Wissenswertes über die Zeitgleichung

Ähnliche Dokumente
3. Koordinatensysteme, Zeit und Kalender

3. Koordinatensysteme, Zeit und Kalender

Beobachtungen am Himmel. Manuel Erdin Gymnasium Liestal, 2010

Die Zeitgleichung. Joachim Gripp, Lindau bei Kiel

Unser Sonnensystem. Prof. Dr. Christina Birkenhake. 8. März

Die Regiomontanus-Sonnenuhr

Orientierung am Himmel

Der Ursprung des Universums oder warum es nachts dunkel wird

4.03 Leere Kärtchen und Tabellen als Grundlage

Astronomische Beobachtungen und Weltbilder

Astronomie mit einer Sonnenuhr

Gewußt...? Kap. 1: Sonnenstand. ... wieviel Handspannen die Sonne im Winter mittags über dem Horizont steht?

Erläuterungen zur Funktionsweise der Sonnenuhr

U. Backhaus, Universität Duisburg-Essen. Die Marsbahn. (mit Lösungen)

Computational Astrophysics 1. Kapitel: Sonnensystem

Extrasolare Planeten und ihre Zentralsterne

SIS Vortragsreihe. Astronomische Koordinatensysteme

Didaktik der Astronomie. Orientierung am Himmel II Veränderungen

Die Ursachen des Unterschiedes von WOZ und MEZ

Grüß Gott zum öffentlichen Vortrag des THEMA:

Planetenschleifen mit Geogebra 1

Die Sonnenscheibe von Frauenfeld

1 AE = km = 149, km.

gute Gründe, das Ereignis nicht zu verpassen

deutschsprachige Planetarien gute Gründe, das Ereignis nicht zu verpassen

Astronomie Unser Sonnensystem in Zahlen

Eine Neuartige Sonnenuhr mit Doppelzeiger und Datumsanzeige

Berechnung der Zeitgleichung

Wie lange wird unsere Warmzeit, das Holozän, noch dauern?

KREISEL, PENDEL & PLANETEN

Erwachende Wissenschaft Teil 4. Von den Sumerern zu den Griechen

Perigäum und Apogäum

Experimentelle Astrophysik

gute Gründe, das Ereignis nicht zu verpassen

I. PHYSISCHE GEOGRAPHIE

Jahreszeiten Gymnasien für Erwachsene - Haller 1

Astronomische Uhr am Ulmer Rathaus

Wann ist Frühlingsfest?

ASTRONOMIE FH Astros Sommersemester 2016

Astronomie. Vorlesung HS 2015 (16. Sept. 16. Dez. 2015) ETH Zürich, Mi 10-12, ETH HG E5,

Erklärungen zum Tierkreis und zu den Sonnenpositionen

Eine Sonnenuhr für den Hausgebrauch

Doppelplanet Erde Mond: Wechselwirkungen

Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Kopiervorlagen Astrophysik und astronomische Beobachtungen

Die Zeitgleichung. 12 Uhr

Schulbiologiezentrum Hannover

5 Sphärische Trigonometrie

Einführung in die Astronomie und Astrophysik I

Der Sonne auf der Spur: Unser globaler "Sonnenstand-Anzeiger"

Das geozentrischen Weltbild

2) Trage im Erdmittelpunkt an der zum HN zeigenden Drehachse den Winkel der geographischen Breite ab, hier für Schwäbisch Gmünd = 49

Abb.2 Photo der Drillingsuhr KÇln Miniatur 40/50 am 23. April 2009 in KÇln

Einführung in die Astronomie und Astrophysik I

Zeitmessung und Orientierung am Himmel

Unsere Erde. Die anderen Planeten heissen: Die Erde ist der fünft grösste Planet unsres Sonnensystems. Der grösste Planet ist, der kleinste ist.

Aus dem Verein Wie entsteht der Himmelskalender?

Satellit. Projekt Mathematische Modellierung. Lukas Schweighofer, Mustafa Krupic, Elisabeth Schmidhofer Sommersemester 2013

Doppler-Effekt und Bahngeschwindigkeit der Erde

Name: Punkte: Note Ø: Abzüge für Darstellungsmängel:

RAUMFLUGMECHANIK... eine Reise zum Mars. FH Astros VO Serie SS April 2014 Wolfgang Steiner

Klassenarbeit - Die Erde

1 Unser Sonnensystem mit seinen von NASA-Sonden fotografierten Planeten: (v. r.u.) Merkur, Venus, Erde mit Mond, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus,

Planetenbahnen in geozentrischer Sicht Erläuterungen zu den Karten Januar 2018 bis Ostern 2019

Foster-Lambert-Sonnenuhr und analemmatische Sonnenuhr

Orientierung am (Nacht-)Himmel

Die Entwicklung des Weltbilds. Manuel Erdin Gym Liestal, 2004

Radialgeschwindigkeitsvariation bei Exoplaneten - dargestellt mit Geogebra 1

D i e T i e r k r e i s t a f e l n

Eudoxos von Knidos. Erwachende Wissenschaft Teil 15. Von den Sumerern zu den Griechen. Wegbereiter der geozentrischen Planetentheorie

Astronomie. Wich7ge Folien (=Skript) zur Vorlesung: Vorlesung HS 2016 (21. Sept. 21. Dez. 2016) ETH Zürich, Mi 10-12, CAB G61,

Betrachtungen über die Entdeckungen Johannes Keplers. Nährungsweise kann man sagen, die Planeten umkreisen die Sonne auf einer elliptischen Bahn.

Grundbegriffe zur Beschreibung von Kreisbewegungen

KOMETEN-NEWS - TEIL 17 [19. Mai] C/2015 V2 (Johnson)

Einführung in die Astronomie I

Oktober Astro- Wissenswertes im Oktober 2016

4.05 Vom Planetarium zur Ansicht am Himmel

Einführung in die Astronomie

Zum Verstehen des I-Ging

Prof. Dr. Werner Becker Max-Planck Institut für extraterrestrische Physik

Einführung in die Astronomie

Geozentrisches und heliozentrisches Weltbild. Das 1. Gesetz von Kepler. Das 2. Gesetz von Kepler. Das 3. Gesetz von Kepler.

Eigenbewegung und Parallaxe von Barnards Pfeilstern

Klimawandel. Schiller-Gymnasium Hof Manuel Friedrich StR. Klimawandel. Holozän - Atlantikum Manuel Friedrich -

% 5. Sonnenzeit, Zeitgleichung.

Schleifenbewegung von Planeten

Die tatsächlichen Größen- und Abstandsverhältnisse von Sonne, Erde und Mond bildet das Tellurium aus Platzgründen nicht ab.

Mittel- und Oberstufe - MITTEL:

5 Sphärische Trigonometrie

Eigenbewegung und Parallaxe von Barnards Pfeilstern (mit Lösungen)

Theoretische Physik I bei Prof. A. Rosch

Mathematisches zur Sonnenreflexionsuhr

Astronomische Sonnenscheindauer

Station Trigonometrie des Fußballs - 3. Teil -

Trigonometrische Funktionen

Drehbare Sternkarte für das Horizontobservatorium auf der Halde Hoheward

9000 Jahre Venustransits Gerhart Klaus, Grenchen

Klassische Theoretische Physik II

Transkript:

Wissenswertes über die Zeitgleichung Wechsel von Helligkeit und Dunkelheit prägte von alters her in unseren Breiten den kürzestesten natürlichen Zeitrhythmus: den Tagesrhythmus Verantwortlich dafür: die Erdrotation T sid = 23 h 56,07 min = 1 Sterntag maßgeblich für die bürgerliche Zeitreichnung ist: der Sonnentag T = 24 h = 1 (mittl.) Sonnentag

Dauer eines Sterntages und Dauer eines Sonnentages Erddrehung E Start E Ende Sonne Sterntag = 23 h 56,07 min Sonnentag = 24 h 00 min Erdbahn Stern Sonnentag ist um ca. 4 Minuten länger wegen der Erdbewegung um die Sonne im Lauf einestages

Basis der bürgerlichen Zeitrechnung: Definition der Dauer eines Tages = 24 Stunden für alle Tage des Jahres gleich lang die Zeit vergeht gleichmäßig während eines Tages gleichbedeutend mit der Einführung einer gedachten, mittleren Sonne, deren Kulminationen man im jeweiligen Ortsmeridian beobachten würde und die sich gleichmäßig schnell zwischen 2 Meridiandurchgängen bewegt.

Bekannte Aussagen aus der Naturbeobachtung: im November: Ende Januar: Es wird schon früh dunkel Es bleibt schon lange hell Dies sind zu beobachtende Folgen der Zeitgleichung! Die Zeitgleichung beschreibt den Unterschied in den Kulminationszeiten der wahren Sonne und der gedachten mittleren Sonne, ausgedrückt in der Ortszeit : Zeitgleichung = wahre Ortszeit minus mittlere Ortszeit

Jahresverlauf der Zeitgleichung (wahre Ortzeit minus mittlere Ortszeit) 20 wahre Sonne kulminiert VOR mittlerer Sonne 15 10 Abweichung (Minuten) 5 0-5 -10 1.01 10.01 19.01 28.01 6.02 15.02 24.02 4.03 13.03 22.03 31.03 9.04 18.04 27.04 6.05 15.05 24.05 02.06 11.06 20.06 29.06 8.07 17.07 26.07 4.08 13.08 22.08 31.08 9.09 18.09 27.09 6.10 15.10 24.10 2.11 11.11 20.11 29.11 8.12 17.12 26.12-15 -20 wahre Sonne kulminiert NACH mittlerer Sonne DATUM

Einflüsse auf den Jahresverlauf der Zeitgleichung: Zwei voneinander unabhängige Faktoren sind verantwortlich für den zeitlichen Verlauf, nämlich: a) die Bahnellipse der Erde bei ihrem Umlauf um die Sonne b) die Schiefe der Ekliptik (Erdachsenneigung gegen die Erdbahnebene)

Behandlung der Einflußfaktoren: Wegen der Unabhängigkeit der beiden Faktoren: a) Ellipse der Erdbahn b) Neigung der Erdachse kann der Einfluß jeder der Faktoren einzeln untersucht werden. Vor dieser Untersuchung soll jedoch noch einmal das 2. Kepler-Gesetz in Erinnerung gerufen werden.

Zeitlicher Vergleich von Kreis- und Ellipsenbahnbewegung Orte nach jeweils T/8 eines Bahnumlaufs, T = Gesamtumlaufszeit a a Planetenbahn a a b3 b2 Perihel b4 Sonne b1 Aphel Länge der Bahnstücke: a = konst. b1 < b2 < b3 < b4 Zur Geschwindigkeit: Auf der Kreisbahn ist die Geschwindigkeit überall gleich groß, auf der Ellipsenbahn ist die Geschwindigkeit im Aphel am kleinsten und nimmt zum Perihel zu, wo sie am größten ist. Danach nimmt die Geschwindigkeit wieder auf dem Weg zum Aphel ab. Gleichbedeutend damit ist die Aussage: Der Fahrstrahl des Planeten (Verbindungslinie Planet-Sonne) überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächenanteile der Ellipse.

Untersuchung Einflußfaktor Bahnellipse : Voraussetzungen: 1.) Erdachsenneigung bleibt unberücksichtigt, Annahme: Achsenneigung = 0 2.) wahre und mittlere Sonne bewegen sich in der gleichen Bahnebene, z.b. entlang des Erdäquators bzw. seiner Projektion auf die Himmelssphäre 3.) für einen Jahreslauf benötigen wahre und mittlere Sonne die gleiche Zeit T ( Umlaufszeit der Erde) 4.) die mittlere Sonne bewegt sich auf der Kreisbahn um die Erde mit gleichförmiger Geschwindigkeit 5.) die wahre Sonne bewegt sich auf der Ellipse mit jeweils verschiedenen Geschwindigkeiten analog dem 2.Kepler-Gesetz

Zeitgleichung: Einfluss der Ellipsenbewegung nach Perihel Erde vor Aphel vor nach mittlere Sonne wahre Sonne Beobachtung des Meridiandurchgangs von wahrer und mittlerer Sonne zu verschiedenen Zeiten (gelb, grün, rot, lila, gelb) im Jahr zwischen Aphel und Perihel und Perihel und Aphel.

Folgerungen aus der Ellipsenbewegung: Der Meridiandurchgang der wahren Sonne erfolgt a) zwischen Aphel und Perihel : VOR der mittleren Sonne; b) zwischen Perihel und Aphel: NACH der mittleren Sonne; c) im Perihel und Aphel : GLEICHZEITIG mit der mittleren Sonne; Die Periodizität dieses Verhaltens beträgt: Die Amplitude beträgt: 1 Jahr ca. 8 Minuten

Quelle: http://www.greier-greiner.at/hc/zeitgleichung.htm Blaue Kurve: Ergebnis aus der Betrachtung der Ellipsenbahn der wahren Sonne, d.h. die auf das Firmament projezierte Erdbewegung im Lauf eines Jahres

Untersuchung Einflußfaktor Erdachsenneigung : Voraussetzungen: 1.) wahre und mittlere Sonne bewegen sich im Jahreslauf gleich schnell (Annahme einer Kreisbahn), 2.) für einen Jahreslauf benötigen wahre und mittlere Sonne die gleiche Zeit T ( Umlaufszeit der Erde), 3.) die Bahnebenen von wahrer und mittlerer Sonne sind unterschiedlich und gegeneinander um die Erdachsenneigung geneigt, dabei ist die Bahnebene der mittleren Sonne = Erdäquator wahren Sonne = Ekliptik

Zeitgleichung: Einfluss der Schiefe der Ekliptik S H Meridian Erde Wahre Sonne ( Ekliptik ) W F Mittlere Sonne Wahre Sonne geht vor mittlerer Sonne durch den Meridian Start am Frühlingspunkt F, Beginn des Jahreslaufs; Beobachtung des Meridiandurchgangs nach einer bestimmten Zeit T, in der die wahre Sonne und mittlere Sonne die gleiche Wegstrecke (schwarze Pfeile) auf ihrer Bahn zurückgelegt haben. Der Meridiandurchgang erfolgt für die wahre Sonne (roter Meridian) früher als für die mittlere Sonne (grüner Meridian), wenn das erste Viertel des Bahnverlaufs (also zwischen Frühlingspunkt und Sommersonnenwende) betrachtet wird. Entsprechende Überlegungen sind für das 2. Viertel, 3. Viertel und 4.Viertel des Bahnverlaufs anzustellen. Das Ergebnis dieser Überlegungen ist auf der folgenden Seite zusammengefasst:

Folgerungen aus der Schiefe der Ekliptik: Der Meridiandurchgang der wahren Sonne erfolgt a) zwischen Frühlingspunkt F und Sommersonnenwende S : VOR der mittleren Sonne; b) zwischen Sommersonnenwende S und Herbstpunkt H : NACH der mittleren Sonne; c) zwischen Herbstpunkt H und Wintersonnenwende W : VOR der mittleren Sonne; d) zwischen Wintersonnenwende W und Frühlingspunkt F : NACH der mittleren Sonne; e) im Frühlings- und Herbstpunkt sowie zur Sommer- und Wintersonnenwende : GLEICHZEITIG mit der mittleren Sonne; Die Periode dieses Verhaltens beträgt: die Amplitude beträgt: ½ Jahr, ca. 11 Minuten Die Periodizität erfolgt ungleichförmig, weil die Abweichungen der ekliptikalen Bewegung zur Projektion auf die mittlere Bewegung in der Nähe des Frühlings- und Herbstpunktes maximal sind, während sie in der Nähe der Wendepunkte minimal (ähnlich) sind.

Quelle: http://www.greier-greiner.at/hc/zeitgleichung.htm Grüne Kurve: Rote Kurve: Ergebnis aus der Betrachtung der Achsenneigung Summe der blauen und roten Kurve als Gesamtergebnis der Zeitgleichung im Jahreslauf.

Einfluss des Wertes der Achsenneigung auf Zeitgleichung Tag: 4. Mai Beobachtungstag: 4.Mai, dargestellt sind Seitenansicht ( Side ) und von Norden ( Top ) bei unterschiedlichen angenommenen Achsenneigungen; Ergebnis: je größer die Achsenneigung, umso größer ist die Differenz des Meridiandurchgangs von wahrer und mittlerer Sonne an diesem Tag. (Quelle: http://www.analemma.com/pages/framespage.htm )

Fotomontage: Darstellung des wahren Sonnenstandes zur gleichen Uhrzeit Vom gleichen Beobachtungsort (in gleiche Richtung fotografiert) im Jahreslauf (Analemma) Quelle: http://www.spaceweather.com/swpod2006/24dec06/tezel1.jpg Sonnenstandaufnahmen von Tung Tezel (Türkei) während des ganzen Jahres 2006 vom gleichen Ort (Antalya) und zur gleiche Zeit; hinterlegt ist der Hintergrund der totalen Sonnenfinsternis vom 29.3., die hier zufällig ebenfalls mit abgebildet ist. Hinweis: Gut zu erkennen ist der Sonnenhöchststand am 21. Juni sowie der Sonnentiefststand am 21.Dezember. Die Daten fallen nahezu zusammen mit der Zeitgleichung = 0 (was überwiegend an der nahen Perihel (am 4.1.) und Aphel (4.Juli) liegt). Dagegen hat der Schnittpunkt der 8 nichts mit der den Tag- und Nachtgleichen im März bzw. September zu tun! Dies erkennt man gut an dem Tag der totalen Sonnenfinsternis (29.3.), die fast eine Woche NACH der Tag-und Nachtgleiche stattgefunden hat. Die Verbindungslinie der Scheitelpunkte der 8 ist fast identisch mit dem Ort der mittleren (unsichtbaren, weil künstlichen) Sonne. In dieser Innensicht (der Beobachter befindet sich auf der Erde!) durchläuft die wahre Sonne im Jahreslauf die untere Schleife der 8 im Uhrzeigersinn (d.h. sie steigt im rechten Ast ab 2.Jahrehälfte, wahre Sonne befindet sich westlich der mittleren Sonne und geht deshalb vor ihr unter! und steigt im linken Ast auf 1.Jahreshälfte, wahre Sonne befindet sich östlich der mittleren Sonne und geht deshalb nach ihr unter!).

Analemma in der Uhrendarstellung Bei dieser Uhr der Firma GEOCHRON ist die Erde (in der Außenansicht, Beobachter im Weltraum) mit der beleuchteten Phase zu jeder Tagesund Jahreszeit dargestellt. Links und rechts sind die Orte des Sonnenauf- bzw. Sonnenuntergangs auf der Erde zu erkennen, in der Mitte ist der Mittagsmeridian (12-Uhr- Meridian der mittleren Sonne) erkennbar. Wieder ist das Analemma zu sehen (die wahre Sonne als dicker Punkt auf der 8 ). Weil es sich hier um eine Außensicht handelt, durchläuft die wahre Sonne die untere Schleife der 8 GEGEN den Uhrzeigersinn, d.h. sie steigt im linken Ast ab (2.Jahreshälfte, geht also vor der mittleren Sonne unter bzw. durch den Meridian) und steigt im rechten Ast auf (1.Jahreshälfte, geht also nach der mittleren Sonne unter bzw, durch den Meridian). Gut erkennbar ist, dass der Schnittpunkt der beiden Schleifen bei einem Sonnenstand von 10 nördlicher Breite liegt (also NICHT zur Tag-und Nachtgleiche). Außerdem ist auch gut ersichtlich, dass die Verbindungslinie der beiden Scheitelpunkte leicht gedreht ist gegenüber dem Mittagsmeridian der mittleren Sonne.

Analemma auf dem Mars (Quelle:http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap061230.html) Aufnahmenserie der Pathfinder-Sonde auf Mars in 1997

Erklärung des MARS - Analemmas MARS: Achsenneigung: 25 12 Rotationszeit: 24 h 37 m Umlaufszeit: 686,98 Tage Exzentrizität: 0,093 (zum Vgl. Erde: 0,017) Quelle: http://www.giss.nasa.gov/research/briefs/allison_02/ Ort der Pathfinder-Sonde: Sagan Memorial Station (Zeiten sind die verschiedenen Sonnenaufgangszeiten im Mars-Jahr) Beträgt die Abweichung auf der Erde (zwischen wahrer Sonne und mittlerer Sonne) -16 Minuten / + 14 Minuten, so sind es auf Mars: -50 Minuten / + 40 Minuten!

Quelle: Analemmas anderer Planeten http://www.analemma.com/pages/framespage.html Neigung: 25,19 3,13 26,73 Exzentrizität: 0,09340 0,04850 0,05600 Rotationszeit: 24,66 h 9,93 h 10,66 h Jahreslänge: 1,88 J 11,86 J 24,42 J Neigung: 97 29,56 122,46 Exzentrizität: 0,04630 0,00859 0,24880 Rotationszeit: 17,24 h 16,11 h 153,28 h Jahreslänge: 83,75 J 163,72 J 247,92 J Hinweis: Für die inneren Planeten Merkur und Venus existieren keine Analemmas, weil die Rotationsdauern dieser Planeten in der Nähe ihrer Umlaufszeiten um die Sonne liegen.

Danke für die Aufmerksamkeit!!! Quellennachweise: a) http://www.zum.de/faecher/materialien/gebhardt/astronomie/zeitglei.html b) http://www.analemma.com c) http://www.analemma.com/pages/framespage.html d) http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap061230.html e) http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap061223.html f) http://www.giss.nasa.gov/research/briefs/allison_02/