Wie funktionieren unsere Augen in der Nacht? Warum sehen wir überhaupt Galaxien in einem Teleskop?
Am 7. November 2025 haben wir uns praktisch und theoretisch mit solchen Fragen befasst. Zuerst löschten wir im Schulzimmer das Licht und beobachteten während 15 Minuten, was wir danach wahrnehmen konnten. Anfänglich war es wirklich „stockdunkel“ und wir sahen gar nichts, aber schon bald waren erste Lichtschimmer zu erkennen und je länger wir in der Dunkelheit ausharrten, umso mehr begannen unsere Augen zu sehen, weil sie sich allmählich an die Dunkelheit anpassten. Erstaunlicherweise konnten wir nach 15 Minuten im Schulzimmer alles wieder erkennen und problemlos herumlaufen, ohne dass wir über Tische und Stühle stolperten!
Mit einen Sky Quality Meter (SQM) haben wir dabei die Dunkelheit im Zimmer gemessen – es waren 22 mag/arcsec2. Das heisst, dass es genau gleich dunkel war, wie unter einem Sternenhimmel ohne jegliche Lichtverschmutzung! Der Wert „22“ bedeuten, dass die „Resthelligkeit“ einem Stern von 22. Magnitude entspricht, und zwar auf jeder einzelnen Quadratbogensekunde des Himmels – ein Bogensekunde ist 1/3600 Grad klein.
In dieser Dunkelheit haben wir auch einige Experimente gemacht: wir konnten bei sechs A4-Blättern nicht erkennen, welche verschiedenen Farben sie hatten, ebenso hatten wir keine Chance, eine Speisekarte zu lesen (nur die grossen Titelbuchstaben waren knapp lesbar).
Nachher zündeten wir das Licht wieder an und wir waren augenblicklich „geblendet“, weil die Helligkeit nun etwa 8 mag/arcsec2 war, was auf der nichtlinearen SQM-Skala etwa 400’000 mal heller ist! Nun waren die Farben der A4 Blätter offensichtlich und auch die Speisekarte war problemlos lesbar. Nochmals kurz das Licht löschen und es erschien uns wieder stockdunkel- wie erklärt sich das genau?
Um die Funktionsweise unserer Augen und Ihre Anpassung an die Nacht besser zu verstehen, schauten wir uns eine Präsentation von Roland Stalder an: Augen – sehen in der Nacht.
Hier gehts zu den kompletten Vortragsfolien: Vortragsfolien Augen – sehen in der Nacht
In der Dunkelheit öffnen sich unsere Augenpupillen von etwa 2 – 4 mm auf über 8 mm und sie können daher mehr Licht sammeln (proportional zur grösseren Fläche). Die Pupillenerweiterung passiert aber bereits in den ersten Sekunden nach dem Lichtlöschen.
Danach bildet sich in unserer Netzhaut während über 30 Minuten immer mehr von der lichtempfindlichen Chemikalie „Rhodopsin“ und deshalb werden unsere Augen in dieser Zeitspanne etwa 1 Million mal lichtempfindlicher! Jedes helle Licht zerstört aber das Rhodopsin augenblicklich und wir sind wieder „nachtblind“. Beim Sterne beobachten müssen wir deshalb in absoluter Dunkelheit bleiben, um möglichst viele, lichtschwache Sterne sehen zu können!
Ein weiterer Effekt, welchen wir uns angeschaut haben, war der Troxler Effekt. Er führt dazu, dass unsere Augen das Licht nicht sammeln können wie eine Fotokamera während einer Langzeitbelichtung. Stattdessen unterdrückt unser Hirn nach kurzer Zeit alles, was sich im Bild nicht bewegt.
In der Nacht bleiben in der Netzhaut nur die lichtempfindlicheren „Stäbchen-Zellen“ aktiv, welche jedoch keine Farben wahrnehmen können. Deshalb sind in der Nacht „alle Katzen grau“ und wir sehen Galaxien im Teleskop auch nur in Graustufen ohne Farben.
Am Tag sehen wir die verschiedenen Farben mit unseren drei Sorten von „Zäpfchen-Zellen“.
Aber warum sehen wir in einem Teleskop Galaxien, welche wir von blossem Auge nicht sehen können? Man könnte meinen, das Teleskop zeige die Galaxien einfach heller, aber das stimmt nicht: ein Teleskop kann die Helligkeit einer Galaxie pro Quadratgrad Fläche nicht heller zeigen! Es kann sie bestenfalls bei gleicher Flächenhelligkeit vergrössert zeigen. Der wahre Grund, warum wir im Teleskop Galaxien sehen können liegt in unseren Augen, resp. im Gehirn: unsere Sehzellen sind derart mit Nervenzellen verschaltet, dass wir in der Nacht kontrastarme und lichtschwache Dinge besser sehen, wenn sie grösser sind. Man spricht hier auch von Ricco’s Regel. Diese Regel ist also der wahre Grund ist, warum wir im Teleskop Galaxien sehen können, welche ohne Teleskop unsichtbar bleiben.
Wir haben an diesem Abend viel erlebt und über unsere eigenen Augen gelernt. Am Schluss des Abends haben wir unsere eigenen Pupillen (nach einer Wartezeit von mindestens 1 Minute bei 22 mag/arcsec2) noch per Blitzlicht fotographiert, um deren maximale Öffnung zu messen. Der Rekordwert in unserer Gruppe lag bei sagenhaften 9.1 mm 🙂
Weil sich mit zunehmendem Alter unsere Pupillen immmer weniger weit öffnen können, lohnt sich der Blick an den dunklen Sternenhimmel für Jugendliche also besonders!
Anwesend waren an diesem Jugengruppenabend Jonas Hartl, Markus Heini, Milena Carrel, Gilles Koch und Roland Stalder (Experte). Der Jugendgruppenleiter Elmar Wüest war im Ausland in den Ferien. Drei weitere, interessierte Jugendliche mussten leider krankheitshalber kurzfristig absagen.
Wir haben an diesem (sehr nebligen) Abend auf Hubelmatt also sehr viel gesehen!
Roland Stalder, 9. November 2025