Lehr- und Experimentiergerät zur Himmelskunde Der Lehre von den Bewegungen der Himmelskörper ist in den Schulen einer nur wenig zurückliegenden Zeit nur geringe Beachtung geschenkt worden.
Die grossen Erfolge der Weltraumfahrt haben in den letzten Jahren die Probleme der Himmelskunde in den Mittelpunkt des allgemeinen Interesses gerückt, und man empfindet es als einen Mangel, dass selbst über die ein fachsten Erscheinungen kaum die einfachsten, grund legenden Kenntnisse vorhanden sind.
Die bisherige geringere Berücksichtigung der Him melskunde im Unterricht ist wohl zum grossen Teil dar auf zurückzuführen, dass es sich um Begriffsbildungen handelt, die nicht ohne eine sorgfältige Veranschau lichung gewonnen werden können und für die den Schu len zweckmässige Unterrichtsmittel meist fehlen.
Das vorliegende Lehr- und Experimentiergerät zur Himmelskunde will dem Bedürfnis nach Veranschau lichung in der Himmelskunde entgegenkommen und will damit sowohl dem Unterricht, als auch den privaten Interessen dienen und eine durch Experimente gestützte Einführung in die Verhältnisse des Himmelsraumes er möglichen.
Bisher musste man sich mit einer unbefriedigenden Veranschaulichung begnügen, wie mit einer zum Teil drehbaren Sternkarte oder eine einfachen kugelförmigen Darstellung des Sternhimmels. Durch die Darstellung des Himmels in einer einfachen, zwar zum Teil drehbaren Ebene (Sternkarte) oder auf der Aussenseite einer Kugel fläche war die dadurch erzeugte falsche Vorstellung über den umlaufenden Fixsternhimmel nicht zu vermeiden.
Das erfindungsgemässe Gerät vermeidet diese Nach teile, und ist gekennzeichnet durch eine lichtdurchlässige, faltbare, flexible, kugelförmige Hülle, die von innen her beleuchtbar ist und im Gebrauchszustand einen Him melsglobus darstellt. Dabei ist in bevorzugter Weise die Erde in die Mitte des Himmelsraumes gestellt, wodurch es dem Beobachter gestattet, die Sterne von der Innen seite des Himmels her zu betrachten.
In zweckmässiger Ausgestaltung kann der Teil, der für den Bewohner der entsprechenden Erdhälfte ohne hin nicht sichtbar ist, offen gelassen oder durchsichtig gehalten sein, damit man durch diesen Teil in das Innere des Globus hineinsehen und die in der Globushülle dar gestellten Sternbilder gewissermassen von der Erde aus nach oben betrachten kann.
Weil der Transport einer voluminösen Globuskugel kostspielig ist, wird die Globushülle aus flexiblem Ma terial angefertigt und kann für den Transport zusammen gefaltet werden. Für den Gebrauch wird die Hülle zweck- mässig durch ein Drahtgestell aufgespannt oder aufge blasen werden.
Die Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel ein derarti ges, kugelförmiges Drahtgestell 4, das aus einer Achse 5 mit zwei aufgesetzten Polscheiben und einer Anzahl in diese eingesetzte federnde Stahldrähten besteht. Die rechtwinklig in die Polscheiben eingesteckten Globus drähte biegen sich durch ihre Elastizität zu einer genauen Kugelform.
Vorteilhaft besteht die Kugelnhülle 1 aus elastischem Material, wobei ein Teil der Kugelhülle offen geblieben ist. Dadurch ist es möglich, die Kugelhülle 1 über das Drahtgestell zu streifen und dieses anschliessend zu spannen.
In der kugelförmigen Fläche der Hülle können die Sterne vorteilhaft durch Einprägungen 2 markiert sein, wodurch sie heller erscheinen. Zur besseren Orientierung können die Sterne durch reliefartig erhobene und dadurch dunk ler erscheinende Linien 3 zu Sternbildern verbunden sein (Fig. 5).
Der Sternglobus mit seiner die Himmelsachse dar stellenden Achse kann drehbar auf einem in der Neigung verstellbaren Tragstab 6 gelagert sein. Die Neigung der Achse kann so gewählt werden, dass je nach der geogra phischen Breite des Beobachtungsorts der Globus so steht, dass die Achse nach dem Polarstern gerichtet ist.
Durch diese Orientierung nach dem Polarstern und durch die Möglichkeit, in den Himmel hineinzusehen, kann der Himmel für jeden Tag und jede Stunde des Jahres genau eingestellt werden; man hat dabei den Vor teil dass der im Innern des Globus gesehene Stern am Himmel in genau der gleichen Richtung gesehen werden kann, und die Ähnlichkeit mit dem natürlichen Anblick hergestellt wird. Dadurch wird die Orientierung und die Auffindung eines Sternbildes am wirklichen Himmel we sentlich erleichtert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 4 der Zeichnung näher beschrieben.
In der Fig. 1 ist dargestellt, wie über die Mitte der Globuskugel ein Horizontring 9 gestülpt ist, der von drei Stäben gehalten ist.
Der Horizontring 9 teilt den Himmelsraum in die für den Beobachter sichtbare und unsichtbare Hälfte auf. Indem man den Sternglobus um den Abstand eines durch die Globusdrähte dargestellten Meridians weiter dreht, verändert sich die Lage des gesamten Sternhim mels um die Veränderung, wie sie am wirklichen Himmel nach dem Ablauf von zwei Stunden eingetreten ist.
Auf dem Horizontring 9 ist eine Teilung in Monate und Tage angebracht. Indem man den Teilstrich eines bestimmten Monats und Tages mit dem zu der entspre chenden Tageszeit gehörenden Meridiandraht in über einstimmung bringt, kann man die für jeden Tag und jede Stunde des Jahres zutreffende Stellung des Stern himmels zur Einstellung bringen und dann jede Stern gruppa spielend am Himmel finden.
Wenn man die Sterne in der dunklen Globushaut durch kleinere oder grössere Einprägungen 2 darstellt, die mehr oder weniger hell erscheinen, und wenn die Kugel durch eine in die Mitte eingesetzte Glühlampe beleuchtet wird, lassen sich die Sterne auch von der Aussenseite des Himmels betrachten, weil sie als grös- sere und kleinere Lichtpunkte erscheinen.
Gemäss Fig. 2 ist in die Mitte des Himmelsraumes ein Modell der Erdkugel drehbar eingesetzt. Ein auf der Erdkugel angebrachter Spiegel 11 bewirkt, dass bei still stehender Globushülle für den Beobachter auf der Erde der anschauliche Eindruck des Vorüberziehens der Stern bilder entsteht.
Durch die Möglichkeit, weitere Modelle des Sonnen- svstems in den Himmelsraum einzuführen, erfüllt das Gerät auch die Aufgabe eines Planetariums und Luna- riums und gestattet uns auch, den Umlauf der Erde um die Sonne während eines Jahres und die gleichzeitige Rotation um die eigene Achse, wie sie während eines Tages stattfindet, darzustellen.
In Fig. 3 ist von unten her die seitwärts abgewinkelte Tragachse für die Erdkugel eingezeichnet, und von oben her ist der Träger für eine Glühlampe 12 eingeführt, die die leuchtende Sonne darstellen soll.
Wenn man am unteren Knopf dreht, bewegt sich die Erde in einem Kreise um die Sonne.
Das Ende des Erdtragrohres ist so abgewinkelt, dass die darauf gesetzte Erdkugel sich in genau paralleler Rich tung wie die Himmelsachse dreht.
Während des Umlaufs um die Sonne muss die Erd kugel 365 Drehungen um dieses Achsenende ausführen. Dies wird durch ein biegsames Kabel bewirkt, das durch das Innere des Tragrohres geführt und mit den Fingern der anderen Hand gedreht wird. Auf ihrem Lauf um die Sonne bewegt sich die Erde nicht parallel zum Him melsäquator, wie die jetzige Bewegung der Erdkugel dar stellen würde, sondern sie bewegt sich im Laufe des Jahres einmal vom Äquator her mehr gegen die Nord seite des Himmels (Sommer), schliesslich bewegt sie sich in der Gegend des Himmelsäquators (Herbst), dann auf der südlichen Hälfte des Himmels (Winter) und dann wieder beim Äquator (Frühling).
Diesen etwas schief zur Himmelsachse durchlaufenen Weg durch die Sternenwelt - die Ekliptik - veran- schaulicht man, indem man den Träger der Erde so lang gestaltet, dass man ihm zu den jährlichen Umlaufbewe gungen noch zusätzlich eine allmähliche Verschiebung in Nord-Süd-Richtung und zurück gibt.
Diese doppelte Bewegung erzeugt bei dem von der Sonne angeleuchteten Modell der Erdkugel die Erschei nungen von Sommer und Winter, also stärker beleuchtete Südhälfte = Sommer bzw. stärker beleuchtete Nord r hälfte = Winter.
Bei gleichzeitig durchgeführter Erdrotation beobach tet man die jeweils ungleichen Tageslängen zufolge des längeren oder kürzeren Verweilens im Tagesbogen. Dies ist aus Fig. 3 zu ersehen.
Tag und Nacht wird nur dargestellt, wenn wir die Erdachse durch eine schief zur Himmelsachse stehende Bohrung der Tragleiste einstecken und dabei auf die Erscheinung (Drehung der Erdkugel) von Tag und Nacht verzichten. - So sieht man die Erdkugel von selbst schief durch den Sternhimmel kreisen. Auf dem Stab, der die Sonnenlampe 12 trägt, sehen wir an zwei nach der Sonne stehenden kurzen Trägern noch die inneren Planeten Merkur und Venus dargestellt, die die Sonne in verhältnismässig kurzem Abstand rasch umkreisen und zwischen Sonne und Erde durchlaufen können. Als dritter Planet umkreist die Erde die Sonne. Noch weiter ausserhalb der Erde in grosser Entfernung von der Sonne wird die kleinere Kugel des Planeten Mars durch den Himmelsraum getragen.
Als Träger des Satelliten der Erde - also des Mon des - ist noch der Tragstab für den Mond so auf die Achse der Erde gesetzt, dass der Mond um die Erde kreisen kann. Bei stillstehendem Sonnenumlauf wird durch besonderen Antrieb der einmalige monatliche Um lauf des Mondes um die Erde veranschaulicht, während gleichzeitig die mit Kabel betätigte Erddrehung 28 mal vorgenommen wird. Im Zusammenwirken dieser einge setzten Teile ergibt sich die Möglichkeit zur Veranschau lichung der Entstehung von Sonnen- und Mond-Finster- nissen.
Weitere Versuche über das Eingliedern von Satelliten führen zu dem Zusammenspiel mit der umlaufenden Erde und zu Weltraumfahrten nach dem Mond und den nächsten Planeten.
Teaching and experimentation equipment for celestial science The teaching of the movements of the celestial bodies received little attention in schools in a very recent period.
The great successes of space travel in recent years have brought the problems of celestial science into the center of general interest, and it is felt as a deficiency that even the simplest basic knowledge is hardly available even about the simplest phenomena.
The previous low consideration of celestial studies in the classroom is largely due to the fact that these are concepts that cannot be obtained without careful visualization and for which the schools usually lack appropriate teaching materials.
The present teaching and experimentation device for celestial science is intended to meet the need for visualization in celestial science and is intended to serve both teaching and private interests and to enable an experiment-based introduction to the relationships of celestial space.
Up to now one had to be content with an unsatisfactory illustration, such as a partially rotatable star map or a simple spherical representation of the starry sky. By depicting the sky in a simple, partially rotatable plane (star map) or on the outside of a spherical surface, the false idea of the surrounding fixed star sky could not be avoided.
The device according to the invention avoids these after parts, and is characterized by a translucent, foldable, flexible, spherical shell that can be illuminated from the inside and represents a sky globe when in use. The earth is preferably placed in the middle of the sky, which allows the observer to look at the stars from the inside of the sky.
In an expedient embodiment, the part that is not visible to the inhabitant of the corresponding hemisphere can be left open or transparent so that one can see through this part into the interior of the globe and the constellations represented in the globe cover, to a certain extent, from the earth can look up from above.
Because a voluminous globe is expensive to transport, the globe cover is made of flexible material and can be folded together for transport. For use, the casing is expediently stretched or inflated by a wire frame.
Fig. 1 shows as an embodiment such a ges, spherical wire frame 4, which consists of an axis 5 with two attached pole discs and a number of resilient steel wires inserted into this. The globe wires inserted at right angles into the pole disks bend into an exact spherical shape due to their elasticity.
The spherical shell 1 is advantageously made of elastic material, part of the spherical shell remaining open. This makes it possible to slip the ball cover 1 over the wire frame and then to tension it.
In the spherical surface of the shell, the stars can advantageously be marked by embossing 2, which makes them appear brighter. For better orientation, the stars can be connected to form constellations 3 by lines 3 raised in relief and thus appearing darker (FIG. 5).
The star globe with its axis representing the celestial axis can be rotatably mounted on a support rod 6 adjustable in inclination. The inclination of the axis can be chosen so that, depending on the geographical latitude of the observation location, the globe is positioned so that the axis is directed towards the Pole Star.
Because of this orientation towards the Pole Star and the possibility of looking into the sky, the sky can be precisely adjusted for every day and every hour of the year; one has the advantage that the star seen inside the globe can be seen in the sky in exactly the same direction, and the similarity with the natural sight is established. This makes orientation and finding a constellation in the real sky much easier.
An embodiment of the invention is described in more detail with reference to FIGS. 1 to 4 of the drawing.
In Fig. 1 it is shown how a horizon ring 9 is placed over the center of the globe, which is held by three rods.
The horizon ring 9 divides the sky into the visible and invisible half for the observer. By turning the star globe by the distance of a meridian represented by the globe wires, the position of the entire star sky changes by the change that occurred in the real sky after two hours.
A division into months and days is attached to the horizon ring 9. By aligning the graduation of a certain month and day with the meridian wire belonging to the corresponding time of day, you can adjust the position of the starry sky that applies to every day and every hour of the year and then each group of stars in the sky Find.
If the stars in the dark globe skin are represented by smaller or larger impressions 2, which appear more or less bright, and if the globe is illuminated by an incandescent lamp inserted in the center, the stars can also be viewed from the outside of the sky, because they appear as larger and smaller points of light.
According to FIG. 2, a model of the globe is rotatably inserted in the center of the sky. A mirror 11 attached to the globe has the effect that when the globe cover is stationary, the observer on the earth has a clear impression of the star images passing by.
With the possibility of introducing further models of the solar system into the heavens, the device also fulfills the task of a planetarium and lunarium and also allows us to track the earth's orbit around the sun during a year and simultaneous rotation about its own axis how it takes place during a day.
In Fig. 3, the laterally angled support axis for the globe is drawn from below, and the support for an incandescent lamp 12 is introduced from above, which is intended to represent the shining sun.
If you turn the lower knob, the earth moves in a circle around the sun.
The end of the earth support tube is angled so that the globe placed on it rotates in exactly the same direction as the celestial axis.
During the orbit around the sun, the globe has to make 365 rotations around this end of the axis. This is achieved by a flexible cable that is fed through the inside of the support tube and rotated with the fingers of the other hand. On its course around the sun, the earth does not move parallel to the celestial equator, as the current movement of the earth would show, but it moves once more from the equator towards the north side of the sky (summer) in the course of the year, finally it moves in the area of the celestial equator (autumn), then on the southern half of the sky (winter) and then again at the equator (spring).
This path through the starry world - the ecliptic - which is traversed somewhat at an angle to the celestial axis, is illustrated by making the earth's carrier so long that it is also gradually shifted north-south and back in addition to the annual orbital movements gives.
In the model of the globe illuminated by the sun, this double movement creates the appearance of summer and winter, i.e. more strongly illuminated southern half = summer and more strongly illuminated northern half = winter.
When the earth rotates at the same time, one observes the unequal length of the day due to the longer or shorter stay in the daily curve. This can be seen from FIG. 3.
Day and night is only shown if we insert the earth's axis through a hole in the support strip that is at an angle to the celestial axis and thereby forego the appearance (rotation of the globe) of day and night. - So you can see the globe circling through the starry sky by itself. On the rod that carries the sun lamp 12, we see the inner planets Mercury and Venus shown on two short carriers facing the sun, which quickly orbit the sun at a relatively short distance and can traverse between the sun and earth. As the third planet, the earth orbits the sun. Even further outside the earth at a great distance from the sun, the smaller sphere of the planet Mars is carried through the sky.
As the carrier of the satellite of the earth - i.e. the moon - the support rod for the moon is placed on the axis of the earth so that the moon can circle around the earth. When the sun is at a standstill, a special drive is used to visualize the once-monthly orbit of the moon around the earth, while the cable-operated rotation of the earth is performed 28 times. In the interaction of these inserted parts there is the possibility to visualize the formation of solar and lunar eclipses.
Further attempts at integrating satellites lead to the interaction with the orbiting earth and space trips to the moon and the next planets.