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Lokales

Linux in der Praxis
Veröffentlicht am 29.06.2004 15:40:44

Die Macht der Venus (-Skripte): Viele beobachteten den Venustransit live, noch mehr verfolgten das Spektakel per Computer. Was alles dahinter steckt damit Sie bequem vom Computersessel aus das Jahrhundert-Ereignis verfolgen konnten erfahren Sie hier. Am 8.Juni zog die Venus vor der Sonne vorüber und es kam zu einem sogenannten "Venustransit". Da die Planeten die Sonne auf leicht gegeneinander geneigten Bahnen mit unterschiedlichen Umlaufzeiten umkreisen, kommt es manchmal zu beobachtbaren Bedeckungen von Himmelskörpern. Dazu gehören natürlich auch Sonnenfinsternisse.

Seltene Naturschauspiele wie besagter Venustransit werden von den Medien gerne aufgenommen und damit wird wiederum das Interesse der Bevölkerung geweckt. Zuletzt hatte man einen solchen Venusdurchgang im 19. Jahrhundert mit den damals verfügbaren Mitteln (man stelle sich Kapitän Ahab vor, wie er mit einem Piratenfernrohr nach Moby Dick Ausschau hält) beobachtet und dabei ein seltsames Phänomen - den Tröpfcheneffekt beschrieben. Mit unseren modernen Mitteln sollte nun endlich herausgefunden werden, ob damals neue Wissenschaft oder ein Märchen beschrieben wurde.

Als Astronom - ob als Profi oder in der Freizeit - ist man dann gleichsam verpflichtet, irgendetwas herzuzeigen. Kein Wunder also, dass es österreichweit an unzähligen Orten die Gelegenheit gab, das Spektakel unter fachgerechter Anweisung zu erleben. Für jene, die im Internet zuschauen wollten, wurden in Österreich an mehreren Standorten Webcasts durchgeführt. So geschah es auch an der Wiener Universitätssternwarte. Die Vorbereitungen dazu wurden schon zeitgerecht getroffen - was der nachstehende Bericht rechtfertigt.

Man nehme also eine Webcam, wobei das schon nicht so leicht ist. Alle erhältlichen Webcams verfügen über eine physikalische Auflösung von 640 x 480 Pixel, aufgeteilt auf rot, 2 x grün und blau beispielsweise, also effektiv noch mal die Hälfte. Etwaige höhere Angaben auf der Schachtel sind üblich, wenngleich auch Phantasiezahlen, da das Bild nur softwaremäßig aufgeblasen wird. Diesen Schwindel kennt man ja schon von Scannern. In einer Webcam können tatsächlich aber zwei Arten on lichtempfindlichen Chips eingesetzt sein: etwas aufwändiger herzustellende CCD-Chips (Charge-Coupled Device) und ihre billigeren Kollegen aus der CMOS-Welt (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Ein CCD ist nicht nur wesentlich lichtempfindlicher, sondern auch rauschärmer. Man entscheidet sich also wohl für eine Kamera mit CCD, beispielsweise von Philips.

Der nächste Schritt besteht darin, die mickrige Webcamlinse durch ein richtiges Fotoobjektiv samt Sonnen- und Infrarot-Sperrfilter zu ersetzen. Der gemäßigte Hobbybastler von heute verwendet hierzu einen Gummihammer und etwas Klebeband.

Als nächstes will die richtige Software für das Unterfangen gefunden werden. Da die Qualität eines Standbildes gerade ausreicht, kommt ein Streamen der Daten als Film nicht in Frage. Die Strategie lautet also, alle paar Sekunden ein Einzelbild aufzunehmen und auf den Internetserver beispielsweise über ftp hoch zu laden, wo es dann über ein einfaches HTML-Tag mit der entsprechenden Internetseite ständig aktualisiert wird. Aber halt, das Datum samt genauer Uhrzeit soll ja auch noch rein, ein Logo wär nicht schlecht, das Bild muss noch gedreht werden und obendrein - die Sonne hat so unnatürliche Farben, der Kontrast könnte besser sein und schneiden wir den Rand doch auch gleich ab, sodass das Bild quadratisch wird. Das zu jedem Bild und wir sind dabei... bloß gibt es für alle diese Extrawürste keine Software, das heißt doch, die gibt es: convert - das Schweizermesser auf der Linux-Konsole.

Da trifft es sich gut, dass mit Video4Linux so gut wie alle Webcams betrieben werden können - das passende Kernelmodul vorausgesetzt. Ein weiteres Argument spricht stark für den Einsatz von Linux: qastrocam von Jean-Baptiste Butet. Damit lässt sich die Webcam besser steuern als mit Gottes Hand und sämtliche Parameter dürfen sogar während der Aufnahmesequenz verändert werden! Wie also schaut der Plan nun aus?

- qastrocam speichert alle paar Sekunden ein Bild
- convert nimmt die Änderungen samt Beschriftung daran vor
- scp bzw. ftp kopiert das Bild auf den Internetserver

Mit etwas zärtlicher Hingabe (sed und awk dürfen nie fehlen) ist dann schon ein Shell-Skript zusammengestellt, das alle gewünschten Schritte miteinander verbindet und kein Mensch mehr eine Taste drücken braucht.

Um 6 Uhr früh wurde die Prozedur auf dem Dach eines Nebengebäudes der Universitätssternwarte aktiviert und lief bis zum geplanten Ende um 13:30 Uhr ohne Zwischenfall durch. Allein unser Webserver hatte Schwierigkeiten, die knapp 200.000 Anfragen (!) abzuwickeln.

Zu guter Letzt wurden nach getaner Arbeit die tausenden Bilder mit den mjpegtools zu einem Film zusammengeklebt. Die Aktion darf in jedem Fall als Erfolg angesehen werden, vor allem gegenüber Microsoft, da vom Treiber für die Webcam bis hin zum Film auf der Internetseite ausschließlich freie Linux-Software zum Einsatz gekommen ist. Obwohl man fairerweise dazusagen muss, dass der Verantwortliche nicht unbedingt als computerscheu bezeichnet werden darf.

(Anmerkung der Redaktion: Roland Ottensamer ist daran gewöhnt, im All herumzuhacken. Er entwickelt an der Wiener Universitätssternwarte im Team von Dr. Kerschbaum seit einigen Jahren Software für das "Herschel Space Observatory", einen mächtigen Infrarotsatelliten der ESA.)

Was den Tröpfcheneffekt betrifft, haben sämtliche Aufnahmen weltweit gezeigt, dass es sich um einen Effekt der Unschärfe gepaart mit der Eigenschaft des Menschlichen Auges, Punkte miteinander zu verbinden, handelt. Und wieder ein Mythos entzaubert, ein schönes Detail jedoch entdeckt: während die Venus über den Sonnenrand zieht, ist ihre Atmosphäre als heller Rand zu erkennen.

Bild 1: Titelseite eines zum Venustransit von 1874 erschienenen Werks (H.C. Russell). Damals stellte man 2 Phänomene fest: Randaufhellung (links) und Tröpfcheneffekt (rechts).

Bild 2: Die umgebaute Webcam wurde auf ein Astronomisches Teleskop geschnallt, welches den Lauf der Sonne selbsttätig zu folgen vermag.

Bild 3: Bild vom Swedish Solar Observatory (http://vt-2004.solarphysics.kva.se). Einerseits ist keine Spur vom Tröpfcheneffekt zu sehen, andererseits ist das Leuchten der Venusatmosphäre tatsächlich zu erkennen.