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

 

<= [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)

 

[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“.

 

 

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.

 

<= [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.

 

[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.

 

<= [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.

 

<= [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

 

[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.

 

 

 

 

 

 

 

<= [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.

 

[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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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.

 

 

 

<= [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)

 

 


<= [Bild „Äquatkoord rotier Regulus 1“]

 

Um die rotierenden Äquatorkoordinaten eines Objekts zu bestimmen, muss nur das Grundblatt betrachtet werden.

Die Deklination bestimmt man wieder anhand der konzentrischen roten Kreise und der Skala.

Die Rektaszension wird ermittelt, indem man eine Hilfslinie vom Himmelsnordpol zum Rand der Sternkarte betrachtet. Diese zeigt am Rand auf den entsprechenden Wert.

 

Hier: Regulus (Löwe) hat immer folgende rotierenden Äquatorkoordinaten:

            Deklination: +12° (kleine Pfeile bei +10°                                   und +20°)

            Rektaszension: 10h (Tab.-wert: 10h09min)

 

[Bild „Marspos 29 Aug 2003 1] =>

 

Aus den Ephemeriden eines Planeten lässt sich seine Position an der Himmelskugel mit der Sternkarte bestimmen.

Die angegebene Rektaszension wird mit einer Hilfslinie (Lineal verwenden) vom Himmelsnordpol aus angepeilt. Mit den Deklinationskreisen wird nun auf dieser Hilfslinie die angegebene Deklination abgetragen. Das Ergebnis ist der Ort des Planeten in einem Sternbild.

Damit kann nun analog zu Sternen sein Tagbogen bestimmt werden.

 

Hier: Position des Mars am 29.08.2003

            Rektasz.:        22h37min

            Dekl.:              -15°51’

            => Ergebnis: Mars stand im Wassermann