DE27595C - Instrument zum Messen geographischer Breiten - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

KLASSE 42: Instrumente.

Diese Erfindung bezieht sich auf Breitenmesser oder Instrumente zum Bestimmen der Breite irgend eines Punktes auf der Erdoberfläche an jedem Tage des Jahres durch die Mittagssonne oder in jeder Nacht des Jahres zu irgend einer Stunde durch den Nordpolarstern auf der nördlichen Halbkugel oder den Südpolarstern auf· der südlichen Halbkugel, ohne dafs eine Rechnung erforderlich ist. Der Zweck der Erfindung ist, Mittel zur Bestimmung der geographischen Breite irgend eines Punktes auf der Erdoberfläche zu liefern, wo sich eine das Instrument gebrauchende Person befindet, ohne dafs eine Rechnung erforderlich ist, wenn die Sonne im Mittag von der Stelle aus sichtbar ist, deren Breite man bestimmen will, oder wenn der Nord- oder Südpolarstern sichtbar ist.

Fig. ι ist eine Vorderansicht,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Instruments.

Vorn auf der Metallscheibe α mit dem Durchmesser c d ist um den Mittelpunkt ein Halbkreis b gestanzt oder gezeichnet; in dem Mittelpunkt ist ein Loth errichtet, welches die Aequatoriallinie e-f darstellt.

Dieselbe theilt den Halbkreis in zwei gleiche Theile mit 90⁰ zu jeder Seite, wobei die Grade, halbe und viertel Grade und Untertheilungen durch Theilstriche markirt sind. Der Durchmesser der Platte kann nach Erfordernifs ungefähr 60 cm oder mehr oder weniger sein.

Zwischen dem _: gezeichneten Halbkreis und dem Rand der Scheibe sind drei Parallelbogen gezeichnet, welche um 23⁰ 28' nach jeder Seite der durchgehenden Aequatoriallinie hin sich erstrecken und die Stellung der Erde gegen die Sonne an jedem Tage des Jahres darstellen.

Der Zwischenraum zwischen dem oberen und dem unteren dieser Bogen ist rechts von der Aequatoriallinie in 45 Y₂ gleiche Theile durch gerade Linien getheilt, welche von dem oberen nach dem unteren Bogen gezogen sind; der Theil links von der Aequatoriallinie e-f dagegen in 46 gleiche Theile, um die Anzahl der Tage des Jahres darzustellen, wobei jede halbe Linie zwei Tage repräsentirt. Der obere und untere Bogen sind in 12 Theile getheilt, entsprechend den 12 Monaten des Jahres. Diese 12 Theilungen sind Verlängerungen der Linien auf dem oberen und unteren Bogen, wobei die Enden der Bogen das Winter- und Sommersolstitium darstellen. Jede dieser Abtheilungen ist mit dem Namen eines Monats belegt und der Zahl der Tage im Monat bezeichnet.

Der Theil auf dem oberen Bogen, welcher durch die Verlängerung der Aequatoriallinie e-f durchschnitten wird, ist als September bezeichnet, der nächste nach rechts als October, der nächste noch weiter nach rechts als November. Die verbleibende Anzahl gerader Linien auf dem rechten Ende des oberen Bogens bilden zusammen mit der erforderlichen Anzahl Theile auf dem unteren Bogen den Monat December, während die nächste Abtheilung auf dem unteren Bogen nach links als Januar bezeichnet ist. So folgt nach links weitergehend Februar und März, welch letzterer von der Aequatoriallinie durchschnitten ist, dann weiter nach links April und Mai. Monat Juni nimmt die äufsersten links liegenden Theilstriche des unteren und oberen Bogens ein. Dann

folgt auf dem oberen Bogen nach rechts Juli und August. Durch den Mittelpunkt der Platte α geht eine kleine Achse mit Schraube n, um welche Achse sich ein Zeiger g frei dreht; eine Unterlagsscheibe m ist auf der Achse zwischen der Scheibe α und dem Zeiger angeordnet. Ein Ende desselben endigt mit einer Spitze an oder nahe dem Umfang des Gradkreises, das andere Ende kurz vor der Kante der Scheibe. An diesem letzteren Ende ist durch einen Draht oder eine Kette ein Bleigewicht h befestigt, welches dazu dient, den Zeiger stets in verticaler Lage zu halten.

Auf der Achse η ist aufserdem eine dünne Metallstange k von ungefähr 12 mm Breite drehbar befestigt, wobei eine Unterlagsscheibe zwischen dem Zeiger und der genannten Metallstange angeordnet ist. Die Enden derselben gehen bis nahe an den Rand der Scheibe a oder ein kurzes Stück darüber hinaus. An dem oberen Ende der Stange ist auf ihrer unteren Seite, ganz nahe der Kante der Scheibe, ein kleines Metallstück von derselben oder etwas geringerer Breite als die Stange befestigt, und von einer Dicke, die der Entfernung zwischen der Scheibe α und der Stange k entspricht. An dem Mittelpunkt der Scheibe oder an der Achse dient dieses kleine Metallstück als eine Stütze für die Scheibe und Stange.

An dem Ende der Stange k, welches bis über den Rand der Scheibe α hinausragt, ist eine Schraube / angeordnet, welche kurz vor dem Ende einer zweiten Metallstange t von derselben Breite und Dicke wie die erste Stange k hindurchgeht. Diese Stange t ist auf der Mittelachse drehbar befestigt, wobei auch eine Unterlagsscheibe zwischen der Scheibe a und der Stange t eingelegt ist.

In einer kurzen Entfernung von dem Rande der Scheibe ist durch Scharnier q ein kleiner Metallstab befestigt, der bis über den Rand der Scheibe α hinausgeht. An demselben ist eine kleine, dünne Metallplatte befestigt (1'/₂ Zoll), welche beim Gebrauch des Instruments durch eine kleine Feder auf dem Rand der Scheibe in solcher Stellung gehalten wird, dafs, wenn die kleine Stange parallel mit dem Rücken der Scheibe α ist, die Platte ί rechtwinklig '■-zur Stange k steht. Auf dieser Stange k ist ein Metallrohr i befestigt, dessen Enden bis nahe an die Kante der Scheibe α reichen. Dieselbe dient dazu, · die Visirlinie nahe der Sonne und den Sternen zu nehmen. Am Ende des Rohres befindet sich ein Ocular mit Ocularöffnung. Auf einer Verlängerung der Aequatoriallinie e-f befindet sich nahe der Kante der Scheibe α eine Bohrung, sowie eine Anzahl gleicher Bohrungen nach jeder Seite, die eine genügende AVeite besitzen, um einen Haken zum Aufhängen des Instruments aufzunehmen. Die Scheibe α wird aus Metall hergestellt. Die Fläche der kleinen Platte s mufs dunkel gefärbt werden, um die durch das Rohr tretenden Sonnenstrahlen deutlich zu zeigen.

Die Methode der Verwendung des Instruments, um den Breitengrad eines Ortes während der Mittagszeit bei sichtbarer Sonne zu bestimmen , ist folgende:

Das Instrument wird in verticale Lage gebracht, so dafs die Fläche des Instruments nach Westen steht. Nun wird die Metallstange k über die Fläche der Scheibe α bewegt, bis ein kleiner Markirstift u in der Achse der Stange k genau mit dem Beobachtungstage auf der Scala χ y ζ zusammenfällt. Nun wird die Schraube / so angezogen, dafs die Stangen k und / mit der Scheibe α fest verbunden sind. Hierauf wird letztere in die Sonnenrichtung gebracht, bis die Strahlen der Sonne direct durch das Rohr i einfallen und einen Kreis von gleichem Durchmesser wie der Durchmesser des Rohres auf der Platte s erzeugen. Jetzt zeigt der Zeiger g auf dem Instrument nach der Anzahl Grade, welche mit dem Breitengrad des Beobachtungspunktes übereinstimmen, gleichviel ob nördliche oder südliche Breite, wobei der Zeiger auf die Grade zu beiden Seiten der Aequatoriallinie zeigt.

Um den Breitengrad eines Ortes durch den Nordpolarstern auf der nördlichen Halbkugel und durch den Südpolarstern auf der südlichen Halbkugel zu bestimmen, verfährt man wie folgt:

Die Stange k wird so gestellt, dafs der Markirstift auf den Durchmesser c d steht; nun wird die Schraube / angezogen und die Stangen k und t auf der Scheibe α festgehalten. Der Beobachter sieht dann durch das Rohr i und bewegt das Instrument, bis der Stern durch das Rohr sichtbar wird, worauf der Zeiger die Anzahl Grade angiebt, welche 'der nördlichen oder südlichen Breite vom Aequator des Beobachtungsortes entsprechen.

Das Princip, auf welchem mein Instrument beruht, ist folgendes:

Der Breitengrad eines Ortes ist die Entfernung nördlich oder südlich vom Aequator. Durch die Neigung der Erdachse zur Ebene der Erdbahn erhält die Sonne eine scheinbare Bewegung um 23⁰ 28' nördlich oder südlich vom Aequator während des Jahres. Da die Daten der Sommer- und Wintersolstitien, sowie die Daten der Frühlings- und Herbstäquinoctien bekannt sind, so kann die Anzahl der Grade, um welche die Sonne nördlich oder südlich zum Aequator steht, auf einem Diagramm angebracht werden, indem eine gerade Linie von der Mitte eines Kreises nach dem Punkt χ oder ζ des Bogens, welcher die Tage des Monats der Breitenbeobachtung repräsentirt, gezogen wird. Diese Linien bilden einen Winkel

mit der Mitte der Aequatorebene, welcher auf dem Umfang des Halbkreises α gemessen wird. Es ist ersichtlich, dafs, wenn der Breitengrad des Beobachtungspunktes dieselbe Anzahl Grade nördlich oder südlich vom Aequator wie die Sonne besitzt, der vorerwähnte Winkel den Breitengrad des Ortes angeben wird. Um daher die geographische Breite eines Ortes, der nördlich oder südlich vom Aequator liegt, zu bestimmen, oder mit anderen Worten, eines Ortes, der näher zu oder entfernter von demselben zur Beobachtungszeit liegt, ist zu tiberlegen, dafs der Winkel, welcher durch die Verticallinie des Ortes mit der Mittellinie der Aequatorialebene gebildet wird, gröfser oder kleiner als der Winkel sein wird, den die vom Mittelpunkt des Halbkreises α gezogene Linie mit der Verticalen bildet. Diese Differenz zwischen dem Breitenwinkel und dem Winkel der Sonnenstellung, wie er durch die Grade angegeben wird, kann durch Messung auf dem Ortsmeridian desjenigen Bogens bestimmt werden, welcher zwischen der Sonnenstellung auf jenem Meridian und dem Schnittpunkt der Verticallinie des Ortes mit jenem Meridian liegt. Diese Beobachtung geschieht mittelst meines Instruments, welches nach Adjustirung in der angegebenen Weise die Differenz dieser Winkel mit Hülfe des Zeigers mifst, welcher in die Verticale fällt.

Die Erklärung der Functionirung meines Instruments beim Feststellen der Breite eines Ortes, wenn der Nord- oder Südpolärstern sichtbar ist, ist folgende:

Die Entfernung der Erde von diesen Sternen ist so grofs, dafs für Jemand, welcher an dem Aequator ist und durch das Rohr i meines Instrumentes schaut, die Visirlinie nach dem Stern in eine Horizontale fällt und der Zeiger o° angeben würde. Sobald man sich aber nach Norden oder Süden bewegt und nach dem Stern durch das Rohr schaut, das parallel zu dem Diameter befestigt ist, ist es nothwendig, dafs man das Rohr unter einem Winkel einstellt, der im Verhältnifs zu der Entfernung vom Aequator gröfser oder kleiner ist. Diese Entfernung wird durch den Bogen gemessen, welchen der Zeiger beschreibt, wenn er sich nach Norden oder Süden bewegt.

Claims (1)

1. Patent-An spruch:

   Ein Instrument zum Messen der geographischen Breite eines Ortes, bestehend aus der Scheibe a, auf welcher ein jederseits zur Aequatorlinie in 90⁰ getheilter Halbkreis verzeichnet ist, über welchem Theilungen von 23 ° 28' nach jeder Seite genannter Aequatoriallinie angebracht sind, welche Theilungen die Stellung der Sonne an den Tagen des Jahres darstellen, bestehend ferner aus den Stangen k und t mit Klemmschraube /, Zeiger g, Gewicht h, Rohr i und Querplatte s, wobei genannte Stangen, Zeiger und Rohr auf der Scheibe α passend drehbar befestigt sind.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.