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| 1. Einleitung |
| 2. Arten von Sternkarten |
| 3. Entfernungsmessungen am Himmel |
| 4. Das äquatoriale Koordinatensystem |
| 5. Die Ekliptik |
| 6. Darstellung von Sternen, Sternbildern und Himmelsobjekten |
Sternkarten sind das wichtigste Handwerkszeug des Ameteurastronomen. Analog zur Landkarte dienen sie der Orientierung am Sternenhimmel und dem Lokalisieren von astronomischen Objekten. Jeder Himmelsbeobachter benötigt eine Sternkarte, egal mit welchen Geräten er beobachtet.
Es gibt zahlreiche Ausführungen von Sternkarten. Hier werden die wichtigsten und gängigsten Arten erläutert. Ich beschränke mich auf Sternkarten in gedruckter Form. Digitale Sternkarten und Astro-Software bieten ein so breites Funktionsspektrum, dass eine Erläuterung hier den Rahmen sprengen würde. Das Grundprinzip von Sternkarten kommt auch hier zur Anwendung. Bei digitalen Versionen sei auf das Handbuch der Software verwiesen. Dennoch ist diese sog. Planetariumssoftware ein sehr gutes Hilfsmittel zur Erlernung der Orientierung und Beobachtungsplanung. Die Sternkarte mit dem Orion (unten) wurde beispielsweise mit der sehr guten Software Stellarium (Freeware) erstellt.
Das ist die Ausführung, die am stärksten Verbreitet ist und die sich der Laie und Anfänger am ehesten unter "Sternkarte" vorstellt. Es ist eine Kartenform, die als Poster oder analog zu Landkarten in gefalteter Form mit Begleitheft verkauft wird. Der Sternenhimmel ist bei ihnen auf einen Kreis projiziert.
Dies sind die übersichtlichsten Sternkarten und daher die für den Anfänger geeignetsten Versionen. Auf ihnen sind meistens, aber nicht immer, Sterne bis zur 6. Größenklasse (Magnitude, siehe unten) eingezeichnet. Die genaue Grenzgröße ist der Beschreibung der Sternkarte zu entnehmen.
Da Handkarten dem unten gezeigten Orion-Ausschnitt ähnlich sehen, wird hier auf eine weitere Abbildung verzichtet.
Sternatlanten sind Bücher, die Sternkarten des gesamten Himmels enthalten. Der Sternenhimmel ist hierbei analog zum Atlas in Kartenblätter aufgeteilt. Da hier der gesamte Himmel auf eine größere Fläche aufgeteilt ist, werden mehr und lichtschwächere Objekte eingezeichnet.
Die Abbildung zeigt eine Seite eines Sternatlas am Beispiel des "Atlas für Himmelsbeobachter" von Erich Karkoschka, ein Standardwerk unter Einsteigern. Man erkennt die Übersichts- sowie Detailkarten (im Kreis) und auf der linken Seite die Erläuterungen.
Sternatlanten sind für die Beobachtung mit Fernglas, Teleskop und für die Astrofotografie konzipiert. Sie enthalten sehr lichtschwache Sterne. Die Grenzgröße muss der jeweiligen Besachreibung entnommen werden.
Drehbare Sternkarten sind eine Sonderform der Handkarte, die zum Einstellen des aktuell sichtbaren Himmelsausschnitts verwendet werden. Sie enthalten zu Gunsten der Übersicht auf der relativ kleinen Karte meistens weniger Sterne als andere Sternkartentypen. Sie gelten streng genommen nur für eine bestimmte geographische Breite, für im deutschsprachigen Raum vertriebene Karten ist dies in der Regel 50 Grad nördlicher Breite. Das entspricht etwa der von Frankfurt am Main. Innerhalb Mitteleuropas sind die Abweichungen am realen Sternenhimmel jedoch vernachlässigbar.
Drehbare Sternkarten bestehen aus einer Folie mit durchsichtigem, elliptischem Ausschnitt, die auf dem Sternkartenhintergrund gedreht werden kann. Die drehbare Folie hat am Rand die Uhrzeit aufgedruckt. Der Sternkartenrand hingegen enthält die Monate mit Tageseinteilung, darüber ist der Rektaszensionskreis aufgetragen. Bringt man nun die aktuelle Uhrzeit mit dem Datum durch Drehen der durchsichtigen Folie zur Deckung, zeigt die Karte den aktuellen Himmelsausschnitt.
Die folgende Abbildung zeigt eine drehbare Sternkarte:
Nun kommen die aufgedruckten Himmelsrichtungen und der Zenit (der Punkt direkt oberhalb des Beobachters bzw. der höchste Punkt am Himmel) ins Spiel. Man hält die Karte so, dass auf ihr die Himmelsrichtung, in die man blickt, nach unten zeigt. Nun kann man das Sternkartenbild mit dem Himmel vergleichen, und die Sternbilder lassen sich leicht identifizieren. Im Falle von Zenitbeobachtungen hält man die Karte über den Kopf und richtet sie entsprechend den Himmelsrichtungen aus.
Bei bekannten Koordinaten eines Himmelsobjektes benutzt man den Rektaszensionskreis und den Deklinations-Zeiger. Der Zeiger wird mit der Rektaszension zur Deckung gebracht. An der Deklinationsskala lässt sich nun die Position des Objekts am Himmel ablesen.
Viele drehbare Sternkarten haben individuelle Ausstattungs- und Bedienungsmerkmale, die der jeweiligen Anleitung zu entnehmen sind.
Die nachstehende Abbildung zeigt eine moderne Sternkarte der Region des Sternbilds Orion und seiner Umgebung. Man erkennt die verschiedenen Farben der Sterne sowie das äquatoriale Koordinatensystem. Die größeren Nebel sind als flächenhafte Objekte dargestellt. Alle Features dieser Sternkarte lernen Sie in diesem Artikel kennen.
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Karte erstellt mit Stellarium (www.stellarium.org/de)
Entfernungen am Himmel werden in Grad gemessen: Ein Vollkreis am Horizont bzw. der Kreis Zenit - Nordpunkt - Südpunkt - Zenit entsprechen 360 Grad. Der Halbkreis Westpunkt - Zenit - Ostpunkt entspricht analog 180 Grad. Jedes Grad wird in Bogenminuten unterteilt: Ein Grad besteht aus 60 Bogenminuten. Die Bogenminute wiederum setzt sich aus 60 Bogensekunden zusammen. Sind Distanzen, beispielsweise enge Doppelsterne, kleiner als eine Bogensekunde, wird die Bogensekunde in Dezimalzahlen aufgeteilt, beispielsweise 0,8 Bogensekunden. In astronomischen Texten wird die Schreibweise an die englische Schreibweise der Uhrzeit angelehnt: Die Distanz 23 Grad, 17 Bogenminuten und 11 Bogensekunden wird folgendermaßen geschrieben: 23°17'11''.
In jüngerer Zeit werden Grad und Bogenminuten in der Regel in Dezimalzahlen angegeben. Beispielsweise entsprechen 1°30' 1,5 Grad.
Auch die scheinbaren Durchmesser von astronomischen Objekten werden auf diese Weise gemessen. Der Vollmond hat beispielsweise einen mittleren scheinbaren Durchmesser von 32 Bogenminuten (entspricht 1920 Bogensekunden).
Die ausgetreckte Hand eignet sich auch, um Entfernungen in Grad grob abzuschätzen: Die austestreckte Faust entspricht etwa einem Winkel von zehn Grad, die gespreizte Hand überbrückt einen Winkel von ca. 25 Grad. Diese Angaben sind nur grobe Richtwerte und hängen von der Armlänge und Größe der Hand ab.
In Sternkarten werden äquatoriale Koordinaten angewendet. Hierbei werden die terrestrischen Koordinaten auf die scheinbare Himmelskugel projiziert. Die Koordinaten werden dann Deklination und Rektaszension genannt.
Die Grafik veranschaulicht den Zusammenhang zwischen geografischen Koordinaten und dem äquatorialen Koordinatensystem. Erläuterungen siehe Text.
Bild: Ulrich Fuchs; Beschriftungen ergänzt. Das Bild steht unter der GNU-Lizenz für freie Publikationen.
Die Himmelspole werden definiert, indem die geografischen Pole der Erde gedanklich zum Himmel verlängert werden. Der Punkt, an dem die Polachse die scheinbare Himmelskugel durchstoßen würde, ist der Himmelsnord- bzw. Südpol.
Die Deklination ist die "Höhe am Himmel". Sie ist analog zur geografischen Breite aufzufassen. Die Deklination ist definiert, indem die geografischen Breitengrade der Erde auf die Himmelskugel projiziert werden. Der Himmelsäquator entspricht dem Äquator der Erde und hat die Deklination null Grad. Die Himmelspole haben analog die Koordinaten 90 Grad bzw. -90 Grad. Die Abstände zwischen zwei Grad sind stets gleich und konvergieren nicht in Richtung Himmelspol.
Dennoch verdichten sich auf vielen Sternkarten die Deklinationskreise zu den Himmelspolen. Dieser Effekt entsteht dadurch, dass auf Sternkarten eine kugelförmige Oberfläche (wir schauen in Richtung Himmel auf eine scheinbare Hohlkugel) in die Ebene projiziert wird. Hierbei sind Verzerrungen unvermeidlich.
Die Deklination wird oft mit einem kleinen griechischen Delta abgekürzt.
Das Analogon zur geografischen Länge, die Rektaszension, ist etwas komplizierter definiert. Sie ist in 24 Stunden unterteilt. Jede Stunde besteht aus 60 Minuten, jede Minute aus 60 Sekunden. Eine Stunde besteht also aus 15 Grad. Eine Minute besteht folglich aus 0,25 Grad bzw. 15 Bogenminuten. Jede Sekunde In Rektaszension besteht wiederum aus 15 Bogensekunden. Die Zählung erfolgt aufwärts von West nach Ost.
Der Nullpunkt der Rektaszension ist der sog. Frühlingspunkt. Dieser ist per Definition der Punkt, an dem die Sonne auf der Ekliptik (siehe unten) den Himmelsäquator von Süden her schneidet. Dieser Termin ist die Frühjahrs-Tagundnachtgleiche (Frühlingsanfang).
Die Rektaszensionskreise stehen senkrecht zur Deklination und konvergieren in Richtung Himmelspole.
Sie wird mit R.A. (engl. "Right Ascension") bzw. mit einem kleinen griechischen Alpha abgekürzt.
Neben dem Himmelsäquator findet man auf Sternkarten einen zweiten, wichtigen Großkreis: Die Ekliptik. Häufig ist sie in roter Farbe eingezeichnet.
Die Ekliptik ist die scheinbare Bahn der Sonne am Taghimmel, die sie im Laufe eines Jahres durchläuft. Sie ist also ein Abbild der Bahn der Erde um die Sonne. Bei genauem Nachmessen merkt man, dass die Ekliptik kein exakter Kreis, sondern eine Ellipse ist. Sie ist um 23,5 Grad gegen den Himmelsäquator versetzt. Dies entspricht der Neigung der Erdachse gegenüber der Senkrechten auf der Bahnebene. Wäre die Erdachse nicht geneigt, würden Ekliptik und Himmelsäquator, von der elliptischen Verzerrung der Ekliptik gegenüber des Äquator-Kreises abgesehen, zusammen fallen.
Zwei wichtige Punkte sind der bereits erklärte Frühlingspunkt und der Herbstpunkt. Im Frühlingspunkt (Rektaszension 0h) schneidet die Sonne den Himmelsäquator von Süden her. Im Herbstpunkt (Rektaszension 12h) überquert die Sonne den Himmelsäquator aus nördlicher Richtung. Diese Zeitpunkte sind die Tagundnachtgleichen bzw. Frühlings- und Herbstanfang.
Die Ekliptik ist von elementarer Bedeutung, da sich in ihrer unmittelbaren Nähe die Planeten (ausser Pluto), die Sonne und der Mond sowie die große Mehrheit aller Asteroiden bewegen.
Sterne werden als verschieden große Kreise dargestellt. Die Größe dieses Kreises repräsentiert die scheinbare Helligkeit des Sterns. Sie ist folgendermaßen definiert:
Der Helligkeitsunterschied zwischen zwei Größenklaasen beträgt 2,512. Die Helligkeit steigt hierbei mit sinkender Zahl. Ein Stern 3. Größe ist also 2,512 mal heller als ein Stern 4. Größe und umgekehrt. Der Helligkeitsunterschied zwischen fünf Größenklassen beträgt per Definition exakt hundert. Hieraus leitet sich auch der Helligkeitsunterschied zwischen zwei Größenklassen ab: Die fünfte Wurzel aus 100 beträgt 2,512.
Diese scheinbare Helligkeit gibt die Helligkeit an, mit der man den Stern sieht. Sie ist nicht mit der absoluten Helligkeit zu verwechseln. Sie gibt an, mit welcher Helligkeit ein Stern in der Standardentfernung von 32,6 Lichtjahren (zehn Parsec) erscheinen würde.
Die Einheit der Helligkeit ist die Magnitude (abgekürzt "m" oder "mag"). Großgeschrieben steht sie für absolute, und kleingeschrieben für scheinbare Helligkeiten.
Die Benennung von Sternen erfolgt bei hellen oder mythologisch wichtigen Sternen mit ihrem Eigennamen. Helle bis mittelhelle Sterne werden mit einem kleinen griechischen Buchstaben und dem lateinischen Genitiv des Sternbildnamens benannt. Die Reihenfolge der Buchstaben von Alpha bis Omega geht hierbei in der Regel nach der Helligkeit. In wenigen Fällen ist die Mythologie vorrangig. Der hellste Stern des Orion heisst beispielsweise Beteigeuse. Die Bezeichnung mit griechichen Buchstaben ist "Alpha Orionis". In Sternkarten und Katalogen wird in der Regel die offizielle Abkürzung des lateinischen Sternbildnamen verwendet. Beteigeuse wird hier als "Alpha Ori" angegeben.
Eine weitere Bezeichnung ist die Flamsteed-Nummer. Hierbei werden die hellen bis schwächeren Sterne eines Sternbildes in der Reihenfolge der ansteigenden Rektaszension durchnummeriert.
In ausführlichen Sternatlanten erhalten die schwachen Sterne lediglich Katalognummern. Eine Auflistung und Erläuterung der verschiedenen, zahlreichen Kataloge würde hier den Rahmen sprengen.
In vielen Sternkarten sind die Sterne in verschiedenen Farben dargestellt, wobei jede Farbe eine Spektralklasse repräsentiert.
Doppel- und Mehrfachsterne sowie veränderliche Sterne haben individuelle Markierungen, die der Legende der Karte zu entnehmen sind.
Sternbilder werden in Form von sog. Skelettkarten dargestellt. Hierbei werden die hellsten und auffälligsten Sterne mit Strichen zu Figuren verbunden. Diese Verbindungslinien der Sterne sind im Gegensatz zu den Sternbildgrenzen nicht verbindlich festgelegt. Die Darstellung hängt also mitunter vom Autor der Karte ab. Die eingezeichneten Sternbildgrenzen der 88 offiziellen Sternbilder sind von der Internationalen Astronomischen Union (IAU) verbindlich festgelegt worden.
Die folgende Grafik zeigt eine Skelettkarte des Großen Wagen mit Sternbildgrenzen.
Grafik erstellt mit CalSky (www.calsky.de)
Objekte des Sonnensystems sind von speziellen Aufsuchkarten abgesehen generell nicht auf Sternkarten eingezeichnet. Sie verändern täglich ihre Position. In aller Regel laufen sie auf der Ekliptik (Sonne) oder in ihrer unmittelbaren Nähe. Aufgrund ihrer hohen Bahnneigungen zur Ekliptik können Kometen und selten Asteroiden weit abseits der Ekliptik stehen.
Sternhaufen, Nebel und Galaxien haben individuelle Symbole, die in der Legende der Karte zu finden sind.
Die Milchstraße wird meistens als schwaches, transparentes Band eingezeichnet. Ihre Grenzen sind jedoch nicht als absolute Begrenzungen anzusehen, da sie an den Rändern diffus in den Himmelshintergrund übergeht. Die Grenzen der Milchstraße hängen also auch von der Himmelsaufhellung ab. Selten wird die Milchstraße auch einfach durch Linien dargestellt, die den zentralen Bereichen der Milchstrasse folgen.
Deep-Sky-Objekte, die eine größere Ausdehnung haben, werden auf einigen Karten mit ihren groben Umrissen dargestellt. Es ist vom Autor der Karte abhängig, ob die fotografische oder visuelle Ausdehnung eingezeichnet ist.
Die wichtigsten Kataloge, die in gängigen Sternkarten verwendet werden, sind der Messier-Katalog, der New General Catalogue (NGC) und der Index-Catalogue. In Sternkarten stehen Messier-Objekte mit einem großen "M" gefolgt von der Katalog-Nummer, zum Beispiel "M 31". NGC-Objekte sind mit der Katalognummer allein oder mit einem vorgestellten "NGC" notiert. Dar Nordamerikanebel hat hier die Katalog-Nummer 7000. Er wird auf Sternkarten mit "7000" oder "NGC 7000" notiert.
