Drehbare Sternkarte - Horizontastronomie im Ruhrgebiet

Drehbare Sternkarte für das Horizontobservatorium auf der Halde Hoheward
Diese Sternkarte ist speziell für das Horizontobservatorium gefertigt. Sie zeigt im
Mittelbereich das Observatorium mit seinem künstlichen Horizont (Rand des grauen
Ovals), der von Peilmarken für bestimmte Sonnenstände und Sternzeiten überragt
wird. Im Zentrum der Anlage befindet sich das abgesenkte Forum mit der
Beobachtungsmitte. Die großen Bögen, die das Observatorium überspannen, sind
auf der Sternkarte in Projektion dargestellt. Der Äquatorbogen erstreckt sich als
Halbkreis vom Ostpunkt zum Westpunkt über den südlichen Bereich des Horizontes,
der Meridianbogen ist in südlicher und nördlicher Richtung stückweise enthalten. Die
Zenitregion ist bei dieser Art der Sternkartenprojektion nicht zu sehen.
Darstellung des Horizontobservatoriums in Projektion auf dem Deckblatt der Sternkarte
Mit der hinterlegten drehbaren Sternkarte lassen sich alle Himmelspositionen
einstellen, wie sie vom Horizontobservatorium aus gesehen werden können.
Die hellsten Sterne sind namentlich gekennzeichnet, ebenso die Sternbilder, die bei
Sternpeilungen im Horizontobservatorium von Bedeutung sind. Der Himmelsäquator
ist auf der Sternkarte als grauer Kreis eingezeichnet. Bei der Betrachtung vom
Horizontobservatorium ist er durch den Äquatorbogen bzw. die Horizontfläche immer
vollständig verdeckt. Die Ekliptik (scheinbare jährliche Sonnenbahn) ist in rot
gezeichnet. Die Sonnenstände an den Monatsersten sind als rote Punkte
hervorgehoben.
Sonnenaufgänge und Sonnenuntergänge im Horizontobservatorium
Die Ekliptik schneidet den Horizont an jedem Tag des Jahres bei Sonnenauf- und untergang an einer anderen Stelle. Durch Drehung der Sternkarte lässt sich dieser
Bereich der möglichen Auf- und Untergangsorte der Sonne auf dem Horizont
abfahren. Zwischen den Extremständen bei der Sommer- und der
Wintersonnenwende liegt ein Winkel von 80°, den der in der Mitte des
Observatoriums auf dem zentralen Sitzblock postierte Beobachter anhand der beiden
großen Sonnenwendmarken und der Gestaltung des Sitzpodestes erkennen kann.
Gestaltung des Sitzpodestes in der Mitte des Observatoriums.
Der Aufgangsbereich der Sonne zwischen Sommer- und
Wintersonnenwende überdeckt einen Sektor von 80°
(Untergangsbereich analog).
Die besonderen Daten bzw. Sonnenstände, die im Horizontobservatorium durch
Peilmarken angezeigt werden, sind durch acht Sonnensymbole auf der Ekliptiklinie
der drehbaren Sternkarte hervorgehoben. Es handelt sich dabei um die
Sonnenwenden am 21. Juni und am 21./22. Dezember, die Tag-Nacht-Gleichen am
21. März und 23. September, sowie die Quartalstage am 5. Februar, 6. Mai, 5.
August und 5. November, die zeitlich genau in der Mitte zwischen den
Sonnenwenden und den Tag-Nacht-Gleichen liegen. Durch Drehen der Sternkarte
kann man diese acht Sonnenstände an den betreffenden Daten mit den Peillöchern
auf dem Horizont zur Deckung bringen. Die großen Sonnenwendpeilmarken sind in
einer Höhe von 2° über dem Horizont angelegt, die kleineren Peilmarken für die
Quartalstage in einer Höhe von 1°.
Peilmarken für bestimmte Sonnenstände.
Die großen Marken mit dem großen Loch
dienen der Anzeige der Sonnenwenden
(hier Aufgang der Sommersonne am 21.
Juni). Die kleineren Peilmarken mit dem
kleinen Loch zeigen die Sonnenbahnen an
den Quartalstagen an (hier Aufgang der
Sonne am 6. Mai bzw. am 5. August)
Bestimmung der Zeitpunkte bestimmter Ereignisse
Zur Bestimmung der Zeitpunkte dieser oder anderer Ereignisse wie z.B. beliebiger
Sonnenaufgänge oder Meridiandurchgänge stellt man die Sternkarte so ein, dass
das betreffende Ereignis (z.B. Durchgang der Sommersonne am 21. Juni durch das
Loch der nordöstlichen großen Sonnenwendmarke in 2° Höhe) dargestellt ist und
liest an den äußeren Skalen Datum und Uhrzeit ab (in diesem Beispiel 4.04 Uhr am
21. Juni). Bei der Uhrzeit auf dem Deckblatt der Sternkarte handelt es sich um die
sog. Wahre Ortszeit (WOZ), die erst noch durch Anbringung einer
datumsabhängigen Korrektur in die Mitteleuropäische Zeit MEZ oder
Mitteleuropäische Sommerzeit MESZ (gilt vom letzten Sonntag im März bis zum
letzten Sonntag im Oktober) umzuwandeln ist. Die folgende Tabelle listet diese
Korrekturwerte für die Monatsersten auf. Für den 21. Juni entnimmt man + 1h 33min,
die zur Sternkartenablesung in WOZ hinzuzurechnen sind, um zur MESZ zu
gelangen. Man erhält demnach für das Ereignis (Sommersonne im Loch der
nordöstlichen Sonnenwendpeilmarke) den Zeitpunkt 5.37 Uhr MESZ.
Die Korrektur setzt sich zusammen aus einem festen Anteil von +31 Minuten, der auf
den Längengradunterschied zum 15. östlichen Längengrad, den Bezugsmeridian der
Mitteleuropäischen Zeitzone, zurückgeht und einen im Laufe des Jahres zwischen
+14 und -16 Minuten schwankenden Wert, die sog. Zeitgleichung, die von der
Neigung der Erdachse und der nicht ganz kreisförmigen Erdbahn herrührt, die von
der Erde mit ständig wechselndem Tempo durchlaufen wird.
Tabelle zur Umwandlung der WOZ in die MEZ oder MESZ
1. Januar
+
35 min
1. Februar
+
45 min
1. März
+
44 min
1. April
+
1h
35 min
1. Mai
+
1h
28 min
1. Juni
+
1h
29 min
1. Juli
+
1h
35 min
1. August
+
1h
38 min
1. September
+
1h
31 min
1. Oktober
+
1h
21 min
1. November
+
15 min
1. Dezember
+
20 min
Die großen Bögen des Horizontobservatoriums
Die markanten Bögen des Observatoriums stellen Koordinaten am Himmel dar. Der
Meridianbogen teilt den Himmel in eine östliche Hälfte (aufsteigende
Gestirnsbahnen) und eine westliche (absinkende Gestirnsbahnen). Bei der
gewählten Kartenprojektion ist die Darstellung des gesamten Meridianbogens nicht
möglich. Gezeigt sind ein großes Stück des Südmeridians und ein kleines Teilstück
des Nordmeridians (am unteren Rand der Karte).Täglich kommt es um 12 Uhr WOZ
zum Sonnenhöchststand im Süden. Im Observatorium ist die Sonne dann für einige
Minuten hinter dem Meridianbogen verborgen. Die Korrekturwerte der obigen Tabelle
geben an, um welche Uhrzeit in ME(S)Z dieses Ereignis im Laufe des Jahres
stattfindet. Man rechnet sie einfach zu 12 Uhr WOZ hinzu und erhält die
Kulminationszeiten der Sonne in ME(S)Z.
Der Äquatorbogen teilt den Himmel in eine nördliche und eine südliche Hemisphäre.
Er erhebt sich im Ostpunkt über dem Horizont und senkt sich im Westpunkt in ihn
hinein. Die Zeitskala, die sich am Rand des Deckblatts der Sternkarte befindet
(Stundenzählung in WOZ) ist im Horizontobservatorium auf dem Äquatorbogen
angebracht. Mit ihrer Hilfe lässt sich die Wanderung der Gestirne am Himmel
verfolgen, was mit der drehbaren Sternkarte durch Drehung der hinterlegten
Sternkarte im Uhrzeigersinn simuliert wird.
Im Schnittpunkt der beiden Bögen befindet sich ein Sehrohr, welches den Blick auf
die Sonne an den Tag-Nacht-Gleichen zur Ortsmittagszeit (12 Uhr WOZ) eröffnet. Es
sind die einzigen Zeitpunkte, zu denen die Sonne an den Tag-Nacht-Gleichen (21.
März und 23. September) im Observatorium sichtbar ist.
Sternzeitbestimmung im Horizontobservatorium
Mit der drehbaren Sternkarte lassen sich beliebige Stellungen des Himmels in Bezug
zum Horizont einstellen. Jeder Position des Himmels wird eine sog. "Sternzeit"
zugeordnet. Maßgeblich für den Wert der Sternzeit ist die Stellung des
Frühlingspunktes (Schnittpunkt der nach Norden aufsteigenden Ekliptik mit dem
Himmelsäquator, auch Sonnenposition am 21. März). Steht der Frühlingspunkt im
Süden, Westen, Norden oder Osten, so spricht man von den Hauptsternzeiten 0, 6,
12 und 18 Uhr.
Zur Anzeige der vier Hauptsternzeiten sind im Observatorium Sternpeilungen auf die
Sterne Beteigeuze im Sternbild Orion und Capella im Sternbild Fuhrmann gesetzt.
Die drei Masten für diese Sternzeitpeilungen sind auf dem Deckblatt der drehbaren
Sternkarte als schwarze Striche sichtbar, die den Horizont im Osten, Westen und
Norden überragen.
Steht der Stern Beteigeuze an der Spitze des östlichen (westlichen) Mastes, so
beträgt die Sternzeit 0 Uhr (bzw. 12 Uhr). Steht der Stern Capella an der Spitze des
nördlichen Mastes, so ist die Sternzeit 18 Uhr. Die vierte Hauptsternzeit - 6 Uhr - tritt
ein, wenn der Stern Beteigeuze nach seinem Meridiandurchgang wieder rechts des
Meridianbogens sichtbar wird.
Jeden Tag treten alle vier Zeitpunkte ein, jedoch sind einige davon jeweils nicht
sichtbar, da sie jahreszeitenabhängig am Tage stattfinden können. Mit der drehbaren
Sternkarte kann man die Zeitpunkte der sichtbaren Hauptsternzeiten bestimmen.
Man stellt die Hauptsternzeiten mit der Sternkarte ein und bestimmt ihre Zeitpunkte
am ausgewählten Datum in WOZ. Ist die Sonne am ausgewählten Datum über dem
Horizont bzw. in Horizontnähe so ist Tag bzw. Dämmerung und die Sterne sind nicht
sichtbar. Für die sichtbaren Ereignisse, die in der dunklen Nacht eintreten, bestimmt
man den Zeitpunkt in ME(S)Z durch Anbringung der Zeitkorrektur (siehe obige
Tabelle) an die WOZ. Am 1. Mai z.B. erhält man folgende Zeitpunkte in MESZ für die
Hauptsternzeiten:
Sternzeit
0
6
12
18
WOZ
9.28
15.27
21.26
3.25
MESZ
10.56
16.55
22.54
4.53
Sternpeilung möglich
nein
nein
ja
ja
Am 1. Mai sind nur die Sternpeilungen für die Hauptsternzeiten 12 Uhr (Beteigeuze
an der Spitze des westlichen Sternmastes) und 18 Uhr (Capella an der Spitze des
nördlichen Stermastes) möglich. Die beiden anderen Ereignisse (0 Uhr, Beteigeuze
am östlichen Sternmast; 6 Uhr, Beteigeuze direkt rechts neben dem Meridian) finden
am Tag statt, wie man auf der Sternkarte anhand der Position der Sonne auf der
Ekliptik am 1. Mai erkennen kann. Die Sonne ist dann jeweils oberhalb des
Horizontes.
Nachweis der Präzessionsbewegung der Erdachse im Horizontobservatorium
Die Erdachse deutet derzeit in Richtung eines Sterns, der "Polarstern" genannt wird.
Wegen einer sehr langsamen Taumelbewegung der Erdachse, die als
"Präzessionsbewegung" bezeichnet wird, bewegt sie sich in 25800 Jahren einmal
ganz auf einem Kegelmantel herum. Infolgedessen verändern alle Sterne ihre Lage
systematisch in Relation zur Äquatorebene der Erde. Jeder Stern wird deshalb im
Laufe der Zeit auf anderen Bahnen als heute über den Himmel wandern.
Taumelbewegung der Erdachse
Peilung auf den Stern Arktur zum Nachweis der
Taumelbewegung der Erdachse.
Zum Nachweis dieser Bahnverlagerung befindet sich im Horizontobservatorium eine
besondere Peileinrichtung. Da die Verlagerung sehr langsam erfolgt, kann ihre
Auswirkung mit einer einfachen Peilung und bloßem Auge frühestens nach Ablauf
von Jahrzehnten beobachtet werden. Die Peilung im Horizontobservatorium basiert
auf der mehrmaligen Verschwindung des Sterns Arktur im Sternbild Bärenhüter
hinter den Zinken eines genau justierten Kamms.
Derzeit wird Arktur auf seiner Bahn fünfmal von den Zinken des Kamms überdeckt. In
zehn Jahren, wenn sich seine Bahn aufgrund der Taumelbewegung der Erdachse
etwas nach unten verlagert hat, beobachtet man nur noch drei Verschwindungen und
in 20 Jahren nur noch eine.
Die Peilung auf den Stern Arktur im Sternbild Bärenhüter ist auf der drehbaren
Sternkarte ebenfalls berücksichtigt. Da diese Peilung im Horizontobservatorium vom
Rand der Fläche erfolgt, mit Blick durch das Loch der nordöstlichen Quartalsmarke
auf den Zinkenkamm, ist sie in ihrer realen Gestalt jedoch auf der Sternkarte nicht
darstellbar. Die Sternkarte geht immer von einer Beobachtung aus dem Mittelpunkt
des Observatoriums aus. Stattdessen wurde nur die Himmelsposition des
Zinkenkamms, der tatsächlich auf dem nördlichen Sternmast für die CapellaSternzeitpeilung sitzt, auf dem Deckblatt der Sternkarte eingetragen (rechts unterhalb
des Westpunktes).
Mithilfe der drehbaren Sternkarte lässt sich die Zeit bestimmen, zu der an einem
bestimmten Tag Arktur hinter dem Zinkenkamm vorbeiläuft. Dazu dreht man die
Sternkarte, bis Arktur sich in der richtigen Position hinter dem Kamm befindet und
liest zum gewünschten Datum die Uhrzeit in WOZ ab. Diese ist noch mit der obigen
Tabelle in eine ME(S)Z umzuwandeln. Zu beobachten ist diese Arkturpeilung
natürlich nur dann, wenn es zu diesen Zeiten Nacht ist. Am 1. November z.B. steht
Arktur um 18.41 WOZ hinter dem Zinkenkamm, also um 18.56 MEZ.
Sonnenuntergang ist am 1. November um 16.49 WOZ bzw. 17.04 Uhr MEZ. Die
Dämmerung ist gegen 18.20 Uhr MEZ beendet und somit ist Arktur sichtbar, wenn er
um 18.56 Uhr MEZ hinter dem Zinkenkamm steht.
Bastelanleitung für die Sternkarte
Beide Teile der drehbaren Sternkarte - die farbige Sternkarte und das Deckblatt ausdrucken. Das Deckblatt mit einem Kopierer auf eine transparente Kopierfolie
übertragen. Die Kartenblätter jeweils entlang der äußeren Kreislinie ausschneiden
und im Mittelpunkt mit einem Druckknopf verbinden. Fertig ist die drehbare
Sternkarte für das Horizontobservatorium auf der Halde Hoheward!
Westfälische Volkssternwarte und Planetarium Recklinghausen
Initiativkreis Horizontastronomie im Ruhrgebiet e.V.
Stadtgarten 6
45657 Recklinghausen
www.sternwarte-recklinghausen.de
www.horizontastronomie.de
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