DE44971C - Vorrichtung zur Darstellung und Ermittelung der Tag- und Nachtlängen für alle Punkte der Erde - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

der Erde.

Die nachfolgend beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung dient dazu, die Zeitdauer erkennen zu lassen, während welcher für irgend eine Jahreszeit und für irgend einen Ort die Erde den Strahlen der Sonne ausgesetzt bleibt, wodurch man also auch die genaue Dauer der Nacht für jede Jahreszeit und für jeden Ort erkennen kann.

Der Apparat besteht aus einer Pendel- oder Federuhr, welche die Stunden und Minuten und eventuell auch die Secunden anzeigt und welche in 24 Stunden einen Erdglobus um seine Achse dreht. Der Globus ist über der Uhr in einem Messinggerüste untergebracht, welches die 24 Meridiane bildet, und wird getragen durch einen Ständer P, Fig. 9 und 1.

Der Apparat besteht zum Zweiten aus einer aus Glas oder steifer Gaze hergestellten Kugelcalotte von halbkugeliger Form, welche sich in dem freigelassenen Räume zwischen Globus und äufseren Meridianen oder Stundengerüst drehen und bewegen kann.

Es kann der Calotte vermittelst der Stifte m m¹ eine oscillirende Bewegung ertheilt werden, und zwar sind diese Drehstifte für die Kugelcalotte C am Aequatorkreis des Messinggerüstes und des Erdglobus angeordnet. Damit diese Oscillation nicht durch die Verticaldrehachse des Globus gehindert wird, ist die Calotte mit zwd Einschnitten i i¹ an ihrem gröfsten Kreise versehen, Fig, 2, welche ein theilweises Eingreifen der Kugelcatotte in die Verticalachse gestatten.

Der Apparat besteht zum Dritten aus einem nachfolgend in seiner Anordnung und Wirkungsweise beschriebenen Mechanismus, welcher dazu dient, die Oscillationsbewegung der Kugelcalotte zu bestimmen, so dafs sie genau denjenigen Theil des Erdglobus bedeckt, welcher nicht den Strahlen der Sonne ausgesetzt ist.

Der Apparat besteht zum Vierten aus einem Calendarium oder einer Datumsuhr G, Fig. 6, welches seitlich zu dem unter Drittens angeführten Apparat angebracht ist und dessen tägliches Vorrücken durch die Uhr bestimmt ist. Dieses Calendarium mufs nothwendigerweise mit der Stellung der Kugelcalotte verstellt werden, d. h. es mufs z. B. den 21. März bezeichnen, wenn die Calotte mit ihrem Rande die Tag- und Nachtgleiche anzeigt.

Die Bewegung der Calotte wird durch eine gezahnte, horizontale Stange geregelt (D D, Fig. 4), welche in ein Zahnrad S greift, auf dessen Achse zugleich das Zahnrad R sitzt. Letzteres greift, wie aus Fig. 4 und 9 ersichtlich, in den Zahnradbogen ff, der unter der Calotte angeordnet ist; durch den Zahnradbogen kann demgemäfs die Calotte um ihre beiden Stifte gedreht werden. Die Zahnzahl von S im Verhältnifs zum Rade R ist derart, dafs bei jeder Horizontalbewegung der Stange β D der Zahnradbogen f sich ganz auf dem Rade R abwickelt.

Zur geradlinigen Hin- und Herbewegung der Stange D, welche die Oscillation der Calotte bestimmt, dient ein rechteckiges Gestell t, Fig. 5 und 9, an dessen oberer Seite die Zahn-

stange befestigt ist. Dieses Gestell besitzt an seinen beiden Horizontalseiten je zwei kleine Rollen rr^lr²r^z, Fig. 9 und 5, welche das Gestell in den Rahmen g g^l führen.

Zwei Räder AA¹ von gleichem Durchmesser, Fig. 9, greifen in ein drittes Rad B, Fig. 7, so dafs A A¹ sich in gleichem Sinne drehen. Auf AA¹ sitzen Stifte qq¹, zwischen welchen eine Verbindungsstänge c angeordnet ist, die bei Drehung der Räder A A¹ ihre horizontale Lage behält. Diese Stange c besitzt an ihrem Ende ebenfalls je eine Rolle rⁱ r^h, Fig. 5 und 9, welche gegen die Verticalstreben des Rahmens 11 ruhen, so dafs den letzteren eine hin- und hergehende Bewegung durch die Drehung der Räder A A¹ ertheilt wird.

Die Gröfse des wirksamen Bogens f mufs 46⁰ 54' betragen und der Zahnradbogen f so angeordnet sein, dafs er halb über die Calotte vorsteht. Bei jedem vollen Umgang der Räder AA¹ macht demgemäfs die Calotte zwei gleiche Oscillationsbewegungen um ihre Stifte m m¹, wobei sie zu beiden Seiten der Pole des Erd-. globus eine Schwingung um 23⁰ 27' ausführt.

Ein anderes Rad M mit 365 Zähnen sitzt fest auf derselben Achse wie das Rad A\ es greift in Zahnrad a, Fig. 7, auf dessen Achse das Schraubenrad N sitzt, welches in eine Schraube ohne Ende ν greift. Letztere sitzt auf der Globusachse L, welche jeden Tag durch eine Uhr eine einmalige Umdrehung erfährt. Die Zahnverhältnisse dieser Räder sind derartig, dafs das Rad M bei einer Umdrehung des Globus also täglich· um einen Zahn gedreht wird, so dafs während eines Jahres die Räder A A¹ eine volle Umdrehung machen.

Da indessen zwischen der Tag- und Nachtgleiche des März und der des September 186 Tage sich befinden, verbleiben nur 179 zwischen der Tag- und Nachtgleiche des September und der des März, und man mufs deshalb zwar dem Rade M 365 Zähne geben; aber diese Zähne sind ungleich unter einander, so dafs für die eine Hälfte des Rades 186 Zähne vorhanden sind, für die andere nur 179. Befindet sich nun derjenige Durchmesser des Rades Af, welcher diese beiden ungleichen Zahnhälften trennt, in der horizontalen Lage am Tage der Tag- und Nachtgleiche, so ist die erzielte Bewegung der Calotte C genügend genau, um Nachtzeiten auf dem Erdglobus anzugeben.

Wenn man nämlich die Projection der Erde auf der Planetenbahn im Augenblick des Sommersolstitiums betrachtet, Fig. 1 a, und dann dieselbe Projection im Moment der Gleiche, Fig. 2a, und endlich dieselbe Projection im Wintersolstitium, Fig. 3 a, so sieht man, dafs die Projection der Schattenhalbkugel sich bewegt hat von Fig. 4a, A B nach A¹ Β^λ und dann nach A² B², A^a B³, A^ B\ A⁶ B⁵, um nach 6 Monaten wieder die Lage A B einzunehmen, in welcher Stellung sie eine Tangente am Polarkreis bildet, aber derartig, dafs sie ganz vom Schatten bedeckt ist, während sie 6 Monate früher ganz frei von demselben war.

Um eine Vorrichtung zur Veranschaulichung der Nachtzeiten der Erde zu construiren, bei der man dem Erdglobus seine Neigung zur Planetenbahn läfst, mufste man bisher eine Calotte während eines Jahres um den Globus drehen, wie Fig. 5a dies zeigt, in welcher Figur die Erde im Wintersolstitium sich befindet. Der Erfinder hat dabei beobachtet, dafs die Schattenhalbkugel im Sommersolstitium, Fig. 6 a, in die Stellung oder Linien A-G-B übergeht, dafs sie dann in die Stellung A-P-B zur Zeit der September-Tag- und -Nachtgleiche gelangt und schliefslich in die Stellung A-F-B im Decembersolstitium. Man kann diesen Gang der Schattenhalbkugel erreichen durch die sich um eine Aequatorachse drehende Halbkugel C, wenn dieselbe im Zeitraum eines Jahres zwei vollständige Oscillationen macht, so dafs sie die Stellung A-G-B wieder einnimmt, nachdem sie am Ende jedes Vierteljahres die Stellungen A-P-B, A-F-B und A-P-B eingenommen hat.

Natürlich kann das Instrument nicht für die Schaltjahre genau die Schattenzeit angeben; doch kann man dies annähernd sehr leicht regeln, indem man, nachdem am 29. Februar des Schaltjahres das Rad M um einen Zahn gedreht worden ist, diesen Zahn wiedergewinnt, wenn man am Calendarium 2 Jahre später den 30. Juni ausschaltet.

Der dabei entstehende Fehler beträgt kaum ι Minute.

Wenn man vom Instrument wissen will, zu welcher Stunde die Sonne in einem Lande an einem gegebenen Tage aufgeht, wird man das Calendarium auf diesen Tag einstellen und die Schattenhalbkugel die Stellung einnehmen lassen, welche sie an diesem Tage auf der Erde hat, und der Apparat wird die geforderte Stunde angeben. Zu diesem Zwecke ist die Achse LL¹, Fig. 8 und 9, des Globus so durchschnitten, dafs der mit der Uhr in Eingriff stehende Theil vermittelst eines Druckes entkuppelt werden kann; nach dieser Entkupplung kann man den Globus vermittelst des Knopfes χ drehen, und zwar mufs dies so oft geschehen, als Tage zwischen dem gegenwärtigen und dem einzustellenden Tage vorhanden sind.

Behufs Wiedereinstellung dreht man den Globus ■ weiter, bis eine vollständige Jahresumdrehung stattgefunden hat, so dafs man also auf demselben Tag angekommen ist, an dem die Entkupplung stattfand; erst dann rindet die Kupplung wieder statt.

Claims (5)

1. Wie ersichtlich, kann man an der Calotte, indem man an derselben einen helleren Rand von 18° vorsieht, auch den Eintritt der Morgendämmerung erkennen.

   Durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann man demnach:

   ι. die Tagesstunde für jeden Ort der Erde zu einer beliebigen Zeit angeben;
2. 2. die Orte der Erde erkennen, für welche Sonnen-Auf- und Untergang ist;
3. 3. für jeden Ort der Erde und für jeden Tag des Jahres die Stunde des Sonnenaufganges und -Unterganges angeben;
4. 4. die Länge der Dämmerung für jeden Ort der Erde angeben und für jeden Tag;
5. 5. für jeden Zeitpunkt den Centrumspunkt der Schattenhalbkugel angeben.

   Infolge dieser verschiedenen Zwecke, denen der vorliegende Apparat dient, eignet sich derselbe insonderheit für öffentliche Schulen, da er in klarer, anschaulicher Weise die Bewegung und das Verhalten der Erde wiedergiebt.

   Patεnt-AnsρRUch:

   Bei einem Instrument zur Veranschaulichung der Nachtzeiten der Erde die Combination eines durch Uhrwerk während 24 Stunden einmal um sich selbst gedrehten Globus mit einer denselben bedeckenden, oscillirenden Halbkugelcalotte C und an dieser Calotte befindlichen Zahnkranz f, welcher durch den mit Zahnstange D versehenen Rahmen ί ί in abwechselnde Oscillation versetzt ist, und der auf der Globusachse sitzenden Schnecke v, die mittelst Getriebe a N M A A¹ und Verbindungsstange c den Rahmen t während eines Jahres zu einer einmaligen Hin- und Herbewegung veranlafst, zum Zweck automatischer Drehung der Schattencalotte entsprechend der Jahreszeit.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.