DE566728C

DE566728C - Vorrichtung zur Demonstration des Sonnenstandes (Sonnenuhr)

Info

Publication number: DE566728C
Application number: DEZ19002D
Authority: DE
Original assignee: OTTO ZWISSLER DIPL ING
Current assignee: OTTO ZWISSLER DIPL ING
Priority date: 1931-02-21
Filing date: 1931-02-21
Publication date: 1932-12-20

Description

Vorrichtung zur Demonstration des Sonnenstandes (Sonnenuhr) Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Demonstration des Sonnenstandes (Sonnemihr) und besteht darin, daß die den Schatten empfangende Ebene nach der Lage der Äquatorebene des Beobachtungsortes eingestellt werden kann. Der Zweck der Vorrichtung ist, erstens als Sonnenuhr zu dienen, <l. h. nach der Richtung des Schattens die Zeit zu bestimmen. und zweitens den Stand d--r Sonne für eine gegebene geographische Breite und für gegebene Tages- und Jahreszeit festzustellen.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben. Fig. i zeigt eine Ausführungsform im Schnitt und Fig. 2 dieselbe Form in Ansicht. Die Vorrichtung besteht aus einem Stativ i, das ein um die Achse 3 drehbares Gestell :2 trägt. Das Gestell 2 trägt die beiden schattenempfangenden Ebenen .I und q', die durch Drehung um die Achse 3 und Einstellung durch den durch das Stativ hindurchgeführten Teilkreis 5 in die Äquatorebene des Ortes gebracht werden können. Die Figur zeigt den Apparat für die Polhöhe o, also für die Äquatorgegenden der Erde. Die Ablesung der Polhöhe an einem muffenartigen Seitenarm des Stativs i ist aus der Figur erkennbar. An der Außenseite der beiden Äquatorebenen .4 und 4.' befinden sich Zifferblätter. Die obere der beiden Äquatorebenen dient zur Ablesung bei positiver Sonnendeklination (Sommer), die andere bei negativer (Winter). Als Schattenwerfer dient ein Stab 6, dessen Höhe über der schattenempfangenden Ebene einstellbar ist. Stellt man den Schattenwerfer so ein, daß das Schattenende stets auf denselben auf dem Zifferblatt gezeichneten Irreis fällt< so ist die Länge des über die schattenempfangende Ebene hinausragenden Teils des Schattenwerfers der Sonnendeklination proportional. Durch Einstellung des Schattenwerfers kann also die bald schnellere, bald langsamere Änderung der Sonnendeklination (je nach der Jahreszeit) am Apparat verfolgt werden. Die Einstellung geschieht durch einen Hebel 7, der um einen Punkt 8 drehbar ist. Die Länge des Schattemcerfers wird man zweckmäßig gleich dein Abstand der beiden Äquatorebenen .4 und q.' machen, so daß das über 4. bzw. . hinausragende Ende des Schattenwerfers als positive bzw. negative Deklination gedeutet werden kann.
Um eine Feststellung des Sonnenstandes bei gegebenerPolhöhe, Deklination undTageszeit, zu ermöglichen, ist an dem Apparat ein Stab 9 angebracht, dessen Achse in die Sonnenrichtung zu bringen ist. Er .ist um den Punkt io drehbar, und es sind auf ihm zwei konzentrische Scheiben ii und 1a angebracht. An dem Schatten, den die Scheibe i i auf 1z wirft, läßt sich erkennen, ob der Stab richtig eingestellt ist.
Die beiden Drehpunkte 8 und io des Hebels 7 und des Stabes 9 liegen symmetrisch zum Schattenwerfer 6. Die Verschiebungen von Hebel und Stab lassen sich an einer Verbindungstrommel 13 ablesen und auch feststellen, ob die Verschiebungen für beide gleich groß und ihre Richtungen also parallel sind. Auf der Trommel befindet sich eine Skala der Sonnendeklinationen. Man kann aber auf ihr gleichzeitig die entsprechenden Jahreszeiten, etwa nach Art der Fig. 6, vermerken.
Die Drehpunkte 8 und io des Hebels und des Stabes liegen in einem Rahmen i4., der um die Trommel 13 drehbar ist. Die Drehung des Rahmens 14 läßt die Stellung des Schattenwerfers 6 ungeändert, nimmt aber Hebel und Stab mit, und zwar so, daß beide parallel bleiben. Die Drehung kann durch Zeiger 15 und 15' an den Zifferblättern ¢ und 4' abgelesen werden. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß man so auch bei nicht scheinender Sonne, bei gegebener Polhöhe sowie Jahres- und Tageszeit den Stab auf die Sonnenrichtung einstellen kann.
Um auch die Himmelsrichtung und Höhe der Sonne messen zu können, kann ein besonderes Verlängerungsstück 18 (Fig. 3) auf den Stab g aufgesetzt werden. Am Ende des Verlängerungsstücks 18 befindet sich ein Lot ig, durch das die Himmelsrichtung an einer unter den Apparat gelegten Rosette 2o abgelesen werden kann. Um auch die Sonnenhöhe zu bestimmen, wird von den zirkelartig verstellbaren Schenkeln eines Winkels der eine in die Richtung des Verlängerungsstücks 18, der andere in die Horizontalrichtung gebracht. Die Richtigkeit der letzteren kann gegebenenfalls durch eine Wasserwaage festgestellt werden. Die Zirkelöffnung kann dann an einem Winkelmesser gemessen werden. Für manche Zwecke der Himmelskunde ist es wichtig, die Länge der Tageshelligkeit zu kennen, d. h. Tagbogen der Sonne, vermehrt um die sogenannte bürgerliche Dämmerung. Zur Erleichterung solcher Aufgaben kann ein fester Dämmerungswinkel von etwa 6° beigegeben werden, der andeutet, um wieviel der Stab g mit Verlängerungsstück 18 nach unten weisen darf, um Tageshelligkeit noch eben zuzulassen. (Die Höhenbestimmung ist als ohne weiteres verständlich an der Figur nicht dargestellt.) Bekanntlich gibt die Sonnenuhr immer wahre Sonnenzeit an, während die gewöhnlichen Uhren mittlere Zeit, z. B. mitteleuropäische Zeit, zeigen. Der Unterschied rührt einmal von der geographischen Länge des Ortes (Längenkorrektion) und sodann von der Zeitgleichung her. Man kann auch die Sonnenuhr auf mittlere Zeit einstellen, indem man die Zifferblätter 4 bzw. 4' um einen Winkel dreht, der gleich der Summe von Längenkorrektion und Zeitgleichung ist. Als Nullmarke dient dabei das Gestell 2, dessen Richtung die des Ortsmeridians ist. Wegen der allmählichen Änderung der Zeitgleichung muß die Einstellung von Zeit zu Zeit, etwa dreimal im Monat, wiederholt werden.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig.4. Als Schattenwerfer des auf die Äquatorebene 24'fallenden Schattens dienen die Kanten einer die schattenempfangende Ebene in der Richtung des Ortsmeridians durchsetzenden Ebene 25. Zweckmäßig wird man dieser in die Meridianebene fallenden Ebene die Form eines gleichschenkligen Dreiecks geben, das sich über jede Seite der schattenempfangenden Äquatorebene um einen der Schiefe der Ekliptik gleichen Winkel erhebt. Man kann dabei die Ausführung so wählen, daß die Meridianebene um eine in die Ost-West-Richtung zu bringende Achse drehbar und nach der Polhöhe des Ortes einstellbar ist und die schattenempfangende Ebene trägt.
In der Figur bedeutet 2i das Stativ, an dessen einem Arm sich der Drehpunkt 23 befindet, um den das Meridiandreieck 22 drehbar ist. Dieses Meridiandreieck wiederum trägt die schattenempfangende Ebene 24, auf der sich das Zifferblatt befindet. Auf der Basis des Meridiandreiecks 22 befindet sich die Skala 25 mit Angaben für Sonnendeklinationen und Monatsdaten.
Um auch bei dieser Ausführungsform den Sonnenstand messen zu können, ist eine zweite Äquatorebene 24' angebracht, die mit der ersten durch Verbindungsstäbe 26 starr verbunden ist. Diese zweite Äquatorebene hat ein kreisrundes Zifferblatt und trägt einen Stab 27, der einerseits nach dem Stundenwinkel drehbar ist und sich andererseits um einen nach der Sonnendeklination einstellbaren Winkel über der zweiten Äquatorebene erhebt. Aus Fig. 4 geht ohne weiteres hervor, wie durch den Schraubstift 3o der Stab 27 nach der an der Skala 31 abzulesenden Sonnendeklination einstellbar ist. Auch die Bedeutung der konzentrischen Scheiben 28, 29 ist nach obigem klar.
Für die Konstruktion des Zifferblatts 24 ist zu bedenken, daß hier eigentlich nicht ein Schattenwerfer, sondern zwei, nämlich die beiden Kanten des Meridiandreieclcs 22, vorliegen. Man kann nun das Zifferblatt nach Fig. 5 so wählen, daß ein möglichst vollständiger Ausgleich zwischen den beiden schattenwerfenden Kanten eintritt, so daß der Benutzer den Übergang von der einen zur anderen Kante - möglichst wenig merkt; man kann aber auch umgekehrt, etwa nach Fig. 7, den Übergang von der einen zur anderen Kante möglichst deutlich hervorheben, um auf diese Weise die Proportionalität der Schattenwinkel mit den für sie benötigten Zeiten deutlich werden zu lassen.
Zur richtigen Einstellung der Vorrichtung können eine Wasserwaage 17 und ein Kompaß 16 in sein Stativ eingelassen werden. Es können dabei auch Vorkehrungen getroffen sein. um die bekannte Abweichung der Magnetnadel von der Nord-Süd-Richtung zii berücksichtigen.

Claims

PATRNTANSPRÜCIIR: i. Vorrichtung zur Demonstration des Sonnenstandes (Sonnenuhr), gekennzeichnet durch einen Schattenwerfer, dessen Schatten auf eine Ebene fällt, die nach der Lage der Äquatorebene des Beobachtungsortes einstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen in die Meridianebene des Ortes zu bringenden Teilkreis zur Einstellung nach der Polhöhe des Beobachtungsortes.
3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch zwei starr miteinander verbundene schattenempfangende Ebenen, deren Außenseiten mit einem Zifferblatt versehen sind. q..
Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Schattenwerfer, dessen Höhe über der schattenempfangenden Ebene einstellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4., gekennzeichnet durch einen Schattenwerfer, dessen Länge gleich dem Abstand der beiden schattenempfangenden Ebenen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen in die Richtung der Sonnenstrahlen zu bringenden Stab zur Bestimmung des Sonnenstandes.
7. Vorrichtung nach Anspruch i bis 6, gekennzeichnet -durch eine Verbindungstrommel, in der sich der Schattenwerfer verschiebt und an der die Verschiebung ablesbar ist. B.
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Rahmen mit zur Trommel symmetrischen Lagerungen für einen den Schattenwerfer verschiebenden Hebel und den Stab zur Bestimmung des Sonnenstandes. g.
Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch auf dem Stab angeordnete konzentrische Scheiben zur Einstellung des Stabes nach dem Sonnenstand. io.
Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Zeiger, die die Drehung des Rahmens und des Stabes auf dem Zifferblatt der schattenempfangenden Ebenen angeben. i i.
Vorrichtung nach Anspruch d. und 7, gekennzeichnet durch Markierungen für Sonnendeklination und Monatsdaten auf der Trommel zur Einstellung des Schattenwerfers und des Stabes.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein auf den Stab aufzusetzendes Verlängerungsstück und ein ari dieses anzubringendes Lot zum Ablesen der Himmelsrichtung an einer unter der Vorrichtung angeordneten Rosette.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Beigabe eines zirkelähnlichen Instruments zur Bestimmung der Sonnenhöhe, dessen einer Schenkel in die Richtung der Stabverlängerung und dessen anderer in die Horizontalrichtung gebracht wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, gekennzeichnet durch Beigabe eines festen Drahtwinkels von der Größe des Dämmerungswinkels der Sonne.
15. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schattenempfangenden Ebenen relativ zur Meridianebene drehbar sind zur Einstellung der Sonnenuhr auf mittlere Zeit durch Berücksichtigung der Längenkorrektion des Ortes und der Zeitgleichung.
16. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Schattenwerfer die Kanten einer die scIiattenempfangende Ebene in der Richtung der Ebene des Ortsmeridians durchsetzenden Ebene dienen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die die schattenempfangende Ebene senkrecht durchsetzende Ebene die Form eines gleichschenkligen Dreiecks hat, das sich über jede Seite der schattenempfangenden Ebene um einen der Schiefe der Ekliptik gleichen Winkel erhebt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Meridianebene um eine in die Ost-West-Richtung zu bringende Achse drehbar und nach der Polhöhe des Ortes einstellbar ist und die schattenempfangende Ebene trägt. i9.
Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Angaben für Sonnendeklination und Monatsdaten auf der schattenwerfenden Meridianebene zwischen den schattenwerfenden Kanten. 2o.
Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine zweite, der Äquatorebene parallele Ebene, die mit der schattenempfangenden Ebene durch einen auf beiden Ebenen senkrecht - stehenden Stab oder durch mehrere solche Stäbe verbunden ist. 2i.
Vorrichtung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Äquatorebene ein kreisrundes Zifferblatt trägt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 2o, gekennzeichnet durch einen Stab, der sich um einen nach der Sonnendeklination einstellbaren Winkel über der zweiten Äquatorebene erhebt.
23. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Form des Zifferblatts auf der schattenempfangenden Ebene, die einen Ausgleich zwischen den beiden schattenwerfenden Kanten gewährt. 2q..
Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein Zifferblatt auf der schattenempfangenden Ebene, das aus getrennten Kreisen um die beiden schattenwerfenden Kanten besteht und die Proportionalität der Zeiten mit den Winkeln des Schattens scharf hervortreten läßt.
25. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Wasserwaage zum Einstellen der Vorrichtung.
26. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Kompaß zum Einstellen der-Vorrichtung.