DE9000668U1

DE9000668U1 - Projizierbare Sternkarte zur Darstellung verschiedener Himmelserscheinungen

Info

Publication number: DE9000668U1
Application number: DE9000668U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-01-15
Filing date: 1990-01-15
Publication date: 1990-04-26
Anticipated expiration: 2000-01-16

Description

Beschreibung

Projizierbare Sternkarte zur Darstellung verschiedener Himmelserscheinungen.

Stand der Technik

Sternkarten erleichtern das Erkennen und Auffinden von Sternkonfigurationen oder bestimmten Sternen am nächtlichen Himmel» lai Bereich der &r.aw&urastroncmie sind drehbare Sternkarten gebräuchlich, die die Position der Sterne innerhalb des verfügbaren Horizontausschnifetes auch in Abhängigkeit vor. Datum und Uhr^eitanzeiger-. Vorzugsweise für Unterrichtszwecke ist es vorteilhaft, eine solche drehbare Sternkarte aus transparentem Materie.! ^u benutzen und =äin«vr. "<reis .on Zuschauern., z. B. Schülern, auf eifc·;·.- Overhiad-Proiektor dar^obiet^n. Bei einer solchen Projektionswaise bleiben jedoch dit. Hell-Dui: ^sl-Verhältnisse gegenüber den Gegebenheiten in der Natur vertau&cht.

Aufgabe

Ein für Unterrichtszwecke in seinem didaktischen Wert unerwartet hoher Effekt tritt ein, wenn man die Hell-Dunkeldarstellung bei der Projektion wieder den naturgegebenen Verhältnissen anpaßt. Wenn man in einem sehr gut abgedunkelten Raum die Sterne als leuchtende Punkte im dunklen Umfeld des nächtlichen Himmels projiziert, ist eine wirkungsvolle Simulation des nächtlich beobachtbaren Sternhimmels erreichbar, die durchaus an die Wirkungen erinnert, die man mit der Projektion des Sternhimmels in einem Planetarium erzielt.

Dazu wird auf die Schreibebene des Overheadprojektors ein lichtundurchlässiges Material gelegt, das nur an kleinen, nadelstichartigen öffnungen, die entsprechend den Sternpositionen angeordnet sind, das Projektionslicht hindurchläßt. Zweckmäßigerweise ist diese Sternkarte von der Größe, daß die Lichtaustrittsöffnung des Overheadprojektors in der Schreibebene zugedeckt wird, so daß das Umfeld der projizierten Sterne dunkel bleibt.
Um die tägliche Drehung des Fixsternhimmels darzustellen, wird diese Sternkarte drehbar auf einer klar transparenten Unterlage befestigt. Zweckmäßigerweise ist diese Unterlage nur in einem Bereich lichtdurchlässig, der dem Horizontausschnitt der üblichen

drehbaren Sternkarten entspricht, und in dem übrigen umgebenden Bereich lichtundurchlässig. Da diese Unterlage die Lichtabdeckung aller P.andbereiche übernimmt, kann die Sternkarte dann vorzugsweise kreisförmig sein. Als sehr einfach montierbare und lösbare Achse für diese Drehung kann beispielsweise ein Druckknopf dienen.

Vorteile

Es ist ein Vorteil dieser Erfindung, daß sie eine verhältnismäßig naturnahe Simulation mit so einfachen Mitteln ermöglicht, daß sie leicht im Klassenzimmer realisierbar und wegen voraussichtlich geringen Preises leicht verfügbar ist. Die in den Anprüchen l bis 2 beschriebenen Vorrichtungen bestehen vorzugsweise aus bedruckter Pappe bzw. transparenter Folie. Die nadelstichartigen Öffnungen können entweder vom Hersteller mit einem Stanzwerkzeug angebracht werden oder, im Falle der Ausgestaltung als Selbstbausatz, vom Erwerber mit einer Nadel von Hand gestochen werden.

Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung z. B. gegenüber der Projektion von Fotos des nächtlichen Sternhimmels ist, daß der gesamte sichtbare Sternhimmel mitsamt seiner täglichen scheinbaren Drehung sowie mit dem Auf- und Untergang der Gestirne an den Grenzen des Horizontausschnittes betrachtet und je nach Unterrichtsverlauf bewegt bzw. eingestellt werden kann.

Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung gegenüber einer Planetariumsdarbiei-ung besteht darin, daß bei einer solchen Projektion im Hnterrichtsraum alle Fragen der Zuschauer bzw. Schüler diskutiert werden können. Sie kann einen Planetariumsbesuch mit dessen Darstellungsqualität selbstverständlich nicht ersetzen, ist aber eine vorzügliche Hilfe zur Vorbereitung eines solchen Besuches.

Weiterbildungen der Erfindung

Ein vie i tierer Vorteil dieser Erfindung gegenüber bisher bekannten Sternkarten besteht, darin, daß sie gemäß Anspruch 3 einen konti-

nuierlichm Übergang der Helligkeit des Himmelsh i nt"^prgrundes zwischen Tag und Nacht ermöglicht, während si.oh die Helligkeit der projizierten Sterne nicht verändert. Die Sichtbarkeit verliert sich lediglich durch das heller werdende Umfeld. Hierdurch wird ein in der Natur beobachtbarer Vorgang sehr vorteilhaft simuliert, weil ei durch die Zeitraffung verdeutlicht wird. Dadurch wird das Verschwinden des sichtbaren Sternhimmels während des Tages infolge der Überflutung der Atmosphäre mit Sonnenlicht im Unterricht gut verständlich gemacht.

Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung gegenüber bisher bekannten Sternkarten besteht darin, daß sie kontinuierliche Farbübergänge des Himmels zwischen Tag und Nacht insbesondere mit der Darstellung des Himmelsblaus in verschiedenen Sättigungsgraden simulieren kann.

Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, daß sie es ermöglicht, durch Benutzung doppelbrechenden Materials inmitten des projizierten Fixsternhimmels Sonderbewegungen von leuchtenden Himmelskörpern, z. B. die des Mondes oder von Planeten, vor dunklem Hintergrund darzustellen. Diese Bewegungen können von Hand nach Gutdünken entsprechend dem Unterrichtsverlauf vorgenommen, wiederholt bzw. abgewandelt werden. Von besonderem Interesse für den Unterricht ist dabei die Erörterung von Planetenschleifen. Ebenso können zu Lehrzwecken mit Hilfe von doppelbrechendem Material leuchtende Koordinaten, Beschriftungen oder andere Hinweise auf dem dunklen projizierten Hintergrund eingeblenc*2t und bewegt werden.

Die Möglichkeit einer solchen getrennt bewegbaren, leuchtenden Einblendung in einen dunkleren Projektionshintergrund ist eine prinzipiell neue Darstellungsweise, die der allgemein gebräuchlichen Projektionsweise, die mit Abdunkelungen bzw. Abdeckungen auf hellem Untergrund arbeitet, gewissermaßen entgegengesetzt ist. Diese Darstellungsweise wird dadurch möglich, daß zwischen zwei gekreuzten linear polarisierten Folien, die kein Licht mehr

durchlassen, ein doppelbrechendes Material eingefügt wird, das aus dem linear polarisierten Licht, das durch die erste Folie hindurchtritt, zirkulär bzw. elliptisch polarisiertes Licht entstehen läßt. Dieses enthält dann eine Polarisationskomponente, die in der Lage ist, durch die zweite Polarisationsfolie hindurchzutreten. Bei gleichzeitiger Ausnutzung wellenlängenabhängiger Auslöschungen bzw. Verstärkungen kann das durch diese Anordnung hindurchtretende Licht farbig erscheinen (zur Erläuterung der Physik z. B. in Eugene Hecht, Optik, Addison-Wesley Verlag (Deutschland) GmbH, 1989, S. 326 - 327). Die Erzeugung solcher großflächiger kontinuierlicher Farbübergänge ist von anderen Sternkarten her nicht bekannt.

Mit speziellem Vorteil für Lehrzwecke ist es ferner möglich, den Erdschatten am Himmel darzustellen. In der Natur ist dieser Schatten im leeren Raum nicht sichtbar. Er wird in der Natur erst erkennbar, wenn sich ein Körper in diesem Schattenraum befindet. Dieser Fall tritt jedoch ein, wenn sich der Mond in diesen Schattenraum hineinbewegt, und ist dann als Mondfinsternis beobachtbar. In der vorliegenden Erfindung kann, wie bereits oben beschrieben, die hell leuchtende Mondscheibe vor dem nächtlichdunklen Himmelsgrund bewegt werden. Bei der beschriebenen zusätzlichen Einfügung des Erschattens in diese Projektion kann das Eintauchen der Mondscheibe und der ganze übrige Verlauf einer Mondfinsternis, wie sie sich dem irdischen Beobachter zeigt, simuliert werden. Wenn dieser Schatten nicht durch eine einfache Pappscheibe, sondern durch eine Scheibe aus linear polarisierendem Material realisiert wird, dann verschwindet die abgesch-'-tete Mondfläche nicht vollkommen, sondern ist stark abgedunkelt weiterhin so sichtbar, wie der verfinsterte Mond in der Natur durch Streulicht, das die Erdatmosphäre passiert hat, schwach erleuchtet bleibt. Die starke Rotfärbung des Mondes in dieser Phase kann durch wellenlängenabhängige Effekte, die weiter oben beschrieben wurden, ebenfalls simuliert werden.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist. es, daß selbst diejenigen Sterne, die in den so simulierten Erdschatten eintauchen, keineswegs ausgelöscht werden. Durch geeignete Orientierung der Polarisationsrichtung des Materials für den Erdschatten kann dafür gesorgt werden, daß diese Sterne unverändert hell projiziert werden. Diese Konsistenz mit den Bedingungen in der Natur ist ein interessanter Vorzug dieser Technik. Für Unterrichtszwecke ist es zugleich von großem Interesse, bei zunächst halbdunklem Himmelshintergrund zu zeigen, wie sich der Erdschatten auf der Ekliptik bewegt. Bei der Simulation der Mondfinsternis kann der Himmelshintergrund anschließend auf völliges Dunkel eingestellt werden, so daß auch der Erdschatten nicht mehr sichtbar ist. Erst bei der Uberdeckung der eingefügten doppelbrechenden Mondscheibe mit diesem Erdschatten wird dieser wieder sichtbar, und zwar ungefähr so, wie der irdische Beobachter eine Mondfinsternis wahrnimmt. Diese für Unterrichtszwecke wichtige Darstellungsmöglichkeit ist neu.

Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung insbesondere für Unterrichtszwecke ist die Möglichkeit gemäß Anspruch 7, daß einzelne Sternbilder oder Sternbildgruppen in der Projektion ausgewählt betrachtet werden können, indem die Sternkarte nach Anspruch 1 bzw. 2 mit einem Bogen Papier zugedeckt wird, der für die ausgewählten Sternbilder Ausschnitte besitzt.

Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist, daß sie das Funkeln der Sterne zu simulieren gestattet. Dies geschieht gemäß Anspruch 8 auf sehr einfache Weise dadurch, daß eine klar transparente Folie, die in geeigneter Dichte dünne absorbierende Linien trägt, über der Sternkarte leicht hin- und herbewegt wird. Diese Linien verdecken dann kurzzeitig, statistisch verteilt, die einzelnen Sternprojektionen und erzeugen so den Eindruck des Funkeins. Diese Linien können geordnet oder ungeordnet sein. Sie sollten lediglich über die ganze Fläche mit einer hinreichend gleichen Dichte verteilt sein.

Alle hier beschriebenen Vorrichtungen und Wirkungen sind sowoh] in Experimentiervorträgen vor sachkundigem Publikum als auch im Schulunterricht mit Erfolq erprobt worden und stehen zur Untersuchung der behaupteten Wirkungen zur Verfügung.

Darstellung der Erfindung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur 1 erläutert. Fig. 1 zeigt die drehbare Sternkarte in der Ausgestaltung vorzugsweise nach Anspruch 2. Die die nadelstichartigen Öffnungen tragende, kreisförmige Sternkarte (1) ist in (2) mit Hilfe einer Achsführung, z. B. in Gestalt eines Druckknopfes oder eines Niets, drehbar auf der Unterlage (3) befestigt, die in dem ungefähr elliptischen, als Horizontausschnitt fungierenden Teil (4) klar transparent und in dem übrigen Teil (5) nicht lichtdurchlässig ist. Zur Unterscheidung dieser Anteile (4) und (5) von (3) ist der Anteil (5) schraffiert dargestellt. Diese ganze Anordnung wird so auf die Schreibebene eines Overhead-Pro jektors gelegt, daß sie deren Lichtaustrittsfläche möglichst vollständig bedeckt, so daß das Projektionslicht nur durch die nadelstichartigen Öffnungen innerhalb des Horizontausschnittes hindurchtreten kann. Die Positionen der Sterne auf der Sternkarte können wie in Figur 1 angedeutet, durch aufgedruckte Linien miteinander verbunden sein, um die Zuordnung von Sterren und Sternbildern zu erleichtern.

Claims

Schutzansprüche

1. Projizierbare Sternkarte zur Darstellung verschiedener Himmelserscheinungen

dadurch gekennzeichnet, daß die Sternkarte aus lichtundurchlässigem bzw. lichtteildurchlassigem Material besteht und nur an kleinen nadelstichartigen Öffnungen, die entsprechend den Sternpositionen angeordnet sind, das Licht weitgehend ungehindert hindurchläßt.

2. Projizierbare Sternkarte nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet, daß die Sternkarte zur Darstellung der scheinbaren täglichen Drehung des Fixsternhimmels drehbar auf einer klar transparenten Unterlage befestigt ist, wobei diese Unterlage zweckmäßig nur in einem Bereich lichtdurchlässig ist, der dem Horizontausschnitt bei üblichen drehbaren Sternkarten entspricht, und in dem übrigen umgebenden Bereich lichtundurchlässig ist. Die Sternkarte ist dann vorzugsweise kreisförmig. Als einfach montierbare und lösbare Achse für diese Drehung kann beispielsweise ein Druckknopf dienen.

3. Projizierbare Sternkarte nach Anspruch 1 bzw. 2

dadurch gekennzeichnet, daß die Sternkarte jedoch aus einem Material besteht, das das Licht linear polarisiert, und daß eine zweite Polarisationsfolie von zumindest gleicher Größe, die ihrerseits kein Sternmuster trägt, zur Simulation von Dämmerungserscheinungen in verschiedenen Orientierungen über die Sternkarte aus lichtpolarisierendem Material gebracht werden kann, so daß sich die Intensität des durch beide Polarisationsfolien hindurchtretenden Lichtes ändert.

4. Projizierbare Sternkarte nach Anspruch 3

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden linear polarisierenden Folien eine weitere Folie aus klar transparent.»m doppclbrechendem Material drehbar angeordnet wird, die das Licht, das durch die dtei Folien in dieser Anordnung hindurchgeht., j ^. nach deren Drehstellung farbig bzw. aufgehellt erscheinen laßt. An -stellen. an rinnen die eine rier

beiden linear polarisierenden Folien entsprechend den Sternmustern Öffnungen besitzt, tritt das Licht weiterhin ohne farbliche Veränderung hindurch.

5. Prcjizierbare Sternkarte nach Anspruch 3 bis 4

dadurch gekennzeichnet.. daß sin doppelbrechendes Material in geeigneter Formgebung, z. B. als Mondsilhouette, Mondscheibe, Planetenscheibe, als Schriftzug, &lz K^ordinatenlinitsn oder als weiteres Informationszeichen, so zwischen die beiden linear polarisierenden Folien gebracht wird, daß trotz der gekreuzt zueinander angeordneten linear polarisierenden Folien dort entsprechend der Gestalt des eingefügten doppelbrechenden Materials Licht hindurchg^lassen wird. Zweckmäßigerweise wird diese einzufügende, aus doppelbrechendem Material ausgeschnittene Gestalt auf einem klar transparenten nicht doppelbrechenden Trägermaterial angeordnet, so daß es mit dessen Hilfe nach Gutdünken in dem abgedunkelten Projektionsumfeld hin- und herbewegt werden kann.

6. Projizierbare Sternkarte nach Anspruch 3 bis 5

dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwischen den beiden linear polarisierenden Folien, bzw. wahlweise vor oder hinter beiden eine dritte linear polarisierende Folie in geeigneter Konturierung, z. B. in Form das Erdschattens, hinzugefügt wird, um beispielsweise in einem durch die Polarisationswirkung der beiden erstgenannten Folien halb abgedunkelten Umfeld einen Schattenbereich darzustellen. Die Schattenintensität kann durch geeignete Orientierung der Polarisationsrichtung dieser dritten Folie nach Wunsch eingestellt werden.

ill ■■ ■· ·■· r· &igr; ·

Projizierbare Sternkarte nach Anspruch 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet, daß die Sternkarte mit einem Bogen aus nichttransparenten Material, der geeignete Ausschnitte besitzt, so bedeckt wird, daß nur die durch diese Ausschnitte ausgewählten Sterne bzw, Sterngrupper» projiziert werden.

Prcjizierbare Sternkarte nach Anbruch 1 bis 4
dadurch gekennzeichnet, daß über der dort beschriebenen Sternschsibe ei;^ k.i^r transparente FoIi^., die mit dünnen absorbierender Linien, dtien E:*eit£ jedoch nicht kleiner ist öis der ^urchTKesser der i.ädelstir ortigs*.n Öffnungen in der SterriAarte, bedeckt ist, hin- und herbewegt wird, so daß die Intensität der projizierten Steine unregelmäßig variiert und so das Funkeln der Sterne simuliert wird.