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Grundwissen

Astronomische Koordinatensysteme

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Orientierung auf der Erdkugel

astronomiesche_koordinatensysteme_erde_laenge_breite_02.svg Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Auf der Erdkugel werden Orte durch zwei Polarkoordinaten angegeben.
Auf der Erdkugel werden Orte durch 2 Polarkoordinaten angegeben: Die geographischen Länge \(\lambda \) ist der Winkel zwischen dem (willkürlich festgelegten und durch Greenwich in der Nähe von London verlaufenden) Nullmeridian und dem Ortsmeridian. Die geographische Breite \(\varphi \) ist der Winkel um den man den vom Erdmittelpunkt ausgehenden Vektor aus der Äquatorebene drehen muss um zum Breitenkreis des Ortspunkts zu gelangen.

Beispiele

München: \({\lambda _{\rm{M}}} = 11,6^\circ \), \({\varphi _{\rm{M}}} = 48,1^\circ \)

Kapstadt: \({\lambda _{\rm{K}}} = 18,4^\circ \), \({\varphi _{\rm{K}}} = -34,0^\circ \)

Greenwich: \({\lambda _{\rm{G}}} = 0,0^\circ \), \({\varphi _{\rm{G}}} = 51,5^\circ \)

Orientierung auf der Himmelskugel

Das Horizontsystem

astronomiesche_koordinatensysteme_horizontsystem_01.svg Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Das Horizontsystem
Das Horizontsystem wird angewendet bei azimutal montierten Fernrohren; bei der azimutalen Montierung dreht sich das gesamte Fernrohr um eine vertikale (d.h.senkrecht zur Erdoberfläche stehende) Hauptachse; das Beobachtungsinstrument selbst lässt sich um eine horizontale Achse zwischen Horizont und Zenit schwenken.

Den Winkel zwischen Nordpunkt und dem Schnittpunkt des Vertikalkreises durch das Gestirn bezeichnet man als Azimut \(A\), den Winkel zwischen Gestirn und Horizontebene bezeichnet man als Höhe \(h\), den Winkel zwischen Gestirn und Zenit nennt man Zenitdistanz \(z\). Es gilt demnach \(z + h = 90^\circ \).

 

astronomiesche_koordinatensysteme_horizontsystem.svg Joachim Herz Stiftung
Abb. 3

Definierte Richtung Richtung der Schwerkraft
Grundkreis Horizont
Polpunkte Zenit – Nadir
Nullpunkt Nordpunkt des Horizonts
Bezeichnung der Kreise Vertikalkreise (Senkrecht zur Horizontebene), Horizontalkreise (Parallel zur Horizontebene)
Koordinaten Azimut \(A\), Höhe \(h\)
Abhängigkeit \(A\) und \(h\) sind abhängig von Beobachtungsort und -zeit

Das Äquatorialsystem

astronomiesche_koordinatensysteme_aequatorsystem_10.svg Joachim Herz Stiftung
Abb. 4 Das Äquatorialsystem
Das Äquatorialsystem wird angewendet bei parallaktisch (äquatorial) montierten Fernrohren; bei der parallaktischen Montierung dreht sich das gesamte Fernrohr um eine Achse, die genau parallel zur Erdachse ausgerichtet ist (Stundenachse); die zweite, darauf senkrechte stehende Achse weist zum Himmelsäquator und wird Deklinationsachse genannt..

Den Winkel auf der Äquatorebene zwischen Meridian und Stundenkreis des Gestirns bezeichnet man als Stundenwinkel \(t\), den Winkel auf der Äquatorebene zwischen Frühlingspunkt und Stundenkreis des Gestirns bezeichnet man als Rektaszension \(\alpha \). Die Winkel \(t\) und \(\alpha \) werden als die Zeit in Stunden angegeben, die seit der oberen Kulmination des Gestirns bzw seit dem Frühlingspunkt vergangen ist. Den Winkel zwischen Gestirn und Äquatorebene bezeichnet man als Deklination \(\delta \).

astronomiesche_koordinatensysteme_aequatorialsystem.svg Joachim Herz Stiftung
Abb. 4

Definierte Richtung Richtung der Rotationsachse der Erde
Grundkreis Himmelsäquator
Polpunkte Nördlicher und südlicher Himmelspol
Nullpunkt Fest: Schnittpunkt von Himmelsmeridian und Himmelsäquator
Beweglich: Frühlingspunkt auf Himmelsäquator
Bezeichnung der Kreise Stundenkreise (Senkrecht zur Äquatorebene)
Parallelkreise (Parallel zur Äquatorebene)
Koordinaten Stundenwinkel \(t\), Rektaszension \(\alpha \), Deklination \(\delta \)
Abhängigkeit \(t\) ist abhängig von Beobachtungsort und -zeit,
\(\delta \) und \(\alpha \) sind unabhängig von Beobachtungsort und -zeit
Abb. 3 Wichtigste Größen zur Orientierung in Horizont- und Äquatorsystem

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