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Sternuhr
Die Erfindung betrifft eine Sternuhr oder eine Vorrichtung,
mit der auf Grund von Himmelsbeobachtungen die Tageszeit mit hinreichender Genauigkeit
bestimmt werden kann. Der Hauptzweck der Erfindung besteht in der konstruktiv einfachen
und preiswerten Ausgestaltung der Vorrichtung zum 1 )nrcllführen der beabsichtigten
Bestimmungen. Es ist zwar schon bekannt, daß mit bestimmten Vorrichtungen, die die
relative Stellung gewisser Stei iie messen, eine Nl)lesung der Tageszeit vorgenommen
nerden kann, doch stellt die in der Beschreibung und in den Ansprüchen dargestellte
Erfindung eine neuartige Bauweise eines derartigen Gerätes dar, die infolge bestimmter
neuartiger Einzelheiten ihrer Bauweise Vorteile in ihrer Wirkungsweise besitzt,
durch die sie den bekannten Vorrichtungen überlegen ist.
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Die bisher bekanntgewordenen Geräte für diesen Zweck sind so gebaut,
daß für die mit ihnen vorzunehmenden Bestimmungen auf bestimmte, nicht auswählbare
Fixsterne Bezug genommen werden muß, wobei die Bauart dieser Vorrichtungen derartig
ist, daß nur dann Ergebnisse von hinreichender Genauigkeit erzielt werden, wenn
diejenigen Himmelskörper benutzt werden, die beim Entwerfen des Gerätes als Bezugspunkte
benutzt wurden.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, mit der mit hinreichender
Genauigkeit Zeitbestimmungen unter Bezugnahme auf einen beliebigen, vom Benutzer
auszuwählenden Fixstern und den Polarstern vorgenommen werden können. Die bisher
bekannten Vorrichtungen gestatteten nur die Ablesung der Sonnenzeit. Es ist bekannt,
daß es in unserem Land vier verschiedene Zeitzonen gibt, in
deren
jeder eine besondere Normalzeit gilt, und daß in jeder dieser Zeitzonen in einem
nur schmalen, von Nord nach Süd verlaufendem Streifen die Normalzeit mit der Sonnenzeit
zusammenfällt.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung der genannten Art, die
nach geeigneter Einstellung das Ablesen der Normalzeit gestattet. Es ist darüber
hinaus in vielen Teilen unseres Landes üblich, zur besseren Ausnutzung des Tageslichtes
während der Sommermonate eine sogenannte Sommerzeit zu henutzen. Ein weiterer Gegenstand
der vorliegenden Erfindung besteht in einer solchen Ausgestaltung der Vorrichtung,
daß sie nach einer besonderen Einstellung das Ablesen der Sommerzeit gestattet.
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Es ist bekannt, daß die Sterne ihre scheinbare Stellung relativ zum
Polarstern von Tag zu Tag vom Ende eines Jahres bis zum Ende des nächsten ändern.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht in einer solchen Bauart der Vorrichtung,
daß der Benutzer derselben angeleitet wird, die Teile des Gerätes so einzustellen,
daß diese fortschreitende Änderung der relativen Stellung der Sterne ausgeglichen
wird.
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Weitere Gegenstände der Erfindung sind in den .8\nsprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
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Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Sternuhr, bei
der der Zeigerhebel in herausgezogener oder Gebrauchsstellung dargestellt ist.
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Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Sternuhr, in der die Einzelteile
in einer anderen gegenseitigen Einstellung gezeigt werden.
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Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilansicht eines Schnittes durch die
Achse der Vorrichtung, die die Einzelheiten derjenigen Mittel zeigt, die die Bewegung
der Teile relativ zueinander gestatten oder sie in bestimmten gewünschten Stellungen
festhalten. die aus den Figuren im einzelnen zu ersehen ist, besitzt das Gerät eine
Grundplatte I0, die auch als 1 l immelsscheibe bezeichnet werden kann, und die eine
kreisförmige Skala II trägt. Die Skala II ist in vierundzwanzig größere Abschnitte
eingeteilt, die einen Winkelabstand von je I50 voneinander haben. Vorzugsweise ist
jeder dieser größeren Abschnitte der Skala II in vier kleinere Abschnitte unterteilt,
deren jeder 1/4 Stunde darstellt.
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Die Scheibe 10 ist in der Mitte, bei 12, durchbohrt. Die Achse der
Durchbohrung liegt im Mittelpunkt der Skalall. In der dargestellten Ausführungsform
der Erfindung sind an der Unterseite der Scheibe Io axial vorspringende Zapfen I3
angeordnet, die auf einem zu der Durchbohrung I2 konzentrischen Kreis liegen und
einen weiter unten zu erklärenden Zweck haben. lie Scheibe 10 ist vorzugsweise mit
einem radial gerichteten Vorsprung oder Zeiger 14 ausgestattet, in dem zwei oder
mehr kleine Offnungen 15 angebracht sind, die in Richtung des vom Mittelpunkt der
Durchbohrung 12 ausgehenden und durch die Marke 24 der Skala 1 1 hindurchgehenden
Radius liegen. Vorzugsweise ist auf dem Vorsprung 14 ein von der Mitte der Scheibe
fortweisender Pfeil I6 abgebildet, und ebenso ist auf der Oberseite des Vorsprunges
14 der Buchstabe S bei I7 angebracht.
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Ein hohler Zapfen 18 mit durchgehender Öffnung ist in die Durchbohrung
I2 der Himmelsscheibe 10 eingelassen (Fig.3). Der Zapfen I8 hat vorzugsweise einen
radial vorspringenden Flansch 19 mit einer Mehrzahl von Durchbohrungen 20 zum Auf
nehmen der Zapfen I3, wodurch die Scheibe 10 mit dem Zapfen I8 fest verbunden ist.
Wenn erforderlich, können die kleinen Zapfen 13 unterhalb der Außenfläche des Flansches
19 breitgellietet werden.
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Dieser hohle Zapfen I8 stellt eine Durchblicköffnung 21 für einen
weiter unten zu erläuternden Zweck dar.
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Die obere Fläche der Sclleil)e 10 hat eine Vertiefung 22 (Fig. 2)
zur Aufnahme einer Scheibe 23, die auf ihrer Oberseite eine mit der Skala 1 1 konzentrische
Skala 24 trägt. Eiiie Zeigerlinie 25 ist in geeigneter Weise auf der ()l>erfläche
der Scheibe 23 angebracht, die als Zeitscheille bezeichnet sein mag.
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Diese Zeigerlinie verläuft radial von der mittleren Durchbohrung 27
der Scheibe 23, und vorzugsweise ist die Scheibe 23 mit einem radial verlaufenden
Vorsprung oder Zeiger 26 versehen, der über die obere Fläche der Scheibe herausragt,
wie in Fig. 2 zu sehen ist, und der sich in radialer Richtung in den Bereich der
Skala 1 1 erstreckt, wenn die Scheibe 23 in der deutlich dargestellten Weise auf
den Zapfen 18 aufgesetzt ist. Die Skala 24 ist in eine Mehrzahl größerer Abschnitte
eingeteilt, und zwar beginnend von der Zeigerlinie 25 nach beiden Richtungen hin,
wobei jeder dieser größeren Abschnitte einen Winkel von I50 2 Minuten und 30 Sekunden
einschließt. Vorzugsweise bedeutet die Zeigerlinie 25, so wie es auch dargestellt
ist, Mitternacht; die im Uhrzeigersinne fortschreitenden Teilungen der Skala 24,
beginnend mit der Zeigerlinie, bedeuten Abendstunden vor Mitternacht, während die
entgegen dem Uhrzeigersinne fortschreitenden Teilungen, ebenfalls beginnend mit
der Zeigerlinie, Morgenstunden nach Mitternacht bedeuten. Da das Gerät zusammen
mit Sternen benutzt werden soll, so l)rauchen die Tagesstunden nicht auf der Skala
24 angegel>az zu sein. Vorzugsweise ist jeder größere Abschnitt der Skala 24
in vier gleich große Unterahschnitte geteilt.
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Ein Zeigerhebel 28 aus durchsichtigem Material ist vorgesehen, der
nahe dem einen Ende einen länglichen, in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 29 hat,
mit dem er über den Zapfen 18 geschoben werden kann und der ferner vorzugsweise
eine Zeigerlinie 30 trägt, die in allen Stellungen des Zeigerhebels 28 in radialer
Richtung zu dem gemeinsamen Mittelpunkt der Skalen 1 1 und 24 verläuft. Der Schlitz
29 gestattet die radiale Verschiebung des Zeigerhebels zwischen seiner dargestellten
Lage, in welcher sein Ende reichlich über den äußeren Umfang der Scheibe 10 herausragt,
um in dieser Stellung benutzt zu werden, und einer anderen Lage, in der der Hel>el
in seiner ganzen Länge innerhalb des äußeren Umfanges der Scheibe 10 zu liegen kommt,
um so das Verpacken und Tragen der Sternuhr zu erleichtern. Es ist
selbstverständlich,
daß in jeder in seiner Längsrichtung eingestellten Lage der Hebel 28 um den gemeinsamen
Mittelpunkt der Skalen In und 24 geschwenkt und eingestellt werden kann.
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In der Unterseite des Zeigerhebels 28 ist eine bogenförmige Nut 31
angeordnet, die den Durchtritt des zeigerartigen Vorsprunges 26 gestattet.
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Der Zapfen 18 ist mit einem Außengewinde 32 versehen, das sich über
einen Teil seiner Länge erstreckt, und eine Mutter 33 sitzt einstellbar auf dem
Gewinde des genannten Zapfens. Die Mutter 33 ist mit einem zylindrischen Ansatz
34 versehen, der in seiner in Fig. 2 dargestellten Lage auf die Scheibe 23 drückt,
um diese gegen eine Relativbewegung zur Scheibe 10 zu sichern. Beim Aufdrehen der
Mutteer 33 kommt der Ansatz in eine andere Lage, in der die Scheibe 23 für eine
solche Bewegung freigegeben ist. Der zylindrische Ansatz 34 trägt auf seiner Außenseite
ein Gewinde 35 zur Aufnahme einer Mutter 36, die in ihrer dargestellten Lage auf
den Zeigerhehel 28 drückt, um diesen gegen eine Relativbewegung gegenüber der Scheibe
23 zu sichern. Die Mutter 36 kann in eine andere Lage verstellt werden. in der der
genannte Hebel 28 für eine solche Relativbewegung freigegeben ist.
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Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ist in die Durchblicköffnung
21 des hohlen Zapfens 18 mit dichter Passung ein flacher Zylinder 37 eingesetzt,
der ein Fadenkreuz 38 trägt, dessen Schnittpunkt 39 in der Achse der Durchblicköffnung
21 liegt, die mit der gemeinsamen Achse der Skalen 11 und 24 zusammenfällt.
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Beim Gebrauch wird die erfindungsgemäße Sternuhr so gehalten, daß
die Scheibe 10 im wesentlichen senkrecht zu der Blickrichtung zwischen dem Auge
des Beobachters und dem Polarstern steht und daß der Mittelpunkt 39 des Fadenkreuzes
in dieser Blickrichtung liegt. Die Scheiben 10 und 23 können aus jedem gewünschten
Werkstoff hergestellt werden, jedoch wird vorzugsweise ein durchsichtiger Kunststoff
verwendet, wodurch das Einstellen oder Zentrieren des Punktes 39 auf den Polarstern
erleichtert wird. Der Pfeil I6 ist so zu richten, daß er so genau als möglich nach
Süden weist, wenn die Ablesung vorgenommen wird.
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Während die Muttern33 und 36 gelöst sind, wählt der Benutzer irgendeinen
hervorragenden Fixstern als Bezugspunkt und richtet den Zeigerhebel 28 so ein, daß
die Linie 30 genau auf den gewählten Himmelskörper weist. Während nun der Beohaclter
die Teile des Gerätes in ihrer Einstellung festhält, liest er die Stellung der Linie
30 auf der Skala 1 1 ab. Wie in Fig. 1 dargestellt, fällt diese Linie mit dem Teilstrich
19 der Skala zusammen.
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Nun liest der Beobachter die am Beobachtungsorte geltende Normalzeit
auf seiner Taschenuhr ab und dreht darauf die Scheibe 23 in eine solche Stellung,
daß der der an der Uhr abgelesenen Normalzeit entsprechende Punkt der Skala 24 mit
der Linie 30 zusammenfällt. Nachdem diese Einstellung vorgenommen ist, werden die
Muttern 33 und 36 angezogen. Durch diese Einstellung der Teile ist die Bezugslinie
25 der Scheibe 23 in eine Stellung gebracht worden, in der sie genau in die Richtung
weist, in der der ausgewählte Stern um Mitternacht stehi, wenn das Gerät in der
oben beschriebenen Weise gehalten wird. Wenn gewünscht, kann nun der Zeigerhebel
28 in radialer Richtung nach innen geschoben werden, nachdem die Mutter 36 gelöst
ist, und kann dann in dieser Stellung, in der er id)licherweise beim Verwahren des
Gerätes liegt, durch Wiederanziehen der Mutter festgehalten werden.
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Itleibt nun die Mutter 33 fest angezogen, um die Scheibe 23 in ihrer
Einstellung relativ zur Scheibe 10 festzuhalten, so kann, wenn das Gerät in der
ollen beschriebenen Weise gehalten wird und wenn der Zeigerhebel 28 in eine solche
Stellung gedreht wird, daß die Linie 30 genau nach dem gleichen ausgewählten Stern
weist, zu jeder beliebigen Zeit in dieser Nacht durch Ablesen der Stellung der Linie
30 auf der Skala 24 die genaue Normalzeit für den Augenblick der Ablesung festgestellt
werden.
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Der Betrag der scheinbaren Bewegung eines Fixsternes um den Polarstern
stellt gegenüber der Sonnenzeit einen Gewinn von annähernd I Minute in 6 Stunden
dar. Wie oben gesagt wurde, ist die Skala 1 1 gleichmäßig geteilt, jede ihrer größeren
Abschnitte haben einen Winkelbereich von 15°.
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Da die Tagesstunden in der Skala 24 nicht enthalten zu sein brauchen,
ist es möglich, beim Einteilen dieser Skala den obenerwähnten Zeitgewinn auszugleichen,
indem jedem größeren Abschnitt der Skala 24 ein Winkelbereich von I50 2 Minuten
und 30 Sekunden gegeben wird. Mit dieser Ausgestaltung können auf der Skala 24 genaue
Zeitablesungen vorgenommen werden, da der obenerwähnte Zeitgewinn in Rechnung gestellt
ist.
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Der gleiche Zeitgewinn verursacht von einem Tag zum anderen für jeden
Fixstern eine Änderung der scheinbaren Stellung von etwa 4 Minuten, die bei astronomischen
Berechnungen benutzte Zahl beträgt 3 Minuten 55,1 Sekunden. Der beim Gebrauch der
erfindungsgemäßen Sternuhr entstehende Fehler wird wahrscheinlich mindestens dieseii
Betrag erreichen und deshalb wird es in den meisten Fällen ;ich nicht lohnen, eine
Korrektionseinstellung der Teile täglich vorzunehmen, jedoch übersteigt die auf
Grund von Versuchen festgestellte Abweichung nicht den Betrag von 10 Minuten. Aus
diesem Grunde ist am iiineren Rande der Skala II auf der Scheibe 10 eine zusätzliche
Skala 40 angeordnet, deren Abschnitte einem Zeitäquivalent von 1 1 Minuten und 45
Sekunden entsprechen. Um mit der erfindungsgemäßen Sternuhr genaue Zeitbestimmungen
zu machen, ist die Zeitscheibe 23 relativ zu der Himmelsscheibe 10 am Ende jeden
dritten Tages um einen Teilstrich der Skala 40 entgegen dem Uhrzeigersinne weiterzudrehen.
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Andererseits kann natürlich die Scheibe 23 in der oben beschriebenen
Weise auch jede Nacht oder jede zweite oder dritte Nacht neu eingestellt werden,
jedoch macht die Skala 40 eine tägliche Neueinstellung durch Himmelsbeobachtung
überflüssig. Vor-
zugsweise wird auf der Scheibe 23 in geeigneter
Weise ein Pfeil 41 angebracht, der anzeigt, in welcher Richtung die Scheibe 23 von
Tag zu Tag weitergedreht werden muß, um den obengenannten Zeitgewinn auszugleichen.
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Es ist selbstverständlich, daß mit dem erfindungsgemäßen Gerät sehr
genaue Bestimmungen gemacht werden können, wenn das Gerät in verhältnismäßig großem
Maßstab ausgefiihrt ist, und wenn es von einem Stativ oder einer anderen Haltevorfichtung
zum Einstellen getragen wird und ganz besonders, wenn zusätzliche Visiervorrichtungen
zum Einrichten verwendet werden, Es wurde aber gefunden, daß selbst bei der dargestellten
einfachen Handhabung, bei der das Gerät in der Hand gehalten und seine Teile von
Hand eingestellt werden, die mit ihn vorgenommenen Zeit bestimmungen in allen Fällen
innerhalb von 4 bis 7 Minuten genau waren. Wegen der unvermeidlichen Fehler, die
sich in die Einstellungen und Ablesungen einschleichen, ist es aber gewöhnlich ratsam,
die Scheibe 23 durch Einrichten auf einen ausgewählten Himmelskörper mindestens
einmal alle zwei Wochen neu einzustellen.
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Die Sonnenzeit ändert sich von einem Punkt der Erde zu einem anderen
um ungefähr I Stunde für je I50 Längenunterschied oder um I Minute für je I5 Winkelminuten
Längenunterschied bei einer Reise nach Ost oder nach West. Deshalb muß die an einem
Ort auf Normalzeit eingestellte Sternuhr bei einer Reise ostwärts t'on diesem Punkt
neu ein gestellt werden, indem die Scheibe 23 entgegen dem Uhrzeigersinne um einen
Betrag gedreht wird, der für je I5 Winkelminuten Längenänderung I Minute entspricht.
So bleibt die Uhr in Übereinstimmung mit der Normalzeit. Entsprechend wird die Uhr
im Uhrzeigersinne nachgestellt werden bei einer Reise nach Westen.
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Es ist selbstverständlich, daß der Benutzer das Gerät neu einstellen
und, auf einen anderen Fixstern gerichtet, in Gemeinschaft mit dem Polarstern ablesen
kann. Solange die Ablesungen unter Benutzung des gleichen Sternes als Bezugspunkt
vorgenommen werden, beim Wiederherstellen der ursprünglichen Einstellung der Teile
des Gerätes, ergeben sich genaue Zeitbestimmungen.
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Es ist nicht übersehen worden, daß der Polarstern ungefährt 1° 2
minuten außerhalb der wahren Himmelsachse liegt. Weil der Winkel zwischen Polarstern,
dem ausgewählten Fixstern und der Himmelsachse konstant bleibt, wird die Genauigkeit
der erfindungsgemäßen Sternuhr durch die Exzentrizität des Polarsterns nicht heeinträchtigt.
Die ursprüngliche Einstellung der Zeitskalenscheibe 23 stellt diese Exzentrizität
in Rechnung.
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Die erfindungsgemäße Sternuhr ist dauerhaft und ein billiges Gerät
zum Bestimmen der ungefähren Zeit innerhalb sehr kleiner Abweichungen. Sie kann
in sternklaren Nächten benutzt werden und unter Bedingungen, unter denen ein teures
Gerät einem Schaden oder einem Verlust ausgesetzt ist. So wird die erfindungsgemäße
Sternuhr nicht beschädigt, wenn sie unter Wasser gerät; und ihr Verlust bringt nur
einen sehr kleinen finanziellen Schaden, der bei weitem nicht den erreicht, der
beim Verlust einer teuren Uhr eintritt. Uhren können stehenbleiben als Folge von
Nachlässigkeit oder von Unfällen, während die erfindungsgemäße Sternuhr niemals
versagen kann und immer in der Lage ist, die Zeit annähernd anzugeben, solange ein
Stern sichtbar ist.
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Wenn genaue Aufzeichnungen gemacht werden oder man die Einstellung
im Gedächtnis hat, kann die erfindungsgemäße Sternuhr auch als Kalender dienen wegen
der entgegen dem Uhrzeigersinne verlaufenden Verschiebung der Zeitscheibe gegenüber
der Himmelsscheibe, die in der oben beschriebenen Weise von Tag zu Tag eintritt.
Für Kinder, die die Grundlagen des Lagerlebens und des Lebens im Freien lernen,
ist diese Sternuhr von wesentlichem erzieherischem Wert und regt zumindest zu einem
vorübergehenden Studium der Himmelskörper und ihrer scheinbaren Bahnen im Weltall
an.