DE911C - Astronomischer Universalapparat - Google Patents

Description

1877.

Klasse 42.

ADOLF MANG in BADEN-BADEN. Astronomischer Universalapparat.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 18. August 1877 ab.

A. Der Apparat als Himmelsglobus.

Der Fixsternenhimmel bildet bekanntlich den festen Hintergrund, auf dem sich scheinbar die Bewegungen von Sonne, Mond und Planeten vollziehen. Der Apparat hat deswegen in erster Linie die Bedingungen eines Himmelsglobus zu erfüllen. Diese sind dadurch gelöst, dafs, wie Fig. ι der beiliegenden Zeichnung zeigt, ein solides Drahtgestell mit den Haupthimmelskreisen, Sternbildern und der Milchstrafse um eine Axe drehbar angeordnet ist. Wie die Sternbilder angelöthet sind, davon giebt Fig. 2 eine Vorstellung. Denkt man sich nun den Globus zunächst in Rotation, so müssen alle Fixsterne, in Bezug auf den innerhalb liegenden Horizont HH, richtig auf- und niedergehen. Denkt man sich aber die Axe AA, Fig. 1 vertical, den Horizont herausgehoben und ein Licht in passender Entfernung unter den Apparat gehalten, so entsteht durch Schattenwurf der Sterne an der Decke eine Polarprojection des nördlichen Sternenhimmels. Diese Karte kann auf S m Durchmesser ausgedehnt werden; sie zwingt den Blick nach oben; sie zeigt infolge der Rotation Bewegung der Sternbilder und verdeutlicht die Entstehung einer Sternkarte.

Von den Himmelslinien sind folgende ausgeführt (Fig. 1):

BB — nördlicher Polarkreis.

CC— nördlicher Wendekreis.

FF-— südlicher Wendekreis.

DD — Himmels-Aequator.

CF- Ekliptik.

ADBDA — Solstitialkreis. '

H — Beobachter mit Z (Zenith) und N (Nadir).

B. Scheinbewegungen von Sonne und

Mond.

Die Sonne durchwandert alljährlich die Ekliptik. Dabei findet ein Wandern von Sternbild zu Sternbild statt, verbunden mit höheren und niederen Sonnenständen. Die Sonne rotirt also jeden Tag mit. einem anderen Punkte des Himmels. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dafs durch die Beweglichkeit der Hülse a, Kreisbewegungen der Sonne S, sowie ein entsprechendes Heben und Senken derselben sich vollziehen , lassen. In der angenommenen Stellung z. B. mufs sie den Aequator, wird die Hülse α nach γ gehoben, den nördlichen Wendekreis beschreiben. Dafs hierbei eine naturgemäfse Verschiebung und Regulirung der Aufbezw. Untergangspunkte stattfinden mufs, ist klar, kann jedoch auch leicht dadurch bewiesen werden, dafs man geradezu die Stellschraube und Sonne bei 5 hinwegnehmen und bei jedem Sternbild der Ekliptik auf diese anschrauben kann, da die Hülse zwei Einschnitte hat, die in der Fläche der Zeichenebene liegen. Ebenso läfst sich der Mond M leicht in jede Höhe am Himmel heben und in Rotation versetzen, wodurch auch seine Bewegungen richtig nachgeahmt werden. Ein um die Ekliptik gelegter, erweiterbarer Ring dient hierbei als Leitlinie.

Eine ebenfalls ungemein belebende Seite des Apparates besteht ferner darin, dafs der Horizont aufser der üblichen Graduinmg und Angabe der Morgen- und Abendweiten der Sonne, die betreffende Gegend gemalt oder en relief enthält, wobei auch ein Morgenroth entsteht, wenn der Umkreis mit rothem Fliefspapiersaum versehen wird. Fig. 9 giebt ein solches Cyclorama von Baden-Baden.

Mit Leichtigkeit können überhaupt alle Scheinbewegungen für den Pol, den Aequator, kurz für jeden Ort nachgeahmt werden, da die hierzu nöthigen Bedingungen erfüllt sind, nämlich relative Beweglichkeit der Axe und des Horizontes. So ist z. B. in Fig. 1 der Apparat für einen Ort unter 49 ° nördl. Breite (Carlsruhe) gestellt. Die in eine Eisenplatte endigende Himmelsaxe A A wird durch die Klemmschraube Sch festgehalten; dem Horizonte HH giebt die Feder ρ genügenden Halt; er wird getragen durch zwei in die Erde E eindringende Stifte, deren einer, mit ί bezeichnet, auf der Zeichnung angegeben ist. DieErde ruht auf q. In Fig. 4 ist der Horizont im Grundrifs gezeichnet.

Die bis jetzt geschilderten Relationen sind auf neue und einfachste Weise in Scene gesetzt. Der Himmelsglobus liegt nicht, wie gewöhnlich, in einem dicken Gradationsring, sondern spielt leicht und frei 'um die Axe, welche ebenfalls eine einfache Bewegung hat, wie sie bis jetzt noch nicht angewendet worden ist.

Die Graduinmg und Kalenderbezeichnung, von denen Fig. 5, 6 und 7 Beispiele zeigen, treten als blofse Merkzeichen in den Hintergrund, im Gegensatze zu anderen Appa-

raten, deren breiter THierkreisgürtel den Anblick der Erscheinungen nothwendig beeinträchtigen, ja verwischen mufs.

Neu ist ferner die Idee, Sternbilder und Milcbstrafse ausschliefslich nur auf dem nördlichen Polarkreis aufzulöthen, diese aber in Hülsenlagern, Fig. 8, so festzulegen, dafs sie auch wieder wegnehmbar sind, wodurch der Himmelsglobus sich in ein Tellurium verwandelt.

C. Functionen des Apparates für wirkliche Bewegungen.

Die scheinbare jährliche Wanderung der Sonne durch die Fixsterne des Thierkreises entsteht bekanntlich dadurch, dafs die Erde selbst im Weltenraume sich zwischen der Sonne und jenen Fixsternen hindurch bewegt. Ein scheinbares Steigen der Sonne um 23¹J₂ ⁰ ist bedingt durch ein wirkliches Senken der Erde gegen den Himmels-Aequator; überhaupt sind die Erdbewegungen das Spiegelbild der scheinbaren Sonnenbewegungen.

Diese Argumente benützend, erklärt der Apparat die Entstehung der Jahreszeiten dadurch, dafs die Erde, der Schiefe der Ekliptik folgend, sich innerhalb der Sphäre hebt und senkt, wobei sie durch den Stahlstift der Stellschraube Si, Fig. 11, ihrer Hülse beliebig festgestellt werden kann und stets ihrer Bahn folgen mufs, wenn in der Axe die entsprechende Leitlinie für diesen Stift eingefeilt ist.

In bereits genannter Fig. 11 bedeutet BB den Himmels-Aequator, S die Sonne, der Pfeil C die Richtung der Ekliptik. Ist die Erde in B, so mufs ein Sonnenstrahl senkrecht den Aequator treffen; am Pol kann, ein anderer Strahl nur noch Tangente sein. In der Sonnenstellung A dagegen strömt das Licht, wegen der Senkung der Erde um 23'/, °, um das Gleiche über den Pol hinaus; der Aequator kann nun nicht mehr vom senkrechten Sonnenlichte getroffen werden, wohl aber der nördliche Wendekreis.

Dafs auch hier die Erdaxe parallel zu sich selbst unter einer Neigung von 23Y₂ ⁰ zur Bahn fortschreitet, was man beim Gebrauche des Telluriums »als Schlüssel zur Erklärung der Jahreszeiten« geradezu vorspricht, erscheint hier umgekehrt als nothwendiger Schlufs (Fig. 11) Winkel δ — go⁰— 23 %"= 66 %°.

Fig. 13 zeigt die derartig durchbohrte Erde, dafs man mittelst Visirung und Stab den Strahlengang des Sonnenlichtes genauer verfolgen kann, ebenfalls eine Neuheit. Auch die Antipoden, Fig. .12, oder ein Blatt Papier, Fig. 14, können hierbei zur Belehrung verwendet werden. Ueberhaupt werden durch aufgesteckte Beobachter alle Beziehungen der Neben- und Gegenbewohner etc. klar. Statt der Beobachter kann auch ein sehr verkleinerter Horizont der betreffenden Gegend aufgesetzt werden. Wenn die Erde bei verschiedenen Stellungen rotirt, entstehen die verschiedenen Tagesbogen und Aufgangspunkte der Sonne als Folge dieser wirklichen Bewegung der Erde.

Wie die Erde an der Himmelsaxe, so kann der Mond an der Erdaxe gehoben und gesenkt werden; er kann jedoch auch auf der Erde, Fig. 15, um die Axe X- rotiren. Die Mondbahn macht bekanntlich mit der Ekliptik einen Winkel von 5° 8'; ihr idealer Drehpunkt liegt also um ebensoviel vom Pol PE, Fig. 16, der Ekliptik entfernt und da die Mondbahn in einem Zeitraum von etwa 18 Jahren einen vollen Umgang auf der Ekliptik macht, mufs derselbe einen kleinen Kreis um diesen Pol der Ekliptik (1, 2, 3, 4) beschreiben, welcher alle Einsatzpunkte für die Axe X während dieser Zeit enthält. Fig. 15 giebt die Lage der Mondbahn an, wenn der Mond den aufsteigenden Knoten j der im Frühlingspunkte angenommen is.t, passirt hat und bei der Sommerstellung der Erde als Voll- oder Neumond am Himmel steht und zwar 5 ° 8' über dem nördlichen und ebensoviel unter dem südlichen Wendekreis, wobei also keine Finsternisse entstehen können.

Die Bedingungen letzterer, sowie die Phasen, ergiebt der Apparat durch die geschilderten Bahnverhältnisse deutlich; nur mufs bei den Finsternissen Mond und Erde passend klein angenommen werden, wie bei jedem derartigen Apparate, da der Mond z. B. ja nur ¹J₂ ⁰, der Erdschatten in Monddistanz ca. 1 ¹J₂ ° breit ist.

D. Demonstration der Planetenverhältnisse.

Wie sämmtliche Scheinbewegungen des Mondes am Apparate sich ausführen lassen, so gilt dies auch für jeden Planeten. Aber auch alle wirkliche Bewegungen lassen sich vollziehen. Die Sonne sitzt hierbei als Licht stets in der Mitte. Benutzt man z. B. den Erdeinsatz für Merkur oder Venus, den früheren Mondeinsatz aber für die Erde, so lassen sich durch Verrücken derselben sowohl Recht- als Rücklauf," als auch die Phasen von Venus und Merkur, scharf und beliebig erzeugen. In Fig. 17 bedeutet wieder S die Sonne, V die Venus, E die Erde. Venus wird unter α gesehen und ist Morgenstern.

In Fig. 18 ist Jupiter und sein System in Aequinoctialstellung angedeutet und Fig. 19 veranschaulicht, wie, Saturn bei geeigneter Axenstellung und stetem Parallelismus derselben der Erde E verschiedene Phasen während seines 30jährigen Umlaufes darbietet. Wird die Stellschraube β des Einsatzes losgeschraubt, so kann dieser mittelst der Hand unter gleichzeitigem Heben der Hülse a leicht so herumgeführt werden, dafs die Axe X zu sich selbst parallel bleibt, worauf, wie ja auch bei der Erde, die Entstehung der Jahreszeiten der Planeten beruht. Statt die Axe X zu biegen, kann sie auch an eine Hülse angelöthet werden, die über den Stift y geschoben und an diesem festgeschraubt werden kann.

E. Präcession und Nutation.

Um endlich noch die Präcession und Nutation zu erklären, wird ein kleines Reifchen, so grofs wie der Polarkreis, um den Pol P (Fig. 20) der Ekliptik gelegt. Denkt man sich letztere fest, den Horizont aber als Aequator und beweglich und läfst ihn, entgegen den Zeichen der Ekliptik unter 2 3 '/₂ ° herumwandernd, diese stets schneiden, so hat man durch dies einfache neue Verfahren den Vorgang der Präcession. Ein Perpendikel auf jede neue Lage der Scheibe, wie z. B. R auf C C, oder Stäbchen ,S auf BB, giebt die Richtung der Himmelsaxe innerhalb 25000 Jahren an. Der Stab folgt hierbei dem Reifchen Q.

Die Nutation ist durch gebogenen Kupferdraht versinnlicht.

F. Zusammenfassung.
Als neue Seiten, welche . vorstehend geschilderter Apparat darbietet, dürften hauptsächlich folgende zu nennen sein:

a. Für Scheinbewegungen.
Die höchst einfache Mechanik der Himmelsaxe und des Horizontes, stellbar für alle Orte; die Möglichkeit der Erzeugung einer beweglichen riesigen Sternkarte, das einfache Arrangement des Himmelsglobus mit hinwegnehmbarem Polar- und Wendekreis, an welche Milchstrafse und Sternbilder, sphärisch gebogen, angelöthet sind; der naturgetreue Horizont innerhalb des durchsichtigen Globus, wodurch die Erscheinungen erst auf den richtigen Ausgangspunkt basirt werden, da man sich leicht an die Stelle des Beobachters im Innern versetzen und sie miterleben kann; die tägliche und jährliche Bewegung der Sonne, des Mondes, der Planeten durch einfache Rotationen, durch Heben und Senken oder Anschrauben.

jS. Für wirkliche Bewegungen.

Die einfachste Demonstration der Jahreszeiten durch Hebung und Senkung der Erde als Reciprocum der scheinbaren Sonnenbewegungen; die scharfe Verfolgung des Ganges der Sonnenstrahlen bei verschiedenen Situationen der Erde und die Erklärung des Scheines aus der Wahrheit durch Aufsetzen des Horizontes auf die wirklich bewegte Erde; die einfache Erklärung der wirklichen Mondbewegungen und Finsternifsbedingungen; die Darstellung der Planetenbewegungen, sowie der optischen Verhältnisse derselben (Jahreszeiten); die höchst einfache Versinnlichung der Präcession und Nutation.

Als leitender Gedanke für den Aufbau des Apparates ist durch alle Bewegungen hindurch die Idee aufrecht erhalten worden, mit den denkbar einfachsten Mitteln das grofse Urmodell, die Natur, in ihren Hauptzügen en miniatur möglichst wahrheitsgetreu nachzuahmen und alle Erscheinungen logisch und organisch auseinander herzuleiten.

Der Durchmesser des Apparates kann etwa 130 cm betragen; kleinere von ca. 30 cm Durchmesser lassen (bei kleineren Kugeln) noch sehr scharfe Contraste zu und könnten ihrer Billigkeit wegen auch in Familien und selbst armen Schulen eingeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.