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Himmelsglobus
Die Erfindung bezieht sich auf einen Himmelsglobus, aus einer in den Polen drehbar gelagerten Ku- gel aus durchsichtigem Material mit auf der Kugel wölbungsrichtig angezeigten Sternen, Sternbildern u. dgl.
Es ist bekannt, zur Anschaulichmachung der Sternbilder, Sterne und Erscheinungen im Weltall alles von der Erde aus Sichtbare auf einer Kugel anzuzeigen. Diese bekannten Abbildungen, eben die Him- melsgloben, ergeben jedoch lediglich eine Ansicht des Weltalls, wie sie unter der Voraussetzung, dass die Sterne sich tatsächlich auf einer Kugel anordnen lassen, ein ausserhalb des Weltalls stehender Betrach- ter spiegelbildlich sehen würde. Tatsächlich befindet sich jedoch der Betrachter auf der Erde in der Mitte der Kugel. Die Abbildung auf den bekannten Himmelsgloben 1st daher wölbungsverkehrt und entspricht nicht den Tatsachen. Dadurch ergeben sich auch bei Demonstrationen von Vorgängen am Himmel Schwierigkeiten.
Ferner sind Globuskugeln aus durchsichtigem Material bekannt, in denen Demonstrativobjekte, wie eine Erdkugel, verschiebbare Horizontplatte oder eine Füllung mit einer undurchsichtigen Flüssigkeit zur
Erzielung eines Horizontäquivalents, angeordnet sind. Mit diesen Globen kann die Horizontbewegung u. dgl. gut demonstriert werden. Da man jedoch durch die im Inneren der Kugel befindlichen Demonstrationsmittel an der Durchsicht durch den Mittelpunkt der Kugel gehindert ist, und überdies Sternabbildungen auf der Rückseite der Kugel nicht ohne weiteres klar ersichtlich sind, muss sich die Betrachtung dieser bekannten Kugel gleichfalls auf die Oberfläche beschränken. Der Betrachter hat einen Standpunkt ausserhalb des fiktiven Weltalls und sieht daher im Gegensatz zur Wirklichkeit, die eine Erde im Mittelpunkt des Alls ist, das Firmament wölbungsverkehrt.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile dadurch, dass die Himmelsglobuskugel leer ist und mindestens teilweise gegen einen zu den Sternen, Sternbildern u. dgl. einen Kontrast bildenden, den Globus schalenförmig umgebenden Hintergrund gelagert ist.
Durch diese Massnahme ist der Betrachter in der Lage, ungestört durch die Vorderseite der leeren, undurchsichtigen Globuskugel die Rückseite mit allen Sternbildern zu betrachten, die durch den Kontrasthintergrund sichtbar werden. Er blickt dabei durch den Mittelpunkt oder annähernd durch den Mittelpunkt der Kugel und bekommt daher eine Ansicht der Rückseite der Globuskugel, die weitestgehend der Ansicht des Firmamentes von der Erde gleicht. Er betrachtet die Sterne und Sternbilder wölbungsrichtig. Bei Drehung des Himmelsglobusses um die Pole kann damit die entgegengesetzte Drehung der Erde ansichtsrichtig nachgeahmt werden.
Da ein Kontrasthintergrund vorhanden ist, heben sich die Zeichen auf der Rückseite der Globuskugel sehr gut sichtbar vom Hintergrund ab, während man durch die Vorderseite der Globuskugel und die darauf befindlichen Zeichen wie durch einen weitmaschigen Vorhang ungehindert durchblicken kann.
Zur Erweiterung des Anwendungs- und Demonstrationsbereiches wird vorgeschlagen, dass die durchsichtige Himmelsglobuskugel in einer Halbkugel gelagert ist, deren eine Hälfte mit einer Kontrastfarbe zu den Sternen, Sternbildern u. dgl., die zweite Hälfte in einer kontrastlosen Farbe zu den Sternbildern u. dgl. an der durchsichtigen Globuskugel ausgekleidet oder gefärbt ist. Die Trennungslinie zwischen der kontrastierenden und kontrastlosen Hälfte stellt dabei den Horizont dar. Bei einer derartigen Ausbildung ist nur der Teil der Zeichen auf der Rückseite der Globuskugel sichtbar, der sich vor dem kontrastreichen Teil der Halbkugel befindet, während die übrigen Zeichen schlecht und praktisch nicht sichtbar sind.
Falls
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nun die Pole des Himmelsglobusses gegen die Achse der kontrastreichen und kontrastarmen Hälfte der
Halbkugel, die, da die Trennungslinie zwischen kontrastreich und kontrastarm den Horizont darstellt, durch Zenit und Nadir geht, geneigt ist und die Globuskugel gedreht wird, kann man das Sichtbarwerden und Unsichtbarwerden der Sterne und Sternbilder über dem Horizont beobachten. Die Neigung der Polachse zur Horizontebene entspricht dabei der geographischen Breite.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die 3terne und Zeichen in Weiss an der durchsichtigen Glo'- buskugel angezeichnet sind und eine Hälfte der Hintergrundhalbkugel, die die Himmelskuppel darstellt, schwarz, die zweite Hälfte weiss ist. Es sind jedoch auch andere zu einander kontrastierende Farben mög- lich.
Es wird weiter zur Erweiterung der Demonstrationsmöglichkeit vorgeschlagen, dass die Polarachsen, auf denen die durchsichtige Globuskugel zur Nachbildung des Tagesablaufes drehbar gelagert ist, in einem mittleren Ring zur Einstellung der geographischen Breite eines Betrachtungspunktes auf der Erde radial ver- schiebbar gelagert sind und der mittlere Ring um eine senkrecht zur Trennungsebene zwischen kontrast- reichem und kontrastarmem Teil (Horizont) der Halbkugel durch den Mittelpunkt (und Zenit und Nadir) gehende Achse zur Einstellung der Himmels- und Blickrichtung eines Beobachters auf der Erde drehbar ist. Durch die Verdrehung des mittleren Ringes beschreiben die Pole der Globuskugel eine Kreisbahn am
Horizont, die der Relativbewegung des Polarsternes entspricht, wenn sich ein Beobachter auf der Erde um seine Achse dreht.
Da nur eine Hälfte des sichtbaren Sternhimmels sich von der kontrastreichen Halbku- gel oberhalb des Horizontes abhebt, was ja den tatsächlichen Verhältnissen entspricht, da man ja auf der
Erde nur in einer Blickrichtung sehen kann, ist es notwendig und möglich, durch Verdrehen des mittleren
Ringes die Blickrichtung zu verändern.
Zur leichten Einstellung der Blickrichtung wird vorgeschlagen, dass der mittlere Ring mit einem an einer in der Halbkugel bzw. an einem Lagerring drehbaren Achse angeordneten Handrad mit Windrosen- einteilung verdrehbar ist.
Da unter Umständen auch die Betrachtung des Zenits von Interesse sein kann, dieser jedoch bei einer
Halbkugel nur zur Hälfte sichtbar ist und weiter erst durch Verdrehen des mittleren Ringes über das Hand- rad mitWindroseneinteilung sichtbar wird, wird vorgeschlagen, dass der kontrastreiche Teil der Halbku- gel durch Aufsetzen einer kontrastreichenPolkappe über dem Zenit zur Betrachtung des Zenits und dessen
Umgebung vergrössert werden kann. Es hat sich gezeigt, dass diese Vergrösserung bis 450 ohne weiteres vorgenommen werden kann, ohne dass dadurch die andern Beobachtungen und Demonstrationen gestört werden.
Um den Zenit und andere Abbildungen zwischen Zenit und Horizont gut und bequem durch den Mit- telpunkt des Himmelsglobusses betrachten zu können, wird vorgeschlagen, dass die Halbkugel um eine Achse senkrecht zur Achse zwischen Zenit und Nadir schwenkbar ist. Mit dem Windrosenhandrad kann diese Schwenkung bequem durchgeführt werden. Praktisch wird die Schwenkkonstruktion durch einen äusse- ren Ring gebildet, der in einem Instrumentengestell um eine horizontale Achse schwenkbar ist und in dem der mittlere Ring senkrecht zur horizontalen Achse verdrehbar ist.
Der Anwendungsbereich kann noch dadurch ergänzt werden, dass die äussere Seite der Halbkugel als
Erdglobus ausgebildet ist und durch eine weitere Hälfte ergänzt ist. Diese weitere Hälfte bildet eine Ab- deckung des Himmelsglobusses und kann diesen zur Gänze einschliessen, so dass die Ansicht in geschlosse- nem Zustand der eines Erdglobusses gleicht.
Die Erfindung ist an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläu- tert, ohne sich darauf zu beschränken.
Fig. l zeigt eine Seitenansicht eines Himmelsglobusses in der Halbkugel mit den Demonstrationshilfen, Fig. 2 eine Frontansicht mit Teilschnitt der Lagerung und Fig. 3 eine Seitenansicht von Fig. 2.
Der durchsichtige Himmelsglobus 1 besteht aus einer durchsichtigen Hohlkugel aus Glas, Plexiglas oder einem andern durchsichtigen Material. Darauf sind die Fixsterne, die Stunden- und Parallelkreise, die Ekliptik, Beschriftung usw. in lichten Farben gezeichnet. Es können für verschiedene Zeichen ver- schiedene Farben gewählt werden, so für Sterne und andere Zeichen, die zeitweise unsichtbar sein sollen, Farben, die mit einem Teil 7 der Hintergrundhalbkugel 6 kontrastieren, mit einem weiteren Teil 8 nicht, und für andere Zeichen, die immer sichtbar sein sollen, Farben, die mit beiden Halbkugelteilen kontrastieren. Der Himmelsglobus 1 hat zwei kleine runde Pollöcher, in die zwei kurze Achsstummel 4 ragen, die auf einem inneren Ring 2 befestigt sind. Auf diesen Achsstummeln 4 ist der Himmelsglobus um die Polachse verdrehbar.
Eine Drehung entspricht dem Ablauf eines Tages. Der innere Ring ist radial verdrehbar in einem mittleren Ring 3 gelagert. Diese Lagerung erfolgt durch Aufbiegen von kurzen vorstehenden Lappen 5 des inneren Ringes über den Durchmesser des mittleren Ringes und ist aus den Fig. 2 und 3 er-
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sichtlich. Der mittlere Ring hat eine Gradeinteilung für die Himmelspole der Glaskugel, u. zw. vom Zenit nach links für den Nordpol von + 900 bis - 900 und vom Zenit nach rechts für den Südpol von - 900 bis + 900. Dreht man den inneren Ring 2 im mittleren Ring 3, so kann man die Polhöhe bzw. die Achse 10 des Himmelsglobusses beliebig verstellen. Das bedeutet, dass der Himmelsglobus oder der Sternenhim- mel für jeden Erdenpunkt einstellbar ist.
Der mittlere Ring besitzt zwei gegenüberliegende auf einer Achse durch den Mittelpunkt nach aussen weisende Achsstummel 11. Auf diesen Achsstummeln 11 ruht zwischen
Distanzhaltern 12 eine Halbkugel 6. Auf der Aussenseite dieser Halbkugel 6 ist ein Erdglobus aufgezeich- net, der durch eine zweite Globushälfte ergänzt werden kann, wenn der Himmelsglobus geschlossen wer- den soll. Gelagert ist dieser Erdglobus in den Polen. Die Innenseite der Halbkugel 6 ist zur oberen Hälfte dunkel und zur zweiten Hälfte hell gefärbt. Die Trennungslinie zwischen der dunklen Hälfte 7 und der hellen Hälfte 8, die bei der Betrachtung und Einstellung des Himmelsglobusses den Horizont 9 bildet, be- findet sich in der Mittelebene zwischen den beiden Lagerpunkten der Halbkugel, die Zenit und Nadir dar- stellen.
Die obere dunkle Hälfte 7 kann durch eine Zenitkappe nach vorne bis zu 450 vergrössert werden und stellt dann mehr als die Hälfte der sichtbaren Himmelskuppel dar. Ferner wird der Horizont durch einen Draht nach vorne ergänzt. Ergänzende Zenitkappe und Horizontergänzung sind bei geschlossenem
Erdglobus unsichtbar. Der geschlossene Erdglobus lässt sich um seine Polachse drehen. Um den Erdglobus spannt sich ein äusserer Ring 13, der seinerseits um horizontale Achsstummel 14, die in einem Instrumen- tenständer 15 gelagert sind, schwenkbar ist. Senkrecht zur Verbindungslinie der Achsen 14 sind im äusse- ren Ring in Ausnehmungen die Achsstummel 11 des mittleren Ringes 3 gelagert. Der untere Achsstummel
11 erweitert sich an seinem unteren Ende zu einer schweren Windrose.
Denkt man sich in den Mittelpunkt dieses Systems, also in den Mittelpunkt des Himmelsglobusses 1 und der Halbkugel 6 bzw. des Erdglobusses versetzt, so ist die Innenfläche des Erdglobusses die Weltku- gel. Dem Betrachter auf der Erde ist es aber nur möglich, die über dem Horizont befindliche halbe Welt- kugel jeweils zu sehen. Deshalb ist die halbe Innenfläche 7 des Erdglobusses dunkel, schwarz oder blau, gefärbt. Sie stellt den Nachthimmel vor. Die untere Halbkugel 8 ist weiss oder gelb gefärbt und stellt den unsichtbaren Teil der Himmelskugel dar. Die Trennungslinie zwischen schwarzem und weissem Teil ist der Horizontkreis. Ist der Erdglobus geöffnet, d. h. die vordere Hälfte abgenommen oder ausgeschwenkt und die rückwärtige Halbkugel 6 am äusseren Ring 13 fixiert, so kann der Himmelsglobus 1 benützt werden.
Blickt man nämlich durch die Kugel 1, dann sind die hellen Zeichen auf ihrer rückwärtigen Seite deutlich vor dem dunklen Hintergrund der Himmelskuppel zu sehen, welche der Betrachtung des Sternenhimmels in der freien Natur gleichkommt. Die Konstruktion gestattet die Einstellung des Himmelsglobusses für jeden Punkt der Erde durch die Einstellung der Polhöhe bzw. der gewünschten geographischen Breite. Dies geschieht durch Verdrehen des inneren Ringes 2 im mittleren Ring 3, bis die Drehachse des Himmelsglobusses von der Horizontebene den nötigen Winkelabstand 19 aufweist.
Die Verhältnisse für jeden beliebigen Tag eines Jahres können durch die Markierungen der mittleren Sonnenposition mittels einer Haftfigur auf dem entsprechenden Tagespunkt am Himmelsäquator und der wahren Sonnenposition mittels Haftfigur am entsprechenden Tagespunkt der Ekliptik auf der Glaskugel eingestellt werden. Jede Tagesstunde (mittlere Zonenzeit) ist durch die Einstellung des Abstandes in Winkelgraden zwischen dem Schnittpunkt des jeweils eingestellten Horizontpunktstundenkreises - Himmelsäquator - und des mittleren Sonnentagespunktes am Himmelsäquator, einstellbar. Der Horizontostpunkt ist immer 6 Uhr, der Horizontwestpunkt ist immer 18 Uhr, der Horizontsüdpunkt für die nördliche Erdkugel 12 Uhr und für die südliche Erdkugel 24 Uhr. Der Horizontnordpunkt ist für die nördliche Erdkugel 24 Uhr und für die südliche Erdkugel 12 Uhr.
Befindet sich die Sonnenhaftfigur für die wahre Sonnenposition auf der Ekliptik unter der Horizontlinie 9, so ist Nacht, ist sie darüber, so ist Tag. Für den Blick nach einer bestimmten Himmelsrichtung erfolgt die Einstellung durch eine entsprechende Drehung des mittleren Ringes 3 mit der Windrose 16 um die durch die Achsstummeln 11 gehende Zenit-Nadir-Achse. Für den Blick nach dem Zenit wird der Globus um die Achse 14 geschwenkt.
Ferner kann jeder Ort auf der Erde durch die Position eines Gestirnes ermittelt werden (Navigation), sofern der Wert fürAzimut (Stundenwinkel), Höhe, Datum und Uhrzeit bekannt sind. Ausserdem zeigt der Himmelsglobus den Unterschied zwischen"wahrer"und"mittlerer"Sonnenzeit an (Zeitgleichung).
So wie die Sonne, können auch der Mond und die Planeten des Sonnensystems an Hand einer Tabelle für Wandelsterne mittels Haftfiguren auf der Globuskugel 1 markiert werden und die Verhältnisse für jeden Ort der Erde, jede Jahreszeit und jede Tageszeit dargestellt werden.
In Fig. 1 ist der Himmelsglobus 1 für etwa 45 eingestellt und der mittlere Ring 3 mit dem inneren Ring aus der Ebene der Mittelfläche der Halbkugel 6 herausgedreht. Der Anschaulichkeit halber sind in den Fig. 2 und 3 die Achsverhältnisse für eine Höhe von 900 gezeigt, wobei Achsstummel 4 und Achsstum-
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mel 11 in einer Achse liegen. Wie aus Fig. 2 und 3 deutlich sichtbar ist, kann sich der Himmelsglobus 1 auf dem Achsstummel 4 drehen. Der Achsstummel 4 ist über den inneren Ring 2 und die'Lappen 5 relativ zum mittleren Ring 3 in Richtung der Pfeile 18 verschiebbar. Der Achsstummel 11 mit dem Ring 3 und damit auch dem inneren Ring 2 ist im äusseren Ring 13 entsprechend dem Kreispfeil 17 verdrehbar. Die Halbkugel 6 ist entweder mit dem äusseren Ring 13 verbindbar oder um den Achsstummel11 drehbar.
Der äussere Ring 13 ist im Gestellt 14 schwenkbar.
Das Ausführungsbeispiel lässt zahlreiche Variationen zu. So können beispielsweise andere Achseinteilungen, zusätzliche Beschriftungen oder zusätzliche Einstellungserleichterungen angeordnet werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Himmelsglobus aus einer in den Polen drehbar gelagerten Kugel aus durchsichtigem Material mit auf der Kugel wölbungsrichtig angezeigten Sternen, Sternbildern u. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die Himmelsglobuskugel (1) leer ist und mindestens teilweise gegen einen zu den Sternen, Sternbildern u. dgl. einen Kontrast bildenden, den Globus schalenförmig umgebenden Hintergrund (7) gelagert ist.