Vortrag - Gymnasium Liestal

Beobachtungen am
Himmel
Manuel Erdin
Gymnasium Liestal, 2010
Grundsätze
•
Alle am Himmel
beobachtbaren Objekte
befinden sich auf der
Innenseite einer Kugel.
•
Wir als Beobachter sind
in Ruhe.
•
Die Himmelskugel dreht
sich gleichmässig mit allen
beobachtbaren Objekten
(ausser den Objekten des
Sonnensystems).
Unsere Position
•
Wir befinden uns auf
einer Oberfläche einer
grossen Kugel.
•
Deshalb können wir nur
die Hälfte der
Himmelskugel sehen. Die
sichtbaren Sterne liegen
über, die unsichtbaren
unter dem Horizont.
Alle Grafiken aus Grundkurs Astronomie (bsv)
Himmelspole und äquator
•
Die Verlängerung der
Erdachse trifft die
Himmelskugel in ihrem
Nord- resp. Südpol.
•
In der Mitte befindet sich
der Himmelsäquator.
•
Der Äquator teilt die
Himmelskugel in die
nördliche und südliche
Hemisphäre.
Himmelspole und äquator
•
Je nach Breitengrad, auf
dem wir uns befinden,
sehen wir einen Stern
höher oder tiefer über
dem Horizont.
•
Bei uns zeigt sich der
Himmelsäquator als
Halbkreis, der im Süden
seinen höchsten Punkt
erreicht. Dort ist immer
ein Teil der südlichen
Hemisphäre sichtbar.
Erddrehung
• Die Erde dreht sich in 23 h 56 min 4 s um
ihre eigene Achse.Vom Nordpol aus gesehen
erfolgt die Drehung gegen den
Uhrzeigersinn.
• Folglich ziehen alle Sterne im Lauf eines
Tages in einem Kreisbogen über den
Himmel.
Erddrehung
•
Die meisten Sterne gehen
im Osten auf und im
Westen unter. Sterne nahe
am Himmelsnordpol
bleiben den ganzen Tag
über dem Horizont. Sie
heissen
Zirkumpolarsterne.
Himmelskoordinaten
Jeder Stern hat zwei feste
Koordinaten:
•
Die Deklination
(Breitengrad von -90°
bis +90°)
•
Die Rektaszension
(Längengrad von 0 h 0
min bis 23 h 59 min)
Erdachse
•
Die Ebene, in der die Bahn
der Erde um die Sonne
liegt, heisst Ekliptik.
•
Die Erdachse steht nicht
senkrecht auf der Ekliptik,
sondern ist gegenüber
dem Lot um 23.4° geneigt.
Erdachse
•
Folglich bewegt sich die
Sonne im Lauf eines
Jahres nicht auf dem
Himmelsäquator, sondern
auf einer eigenen, Ekliptik
genannten Bahn, die im
Sommer maximal 23.4°
über dem Äquator liegt.
Erdachse
•
Die Ekliptik und der
Himmelsäquator
schneiden sich im
Frühlings- und im
Herbstpunkt, wo die
Sonne am 21.3. resp. am
23.9. steht.
•
Die Ekliptik schneidet die
zwölf Sternbilder der
Tierkreiszeichen.
Präzession
•
Die Erdachse steht nicht
fix, sondern führt eine
sehr langsame
Kreiselbewegung aus.
•
Folglich trifft die
Verlängerung der
Erdachse die
Himmelskugel nicht
immer an der gleichen
Stelle.
Die Bewegung der
Sonne
• Die Sonne braucht im Schnitt 24 h um
wieder an der gleichen Position zu stehen.
• Die Sterne gehen also jeden Tag im Osten
rund 4 min früher auf und gehen im Westen
ebenso 4 min früher unter.
• 365.25 d · 4 min/d ≈ 1 d
Die Bewegung der
Sonne
• Die Sonne wandert unter den Sternen. Sie
durchquert auf der Ekliptik genannten Linie
die Sternbilder des Tierkreises.
• Nach einem Jahr befindet sie sich in etwa
wieder an der gleichen Stelle.
• Auf Grund der Präzession ergibt sich eine
minimale Differenz.
Zeitgleichung
• Die Erde läuft auf einer Ellipsenbahn um die
Sonne.
• Ihre Eigenbewegung ist dadurch nicht
konstant.
• Folglich vergehen zwischen zwei
Sonnenhöchstständen nur im Mittel genau
24 h.
Zeitgleichung
•
Die Differenz zwischen
der mittleren und der
wahren Ortszeit
(Sonnenuhr) gibt die
Zeitgleichung wieder.
Verschiedene Zeiten
• Wahre Ortszeit (WOZ): Zeit, welche durch
den Sonnenstand gegeben wird.
Mittag ist um 12 Uhr WOZ, wenn die Sonne exakt im Süden
steht. Nur Orte mit gleicher geografischer Länge haben
gleiche WOZ.
• Mittlere Ortszeit (MOZ): Ortszeit ohne
Berücksichtigung der Zeitgleichung. Alle Tage
werden exakt 24 Stunden lang.
MOZ = WOZ – Tageswert der Zeitgleichung
Verschiedene Zeiten
• Mitteleuropäische Zeit (MEZ): Zonenzeit von
Mitteleuropa.
Die Einführung von Zonen erleichtert den Gebrauch von
Uhren im Alltag.
MOZ und MEZ stimmen auf dem 15. östlichen Längengrad
überein (z.B. Catania, Sizilien).
Für Liestal (7.5° E): 7.5° Differenz zur Zonenmitte bedeutet
eine Verzögerung des Sonnenhöchststandes um 30 min.
MEZ = MOZ + 30 min
Sommerzeit: MESZ = MOZ + 30 min + 1 h
Zeitgleichung
Ein Beispiel
• Wann hat die Sonne am 1. Januar in Liestal
ihren Höchststand?
• Am Mittag, d.h. um 12:00 wahre Ortszeit (WOZ).
• Laut Zeitgleichung geht die Sonnenuhr am 1. Januar um 3
min nach, d.h. der Höchststand ist um 12:03 mittlere
Ortszeit (MOZ).
• Die Mitteleuropäische Zeit (MEZ) stimmt auf dem 15.
Längengrad Ost mit der mittleren Ortszeit überein.
Gegenüber Liestal ist das eine Differenz von 7.5°, was 30
min Verspätung entspricht. Der Höchststand ist also um
12:33 MEZ.
Drehbare Sternkarte
•
Sternkarten erlauben
verschiedenste
Berechnungen (u.a. die
Darstellung des
sichtbaren
Himmelsausschnitts).
•
Sternkarten arbeiten mit
der mittleren Ortszeit
MOZ.
•
Die Zeitgleichung spielt
nur bei der Sonne eine
Rolle.
Drehbare Sternkarte
Ein Beispiel
• Wie sieht der Sternenhimmel heute um 21 Uhr
in Liestal aus?
•
•
•
21:00 MEZ entspricht in Liestal 20:30 MOZ.
•
Die Ellipse zeigt nun den Horizont.
21:00 MESZ entspricht im Liestal 19:30 MOZ.
Bringen Sie 20:30 resp. 19:30 auf der durchsichtigen,
drehbaren Scheibe mit dem heutigen Datum auf der
Grundplatte in Übereinstimmung.
Drehbare Sternkarte
Ein weiteres Beispiel
• Welche Himmelskoordinaten hat Sirius?
•
Drehen Sie den Zeiger auf den Sirius. Die Deklination lässt sich
auf dem Zeiger ablesen, die Rektaszension am Rand.
• Wann geht Sirius am 23. Januar auf?
•
Drehen Sie die durchsichtige Scheibe so, dass Sirius am
östlichen Horizont ist.
•
•
Lesen Sie die MOZ ab, die beim 23. Januar steht.
Subtrahieren Sie 30 min, um die MEZ für den Siriusaufgang zu
erhalten.