DE2460725A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der heliozentrischen und geozentrischen position von wandelgestirnen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der heliozentrischen und geozentrischen position von wandelgestirnen

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DE2460725A1 DE19742460725 DE2460725A DE2460725A1 DE 2460725 A1 DE2460725 A1 DE 2460725A1 DE 19742460725 DE19742460725 DE 19742460725 DE 2460725 A DE2460725 A DE 2460725A DE 2460725 A1 DE2460725 A1 DE 2460725A1
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der heliozentrischen und geozentrischen Position von Wandelgestirnen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der heliozentrischen und geozentrischen Position von Wandelgestirnen (Planeten, Mond).
  • Zweck der Erfindung ist es, die Positionen der Planeten und auch die Position des Mondes mit Hilfe eines Verfahrens und einer Vorrichtung zu ermitteln, die å jegliche Arbeit mit Tabellen oder auch jegliche Rechenarbeit überflüssig machen.
  • Es ist bekannt, die heliozentrische Länge und Breite und die sich laufend ändernde Entfernung eines Planeten von der Sonne sowie die geozentrische Länge und Breite und die äeweilige Entfernung eines Planeten von der Erde zu bestimmen.
  • Hierbei ist es selbstverständlich, dass eine Transformation der Koordinaten von dem Ekliptiksystem in das Äquatorialsystem und umgekehrt möglich ist0 Bisher hat man die Gesamtheit dieser Aufgaben auf zweierlei Weise gelöst. Entweder benutzte man astronomische Tabellen und Ephemeriden oder man ermittelte die genauen Positionen der Planeten auf sehr umständlichem rechnerischen ffege. Man hat auch schon entsprechend programmierte Computer eingesetzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe dem astronom, dem Lehrer, aber auch dem Lernenden ein Mittel an die Hand gegeben wird, mit dessen Hilfe die exakten Positionen (Charakteristiken) von Planeten zu einer bestimmten Zeit und auch zu einem bestimmten Zeitpunkt mit Hilfe weniger Einstellungen ermittelt werden können. Als eigentlicher Ausgangspunkt soll dabei ausschliesslich das Kalenderdatum dienen.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Werte zur Ermittlung der Positionen auf unterschiedlichen, vorzugsweise bewegungsmässig unabhängigen Ringflächen aufgetragen und die Datumsgrenzen für jedes einzelne Gestirn auf einer getrennten Einrichtung festgehalten werden.
  • Bei der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung sind die jeweiligen Werte, die für die geozentrische Positionsbestimmung notwendig sind, auf der konzentrischen Ringfläche eines Rings um eine Dierkreissternkarte herum aufgetragen. Dieser Ring ist drehbeweglich um die ringförmige Sternkarte herum angeordnet.
  • Vor dem Hintergrund der Tierkreissternkarte sind Planetensymbole als Ganzes beweglich aufgetragen, die nach vollzogener Einstellung der Vorrichtung nach der Erfindung die gesuchte Planetenposition auf der Sternkarte anzeigen.
  • Eine zweite Ringfläche, die um den ersten Ring herum konzentrisch angeordnet ist, trägt die für die Zeitpunktseinstellung massgebenden Datumsangaben für jedes einzelne Gestirn, während ein dazwischenliegender fester Ring zur Aufzeichnung von Sorrekturdaten dient.
  • Schliesslich sind auf einer letzten Ringfläche die heliozentrischen Planetenpositionen für unterschiedliche Zeiten aufgetragen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung sind für die letztgenannte Anordnung Berechnungen zugrunde gelegt, die beispielsweise für die Zeit vom Jahr 1950 bis zum Jahr 2050 gelten. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich der-besondere Vorteil, dass Werte, die vor diesem Zeitpunkt galten oder nach dem Jahr 2050 noch gelten werden, ermittelt werden können, ohne an der Vorrichtung irgendwelche Änderungen vornehmen zu müssen die praktische Anwendung der neuen Vorrichtung ist nicht zuletzt aus diesem Grunde ausserorentlich einfach. Die Schwierigkeiten der Ephemeridenrechnung fallen vollständig weg und es tritt an deren Stelle lediglich die einmalige Berechnung der verschiedenen Zahlenwerte.
  • Hierin erschöpfen sich jedoch keineswegs die Vorteile des Erfindungsgegenstandes, vielmehr ist noch ein wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung darin zu sehen, dass jegliche zeitraubende rechnerische Arbeit und jedes Tabellenstudium für die Ermittlung der exakten Position eines Planeten im Weltraum fortfallen.
  • Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist in der Möglichkeit der vollständigen Positionsermittlung des Mondes zu einem frei wählbaren Zeitpunkt zu sehen, Bisher konnte man mit den einschlägigen vorrichtungen nur die ekliptikale Länge des Mondes und dies nur mit erheblichem Zeitaufwand ermitteln0 Der Erfindungsgegenstand gestattet es, neben der geozentrisch-ekliptikalen Länge auch noch die geozentrisch-ekliptikale Breite des Mondes schnell und ausserordentlich einfach und exakt zu ermitteln. Wie bei allen anderen Einstellungen ist auch hier eine zweimalige Fixierung des Kalenderdatums der Ausgangspunkt0 Die Schwierigkeiten der Ephemeridenrechnung fällt also vollständig weg und es tritt an deren Stelle lediglich die einmalige Berechnung der verschiedenen Skalenwerte.
  • Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt; auf dieser ist: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung; Fig. 2 die Ansicht eines Schnitts nach Linie I-I der Fig. 1 und Fig. 3 eine Draufsicht auf den mittleren Teil der Vorrichtung nach Fig. 1.
  • In der nun folgenden Beschreibung soll der Erfindungsgegenstand an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
  • Der Ring 1 ist mit der Tierkreissternkarte fest verbunden und trägt die mittleren Positionen der Hauptplaneten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn sowie dieåenigen des Mondes.
  • Sie sind bei diesem Ausführungsbeispiel, ausgehend von dem Jahr 1950, in Abständen von jeweils zehn Jahren bis zum Jahr 2050 auf dem Ring 1 aufgetragen0 Eine Vorrichtung, die bei dieser Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes um das Zentrum herum angeordnet ist, ermöglicht es, ein in diesem Zeitraum vorhandenes Kalenderdatum und die entsprechende Planetenkonstellation auf einen in der Vergangenheit oder in der ferneren Zukunft liegenden Zeitraum umzurechnen.
  • Ein zweiter Ring 2 ist drehbeweglich um den ersten Ring herum angeordnet. Auf ihn sind die mittleren Jahres-, Monats-und Tagesbogenstücke der betreffenden Planeten und des Mondes aufgetragen0 Er dient zur ersten Kalenderdatumseinstellung.
  • Eine erste Korrekturskala ist ebenfalls in Form eines konzentrischen Rings 3 angeordnet und mit der Dierkreissternkarte fest verbunden, Die Korrekturskala dient der Umwandlung der mittleren Planetenposition in die wahre Planetenposition. Die Werte dieser Korrekturskala sind durch die Mittelpunktsgleichung , d.h. durch die Differenz zwischen man wahrer und mittlerer Anomalie gegeben. Mit ihrer Hilfe kann/ auf denkbar einfachstem Wege die wahre heliozentrische Position ermitteln.
  • Ein zweiter Korrekturring 4 ist beweglich angeordnet. Seine momentane Stellung ergibt sich aus der zweiten Kalenderdatumseinstellung. Durch diese wird die ermittelte Position aus dem heliozentrisch-ekliptikalen in das geozentrischekliptikale System übertragen. Das Symbol des Planeten hat nach dem Anbringen dieser Korrektur die auf der Sternkarte angegebene Stellung, die der am Sternenhimmel zu beobachtenden Position entspricht. Hier ist ein besonders sinnfälliger Vorteil des neuen Verfahrens zu erwähnen, weil man nämlich auf diese Weise die geozentrische Breite ermitteln kann.
  • Auf dem Breitenring 5 sind hierfür alle denkbaren geozentrisch-ekliptikalen Breiten für jeden Planeten so aufgetragen, dass sich auf dem äusseren Teil des Breitenrings jeweils die grösseren, auf dem inneren Teil dagegen die kleineren geozentrischen Planetenbreiten befinden. Eine vorausberechnete und auf einer durchsichtigen kreisförmigen Scheibe 12 befindliche Kurve ermöglicht es gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken, die für den gewählten Zeitpunkt richtige Planetenbreite abzulesen. Ihr Betrag kann unmittelbar auf der Skala 7 mit dem das Planetensymbol tragenden Zeiger 13 eingestellt werden (siehe Fig. 1). Für die Breitenermittlung müssen also keine neuen Einstellungen vorgenommen werden. Bereits nach zweimaliger Datumseinstellung ergibt sich die für den gewollten Zeitpunkt richtige Breite.
  • Ebenso verhält es sich mit der Ermittlung der Planetenentfernung von der Erde. Ihr liegt im wesentlichen das Prinzip der Breitenermittlung zugrunde. Wie man aus Fig. 3 ersieht, sind auf einer ringförmigen Skala 8 aussen die grossen Entfernungswerte aufgetragen, während in radialer Richtung nach Innen gehend die kleineren Entfernungswerte folgen. Hier ermöglicht eine auf der durchsichtigen, drehbaren Scheibe 12 angebrachte Kurve 14 das unmittelbare Ablesen der Entfernung des Planeten von der Erde. Die Grösse der Entfernung wird auf gleiche Weise wie bei der Breitenermittlung auf der Skala 7 eingestellt. Es werden also die exakten Entfernungen der betreffenden Planeten von der Erde angegeben. Die Werte für diese Entfernungen unterscheiden sich wegen der ellipsenförmigen Planetenbahnen meistens von den Werten der mittleren Entfernungen.
  • Zwischen dem Breitenring 5 und einem Kalenderdatumsring 6 befindet sich schliesslich noch ein Ring 9. Auf diesen sind die heliozentrischen Breiten und Entfernungen der Planeten aufgetragen. Auch für deren Ermittlung bedarf es keiner neuerlichen Einstellung. Die jeweiligen Werte ergeben sich unmittelbar nach erfolgter Datumseinstellung. Die Skala ermöglicht es ausserdem, die Lage des Perihels und Aphels und schliesslich noch die Lage der Planet enb ahnknot en zu ermitteln. Auch die einzelnen Inklinationen der Bahnen lassen sich schnell und leicht ablesen. Ausserdem ist es in diesem Zusammenhang weiterhin möglich, eine wichtige Grösse, wie z.B. die wahre Anomalie des Planeten zu dem gewählten Zeitpunkt zu bestimmen (siehe Fig. 3).
  • Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht aber auch die graphische Erstellung der Planetenschleifen.
  • Die oberste Scheibe 15 der Vorrichtung nach der Erfindung ist durchsichtig und drehbeweglich. Auf ihr ist zum Zwecke der Schleifenerstellung eine konzentrische Ringfläche angebracht. Im Gebrauch bedarf es also nach der Positionsermittlung nur noch eines kleinen mechanischen Drucks auf das Planetensymbol, wodurch ein Punkt auf der Ringfläche entsteht. Es wird dies dadurch erreicht, dass auf der Unterseite eines jeden Planetensymbols ein kleiner Auftrag von Farbstoff vorhanden ist.
  • Die weiteren Positionen können infolge der in diesem Fall vorhandenen Kontinuität der Zeitpunkte ausserordentlich schnell ermittelt werden. Die Gesamtheit der so entstandenen Punkte stellt die Planetenschleife dar. Insbesondere der Lernende, aber selbstverständlich auch der interessierte-Fachmann (Astronom) kann sich mit Hilfe der neuen Vorrichtung nach der Erfindung rasch einen Überblick über sämtliche Planetenpositionen innerhalb eines frei wählbaren Zeitintervalls verschaffen.
  • Durch mechanische Koppelung kann sich die Scheibe im Bedarfsfall mit dem Symbol der Sonne mitbewegen. Hierdurch entsteht die wesentlich kleinere und sonnenbezogene Planetenschleife. Diese Schleifendarstellung wird in aller Regel für die Bewegung untersonniger Planeten verwendet, Man kann schliesslich noch die Scheibe mit ihrer konzentrischen Ringfläche mit der Tierkreissternkarte verbinden.
  • Stellt man nun die ermittelte Planetenentfernung auf der Skala 7 ein, dann ergibt sich die Planetenschleife in vektorieller Darstellung. Auch diese Schleifendarstellungen lassen sich mit ungewöhnlich kleinem Zeitaufwand erstellen.
  • Jede einzelne von ihnen gibt einen Einblick in die geozentrische Planetenbewegung innerhalb eines frei wählbaren Zeitraums, wobei es gleichgültig ist, ob dieser in naher oder ferner Vergangenheit oder Zukunft liegt.
  • Auch bei dieser Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung ist der alleinige Ausgangspunkt die zweimalige Kalenderdatumseinstellung. Die erste geschieht mit Hilfe des Ringes 1 und der Datumsgrenzen jedes Gestirns. Die zweite Kalenderdatumseinstellung geschieht dagegen mit einem am äussersten Umfang der Vorrichtung angebrachten Griff C.
  • Mit seiner Hilfe lässt sich das Kalenderdatum auf dem Datumsring 6 einstellen.
  • Eine weitere konzentrische Ringfläche 10 schliesst sich unmittelbar an die Tierkreissternkarte an. Sie dient in erster Linie der Ermittlung der jeweiligen Tagbogen der Planeten. An ihrem äussersten Rand trägt diese Ringfläche eine ReaktaszensionseinteilungO Wie bei allen anderen Einstellungen ist auch im Falle des Mondes ausschliesslich eine zweimalige Datumsfixierung der Ausgangspunkt. Die erste erfolgt in der oben beschriebenen Weise mit Hilfe der Skala 1 und mit der sich anschliessenden Fläche des beweglichen Ringes 2. Die zweite erfolgt auf der Skala 11 mit Hilfe der Schieber a und b.
  • Somit ergibt sich nach dem Grundprinzip der Erfindung auch für den Mond die richtige Länge. Gleichzeitig kann auch seine Breite auf der Skala 5 abgelesen und auf der Skala 7 eingestellt werden. Das Flanetensymbol zeigt dann auf der Sternkarte die richtige Lage des Mondes. Hierbei ist besonders zu beachten, dass die Knoten- und Perihelwanderung selbsttätig berücksichtigt ist.
  • Schliesslich sei noch bemerkt, dass das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung eine sehr anschauliche Darstellung von Sonnen- und Mondfinsternis sen ermöglichen.
  • Auch können die Auf- und Untergangszeiten des Mondes sowie diejenigen aller anderen Gestirne schnell und leicht ermittelt werden. Darüber hinaus werden aber auch hier wie bei den Planeten Grössen wie die Anomalie, der Winkelabstand von der Sonne, die Lage der Knotenlinie, die Lage der Apsidenlinie und schliesslich noch der Wert der Bahninklination angegeben, Dieses ist für die Anwendung des Erfind-ungsgegenstandes auf Lehrmittel von besonderer Bedeutung.
  • Das Ziel der Erfindung ist somit in vollem Umfang erreicht.
  • Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, zu jedem frei wählbaren Zeitpunkt nicht nur die Positionen von Wandelgestirnen (des Mondes) sondern auch die Geschwindigkeit der Gestirne durch den Weltraum, die geozentrische Länge und Breite, die Entfernung von der Erde sowie die Aufgangs- und Untergangs zeiten der Sonne und der Planeten zu ermitteln0 Patentansprüche

Claims (6)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Ermittlung der heliozentrischen und M zu geozentrischen Positionen von Wandelgestirnen wie Planeten oder Mond, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte zur Ermittlung der Positionen auf unterschiedlichen, vorzugsweise bewegungsmässig unabhängigen Ringflächen aufgetragen und die Datumsgrenzen für jedes einzelne Gestirn auf einer getrennten Einrichtung festgehalten werden.
  2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Werte zur Ermittlung der geozentrischen Planetenpositionen auf der konzentrischen Ringfläche eines Korrekturrings (4) um eine Tierkreissternkarte herum aufgetragen sind und eine Ringfläche eines zweiten Rings (2),der konzentrisch innerhalb des ersten Rings angeordnet ist, die Datumsgrenzen für jedes einzelne Gestirn trägt und dass ein feststehender dazwischenliegender Ring (3) der Aufzeichnung von Korrekturdaten dient.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer weiteren Ringfläche eines äusseren Rings (1) die heliozentrischen Positionen der Wandelgestirne für unterschiedliche Zeiten aufgetragen sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Breitenring (5) mit Hilfe einer vorausberechneten und auf einer durchsichtigen Scheibe (12) aufgetragenen Kurve (14) die geozentrischen Planetenbreiten zu dem frei wählbaren Zeitpunkt ablesbar sind0
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer ringförmigen Skala (8) mit Hilfe einer vorausberechneten Kurve (15) , die auf die durchsichtige und drehbare Scheibe (12) aufgetragen ist, die exakte Planetenentfernung von der Erde ablesbar ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer eine ringförmige Fläche tragenden Deckscheibe (16) unterschiedliche Aufzeichnungen von Planetenschleifen wie scheinbare geozentrische Schleife, sonnenbezogene Darstellung der Planetenbewegung oder vektorielle-Darstellung der Planetenbewegung zur Darstellung kommen.
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CH673747GA3 (de) * 1988-11-15 1990-04-12 Longines Montres Comp D

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