Die drehbare Sternkarte
Die drehbare Sternkarte ist
ein sehr gutes Hilfsmittel zur Orientierung bei der Vorbereitung und
Durchführung astronomischer Beobachtungen. Sie ist vielseitig einsetzbar.
Es sollte aber bedacht
werden, dass die ermittelten Zeiten zumeist nicht sehr genau sind und deshalb
nur Richtwerte darstellen können. Die verwendeten Sternkarten sind für einen
bestimmten Breitengrad erstellt worden (Wir verwenden noch alte Sternkarten,
die schon zu DDR-Zeiten verwendet und für Berlin erstellt wurden.). Eine
geringfügige Abweichung in der geografischen Breite ändert nichts am
„Gebrauchswert“ der Karte, liefert aber auch geringe Abweichungen in der
Genauigkeit. Außerdem weicht die wahre Ortszeit von der „Uhrzeit“ ab (4min pro
Längengrad im Vergleich zum 15. Längengrad östl. Länge). Hinzu kommen
Abweichungen die aus der verwendeten Strichdicke auf der Karte, Verschleiß der
Deckfolienbefestigung und zu grober Skaleneinteilung resultieren. Andere
Sternkarten bieten zum Teil auch einen komfortableren Umgang durch Verwendung
skalierter Zeiger u.ä.
Unter diesen Umständen
sind somit die aufgeführten Beispiele
zu betrachten. Es ist durchaus möglich, dass man mit der eigenen Sternkarte auf
etwas abweichende Ergebnisse kommt. Das Hauptziel bestand aber vor allem in der
Darstellung der prinzipiellen Anwendungsmöglichkeiten.
Aufbau:
Die drehbare Sternkarte
besteht aus zwei Teilen, die miteinander durch eine Nietung oder einen
Druckknopf verbunden sind.
Auf dem Grundblatt ist der Teil des Sternenhimmels zu sehen, der bei uns im
Verlauf eines Jahres nachts beobachtet werden kann (Somit ist klar, dass die
Sternkarte für andere geografische Breiten etwas anders aussieht.). Am Rand des
Sternenhimmels sind zumeist zwei Skalen aufgetragen – eine Einteilung in Monate
und Tage sowie eine zeitähnliche Einteilung von 24h (Dies ist die so genannte
Rektaszension, eine astronomische Koordinate.).
Im dargestellten
Sternenhimmel sind konzentrisch mehrere rote Kreise zu sehen, von denen einer
dick hervorgehoben ist. Das ist der Himmelsäquator, der die Himmelskugel in
eine nördliche und eine südliche Halbkugel einteilt. Der von diesem roten Kreis
umschlossene Bereich ist die nördliche Himmelshalbkugel. Der außerhalb liegende
Bereich ist ein Teil des südlichen Sternenhimmels (nicht der gesamte südliche
Sternenhimmel). Im Mittelpunkt dieser Kreise sind die beiden Teile der
Sternkarte verbunden. Dort liegt der Himmelsnordpol.
Zusätzlich enthält der
dargestellte Sternenhimmel einen dicken gelben Kreis – die Ekliptik. Entlang
dieser Kreislinie wandert die Sonne scheinbar im Verlauf eines Jahres. Wegen
der Lage der tatsächlichen Bahnen von Mond und Planeten zur Erdbahn, sind diese
ebenfalls nur in der Nähe der Ekliptik zu finden.
Auf dem Grundblatt sind
natürlich nur die hellsten Sterne abgebildet.
Die Deckfolie enthält am Rand ebenfalls eine Zeiteinteilung, die man
zum Einstellen der Uhrzeit nutzt.
Außerdem enthält sie ein
ovales Fenster. In diesem Fenster wird der Teil des Sternenhimmels angezeigt,
der zu einer bestimmten Zeit über dem Horizont (durch die dicke abgrenzende
Linie dargestellt) ist. Am Rand des ovalen Fensters findet man die
Himmelsrichtungen gekennzeichnet.
In diesem ovalen Fenster
selbst sind noch gekrümmte Linien zu sehen, die vom Horizont ausgehen und sich
in einem Punkt (dem Zenit) treffen. Man findet auch noch zwei kleinere Ovale um
den Zenit. Sie dienen der Höhenangabe für ein astronomisches Objekt (größeres:
30° über dem Horizont, kleineres: 60°).
1. grundlegende Anwendungen
Anblick des Sternenhimmels zu einer bestimmten
Zeit
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<= [Bild „Datum+Zeit 2“;
Ausschnitt] Zunächst wird auf das
gewünschte Datum die gewünschte Uhrzeit durch Drehung der Deckfolie
eingestellt. Hier: 10. Januar, 20 Uhr
MEZ Im Sommer ist wegen der
Sommerzeit (MESZ) zu beachten, dass die Sternkarte entsprechend eingestellt
wird. (z.B. bei 22 Uhr MESZ
Sternkarte auf 21 Uhr stellen) |
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[Bild „Datum+Zeit 3b“] => Das ovale Fenster zeigt
nun den an diesem Tag zu dieser Zeit sichtbaren Teil des Sternenhimmels an. So steht im Bsp. dann das
Sternbild Perseus im Zenit (Z). Im Osten (O) sind die
Sternbilder Krebs, Zwillinge und Fuhrmann (steht schon sehr hoch) zu sehen. Im Westen (W) findet man
Pegasus. Im Norden (N) stehen der
Kleine Bär und der Drache, während im Süden (S) z.B. Eridanus zu sehen ist. Die jahreszeitliche
Veränderung des Sternenhimmels zu einer bestimmten Uhrzeit lässt sich
simulieren, indem man die Deckfolie so dreht, dass man die gewünschte
Beobachtungszeit „durch die Jahreszeiten wandern lässt“. |
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Analog ergibt sich die
Veränderung des Sternenhimmels im Verlauf einiger Stunden, indem man das
„Vorbeiziehen“ der Uhrzeit am betrachteten Datum verfolgt. Dabei bemerkt man,
dass ein Teil des Sternenhimmels in der Nähe des Himmelsnordpols immer im
ovalen Fenster liegt. Dies ist der zirkumpolare Teil der Himmelskugel.
Auf- und Untergang eines Sterns sowie
seine obere Kulmination
Gestirne gehen am östlichen
Horizont auf und am westlichen unter. Sie kulminieren beim Durchgang durch den
Meridian. Zumeist interessiert die obere Kulmination, die für fast alle
Gestirne bei uns auf der gedachten Linie vom Zenit zum Südpunkt erfolgt.
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<= [Bild „Atair aufg 5 Dez 1a] Um Aufgangsort und –zeit
eines Sterns zu ermitteln, wird die Deckfolie so weit gedreht, bis der östliche
Bereich des Horizonts den Stern gerade verdeckt. Am gewünschten Datum kann
nun die Aufgangszeit abgelesen werden. Hier: Atair (Adler) geht
etwas nördlich vom Ostpunkt auf. Am 5. Dezember geschieht dies um 8 Uhr. |
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[Bild „Atair unterg 5 Dez 1a“] => Um Untergangsort und –zeit
eines Sterns zu ermitteln, dreht man die Deckfolie bis der westliche Bereich
des Horizonts den Stern gerade verdeckt. Die Uhrzeit wird wieder am
gewünschten Datum abgelesen. Hier: Atair geht etwas
nördlich vom Westpunkt unter. Am 5. Dezember geschieht dies um 21.40 Uhr. |
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<= [Bild „Kulmination
Arktur 1“] Die obere Kulmination wird
simuliert, indem die Deckfolie soweit gedreht wird, bis die Linie vom
Himmelsnordpol zum Südpunkt (meist ist es nur der Teil zwischen Zenit und
Südpunkt) durch den Stern verläuft. Am gewünschten Datum wird
die Uhrzeit abgelesen. Hier: Arktur (Bootes)
kulminiert am 5. Dezember um 9.15 Uhr. |
Auf- und Untergang der Sonne sowie ihre
obere Kulmination
Die Simulation von
Sonnenauf- und –untergang erfolgt ähnlich zu den Sternen. Allerdings hat die
Sonne keinen „festen Platz“ am Sternenhimmel, da sie wegen des tatsächlichen
Erdumlaufs um die Sonne scheinbar im Verlauf eines Jahres wandert.
Also muss zunächst der
„Standort“ der Sonne am Sternenhimmel an einem bestimmten Tag ermittelt werden.
Dazu wird die Ekliptik (gelber Kreis) verwendet. Auf ihr sind die
Sonnenstandorte am jeweiligen Monatsersten markiert. An anderen Tagen muss der
Standort geschätzt werden. Da dies recht ungenau ist und die Genauigkeit der
Sternkarte sowieso ihre Grenzen hat, kann man auch eine Methode nutzen, die bei
dieser Sternkarte eigentlich nicht ganz richtig ist, aber wenigstens eine
gewisse Genauigkeit liefert.
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<= [Bild „Sonne gering
1a“] Den Sonnenort kann man
näherungsweise ermitteln, indem man sich vom entsprechenden Datum eine Linie
zum Himmelsnordpol denkt. (Man kann z.B. ein Lineal
dafür nutzen.) Dort wo diese Linie die
Ekliptik schneidet, steht annähernd an diesem Tag die Sonne. Hier: annähernder
Sonnenstand am 10. Dezember |
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[Bild „Sonnenaufg gering 1a“] => Auf den ermittelten
Sonnenort wird nun die Linie des östlichen Horizonts eingestellt (wie bei den
Sternen) und am Datum die Uhrzeit abgelesen. Hier: etwa 7.50 Uhr am 10.
Dezember fast in südöstlicher Richtung Verwendet man ein Lineal,
so muss immer wieder nachkorrigiert werden, bis der Schnittpunkt auf der
Ekliptik richtig getroffen wird. |
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<= [Bild „Sonnenunterg
gering 1a“] Analog erfolgt die
Simulation des Sonnenuntergangs mit Hilfe des westlichen Horizonts. Hier: etwa 15.55 Uhr am
10. Dezember fast in südwestlicher Richtung Somit lässt sich aus Auf-
und Untergangszeit der Sonne die „Tageslänge“ bestimmen. |
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[Bild „Kulmination Sonne 10 Dez 1“] => Bei Einstellung der
„Südlinie“ auf das gewünschte Datum ergibt sich die Darstellung der
Sonnenkulmination zur Mittagszeit. Man kann nun auch die größte Höhe der
Sonne über dem Horizont erkennen (Pfeil). Hier: Sonnenkulmination am
10. Dezember Sonne bleibt relativ flach ð
kurzer Tagbogen ð
kurzer Tag ð
Winterhalbjahr |
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2. fortgeschrittene Anwendungen
Arbeit mit Horizontkoordinaten
Das Horizontsystem ist ein
astronomisches Koordinatensystem, welches eine genauere Angabe der
Himmelsrichtung ermöglicht. Die dazu genutzte Koordinate ist das Azimut.
Außerdem wird noch die Höhe bezüglich des mathematischen
Horizonts angegeben.
Beide Koordinaten werden mit
Hilfe der Angaben und Hilfslinien auf der Deckfolie bestimmt.
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<= [Bild „Horizkoord
Mizar 20 Okt 1“] Um die Horizontkoordinaten
eines Gestirns zu ermitteln, dreht man die Deckfolie, bis auf den gewünschten
Tag die gewünschte Uhrzeit eingestellt ist. Nun liest man mit Hilfe
der Winkelangaben am Horizont das Azimut und mit Hilfe der konzentrischen
Ovale die Höhe ab (Zenit ist in 90° Höhe!). Hier: Mizar im Großen
Wagen hat am 20. Okt. um 15 Uhr Ortszeit ein Azimut von 120° und eine Höhe von 60°. Durch Drehung der
Deckfolie lässt sich die fortschreitende Zeit simulieren und somit die
Änderung der Horizontkoordinaten eines Gestirns verfolgen. |
Arbeit mit Äquatorkoordinaten
Die Äquatorsysteme
ermöglichen eine weitere Art der Ortsangabe an der scheinbaren Himmelskugel.
Dabei werden Nachteile, die bei der Nutzung von Horizontkoordinaten bestehen,
zumindest teilweise beseitigt.
Eine Äquatorkoordinate ist
die Deklination. Sie gibt
gewissermaßen die Höhe bezüglich des Himmelsäquators an. Für ihre Feststellung
nutzt man die roten Kreise auf dem Grundblatt. An einem Grundblattdurchmesser
ist eine entsprechende Skala angebracht.
Das ruhende Äquatorsystem
nutzt als zweite Koordinate den Stundenwinkel.
Dieser wird mit Hilfe der Zeiteinteilung auf der Deckfolie bestimmt.
Das rotierende Äquatorsystem
nutzt als zweite Koordinate die Rektaszension.
Sie wird durch die „zeitähnliche“ Skala am Rand des Grundblattes angegeben. Die
rotierenden Äquatorkoordinaten werden also nur mit Hilfe der Angaben und
Hilfslinien auf dem Grundblatt bestimmt.
[Bild „Äquatkoord Deneb 10
Nov 1“]
Um die ruhenden
Äquatorkoordinaten eines Gestirns zu finden stellt man zunächst auf den
gewünschten Tag die gewünschte Uhrzeit ein.
Die gedachte Linie von der
Mitte der Sternkarte über das Gestirn bis zum Rand der Deckfolie zeigt dort auf
eine „Zeitangabe“. Mit ihr wird nun der Stundenwinkel des Objekts ermittelt,
indem man den Abstand von der „Mittagslinie“ betrachtet. Die Zählung beginnt
also an der „Mittagslinie“ und zwar in westliche Richtung.
Kurz ermittelt man den
Stundenwinkel, indem die angezeigte „Zeit“ zu 12h addiert wird. Ist die Summe
größer als 24h, so betrachtet man nur den Unterschied zu 24h.
Die Deklination wird auf dem
Grundblatt abgelesen.
Hier: Deneb (Schwan) hat am
10. November um 14 Uhr folgende ruhenden Äquatorkoordinaten:
Deklination: +45°
(kleiner Pfeil zeigt auf den Kreis mit +40°)
Stundenwinkel: 20h30min
(langer Pfeil zeigt auf 8.30 Uhr => bei Zählung in westlicher Richtung liegt diese Angabe um 20h und
30min von der Südlinie mit der Angabe 12 Uhr „entfernt“
bzw. kurz: 12h + 8h 30min =20h 30min)
