18.1 Arten von Beobachtungsfehlern

Bei der Auswertung astronomischer Beobachtungen setzt man im allgemeinen voraus, daß die zu messende Größe einen bestimmten Meßwert hat, der im Prinzip exakt bestimmbar ist. Er wird als wahrer Wert der Meßgröße bezeichnet. Die praktische Durchführung einer Messung ist aber stets mit Fehlern behaftet. Dies liegt sowohl an den nie ideal genauen Meßgeräten als auch möglicherweise an den eine Messung störenden Umwelteinflüssen, oder an den unvollkommenen Sinnesorganen des Beobachters und eventuell an seinen ungenügenden Beobachtungsfertigkeiten. Ihrem Wesen nach unterscheidet man grobe, systematische und zufällige Fehler. Grobe Fehler werden durch krasse Unachtsamkeiten des Beobachters verursacht. Sie sind prinzipiell vermeidbar. Dafür hat der Beobachter zu sorgen. Falls sie aufgetreten sind (grobe "`Herausfaller"' in einer Meßreihe), müssen diese Meßwerte eleminiert werden. Derartige Fehler werden nicht weiter betrachtet. Systematische Fehler sind dadurch charakterisiert, daß sie bei Beobachtungen unter gleichen Bedingungen immer gleich bleiben. Bei kontrollierbar veränderten Bedingungen verändert sich auch entsprechend die Größe eines systematischen Fehlers, oder er bleibt auch dann noch konstant. Systematische Fehler werden hauptsächlich durch unvollkommene Beobachtungsinstrumente (z.B. fehlerhafte Nullpunkte auf Skalen), durch meßtechnisch erfaßbare Umweltbedingungen (z.B. Temperaturveränderungen) oder durch persönliche Einflüsse des Beobachters oder des von ihm angewandten Auswerteverfahrens verursacht. Man muß daher vor einer Beobachtung alle verwendeten Instrumente auf mögliche derartige Fehler hin untersuchen und möglichst beseitigen. Sind sie nicht ausschaltbar, müssen sie im Endergebnis durch Abschätzung berücksichtigt werden. Zufällige Fehler sind durch zufällige Ereignisse bedingt. Sie werden durch nicht beeinflußbare und meßtechnisch nicht erfaßbare Änderungen im Beobachtungsinstrument, in den Umweltbedingungen oder beim Beobachter hervorgerufen. Sie streuen statistisch nach Betrag und Richtung bezüglich des wahren Wertes der Meßgröße. Sie sind daher nicht einzeln, sondern nur in ihrer Gesamtheit durch Rechengrößen zu erfassen. Man kann die Genauigkeit einer Beobachtung nicht durch Rechnung erhöhen. Die Zuverlässigkeit, mit der die zufälligen Fehler bestimmbar sind, steigt aber mit der Anzahl der durchgeführten Beobachtungen. Die Größe der zufälligen Fehler bestimmt auch die Anzahl der gültigen Ziffern, mit denen das endgültige Beobachtungsergebnis angegeben wird. Grundsätzlich gilt, daß zufällige Fehler eine Beobachtung unsicher machen, systematische sie jedoch verfälschen.