonder correct filter kan tot permanente blindheid leiden. Gelukkig heeft de industrie de afgelopen decennia een breed scala aan kwalitatieve zonnefilters ontwikkeld die veilig waarnemen én prachtige astrofotografie mogelijk maken. Dit artikel biedt een overzicht van de belangrijkste typen filters, hun werking, hun toepassingen en de fabrikanten die de markt beheersen.
Waarom een zonnefilter onmisbaar is?
Een telescoop met een lensdiameter van 80 mm vangt al tientallen malen meer licht op dan het blote oog. Zonder filter wordt dat enorme bundel licht en warmte direct op je netvlies geconcentreerd, met onherroepelijke schade als gevolg. Zelfs een korte flits volstaat om brandplekken op het netvlies te veroorzaken die niet meer herstellen. Zonnefilters worden daarom altijd vóór op het objectief geplaatst, zodat het gevaarlijke licht al buiten de telescoop wordt tegengehouden vóórdat het het optische systeem betreedt. Filters die achter op het oculair worden geplaatst, de zogenaamde Herschelwig-varianten uitgezonderd, zijn in het algemeen onveilig omdat de geconcentreerde warmte het glas kan doen springen.
Witlichtfilters: de brede basis
- Glasfilters met een metaallaag
De klassieke zonnefilter bestaat uit een glazen schijf waarop een dunne laag nikkel, chroom of aluminium is gedampt. Dit metaallaagje reflecteert en absorbeert het overgrote deel van het invallende licht, waardoor slechts een fractie van ongeveer 1 op 100.000, een transmissie van 0,001%, het oculair bereikt. Het beeld dat door een gemetalliseerd glasfilter wordt verkregen, heeft doorgaans een neutrale grijze tot lichtblauwige tint. Zonnevlekken, faculae en de korrelstructuur van de fotosfeer, de granulatie, zijn duidelijk zichtbaar. Deze filters zijn relatief betaalbaar, robuust en eenvoudig in gebruik. Ze worden door merken als Baader Planetarium, Thousand Oaks Optical en Orion geleverd in standaardmaten of als folie om zelf filters op maat te snijden. - Zonnefilterfolie (AstroSolar Film)
De bekendste folie ter wereld is de AstroSolar Film van het Duitse bedrijf Baader Planetarium. Deze polyester folie is bedekt met een verdampt aluminiumlaagje en is verkrijgbaar in twee uitvoeringen: de Visual-variant met een transmissie van 1 op 1000 (OD 3,8) voor visuele waarneming, en de Photo-variant met OD 5,0 voor fotografie waarbij je een langere sluitertijd nodig hebt. AstroSolar Film produceert een opvallend helder, witachtig zon-beeld dat bij veel waarnemers als aangenamer wordt ervaren dan het blauwachtige beeld van sommige glasfilters. De folie is licht, goedkoop en kan door iedereen tot een passende filtermontage worden verwerkt. Een nadeel is dat de folie kwetsbaar is voor krassen en vouwen en met de nodige zorg behandeld moet worden. - Herschelwig
De Herschelwig, of Herschel-prism, is een speciaal type witlichtfilter dat niet vóór het objectief maar ná de focuser wordt geplaatst. Het werkt niet op basis van absorptie maar van gedeeltelijke reflectie: een prisma of vlak glas reflecteert slechts een klein percentage van het licht naar het oculair, terwijl de rest in een warmteput wordt gedumpt. Een correcte Herschelwig levert een buitengewoon contrastrijk en scherp zon-beeld omdat geen folie of substraat het lichtpad verstoort. De uitvoering vereist echter een goed afgedekte telescoop met een groot koellichaam en is uitsluitend geschikt voor refractors. Merken als Lunt Solar Systems en Baader bieden hoge kwaliteitsversies aan. De Herschelwig is populair onder serieuze witlichtwaarnemers die het maximale uit hun refractor willen halen.
Smalbandfliters: het zonneoppervlak in een nieuw licht
- Waterstof-alfa filters (H-alpha)
Het meest spectaculaire venster op de zon wordt geopend door H-alpha filters, die slechts een strook van het spectrum doorlaten rond de karakteristieke emissiegolf van geïoniseerd waterstof bij 656,28 nanometer. De bandbreedte van dergelijke filters wordt uitgedrukt in Ångström (Å): een filter van 1 Å tot 0,5 Å of zelfs smaller maakt prominenten, filigramenten, faculae en solar flares zichtbaar op een manier die met een witlichtfilter volstrekt onmogelijk is. Prominenten zijn enorme bogen van heet plasma die langs de rand van de zon omhoogrijzen. Filigramenten zijn dezelfde structuren maar dan als donkere slierten gezien tegen het zonoppervlak. Solar flares verschijnen als lichtflitsen in actieve gebieden, vergezeld van een snelle evolutie in de chromatische structuur. H-alpha telescopen en filters zijn technisch complex. Ze bestaan doorgaans uit een etalon, een Fabry-Pérotresonator, gecombineerd met een breed blokfilter. Het etalon is uiterst temperatuurgevoelig en vereist een zorgvuldige afstemming. Goedkopere systemen gebruiken een air-spaced etalon die bij lage temperaturen slechter presteert; duurdere modellen zijn oven-gecontroleerd of solid-state om thermische drift te minimaliseren. De twee dominante fabrikanten op dit gebied zijn Lunt Solar Systems uit de Verenigde Staten en Coronado, tegenwoordig een merk van Meade Instruments. Coronado bracht met de PST (Personal Solar Telescope) een compacte, betaalbare H-alpha telescoop op de markt die de populariteit van zonnewaarneming enorm vergroot heeft. Lunt biedt een uitgebreide productlijn van kleine Ls35- tot grote Ls152-systemen. Daystar Filters, ook Amerikaans, richt zich meer op de professionele en semi-professionele markt met haar Quark-filter, dat als converter op een bestaande refractor wordt geplaatst. - Calcium K-lijn filters (Ca-K)
Het Ca-K filter laat licht door rond 393 nanometer, in het nabij-ultraviolette deel van het spectrum. Op deze golflengte is de chromatische laag net boven de fotosfeer, de zogeheten chromosfeer, zichtbaar, met structuren die complementair zijn aan wat H-alpha laat zien. Ca-K beelden tonen een fijne nettextuur van cellen en plages: heldere gebieden rondom actieve zones. Een bijzonderheid is dat Ca-K beelden uitsluitend als grijs of blauwachtig worden waargenomen omdat de golflengte aan de grens van menselijke kleurperceptie ligt. Voor jongere ogen is visueel gebruik nog mogelijk; bij oudere waarnemers absorberen de ooglenzen teveel van dit kortgolvige licht en is Ca-K uitsluitend voor fotografie bruikbaar. Lunt en Coronado bieden beide Ca-K filterconfiguraties aan. - Natrium D-lijn en andere smalbandopties
Minder gangbaar maar technisch interessant zijn filters die de natrium D-lijnen bij 589 nanometer isoleren. Deze laten structuren zien in een laag van de chromatische atmosfeer die verschilt van zowel H-alpha als Ca-K. Voor de amateur zijn ze zeldzaam, maar in wetenschappelijk gebruik worden ze ingezet bij specifieke studies van de laagste chromatische lagen. Evenzo bestaan er Helium-D3 filters en specifieke ionische emissielijnen voor professioneel of semi-professioneel gebruik.
Astrofotografie met zonnefilters
Zon-astrofotografie heeft de afgelopen jaren een enorme vlucht genomen dankzij betaalbare CMOS-camera's met hoge framerate. Met een witlichtfilter en een simpele mono-camera of zelfs een smartphone via een ocularadapter zijn al fraaie beelden van zonneplekken en granulatie te maken. Voor serieuze witlichtfotografie wordt de AstroSolar Photo-folie met OD 5,0 aanbevolen omdat die een lagere transmissie heeft, waardoor kortere belichtingstijden mogelijk zijn die atmosferische onrust beter bevriezen. H-alpha astrofotografie vereist een camera die gevoelig is bij 656 nm. Zowel aangepaste kleurcamera's als dedicated monochrome astrocamera's van fabrikanten als ZWO, Player One Astronomy en QHY presteren uitstekend. Lucky imaging, het selecteren van de scherpste frames uit duizenden korte belichtingen, is de standaardtechniek om de atmosferische seeing te overwinnen. Met moderne software als AutoStakkert! en Registax worden de beste frames gestapeld tot een beeld dat details toont die een enkel frame nooit zou onthullen.
De belangrijkste fabrikanten op een rij
Baader Planetarium uit Duitsland is wellicht de meest universele speler: het bedrijf produceert AstroSolar-folie, gemetalliseerde glasfilters, de Herschelwig en een breed assortiment aan accessoires. De kwaliteits-reputatie van Baader is uitstekend en de producten zijn wereldwijd verkrijgbaar. Lunt Solar Systems, gevestigd in Tucson, Arizona, concentreert zich volledig op zonnewaarneming en biedt het meest uitgebreide gamma aan H-alpha en Ca-K systemen voor de amateur- tot semi-professionele markt. Coronado, ooit een onafhankelijk Amerikaans bedrijf en nu onderdeel van het Meade-concern, heeft met de PST de zonnewaarneming gedemocratiseerd en biedt naast dit instapmodel ook grotere SolarMax-systemen aan. Daystar Filters richt zich op de ervaren gebruiker met haar Quark-converters die een bestaande refractor omtoveren tot een H-alpha of Ca-K instrument, alsook de Solar Scout als compleet systeem. Thousand Oaks Optical levert betaalbare gemetalliseerde glasfilters en folie, met name populair in Noord-Amerika. Seymour Solar is een andere Amerikaanse speler die betaalbaar glas- en foliefilters produceert en ook op maat gemaakte filters voor specifieke telescoopmonturen kan leveren.
