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Heliostat für astronomische Zwecke. Für astronomische Zwecke werden
Heliostaten vielfach gebraucht. Es ist in zahlreichen Fällen zweckmäßig, Fernrohre
und Spiegelteleskope fest zu lagern und sie nicht unmittelbar der täglichen Bewegung
der Gestirne nachzuführen, weil, wenigstens für gewisse, Zwecke, mit der letzteren
Anordnung Unzuträglichkeiten verbunden sind.
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Ein feststehendes Fernrohr kann vor allem besser gegen die Störungen
durch Wind und andere Erschütterungen gesichert werden als ein etwa parallaktisch
montiertes und durch ein, Uhrwerk angetriebenes.
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Vorkehrungen, um Spiegel durch Uhrwerke oder andere Triebwerke so
zu bewegen, daß das von ihnen reflektierte Licht der Gestirne in fester Richtung
unveränderlich verläuft, sind zahlreich angegeben worden.
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Für astronomische Zwecke aber haben sich bis jetzt nur zwei typisch
verschiedene Konstruktionen eingebürgert, und zwar in erster Linie die Foucaultsche,
in einzelnen Fällen auch die Lippmannsche (Journ. de Physique, Jahrg. i895). Bei
der Foucaultschen Heliostateneinrichtung ist eine Achse in die Richtung der Weltachse
gebracht, die durch ein Uhrwerk in 24 Stunden einmal herumgedreht wird - je nach
Zweck des Instruments in 24 Stunden Sternzeit oder in 24 Stunden mittlerer Sonnenzeit.
Der Spiegel S befindet sich so gelagert, daß er um eine zur Weltachse senkrechte
Achse gedreht werden kann, und kommt beim Gebrauch des Instruments in eine solche
Lage, daß' die reflektierten Strahlen in der Richtung der Weltachse verlaufen.
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Es ist leicht einzusehen, da.ß . bei richtiger Regelung des Uhrwerks
U und bei richtiger Stellung des Spiegels S die Achse des Strahlenbündels konstant
erhalten werden kann, aber ebenso ist einzusehen, daß das Lichtbündel selbst um
diese Achse rotiert.
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Blicken wir also mit einem feststehenden, in der Richtung der Weltachse
gelagerten Fernrohr auf das Gestirn, so wird zwar in der Mitte des Gesichtsfeldes
vollkommene Unbeweglichkeit herrschen, das Bild aber ist in dauernder langsamer
Drehung um seinen Mittelpunkt begriffen.
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Für die Zwecke der beobachtenden Astronomie und für a11 diejenigen
astronomischphotographischen Aufgaben, bei denen nur kurze Belichtungszeiten erforderlich
sind, ist diese Drehung bedeutungslos. Dagegen lassen sich mit einer solchen Anordnung
keine photographischen Dauerbelichtungen machen, weil das Bild unscharf werden müßte.
'Diesem Nachteil steht der Vorteil gegenüber, daß unter Verwendung nur eines einzigen
Spiegels das Fernrohr immer fest gelagert bleiben kann; und daß bei richtiger Anordnung
Sterne an jedem Punkt des Himmels beobachtet werden können, ohne daß der Inzidenzwinkel
der Strahlen am. Spiegel besonders ungünstig wird.
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Dem Lippmannschen Heliostaten liegt eine andere Betrachtung zugrunde.
Auch bei ihm ist der Spiegel an einer der Weltachse parallelen Drehachse befestigt,
kann aber nicht in dazu senkrechter Richtung gedreht werden, sondern ist ein für
allemal in die Ebene der Weltachse gelegt. Läßt man sich jetzt die Achse des Instruments
durch ein Uhrwerk oder ein sonstiges Triebwerk in 48 Sternzeitstunden
oder
in 48 Stunden mittlerer Sonnenzeit drehen, so läßt sich zeigen, daß man einem Fernrohr,
welches horizontal gelagert ist, die Strahlen eines durch die Erddrehung wandernden
himmlischen Objekts unverändert und fortdauernd in gleicher Richtung zuwerfen kann,
wenn dieses horizontale Fernrohr azimutal in eine solche Richtung gebracht wird,
daß seine Achse vom Heliostaten aus in der Richtung des Auf- oder Untergangspunktes
des betreffenden Gestirns orientiert ist Das Bild dreht sich dabei nicht im Fernrohr,
sondern bleibt -unverändert in dessen ruhendem Gesichtsfeld. Man kann also einen
solchen Lippmannschen Heliostaten auch für Daueraufnahmen, beispielsweise amn Fixsternhimmel
oder am Mond, benutzen Diesem Vorteil gegenüber besitzt die Lipp# mannsche Konstruktion
auch Nachteile. . Wie eine .einfache Betrachtung zeigt, dnehier nicht angestellt
zu werden braucht (s.- die angezogene Literaturstelle), sind nicht alle Gestirne
für diesen Heliostaten zugänglich. Der ganze zirkumpolare Teil des Himmels kann
nicht be= obachtet werden, und die Benutzungswinkel des Spiegels werden unter Umständen
sehr ungünstig.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Konstruktion eines Heliostaten,
der sowohl die Vorteile der Foucaultschen wie der Lippmannschen Konstruktion auszunutzen
gestattet. Auf' der Zeichnung ist der Heliostät abgebildet.
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Der Heliostat besteht aus einer mechänichen, drehbaren Polarachse
x-x', welche parallel zur Weltachse liegt. Der Spiegel S ist so gelagert, daß er
beliebig uni eine hierzu senkrechte Deklinationsachse y-y' gedreht werden kann oder
nach Ausführung dieser Drehung in der Ebene der Weltachse klemmbar - ist, was durch
besondere Kollimationsrichtungen etwa berichtigt und sichergestellt werden kann.
Das Uhrwerk oder Trieb-. werk U, welches die Weltachse dreht, kann durch iigendeine
bekannte Vorrichtung, z. B. umschaltbare Zahnräder, für eine 24stündige oder 48stündige
Ganzumdrehu:ig der Achse betätigt werden, ohne daß_ dessen nach Sternzeit oder mittlerer
Sonnenzeit geregelter Gang geändert zu werden braucht. Mit dem Heliostaten können
dann Fernrohre verbunden werden, welche in der Richtung der Weltachse fest gelagert
sind, oder solche Fernrohre, die, horizontal gelagert, azimutal geschic#enkt werden
können und die für den Auf- oder Untergargspunkt eines zu beobachtenden Gestirns
-etwa mittels eines Teilkreises, sei es durch Rechnung oder mittels einer einfachen
Tafel, eingerichtet werden können. In diese Tafel, . die für jede geographische
Breite errechnet werden kann, geht man mit der zeitweiligen Deklination des Gestirns
ein und entnimmt ihr das Azimut. Dann muß beim Drehen der Weltache, falls der Spiegel
berichtigt ist, das betreffende Gestirn im Gesichtsfeld des Fernrohrs erscheinen
und nach Einschaltung des Uhrwerks U unverändert in dieser Lage bleiben. Es ist
selbstverständlich, daß der im bestimmten Azimut austretende horizontale Strahl
durch einen Hilfsspiegel in eine zweckmäßig erscheinende andere feste Richtung,
z: B. senkrecht nach -abwärts, verlegt werden kann.