Astronomische Koordinatensysteme

Hallo und herzlich willkommen bei einem Video von Dr. Psi. Heute lernen wir zwei Koordinatensysteme kennen. Mit diesen kannst du dich am Himmel orientieren und zwar kannst du dort die Orte von Himmelskörpern beschreiben und zwar sind das einmal das Horizontsystem und dann das rotierende Äquatorsystem. Lass uns schauen, was sich hinter diesen Koordinatensystemen verbirgt und was damit gemacht werden kann. Einmal angenommen, wir wollen uns am Sternenhimmel der Himmelskugel orientieren, so stehen uns bekannte Sternbilder wie zum Beispiel der Orion oder einzelne Sterne wie der Nordpolarstern zur Verfügung. Aber analog zur Orientierung auf der Erde reicht eine solch grobe Angabe für genaue Positionsbestimmungen nicht aus. Wie auf der Erde brauchen wir ein Koordinatensystem. Ein Ort auf der Erde ist bekanntlich durch seine geografische Länge und Breite festgelegt. Es liegt also nahe, an der Himmelskugel auch ein Gradnetz, anzubringen, wenigstens gedanklich. Wir stellen uns als Beobachter an einen bestimmten Punkt der Erde und wollen mit einem Fernrohr einen bestimmten Stern anpeilen. Dann können wir etwa folgende Festlegungen im sogenannten Horizontsystem treffen und dieses Horizontsystem ist, wie gesagt, ein Koordinatensystem. Du siehst hier eine schematische Darstellung, die dieses Horizontsystem näher beschreibt. Der senkrecht über uns als Beobachter befindliche Punkt heißt Zenit; der gegenüberliegende Punkt Nadir. Wir sehen weiter den Himmelsnordpol und den Himmelssüdpol sowie die Erdachse. Sodann verläuft senkrecht zur Lotgeraden zwischen Zenit und Nadir die Horizontebene und dann haben wir schließlich noch die Äquatorebene. Und nun soll die Position eines Sterns am Himmel angegeben werden. Die aktuellen Positionen eines Planeten, die werden auch als Wanderer bezeichnet, wenn wir die ermitteln wollen, dann können wir das mit Hilfe eines Astronomieprogramms tun, das gibt es kostenfrei im Internet zu Hauf. Du solltest dich, wenn du überhaupt an diesem Thema interessiert bist, mit einem solchen Programm ausrüsten. Nun also zur Position eines Sterns. Wir stellen uns hier als Beobachter hin und wollen einen Stern anpeilen. Wir stehen auf der Horizontebene. Und hier siehst du, wie dieses Koordinatensystem im Horizontsystem funktioniert. Kann man schon sagen. Zwei Koordinaten bestimmen die Position. Einmal die Höhe h, das ist ein Winkel, in Grad, bezogen auf die Horizontebene, und dann das Azimut a. Das ist auch ein Winkel im Grad, und zwar gemessen von der Südrichtung im Uhrzeigersinn. Die Höhe kann über dem Horizont die Werte zwischen 0 Grad, Horizont selbst, und 90 Grad, Zenit, annehmen. Das Azimut kann wiederum alle Winkelwerte zwischen 0 Grad und klar: 360 Grad annehmen. Und hier mal ein Beispiel, wie so etwas ausschaut. Und zwar für den Planeten Jupiter: Wir müssen dazu das Datum angeben: am 26.05. im Jahr 2004 und zwar im Breitengrad 48,8 und Längengrad 9,8. Diese Breite und Länge bezeichnet, wie gesagt, einen geografischen Ort und das ist in der Nähe von etwa Schwäbisch Gmünd und zwar um 21:00 Uhr und Länge und Breite, das notiere ich jetzt nicht weiter; das ist also ein bestimmter Ort, an dem unser Fernrohr steht, und dann finden wir das Azimut. a hat 26,6 Grad und die Höhe h, die beträgt 47,6 Grad. So, und wenn wir jetzt an derselben Stelle um 23:00 Uhr die Koordinaten ablesen, dann wäre das einmal das Azimut 61,7 Grad und die Höhe 33,8 Grad. Du siehst also: Wenn wir uns den Planeten Jupiter anschauen, verändert der natürlich seine Lage an der Himmelskugel ständig und hier siehst du einmal, wie das innerhalb von zwei Stunden variiert: Azimut und Höhe h. Ja: So weit, so gut. Aber Höhe und Azimut sind beide vom Beobachtungsort abhängig. Du siehst das: Wir müssen hier die Länge und die Breite unbedingt angeben. Wenn wir das zum Beispiel in Berlin machen zur selben Zeit, gibt es ganz andere Werte für Azimut und Höhe. Also: Das ist zwar ein sehr einfaches System, hat aber Nachteile, wie du dir hier vorstellen kannst, und diese Nachteile sollen möglichst vermieden werden. Man möchte ja schließlich Publikationen haben, die etwas gültiger sind als für einen ganz bestimmten Ort, und dieses System schauen wir uns mal in der folgenden Szene an. Dieses System wird die Grundlage für viele astronomische Publikationen sein. Nun also zum rotierenden Äquatorsystem, dessen Koordinaten unabhängig vom Beobachtungsort und der Beobachtungszeit sind und das durch Kippen des Horizontsystems aus demselben hervorgeht. Vorab benötigen wir noch einen Punkt am Firmament. Und zwar den Frühlingspunkt. Sehen wir uns mal in dieser Darstellung die näheren Informationen dazu an: Wir beachten den Himmelsäquator und die scheinbare Bahn der Sonne. Und genau der Punkt, in dem sich die Sonne im Moment des Frühlingsanfangs befindet: dieser Punkt heißt Frühlingspunkt und der definiert einen festen Punkt am Firmament. Nun wollen wir auch im rotierenden Äquatorsystem einen Stern beobachten - wir sehen das hier - und es sind wieder zwei Koordinaten, die die Position eines Sterns angeben. Das ist einmal die Rektaszension. Rektaszension wird mit Alpha bezeichnet und das ist der Abstand des Fußpunktes eines Sterns auf dem Himmelsäquator und zwar zwischen dem Stundenkreis des Sterns und dem Frühlingspunkt. Und aus Gründen der Zweckmäßigkeit wird die Stundenzählung hier von Westen nach Osten gemacht. Und die entsprechenden Werte für die Rektaszensionen liegt dann zwischen 0 Stunden und 24 Stunden. Die zweite Koordinate ist die Deklination, Das ist die Deklination Delta und das ist der Winkel zwischen dem Himmelsäquator und dem Meridian des Sterns. Die entsprechenden Werte liegen hier zwischen -90 Grad, das ist südlich vom Himmelsäquator, und plus 90 Grad, das ist dann nördlich vom Himmelsäquator. Und als Beispiel wollen wir die Koordinaten des hellsten Sterns im Sternbild Orion ansehen, du siehst es hier, und dieser Stern trägt die Bezeichnung Rigel. Du kannst ihn hier sehr gut sehen, und wir beginnen mit der Rektaszension. Die Rektaszension Alpha wird angegeben mit 0,5 Stunden, 14 Minuten und 32,5 Sekunden. Wir können auch hier tatsächlich Sekunden ran schreiben und schließlich die Deklination: Das sind 8 Grad, hier haben wir Winkelminuten und 05,9 Winkelsekunden. Ja: Du siehst, hier ist gar keine Angabe von Beobachtungsort und Beobachtungszeit nötig. Man kann nun beide Koordinaten, nämlich vom Horizontsystem ins rotierende Äquatorsystem umrechnen, das sind recht komplizierte Formeln, und da muss ein wenig mehr Information rein fließen. Das können wir uns hier jetzt in diesem Augenblick nicht weiter leisten. Uns fehlt einfach die Zeit dazu. Ja (Zusammenfassung): wir haben heute ganz kurz über zwei astronomische Koordinatensysteme, das Horizontsystem und das rotierende Äquatorsystem, beschäftigt und du kannst mit Hilfe von astronomischen Publikationen, mit Sternenkarten, diese Werte raussuchen und sie, falls du mit einem Fernrohr den Himmel beobachtest, dort wieder finden und auch natürlich die entsprechenden Sterne. Ja, das war es. Ich hoffe, dir hat es ein wenig Spaß gemacht und vielleicht sehen wir uns bald wieder bei einem Video von Dr. Psi. Tschüss.