Beobachtungen am Himmel - Gymnasium Liestal: … · Beobachtungen am Himmel Manuel Erdin Gymnasium Liestal, 2010. Grundsätze ... Tierkreiszeichen. Präzession

Beobachtungen am Himmel

Manuel ErdinGymnasium 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

ZeitgleichungEin 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 SternkarteEin Beispiel

• Wie sieht der Sternenhimmel heute um 21 Uhr in Liestal aus?

• 21:00 MEZ entspricht in Liestal 20:30 MOZ.

• 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.

• Die Ellipse zeigt nun den Horizont.

Drehbare SternkarteEin 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.