DE19822202C1

DE19822202C1 - Uhr zur Visualisierung der astronomischen Beziehungen im System Sonne-Erde-Mond

Info

Publication number: DE19822202C1
Application number: DE1998122202
Authority: DE
Inventors: Rolf Hemkendreis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-05-16
Filing date: 1998-05-16
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2018-05-17

Abstract

Die Uhr zur Visualisierung der astronomischen Beziehungen im System Sonne-Erde-Mond besteht aus vier voneinander unabhängigen Werken und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Sonnenwerk zur Anzeige der Uhrzeit mit einem in 24 Stunden umlaufenden Sonnenzeiger (10) mit einem Sonnensymbol (1) und ein Mondwerk zur Anzeige von Ebbe und Flut mit einem die durchschnittliche Länge des Mondtages wiedergebenden, sich um dieselbe Achse wie der Sonnenzeiger drehende Mondzeiger (11) mit einem Mondsymbol (2) aufweist, wobei an der relativen Stellung von Sonnen- und Mondzeiger zueinander die Mondphasen abzulesen sind. DOLLAR A Die Uhr verfügt über ein Jahreswerk (12) mit Zeiger (13) zur Anzeige der Sonnenwenden und Tag- und Nachtgleichen und ein davon unabhängiges siderisches Monatswerk (14) mit Zeiger (15), durch das zusätzliches drakonitisches Monatswerk angetrieben wird, dessen Zeiger (16) eine Länge entsprechend der Neigung der Mondbahn zur Ekliptik aufweist und der sich um das Ende des Zeigers (15) des siderischen Monatswerks dreht und zusammen mit diesem die große Mondwende anzeigt und den Mondhorizont (4) verschiebt. DOLLAR A Zwischen den Anzeigen aller Werke besteht ein maßstäblicher Bezug derart, daß Sonnen- und Mondzeiger eine Länge entsprechend der Breitengrade zwischen Pol und Äquator haben, daß letzterer als fester Horizont zwischen Ost und West dargestellt ist, daß die Zeiger von Jahres- und Monatswerk eine Länge entsprechend der Neigung der Erdachse aufweisen und daß die Zeiger ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Uhren zur Visualisierung der astronomischen Beziehungen im System Sonne-Erde- Mond.

In der visuellen Darstellung von astronomischen Vorgängen hat sich die dreidimensionale Darstellung weitgehend durchgesetzt und eröffnet beispielsweise in Gestalt der Arbeiten von Jost Bürgi, Carl Zeiss und anderen faszinierende Einblicke. Allerdings haben diese dreidimensionalen Modelle und Projektionen den Nachteil, nur mit großem Aufwand hergestellt, transportiert und aufgestellt werden zu können. Gleichzeitig ist die jahrtausendealte Tradition der Astrolabien, deren Wesen die zweidimensionale Darstellung astronomischer Gegebenheiten ist, weitgehend auf esoterische Anwendungen zurückgefallen.

In der Uhrmacherei gibt es zwar einen Trend, die lunaren Bezüge wieder in die Zeitmessung mit einzubeziehen, jedoch geschieht das hauptsächlich in Bezug auf den synodalen Mondzustand, schon wesentlich seltener in Hinsicht auf Ebbe und Flut.

Dabei bedient man sich im Hinblick auf die Mondphasen in der Regel der Volvelle, die durch die Umdrehungen des Stundenzeigers angetrieben wird und nach 59 Umläufen des Stundenzeigers ihrerseits einen Umlauf vollendet. Zur Anzeige von Ebbe und Flut wird ein ähnliches Prinzip angewandt. Häufig wird der Bezug hergestellt, indem auf 30 Umläufe des Stundenzeigers 29 Umläufe des Mond- oder Gezeitenzeigers kommen. Diese einfachen mechanischen Abhängigkeiten führen mit der Zeit zu erheblichen Abweichungen. Andererseits sind wirklich exakte Lösungen mit verbundenen Werken nur mit sehr großem uhrmacherischen Aufwand zu erreichen und deshalb sehr teuer.

Die aufgezeigten Nachteile vermeidet eine Lösung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Uhr stellt einen Bezug zur astronomischen Wirklichkeit her, der in der herkömmlichen Zeitmessung verlorengegangen ist. Sie kann didaktische Hilfestellung im Unterricht geben und Phänomene wie Polarnacht Jahreszeiten, Ebbe und Flut auf eine einfache Art erklären helfen. Sie kann bei Aktivitäten wie Fischerei, Jagd, Bergsteigerei, Seefahrt usw. Chancen erhöhen und Risiken vermindern. Sie kann Architekten, Landschaftsplanern und Gärtnern bei der Ermittlung von Schattenwürfen Grundlagen zur Verfügung stellen. Sie trägt einem weitverbreiteten Bedürfnis nach Berücksichtigung der lunaren Bezüge Rechnung.

Sie kann mit einfachen Mitteln aus verfügbaren Komponenten hergestellt werden.

Die nachfolgend beschriebene Uhr zur Visualisierung der Beziehungen im System Sonne-Erde-Mond gibt einen einfachen, klar verständlichen und umfassenden Überblick über die astronomischen und geografischen Beziehungen von Erde, Sonne und Mond.

Sie basiert auf vier voneinander unabhängigen Werken, die jedes einzeln für sich verstellt werden können.

1. Sonnenwerk, Umlaufzeit 24 Stunden (Durchschnittswert)
2. Mondwerk, Umlaufzeit 24 Stunden, 50 Minuten, 14 Sekunden (Durchschnittswert)
3. Jahreswerk, Umlaufzeit 365,2422 Tage (Durchschnittswert)
4. Monatswerk siderisch, Umlaufzeit 27,32 Tage (Durchschnittswert siderischer Monat)

Die Herstellung solcher Werke ist schon lange Stand der Technik.

Ein fünftes Werk ist von Werk 4 abhängig und steht zu diesem in einem Verhältnis entsprechend den Längen von siderischem und drakonitischem Monat.

1. Monatswerk drakonitisch, Umlaufzeit 27,21 Tage (Durchschnittswert drakonitischer Monat)

Mit diesem Werk wird die Neigung der Mondbahn zur Ekliptik dargestellt, indem ein Zeiger (16) um das Ende des Zeigers (15) des siderischen Monatswerks rotiert im Abstand entsprechend der Neigung der Erdachse (23,5 Grad). Die Länge des Zeigers (15) des drakonitischen Werkes entspricht der Neigung der Mondbahn zur Ekliptik (5 Grad). Das Verhältnis zwischen siderischem und drakonitischem Monat wird ausreichend genau nachgebildet, wenn die Werke in einem Verhältnis von 249 zu 250 stehen, das heißt bei 249 Umdrehungen des siderischen Werks vollführt das drakonitische Werk 250 Umdrehungen. Dieser Effekt kann sehr leicht erreicht werden, indem zwei in diesem Verhältnis stehende Zahnräder über eine Kette miteinander verbunden werden, wobei das 250er Zahnrad auf die feststehende Achse des siderischen Werks montiert ist, während das 249er Zahnrad auf eine Achse montiert ist, die in einem der Neigung der Erdachse entsprechenden Abstand (23,5 Grad) um die feststehende Achse kreist.

In komplexen mechanischen Werken und in digitalisierten, mit Formeln oder Tabellen hinterlegten Versionen können statt der Durchschnittswerte auch die tatsächlichen Zeiten dargestellt werden, die von den Durchschnittswerten durch die Unregelmäßigkeit der Umläufe abweichen.

Grundsätzlich sind also die ersten vier Werke mechanisch voneinander unabhängig und stehen nicht in Beziehung. Sollte in der uhrmacherischen Realisation eine Beziehung erwünscht sein, bieten die z. B. in den Offenlegungsschriften 2454761, 2446095 und 2548808 formulierten Ansätze Möglichkeiten der mechanischen Umsetzung.

Von entscheidender Bedeutung ist nicht der mechanische Bezug, sondern der maßstäbliche Bezug der Werke. Die Zeiger der Werke für Sonne und Mond haben die Länge 90 analog zur Zahl der Breitengrade zwischen Äquator und Pol. Die Zeiger der Werke für Jahr und siderischen Monat haben die Länge 23,5 entsprechend der Zahl der Grade zwischen Äquator und Wendekreis (Neigung der Erdachse). Der Zeiger des Werkes für den drakonitischen Monat hat die Länge 5 entsprechend der Neigung der Mondbahn zur Ekliptik. Mit den Zeigern verbundene Horizonte bewegen sich deshalb innerhalb der jeweiligen Wendekreise auf und ab, wobei der maximale Abstand des Sonnenhorizonts zum Äquator 23,5 Grad, der maximale Abstand des Mondhorizonts 28,5 Grad beträgt.

Die beweglichen, auf das Hauptziffernblatt projizierten Horizonte ermöglichen die Darstellung der Auf- und Untergänge und der Sonnen- und Mondfinsternisse.

Die Zeiger von Jahres- und Monatswerk sind also mit beweglichen Horizonten verbunden, die sich gegeneinander und gegen einen Äquator parallel verschieben. Die Verbindung erfolgt in der mechanischen Version über Pleuel, deren Länge dem Abstand zwischen den Äquatorlinien der Werke entspricht, die durch das jeweilige Pleuel miteinander verbunden werden. Die Horizonte und Zeiger werden auf verschiedenen Ebenen geführt, damit die sich bei der Überschneidung nicht ins Gehege kommen.

Die Uhr bietet zusätzlich folgende Verstellmöglichkeiten:

1. Einstellung von Sonnen- und Mondsymbol auf den jeweiligen Breitengrad durch entsprechendes Raster auf den Zeigern
2. Einstellung der Ortszeit durch das drehbare Ziffernblatt
3. Einstellung der Hafenzeit durch das drehbare Gezeitenblatt

Art und Weise der Ablesung

Sonnenauf- oder -untergang	Sonnensymbol schneidet Sonnenhorizont
Mondauf- oder -untergang	Mondsymbol schneidet Mondhorizont
Höhe über Horizont	über eine vertikale Skalierung auf (neben) Zifferblatt, Führung oder Deckelglas durch Bildung der Differenz
Sonnenwenden:	Zeiger des Jahreswerkes steht im Zenit/Antizenit, Sonnenhorizont erreicht Wendekreis, Pleuel deckt sich mit Nord-Süd-Achse des Hauptziffernblatts
Tag- und Nachtgleichen	Zeiger des Jahreswerkes steht im rechten Winkel zum Zenit, Sonnenhorizont fällt mit dem Äquator zusammen
Mondphasen	Winkel zwischen Sonnen- und Mondzeiger beträgt 0 Grad: Neumond Winkel zwischen Sonnen- und Mondzeiger zwischen 0 Grad und 180 Grad: zunehmender Mond Winkel zwischen Sonnen- und Mondzeiger beträgt 180 Grad: Vollmond Winkel zwischen Sonnen- und Mondzeiger zwischen 180 Grad und 360 Grad: abnehmender Mond
Sonnenfinsternis	Sonnen- und Mondhorizont fallen bei Neumond ineinander
Mondfinsternis	Sonnen- und Mondhorizont haben bei Vollmond gleichen Abstand zum Äquator
Flut	Mond steht im Norden oder Süden. Bei Voll- oder Neumond wird die Wirkung durch die Gravitation der Sonne verstärkt. Dann spricht man von einer Springflut.
Ebbe	Mond steht im Osten oder Westen
Hafenzeit	tatsächliche Ankunft der Welle am jeweiligen Ort durch Anzeige am drehbaren Gezeitenring.
Uhrzeit	wird durch den Sonnenzeiger am drehbaren Ortszeitring angezeigt
Große Mondwende (Nutation)	Die große Mondwende tritt ein, wenn die Zeiger von drakonitischem und siderischem Monatswerk gleichzeitig genau nach unten zeigen. Durch die geringe Differenz der Laufzeiten der siderischen und drakonitischen Monatswerke dauert es ca. 18,6 Jahre, bis dieser Fall sich wiederholt. Zu diesem Zeitpunkt steht der Mond an seinem höchstmöglichen Punkt über dem südlichen Horizont.

Bezugszeichenliste

1

Sonnensymbol, hier eingestellt auf 51 Grad Breite

2

Mondsymbol auf 51 Grad

3

Sonnenhorizont

4

Mondhorizont

5

Drehbarer Ring zur Einstellung der Hafenzeit

6

Drehbarer Ring zur Einstellung der Ortszeit

7

Pleuel zum Antrieb der Horizonte

8

Höhen der Symbole über oder unter jeweiligem Horizont

9

Horizontführung, Länge 57 Grad, mit Skala Gradeinteilung

10

Sonnenzeiger

11

Mondzeiger

12

Jahreswerk Sonne, Umlaufzeit 365,242 Tage

13

Zeiger, Radius 23,5 Grad

14

Monatswerk siderisch, Umlaufzeit 27,32 Tage, Radius 23,5 Grad

15

Zeiger Monatswerk siderisch, Radius 23,5 Grad

16

Zeiger Monatswerk drakonitisch, Umlaufzeit

27

,

21

Tage, Radius

5

Grad
○Buchse, Gelenk
NNord
OOst
SSüd
WWest
Ebbe
Flut

Claims

1. Uhr zur Visualisierung der astronomischen Beziehungen im System Sonne-Erde-Mond, bestehend aus vier voneinander unabhängigen Werken und dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Sonnenwerk zur Anzeige der Uhrzeit mit einem in 24 Stunden umlaufenden Sonnenzeiger (10) mit einem Sonnensymbol (1) und ein Mondwerk zur Anzeige von Ebbe und Flut mit einem die durchschnittliche Länge des Mondtages wiedergebenden, sich um dieselbe Achse wie der Sonnenzeiger drehende Mondzeiger (11) mit einem Mondsymbol (2) aufweist, wobei an der relativen Stellung von Sonnen- und Mondzeiger zueinander die Mondphasen abzulesen sind, daß ein Jahreswerk (12) mit Zeiger (13) zur Anzeige der Sonnenwenden und Tag- und Nachtgleichen und mindestens ein, und zwar ein siderisches Monatswerk (14) mit Zeiger (15) vorhanden ist, daß zwischen den Anzeigen aller Werke ein maßstäblicher Bezug derart besteht, daß Sonnen- und Mondzeiger eine Länge entsprechend der Breitengrade zwischen Pol und Äquator haben, daß letzterer als fester Horizont zwischen Ost und West dargestellt ist, daß die Zeiger von Jahres- und Monatswerk eine Länge entsprechend der Neigung der Erdachse aufweisen und daß der Zeiger (13) des Jahreswerkes einen Sonnenhorizont (3) und der Zeiger (15) des Monatswerks einen Mondhorizont (4) jeweils parallel zum festen Horizont verschieben, wobei diese Horizonte in Verbindung mit Sonnen- und Mondzeiger zur Anzeige von Sonnen- und Mondfinsternissen und in Verbindung mit Sonnen- und Mondsymbol zur Anzeige von Auf- und Untergang von Sonne und Mond dienen.

2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches drakonitisches Monatswerk vorhanden ist, dessen Zeiger (16) eine Länge entsprechend der Neigung der Mondbahn zur Ekliptik aufweist und der sich um das Ende des Zeigers (15) des siderischen Monatswerks dreht und zusammen mit diesem die große Mondwende anzeigt und daß der Zeiger (16) des drakonitischen Werks den Mondhorizont (4) verschiebt.

3. Uhr nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur örtlichen Anpassung Sonnen- und Mondsymbol entsprechend dem Breitengrad am jeweiligen Zeiger, insbesondere einrastend, verstellt werden können.

4. Uhr nach einem der Patentansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine senkrecht zu den Horizonten verlaufende Skalierung vorhanden ist, die die Höhe von Sonnen- und Mondsymbol über dem Horizont abzulesen gestattet.

5. Uhr nach einem der Patentansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Horizonte (3 und 4) die Horizontlinie eines bestimmten Ortes nachbilden.

6. Uhr nach einem der Patentansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehbarer Ring (6) zur Einstellung der Ortszeit vorhanden ist, der die Uhrzeit an einem bestimmten Ort abzulesen gestattet.

7. Uhr nach einem der Patentansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehbarer Ring (5) zur Einstellung der Hafenzeit vorhanden ist, der das Eintreffen der Flutwelle an einem bestimmten Ort abzulesen gestattet.