DE123526C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

Λ* 123526 — KLASSE 42 c.

. Die Erfindung betrifft ein astronomisches Mefsinstrument in Form einer Doppel-Halbkugel. Durch blofses Ablesen, ohne eigentliche Rechnung werden mit Hülfe dieser durchsichtigen Doppel - Halbkugel alle wichtigen astronomischen Gröfsen gewonnen: die Höhe eines Gestirns und die Distanz zweier Gestirne ohne Weiteres; sodann aus dem einzigen Datum der Declination und bei beliebiger Stellung des Gestirns über dem Horizont die Gröfsen: azimüthale Orientirung des Apparates, Azimuth, Stundenwinkel, Auf- und Untergangszeit, Amplitude des Gestirns und Polhöhe des Ortes, und zwar alle auf einmal; endlich auch die Kursrichtung für die Fahrt im gröfsten Kreise.

I. Die Einrichtung des Apparates.

Der Apparat besteht im Wesentlichen aus zwei gläsernen hohlen Halbkugeln von solchem Gröfsenverhältnifs, dafs die kleinere in die gröfsere concentrisch und sie unmittelbar berührend hineinpafst. Er ist hängend aufzustellen, so dafs die den beiden Rändern gemeinsame Ebene horizontal liegt und die Wölbungen sich darunter befinden. Für den Schiffsgebrauch ist eine Cardanische Aufhängung nöthig.

Die äufsere Kugel (Fig. A) ist an ihrem Rande mit einer Gradtheilung von o° bis i8o° nach beiden Richtungen herum versehen, und dazu sind auf ihr nach dem untersten Punkte, dem »Nadir« hin die Verticalkreise und ebenso parallel zum Rande die Höhenparallele eingravirt.

Die innere Halbkugel (Fig. B) enthält auf ihrem Rande die vier Hauptpunkte der Windrose angegeben, ferner von ihrem Ost- zum Westpunkt einen auf der Randebene senkrechten Halbkreis, den Aequator, und dazu die Declinationsparallele, endlich die vom Nordzum Südpunkt verlaufenden Meridiane. Für diese letzteren ist die Stundenzählung von dem untersten als 12 Uhr-Meridian her längs des Aequators eingetragen, während der 12 Uhr-Meridian selbst eine Gradtheilung trägt. Vom Nord- zum Südpunkt ist eine stabförmige Achse geführt, welche zur Markirung des Kugelmittelpunktes an ihrer Halbirungsstelle fein unterbrochen ist, in der Art, dafs die beiden Hälften der Achse sich hier, jede eine Art von Gnomon, mit zwei Spitzen gegenüberstehen und man durch diesen Punkt hindurch nach einem Punkt am Himmel visiren kann. Ferner ist vom Nordpunkt zum Südpunkt oberhalb der Halbkugel ein halbkreisförmiger Bügel hinweggeführt, dessen Mittellinie den eingravirten 12 Uhr-Meridian der Halbkugel zu einem vollen Kreise ergänzt. Dazu ist dieser Bügel aufsen so gerundet, dafs seine äufsere Fläche ein Stück der Kugel bildet und er bei einer Drehung der Kugel innerhalb der äufseren nicht stört, sondern vielmehr mit zur Führung dient.

Die kleinere Kugel ist in der Regel so in die andere eingesetzt, dafs ihr Ost- und Westpunkt bei den Stellen 90 ° des äufseren Randes zu liegen kommen, und entsprechend der Nord- und Südpunkt bei den Stellen o° und i8o° des äufseren Randes.

II. Die Handhabung des Apparates.

Dieselbe ist zunächst eine verschiedene, je nachdem die Himmelsrichtungen bekannt sind oder nicht.

a) Im ersteren Falle wird der Apparat mit seinen Achsen den Himmelsrichtungen gemäfs orientirt, alsdann wird durch den Kugelmiltelpunkt nach dem zu benutzenden Gestirn visirt und der durch die Visirlinie auf der ä'ufseren Halbkugel gewonnene Projectionspunkt — etwa mit einer geeigneten Tinte — fixirt.

Auf den Gradtheilungen der äufseren Halbkugel ist jetzt ohne Weiteres die scheinbare Höhe und das Azimuth des Gestirns abzulesen.

Für die weiteren Messungen ist es dann nöthig, vorher an der gefundenen Höhe die bekannten Correctionen anzubringen und den ursprünglich fixirten Punkt auf seinem Verticalkreise, um die entsprechende Gröfse verschoben, noch einmal — in der wahren Höhe — zu zeichnen.

Hiernach wird die innere Kugel um die Ost-West-Achse gedreht, so dafs sich der eine Pol hebt und der andere senkt, während der Ost- und der Westpunkt des Randes unverändert an ihrer Stelle bei go° des äufseren Randes beharren. Es wird nun die Declination des Gestirns als bekannt vorausgesetzt. Beträgt dieselbe -|- w°, so ist die Drehung so weit zu führen, dafs der (—nj- Parallelkreis über den fixirten Punkt verläuft. Alsdann ist die Polhöhe auf der Gradtheilung des 12 Uhr-Meridians und der Stundenwinkel auf der Theilung des Aequators abzulesen.

Dafs sich hier leicht auch andere Gröfsen, wie die Zeit des Auf- und Unterganges und die Amplitude, durch einfaches Ablesen ergeben, braucht nur erwähnt zu werden.

b) Für den anderen Fall, dafs der Apparat mit seinen Achsen eine den Himmelsrichtungen nach unbekannte Einstellung hat, mufs die geschilderte Fixirung des Gestirns in einem Intervall von einer Reihe von Minuten zweimal vorgenommen werden. Sind die beiden Punkte dann noch durch die Correction in die strengere Lage gebracht, so bestimmen sie auf dem Apparat die Lage des (—w^-Declinationsparallels. Die innere Kugel ist jetzt durch Drehungen so in neue Lage zu bringen, dafs irgend eine Partie ihres (—n) - Parallelkreises durch jene zwei Punkte verläuft. Jedenfalls hat damit die Nord-Süd-Achse jetzt die Lage parallel zur Weltachse erhalten, und wo der Aequatorialkreis den äufseren Rand, den Horizont, schneidet, ist der Ost- bezw. der Westpunkt. Die azimuthale Einstellung des Apparates (und damit eventuell des Schiffskiels) ist gewonnen.

Um hinterher auch wieder die Polhöhe und die Stundenwinkel für die beiden Beobachtungsmomente abzulesen, braucht man die innere Kugel nur noch'so um die Nord-Süd-Achse zu drehen, dafs der Ost- und der Westpunkt ihres Randes an die gefundenen Stellen des äufseren Randes fallen.

c) Sodann bietet sich für die Verwendung des Apparates ein Fall, für welchen seine azimuthale Einstellung gleichgültig ist. Da nämlich die Fixirung zweier Objecte gleichzeitig vorgenommen werden kann, vielleicht durch zwei Beobachter, so wird die Messung der Distanz derselben möglich vermittelst des herangedrehten 12 Uhr-Meridians, oder vermittelst eines graduirlen »Lineals«, welches die Krümmung der äufseren Kugelfläche besitzt und mit seinem einen Rande einen gröfseren Kugelkreis bildet. Dazu ist zunächst, wenn es sich um den Mond, die Sonne oder einen Planeten handelt, der untere (oder der obere) Rand zu fixiren und · dann die gewonnene Höhe durch die entsprechenden Correctionen auf den wahren Werth zu reduciren, welcher für den Gestirnsmittelpunkt und in Beziehung auf das Erdcentrum gilt: erst hiernach ist das Mafslineal anzulegen.

d) Endlich ist der Apparat auch für eine Aufgabe auf rein terrestrischem Gebiete, nämlich zur Feststellung der nöthigen Kursrichtung für orthodrome Fahrt zu benutzen. Es handelt sich um das Dreieck: Schiffsort-Ankunftsort-Pol und speciell darin um die Bestimmung des Winkels beim Schiffsort, wenn die Poldistanzen und der Längenunterschied der beiden Orte bekannt sind. Die äufsere Kugel wird jetzt als ein Erdglobus betrachtet, wobei die Randpunkte o° und i8o° die Pole und der Rand selbst also einen Meridian bedeuten.

Der Schiffsort wird auf dem letzteren gewählt; er ist hier durch seine Poldistanz bestimmt und mufs fixirt werden. Vom Pole selbst aus ist durch die Längendifferenz derjenige Meridian (auf der inneren Kugel zu sehen) bestimmt, auf welchem der Ankunftsort liegt; der letztere wird gemäfs seiner Poldistanz aufgesucht und fixirt. Es gilt jetzt, in dem entstandenen Dreieck den Winkel beim Schiffsort zu messen. Zu diesem Zweck wird die innere Kugel mit horizontal bleibendem Rande gedreht, bis ihr Pol an die Stelle des Schiffsortes zu liegen kommt. Der von hier aus durch den Ankunftsort verlaufende Meridian schneidet den Aequator der inneren Kugel, wie denselben auch der durch den Pol verlaufende Meridian, nämlich der äufsere Rand selbst, schneidet. Der Bogen des Aequators zwischen diesen beiden Schnittpunkten ergiebl nun die Gröfse des gesuchten Winkels.

Bemerkungen.

Ein Lineal der oben geschilderten Art ist für ein sicheres Ablesen auch für die zuerst

beschriebene Höhenmessung zu benutzen. Das Lineal ist praktisch der Länge eines Quadranten gleich zu machen Und an dem einen Ende in geeigneter Weise mit einem Loche zu versehen, welches um einen am »Nadir« hervorragenden Stift pafst, so dafs das Lineal wie ein Zeiger um das Nadir gedreht werden kann und mit seiner einen Kante stets einen Verticalkreis angiebt.

Dieser drehbare Zeiger, noch mit einer verschiebbaren Zeigervorrichtung am Rande versehen, könnte auch zur Festlegung der Stellung des Gestirns auf dem Apparat benutzt werden.

Ein weiteres Lineal' dieser Art kann für die Ablesung des Stundenwinkels innerhalb der kleineren Kugel verwendet werden, wo es sich von Pol zu Pol um diese beiden Punkte drehbar hinzieht und mit seinem einen Rande stets einen Meridian anzeigt.

Die Markirung des Mittelpunktes kann auch durch zwei gekreuzte Fäden, etwa in Nord-Süd- und Ost-West-Spannung, erzielt werden, ebenso durch einen einfachen, im Nadir sich erhebenden Gnomon.

Mit einem bequem auszuspannenden Fadenkreuz läfst sich, nach Entfernung der inneren Hemisphäre, auch die äufsere allein zum Fixiren des Gestirns benutzen. Und speciell für die obige Aufgabe b, bei der es sich um die Gewinnung des Ost- bezw. des Westpunktes handelt, läfst sich dann, statt der inneren Hemisphäre, eines der aufsen anzulegenden Lineale verwenden. Nur müfste die Graduirung bei hinreichender Breite desselben jetzt in Parallelen zu jenem Rande bestehen, der einen gröfsten Kugelkreis, in diesem Falle den Aequator, bedeutet. Dazu müfste es durchsichtig sein. Der (—n) - Parallel wäre wieder mit den zwei fixirten Punkten in Deckung zu bringen und der Rand wiese auf den Ost- und Westpunkt des Horizontalrandes hin.

Der Apparat braucht die strenge Einstellung nur für den Moment des Fixirens zu haben. Bei den Verrichtungen zum Zwecke des Messens handelt es sich nur noch um die gegenseitige Lage der beiden Hemisphären, so dafs dieselben dabei sogar aus ihrer Aufhängung herausgenommen und in bequemerer Weise aufgestellt werden können.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Astronomisches Mefsinstrument in Form einer durchsichtigen Doppel-Halbkugel, besonders für Orts- und Zeitbestimmung ohne Rechnungen, bestehend aus zwei durchsichtigen concentrischen Halbkugeln, welche gesondert die eine die Linien des Horizontalsystems, die andere die Linien des Aequatorialsystems aufgetragen ent-' halten und dabei gegen einander verdrehbar sind, und bei welchen in einer zum Visiren geeigneten Weise der Kugelmittelpunkt gekennzeichnet ist, so dafs unmittelbar durch Visirung eine Festlegung der Stellung des Gestirns auf dem Apparat bewirkt werden kann.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.