Sonnenazimut

Sonnenazimut

Als Sonnenazimut wird eine astro-geodätische Richtungsbestimmung mittels der Sonne bezeichnet, die auf einem Vermessungs- oder Polygonpunkt zu einem anderen Messpunkt durchgeführt wird. Solche Azimute dienen einer raschen, aber ausreichend genauen Ausrichtung von Vermessungsnetzen nach astronomisch Nord oder Gitternord.

Wahl des Zielpunktes

Der Zielpunkt kann ein benachbarter Polygonpunkt oder eine Zielmarke sein, meist ist es aber ein Fern- oder Hochziel (Kirchturm, Schlot, hoher Mast) oder ein anderer Vermessungspunkt in größerer Entfernung; sinnvoll sind Distanzen ab etwa 1 km. Für die genäherte Orientierung von Gebäuden, Antennen oder astronomischer Durchgangsinstrumente werden auch nähergelegene Hilfspunkte oder Miren als Zielpunkte verwendet.

Die Messung eines Sonnenazimuts ist für einen Geodäten, Bauingenieur oder Militärtechniker relativ einfach, denn man benötigt außer einem Theodolit und dem Vermessungsstativ keine weiteren Hilfsmittel. Die wegen der Erdrotation auf etwa 1 Sekunde zu messenden Uhrzeiten können heute bequem vom Handy abgelesen (oder sogar genauer gestoppt) werden, und statt eines für Sonnenbeobachtungen üblichen Filters empfiehlt sich die Projektionsmethode.

Vorteile der Projektionsmethode

Die Projektion der Sonne auf ein Stück weißes Papier erfolgt, indem man das Okular des Messfernrohrs ein wenig extrafokal einstellt (etwa eine Vierteldrehung gegen den Uhrzeigersinn). Eine günstige Projektions-Entfernung ist etwa 15–20 cm, wodurch das Sonnenbild einige Zentimeter groß wird. Bei einem so hellen Bildchen werden auch die Linien des Fadenkreuzes am Papier sichtbar (wenn nicht, kann man störendes Tageslicht ja etwas abschatten).

Diese Methode hat gegenüber dem (auch mit Filter noch gefährlichen!) Blick durchs Okular eine Reihe von Vorteilen:

  1. Sie ist völlig gefahrlos, nur beim Suchen der Sonne muss man aufpassen – am einfachsten ist es, das Fernrohr des Theodoliten mit Hilfe seines Schattens nach der Sonne auszurichten und gar nicht erst in ihre Richtung zu schauen (auch der Sucher kann gefährlich sein).
  2. Sie ist einfacher als die direkte Messung in einem doch meist eher steilen Höhenwinkel.
  3. Sie erlaubt eine bequeme Einmessung beider Sonnenränder innerhalb kurzer Zeit, was (nach Mittelung der zwei Richtungen und Uhrzeiten) auf fast perfekte Weise die Sonnenmitte ergibt.
  4. Die Koordinaten der Sonnenmitte lassen sich relativ einfach mit kleinen Programmen berechnen, da sie nicht genauer als etwa 0,001° (die leicht erreichbare Messgenauigkeit) sein müssen.
  5. Da andernfalls (ohne ein solches PC-Programm) ein Astronomisches Jahrbuch und verschiedene Zeitkorrekturen erforderlich wären, empfiehlt sich die Benutzung des Nautical Almanac. Dieses für die Navigation konzipierte Jahrbuch ist genau auf jene Genauigkeit (0,1') ausgelegt, die mit der Projektionsmethode erreichbar ist.

Der Messvorgang selbst

  1. Anzielen des anderen Vermessungspunktes bzw. der Mire (für die Einrichtung einer Antenne, einer Sonnenuhr usw. kann es auch eine Hauskante oder ähnliches sein).
  2. Scharfstellen dieses Zieles und Ablesung des Horizontalwinkels
  3. Projektion der Sonne, Anzielen des linken Sonnenrandes
    • Wenn die Sonne genau in den Vertikalfaden läuft, liest der Helfer die Uhr (oder das Handy) ab. Ein gutes Kommando hierfür ist: „… Aaachtung … TOP!“ Ohne Helfer(in) kann man in Ruhe 1–2 Sekunden zählen (ein-und-zwanzig – zwei-und-zwan-zig) und diese 1 oder 2 Sekunden von der Uhrlesung abziehen.
    • Ablesung der Sonnenrichtung (dazu kann das Fernrohr in eine bequemere Zenitdistanz heruntergekippt werden)
    • Dasselbe wird mit dem rechten Sonnenrand wiederholt (die Reihenfolge der Richtungen bleibt dem Beobachter überlassen)
  4. Zuletzt nochmals das terrestrische Ziel.

Mit dieser Methode, die der Geodät einen „Halbsatz“ nennt (siehe unten), benötigt man bei etwas Übung kaum 2 Minuten. Sie erreicht ohne weiteres Genauigkeiten von etwa 0,01°, was für viele einfache Vermessungen (z. B. eines kleinen Grundstücks oder einer Antenne) ausreicht.

Genauigkeit, und Messvorgang II für höhere Ansprüche

Möchte man hingegen bis zu 0,001° (einige Winkelsekunden) erreichen, wiederholt man den obigen Messvorgang in der anderen Kreislage – d. h. man schlägt das Messfernrohr durch – und durchmisst das obige Schema symmetrisch, also „von unten nach oben“. Die am Theodolit abgelesenen Winkel müssen sich beim terrestrischen Ziel um fast genau 180° unterscheiden, bei der Sonne kann es Differenzen bis zu einigen Grad geben. Denn das Tagesgestirn bewegt sich ja jede Stunde um etwa 15° am Himmel westwärts.

Will man – beispielsweise für die genaue Orientierung eines Vermessungsnetzes, für die Kontrolle einer Absteckung oder für ein Laplace-Azimut – eine Genauigkeit besser als etwa ±0,005° (einige Milligon bzw. etwa ±30") erreichen, muss man 4–5 zusätzliche Aspekte beachten:

  • genaue Zentrierung über dem Messpunkt
  • sorgfältige Horizontierung des Theodolits (am besten in einem zweiten „Rundumgang“ kontrollieren und während dessen die oft rasch „wegdriftende“ Libellenblase gegen allzu viel Sonnenstrahlung abschirmen)
  • die o.a. 180°-Solldifferenzen sofort überprüfen (allenfalls umgehend nochmals den Punkt anzielen) und
  • auf die Fokussierung achten (sog. „Tanzprobe“ gegen eine Augenparallaxe)
  • die Zeitkorrektur dUT1 im Internet erfragen und (falls über 0,3 s) an die gemessenen Zeiten anbringen. Die Lotabweichung kann hingegen i. d. R. außer Betracht bleiben.

Die Auswertung kann mit Navigations- oder PC-Programmen erfolgen; ein Muster ist in der unten angeführten Webseite zu finden.
„Anfänger“ erreichen mit dem II. Messschema (2 Halbsätze = 1 „Satz“ der Winkelmessung) Genauigkeiten um die 20" und nach Mittelung einiger Sätze etwa 10". Hat man die Messung schon einige Male gemacht, erreicht man 3–5".

Das Genaueste: Polaris-Azimute

Derselbe Vorgang ist prinzipiell auch mit dem Polarstern möglich, bei dem man mit einem Sekundentheodolit oder modernen Tachymeter bis zu 1" erreichen kann. Mit einem größeren Universalinstrument kann man sogar in den Bereich von 0,1" vorstoßen. Ab etwa 3 cm Objektivöffnung kann man Polaris sogar untertags messen, wenn man seinen Ort am Dämmerungs- oder Taghimmel auf einige Grad abschätzen kann.

Solche genauen Polarisazimute waren bis vor einigen Jahrzehnten die Basis für die Netze der Landesvermessung und werden auch heute noch – etwa für Laplacepunkte und bei der Anlage neuer Netze – durchgeführt. Ideale, aber noch transportable Theodolite für Genauigkeiten unter 3" sind die in Europa noch relativ weit verbreiteten Schweizer Instrumente DKM-3 von Kern und der T3 oder T4 von Wild-Heerbrugg. Für Sonnenazimute bringen sie (außer einigen Kilogramm Traglast) jedoch nur wenig, für sie genügt ein einfacher Bautheodolit oder ein bewährter Sekundentheodolit. Natürlich ist mit digitalen Tachymeter-Instrumenten eine etwas raschere Messung möglich, doch sollte man dennoch nicht auf die Richtungskontrollen verzichten.

Siehe auch

Weblinks


Diese Artikel könnten dir auch gefallen



Die letzten News


13.06.2021
Die Taktgeber der Sonne
Nicht nur der prägnante 11-Jahres-Zyklus, auch alle weiteren periodischen Aktivitätsschwankungen der Sonne können durch Anziehungskräfte der Planeten getaktet sein.
13.06.2021
Wenn Schwarze Löcher den Weg für die Sternentstehung in Satellitengalaxien freimachen
Eine Kombination von systematischen Beobachtungen mit kosmologischen Simulationen hat gezeigt, dass Schwarze Löcher überraschenderweise bestimmten Galaxien helfen können, neue Sterne zu bilden.
13.06.2021
Flüssiges Wasser auf Monden sternenloser Planeten
Monde sternenloser Planeten können eine Atmosphäre haben und flüssiges Wasser speichern. Münchner Astrophysiker haben berechnet, dass die Wassermenge ausreicht, um Leben auf diesen wandernden Mond-Planeten-Systemen zu ermöglichen und zu erhalten.
13.06.2021
Solar Orbiter: Neues vom ungewöhnlichen Magnetfeld der Venus
Solar Orbiter ist eine gemeinsame Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der NASA, die bahnbrechende neue Erkenntnisse über die Sonne liefern wird.
13.06.2021
Quantenbits aus Löchern
Wissenschafter haben ein neues und vielversprechendes Qubit gefunden – an einem Ort, an dem es nichts gibt.
07.06.2021
Gammablitz aus der kosmischen Nachbarschaft
Die hellsten Explosionen des Universums sind möglicherweise stärkere Teilchenbeschleuniger als gedacht: Das zeigt eine außergewöhnlich detaillierte Beobachtung eines solchen kosmischen Gammastrahlungsblitzes.
31.05.2021
Verblüffendes Quantenexperiment wirft Fragen auf
Quantensysteme gelten als äußerst fragil: Schon kleinste Wechselwirkungen mit der Umgebung können zur Folge haben, dass die empfindlichen Quanteneffekte verloren gehen.
31.05.2021
Symmetrie befördert Auslöschung
Physiker aus Innsbruck zeigen in einem aktuellen Experiment, dass auch die Interferenz von nur teilweise ununterscheidbaren Quantenteilchen zu einer Auslöschung führen kann.
31.05.2021
Wie Wasser auf Eisplaneten den felsigen Untergrund auslaugt
Laborexperimente erlauben Einblicke in die Prozesse unter den extremen Druck- und Temperatur-Bedingungen ferner Welten. Fragestellung: Was passiert unter der Oberfläche von Eisplaneten?
31.05.2021
Neues Quantenmaterial entdeckt
Auf eine überraschende Form von „Quantenkritikalität“ stieß ein Forschungsteam der TU Wien gemeinsam mit US-Forschungsinstituten. Das könnte zu einem Design-Konzept für neue Materialien führen.
27.05.2021
Wenden bei Höchstgeschwindigkeit
Physiker:innen beobachten neuartige Lichtemission. und zwar wenn Elektronen in topologischen Isolatoren ihre Bewegungsrichtung abrupt umdrehen.
27.05.2021
Mit Klang die Geschichte der frühen Milchstraße erkunden
Einem Team von Astronominnen und Astronomen ist es gelungen, einige der ältesten Sterne in unserer Galaxie mit noch nie dagewesener Präzision zu datieren.
11.05.2021
Teleskop zur Erforschung von Objekten höchster Dichte im Universum
Eine internationale Gruppe von Astronomen hat erste Ergebnisse eines groß angelegten Programms vorgestellt, bei dem Beobachtungen mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop dazu verwendet werden, die Theorien von Einstein mit noch nie dagewesener Genauigkeit zu testen.
11.05.2021
Quantencomputing einfach erklärt
„Quantencomputing kompakt“ lautet der Titel eines aktuellen Buchs, das Bettina Just veröffentlicht hat. Die Mathematikerin und Informatikerin, die an der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) lehrt und forscht, behandelt darin ein Teilgebiet der Informationstechnik mit großem Entwicklungspotenzial.
11.05.2021
Auf dem Weg zum kleinstmöglichen Laser
Bei extrem niedrigen Temperaturen verhält sich Materie oft anders als gewohnt.
07.05.2021
Die Entdeckung von acht neuen Millisekunden-Pulsaren
Eine Gruppe von Astronomen hat mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop acht Millisekunden-Pulsare entdeckt, die sich in Kugelsternhaufen mit hoher Sterndichte befinden.
04.05.2021
Handfeste Hinweise auf neue Physik
Das Fermilab (USA) hat heute erste Daten aus dem Myon g-2 Experiment veröffentlicht, welche die Messwerte des gleichnamigen, 2001 durchgeführten Experiments am Brookhaven National Laboratory bestätigen.
04.05.2021
Neuer Exoplanet um jungen sonnenähnlichen Stern entdeckt
Astronomen aus den Niederlanden, Belgien, Chile, den USA und Deutschland bilden neu entdeckten Exoplaneten „YSES 2b“ direkt neben seinem Mutterstern ab.
07.04.2021
Myon g-2: Kleines Teilchen mit großer Wirkung
Das Myon g-2-Experiment des Fermilab in den USA steht vor einem Sensationsmoment, der die Geschichte der Teilchenphysik neu schreiben könnte. Und vielleicht sogar Hinweise auf noch unbekannte Teilchen im Universum gibt.
02.04.2021
Zwei merkwürdige Planeten
Uranus und Neptun habe beide ein völlig schiefes Magnetfeld.
02.04.2021
Der erste interstellare Komet könnte der ursprünglichste sein, der je gefunden wurde
Neue Beobachtungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) deuten darauf hin, dass der abtrünnige Komet 2I/Borisov einer der ursprünglichsten ist, die je beobachtet wurden.
02.04.2021
Erstmals Atominterferometer im Weltraum demonstriert
Atominterferometer erlauben hochpräzise Messungen, indem sie den Wellencharakter von Atomen nutzen. Sie werden zum Beispiel für die Vermessung des Schwerefelds der Erde eingesetzt oder um Gravitationswellen aufzuspüren. Weitere Raketenmissionen sollen folgen.
02.04.2021
Sendungsverfolgung für eine Quantenpost
Quantenkommunikation ist abhörsicher, aber bislang nicht besonders effizient.
25.03.2021
Astronomen bilden Magnetfelder am Rand des Schwarzen Lochs von M 87 ab
Ein neuer Blick auf das massereiche Objekt im Zentrum der Galaxie M 87 zeigt das Erscheinungsbild in polarisierter Radiostrahlung.
24.03.2021
Die frühesten Strukturen des Universums
Das extrem junge Universum kann nicht direkt beobachtet werden, lässt sich aber mithilfe mathematischer Theorien rekonstruieren.