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Weltzeitanzeigevorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung
zum Ablesen und Vergleichen der wahren, durch den Stand der Sonne bestimmten (astronomischen)
Tageszeiten einerseits und der üblichen (konventionellen) Tageszeiten für verschiedene
Punkte der Erde andererseits.
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Diese Einrichtung soll dem Unterricht, dem Nachrichten- und dem Verkehrswesen
einschließlich der Raumfahrt als Orientierungshilfe dadurch dienen, daß alle maßgebenden
Bewegungsvorgänge des Systems Erde - Sonne im Tages- und Jahreslauf der Erde hinsichtlich
ihrer Auswirkungen auf die Beleuchtung der Erdkugel durch das Sonnenlicht in überschaubarer
und sinnfälliger Weise erfaßt und in Beziehung zur üblichen 24-Stunden-Tageszeitrechnung
gesetzt werden, wobei für alle Orte der Erde und für jedes beliebige Jahresdatum
die Unterschiede zwischen a) der wahren, astronomisch korrekten, durch die Zeitgleichung
definierten Ortszeiten, b) der unkorrigierten, »mittleren« Ortszeiten, c) der konventionellen
Uhrzeiten, wie sie im Zusammenhang mit der Zeitzoneneinteilung durch internationale
Übereinkunft definiert sind, nach Begriff und Wert deutlich in Erscheinung treten.
Es ist bekannt, zur Erfüllung ähnlicher Erfordernisse Einrichtungen zu benutzen,
die z. B. mit Hilfe von kreisförmigen - um den Erdpolpunkt drehbaren - Planprojektoren
der nördlichen bzw. südlichen Erdhalbkugel (oft miteinander axial gekuppelt) und
einer den Äquator umschließenden ringförmigen 24-Stunden-Zeitskala die vorhandenen
Uhrzeitdifferenzen auf der Erdkugel darstellen. Hierbei wird der einzelne geographische
Ort mit seinem bzw. mit dem für die betreffende Zeitzone repräsentativen Meridian
identifiziert. Der für den effektiven Tagesablauf bestimmende Wert der geographischen
Breite kommt aber dabei nicht in Betracht.
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Die Einstellung wird dabei so vorgenommen, daß ausgehend von einer
willkürlichen Zuordnung eines vorgewählten Zeitpunktes auf der Ringskala zu einem
beliebigen Meridian der Planprojektion dann für alle übrigen Meridiane der betreffenden
Planprojektion die entsprechenden unkorrigierten Orts- oder die konventionellen
Uhrzeiten der Zeitzonen abgelesen werden können.
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Bei derartigen Einrichtungen bleiben A) die Tageszeitschwankungen
gemäß der Zeitgleichung außer Betracht. Ferner fehlen: B) die in vieler Hinsicht
wichtigen Informationen über die effektiven astronomischen Tageszustände für alle
Orte der Erde, welche erstens vom Jahreslauf der Sonne (ptolemäisch betrachtet)
und zweitens von den geographischen Breiten abhängig sind.
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Das Wesen der Erfindung wird in Einklang mit der Zeichnung darin erblickt,
daß konzentrisch zu einem mit 24-Stundenteilung versehenen ortsfesten Konventional-Tageszeitring
4 ein weiterer, die astronomische Tageszeit wiedergebender Ring 3 drehbar gelagert
ist, der mit einem diametral verlaufenden Führungsstab 8 durch zwei Geradführungen
9 drehfest gekuppelt ist, dessen eines Ende entlang einer ortsfesten, in sich geschlossenen
Führungskurve 7 in Abhängigkeit von der Jahreszeit längs und quer verstellbar ist,
wobei sich innerhalb der beiden Ringe eine mit der Darstellung der nördlichen bzw.
südlichen Erdhälfte bzw. deren Projektion auf die Äquatorebene versehene, drehbare
Kreisscheibe befindet 1.
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Die Führungskurve 7 kombiniert für den Jahreslauf in einer geometrischen
Transformation den Verlauf der Tageszeitschwankungen gemäß der Zeitgleichung mit
dem Änderungsverlauf der Erdachsenstellung relativ zu der Kugelmittelebene, dessen
Großkreisumfang mit der astronomischen Tag- und Nachtgrenze auf der Erdoberfläche
identisch ist.
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Die absolute Größe der Koordinaten der Führungskurve richtet sich
maßstäblich nach dem gewählten Durchmesser der Planprojektionen 1. Das Maß der größten
Erstreckung der Führungskurve, deren Jahresachse auf der Symmetrieachse 6 der Vorrichtung
liegt, ist gleich dem Durchmesser des Polarkreises der Planprojektion. Die dadurch
festgelegte
Strecke bildet die Jahres-Zeitachse der Führungskurve
7. Diese Strecke kann als die Projektion einer Kreisebene auf eine zu dieser senkrecht
liegenden Ebene verstanden werden. Der Umlauf eines Punktes auf dem Kreisumfang
in einer Umlaufrichtung würde dabei den zeitlichen Ablauf eines tropischen Jahres
repräsentieren. In der vollzogenen Projektion entspricht somit jeder Punkt der Strecke
zwei Jahresdaten mit Ausnahme der Endpunkte der Strecke.
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Es werden die Endpunkte der Strecke mit dem Sommer- bzw. Winteranfang
identifiziert. Der Strekkenmittelpunkt ist nach dieser Definition identisch mit
dem Frühlungs- und Herbstanfang.
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Die Koordinierung der Tageszeitschwankungen gemäß der Zeitgleichung
zu den entsprechenden Jahresdaten wird wie folgt realisiert: Eine Kreisbogenschar,
deren gemeinsamer Mittelpunkt mit dem Polpunkt der jeweiligen Planprojektion zusammenfällt,
schneidet die Jahres-Zeitachse der Führungskurve. Jedem Kreisbogen entsprechen -
mit Ausnahme der erwähnten Randbedingungen - im allgemeinen zwei Jahresdaten. Trägt
man auf diesen Kreisbögen die für die entsprechenden Jahresdaten zugehörigen - durch
die Zeitgleichung definierten-Zeitabweichungen maßstäblich (15° Zentriwinkel = 1
Stunde) unter Berücksichtigung des Richtungsdrehsinnes der äußeren Ring-Zeitskala
mit den entsprechenden positiven bzw. negativen Vorzeichen auf den gekrümmten Koordinaten
zu beiden Seiten der Mittelachse auf, dann bildet die fortlaufende Verbindung der
so gewonnenen Punkte die geschlossene lemniskatische Führungskurve.
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Jedem Punkt der Führungsfigur entspricht somit nur ein Jahresdatum.
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Fortlaufende Monatsmarkierungen mit Zwischenwerten sind an der Lemniskate
angebracht, so daß eine einfache Interpolation das Auffinden eines gesuchten Jahresdatums
ermöglicht.
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An dieser Führungskurve orientiert sich die profilierte gerade Führungsstange
8, die auf die innere Ringskala so einwirkt, daß damit Drehbewegungen um die Polachse
ausgeführt werden können. Die Kuppelung der Führungsstange mit der inneren Ringskala
3 geschieht durch zwei entsprechend profilierte Geradführungen 9 in den Punkten
12.00 Uhr und 0.00 Uhr. In diesen Geradführungen kann sich die Stange in ihrer Längsrichtung
bewegen. Am anderen Ende der Führungsstange befindet sich ein Zeiger 10, dessen
Spitze auf das zu wählende Jahresdatum der Führungsfigur eingestellt werden kann.
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Mit dieser Anordnung ist es möglich, die innere Ringskala 3 nach Maßgabe
der Führungsfigur je nach dem gewählten Jahresdatum in die eine oder andere Drehrichtung
zu schwenken, wobei die ideellen Verlängerungen der Meridiane der Planprojektionen
auf die innere Ringskala 3 die dem Jahresdatum entsprechende wahre Ortszeit angeben,
während sie auf der äußeren Ringskala 4 die unkorrigierten »mittleren« Ortszeiten
anzeigen. Die Differenz beider Zeitangaben entspricht dem Tageswert der Zeitgleichung.
Ebenso zeigen die repräsentativen Meridiane der Zeitzonen die konventionellen Uhrzeiten
der ortsfesten äußeren Ringskala an.
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Zwecks gleichzeitiger Darstellung der für die nördliche und südliche
Erdhälfte zutreffenden Tageszeiten sind die Ringe 3 und 4 doppelt vorhanden und
zueinander konzentrisch derart so angeordnet, daß die Skalen und sonstigen Markierungen
in entgegengesetzter Richtung zeigen. Die beiden Kreisscheiben 1 können im Sinn
der Erdevolution mit ihrer gemeinsamen Achse 2, auf der sie befestigt sind, um die
Polachse gedreht werden.
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Für die Wiedergabe der vom Jahreslauf und von der geographischen Breite
abhängigen effektiven, astronomischen Tageszustände ist folgende Einrichtung getroffen
worden: Zur Darstellung der von der Sonne beleuchteten Erdhälfte am Führungsstab
8 ist ein hierzu quer verlaufender elastischer Stab 11 befestigt, dessen beide Enden
an zwei zueinander diametral angeordneten Stellen 12 des weiteren, die astronomische
Tageszeit angebenden Ringes längs verstellbar gelagert sind. Diese Einstellung bildet
die Beleuchtungsphase einer Erdhalbkugel zur Zeit der Tag- und Nachtgleichen ab,
wobei der elastische Stab die Tag- und Nachtgrenze auf der Planprojektion abbildet.
Wird der Zeiger 10 des geraden Führungsstabes 8 entlang der Führungskurve 7 geführt,
so krümmt der Führungsstab den elastischen Stab 11 immer in Übereinstimmung mit
dem Verlauf der Tag-Nacht-Grenze, wie sie sich zu dem entsprechenden Jahresdatum
auf die Äquatorebene - hier wiedergegeben durch die Planprojektion - projizieren
würde.
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In den beiden Extremstellungen berührt der elastische Stab mit seinem
Scheitelpunkt den Polarkreis. Diese beiden Stellungen entsprechen den Beleuchtungsphasen
Sommeranfang bzw. Winteranfang.
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Zur Darstellung der astronomischen Dämmerungszone ist eine dunkle,
durchsichtige Folie 13 entsprechender Breite am elastischen Stab angebracht.
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Mit den folgenden zwei Einstellungen liefert die Einrichtung für jedes
gewünschte Jahresdatum und für jede Lage einer gewählten Meridianebene zur Richtung
Sonne -Erde differenzierte Angaben über die Tageszeiten und die effektiven Tag-Nach-
und Dämmerungszustände für alle geographischen Orte: 1. Einstellung der Zeiger
10 auf das gewünschte Jahresdatum, 2. Drehung der Planprojektionen 1 in die
verlangte Tagesstellung, wobei der gewählte repräsentative Zeitzonenmeridian mit
der gewählten konventionellen Uhrzeit auf der äußeren, ortsfesten Ringskala 4 in
übereinstimmunR Rebracht wird. Die korrespondierenden Werte auf der inneren Ringskala
3 geben für alle Meridiane die wahren astronomischen Tageszeiten an. Der Verlauf
der Tag-Nacht-Grenze und des Dämmerungsstreifens ist durch den elastischen Stab
11 und die Folie 13 markiert.
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Es ist auch möglich, die Einrichtung so zu benutzen, daß Angaben über
den Sonnenstand über oder unter dem Horizont aller Erdorte in Abhängigkeit von der
gewählten Jahres- und Tageszeit abgelesen werden können. In diesem Fall stellt die
Tag-Nacht-Grenzlinie (figuriert durch den elastischen Stab 11) den Horizont, der
beliebig gewählte geographische Ort die Sonne und der dazugehörige geographische
Breitenkreis der Planprojektion 1 die Sonnenbahn des gewählten Jahrestages in konformer
Abbildung dar.