Astronomische Karte, jede kartografische Darstellung der Sterne, Galaxien oder Oberflächen der Planeten und des Mondes. Moderne Karten dieser Art basieren auf einem Koordinatensystem analog zu geografischer Breite und Länge. In den meisten Fällen werden moderne Karten aus fotografischen Beobachtungen zusammengestellt, die entweder mit erdgestützten Geräten oder mit Instrumenten an Bord von Raumfahrzeugen gemacht wurden.
Natur und Bedeutung
Die helleren Sterne und Sterngruppierungen sind für einen geübten Beobachter leicht zu erkennen. Die viel zahlreicheren schwächeren Himmelskörper können nur mit Hilfe von astronomischen Karten, Katalogen und in einigen Fällen Almanachen lokalisiert und identifiziert werden.
Die ersten astronomischen Karten, Globen und Zeichnungen, die oft mit fantastischen Figuren verziert waren, zeigten die Sternbilder, erkennbare Gruppierungen heller Sterne, die unter fantasievoll ausgewählten Namen bekannt sind und seit vielen Jahrhunderten sowohl eine Freude für den Menschen als auch eine verlässliche Hilfe für die Navigation sind. Einige königliche ägyptische Gräber aus dem 2. Jahrtausend v. Chr. Enthalten Gemälde von Sternbildfiguren, die jedoch nicht als genaue Karten angesehen werden können. Klassische griechische Astronomen verwendeten Karten und Globen; Leider sind keine Beispiele erhalten. Es sind noch zahlreiche kleine himmlische Metallkugeln von islamischen Machern ab dem 11. Jahrhundert erhalten. Die ersten gedruckten Planisphären (Darstellungen der Himmelskugel auf einer ebenen Fläche) wurden 1515 hergestellt, und etwa zur gleichen Zeit erschienen gedruckte Himmelskugeln.
Die teleskopische Astronomie begann 1609 und Ende des 17. Jahrhunderts wurde das Teleskop zur Kartierung der Sterne eingesetzt. In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts gab die Fotografie einen starken Impuls für die präzise Kartenerstellung und gipfelte in den 1950er Jahren in der Veröffentlichung der Sky Survey der National Geographic Society - Palomar Observatory, einer Darstellung des Teils des Himmels, der vom Palomar Observatory in Kalifornien aus sichtbar ist.
Viele moderne Karten, die von Amateur- und professionellen Beobachtern des Himmels verwendet werden, zeigen Sterne, dunkle Nebel aus dunklem Staub und helle Nebel (Massen von zarter, leuchtender Materie). Spezielle Karten zeigen Radiostrahlungsquellen, Infrarotstrahlungsquellen und quasi-stellare Objekte mit sehr großen Rotverschiebungen (die Spektrallinien sind in Richtung längerer Wellenlängen verschoben) und sehr kleinen Bildern. Astronomen des 20. Jahrhunderts teilten den gesamten Himmel in 88 Gebiete oder Sternbilder auf; Dieses internationale System kodifiziert die Benennung von Sternen und Sternmustern, die in prähistorischen Zeiten begann. Ursprünglich wurden nur die hellsten Sterne und auffälligsten Muster benannt, wahrscheinlich basierend auf dem tatsächlichen Erscheinungsbild der Konfigurationen. Seit dem 16. Jahrhundert haben Seefahrer und Astronomen nach und nach alle Bereiche ausgefüllt, die von den Alten nicht ausgewiesen wurden.
Die Himmelssphäre
Für jeden Beobachter, ob alt oder neu, erscheint der Nachthimmel als eine am Horizont ruhende Hemisphäre. Folglich sind die einfachsten Beschreibungen der Sternmuster und der Bewegungen der Himmelskörper diejenigen, die auf der Oberfläche einer Kugel dargestellt werden.
Die tägliche Rotation der Erde nach Osten um ihre Achse erzeugt eine scheinbare tägliche Rotation der Sternenkugel nach Westen. Die Sterne scheinen sich also um einen nördlichen oder südlichen Himmelspol zu drehen, die Projektion der eigenen Pole der Erde in den Weltraum. Äquidistant von den beiden Polen ist der Himmelsäquator; Dieser große Kreis ist die Projektion des Erdäquators in den Weltraum.
Hier ist die Himmelskugel von einem mittleren nördlichen Breitengrad aus dargestellt dargestellt. Ein Teil des Himmels neben einem Himmelspol ist immer sichtbar (der schattierte Bereich im Diagramm), und ein gleicher Bereich um den gegenüberliegenden Pol ist unter dem Horizont immer unsichtbar. Der Rest der Himmelssphäre scheint sich jeden Tag zu erheben und zu setzen. Für jeden anderen Breitengrad ist der bestimmte sichtbare oder unsichtbare Teil des Himmels unterschiedlich, und das Diagramm muss neu gezeichnet werden. Ein Beobachter am Nordpol der Erde konnte nur die Sterne der nördlichen Himmelshalbkugel beobachten. Ein Beobachter am Äquator könnte jedoch die gesamte Himmelssphäre sehen, während ihn die tägliche Bewegung der Erde herumtrug.
Zusätzlich zu ihrer scheinbaren täglichen Bewegung um die Erde haben Sonne, Mond und Planeten des Sonnensystems ihre eigenen Bewegungen in Bezug auf die Sternenkugel. Da die Brillanz der Sonne die Hintergrundsterne nicht sichtbar macht, dauerte es viele Jahrhunderte, bis Beobachter den genauen Weg der Sonne durch die Sternbilder entdeckten, die heute als Tierkreiszeichen bezeichnet werden. Der große Kreis des Tierkreises, den die Sonne auf ihrem jährlichen Kreislauf verfolgt, ist die Ekliptik (so genannt, weil Finsternisse auftreten können, wenn der Mond sie überquert).
Vom Weltraum aus gesehen dreht sich die Erde langsam in einer festen Ebene, der Ekliptikebene, um die Sonne. Eine Linie senkrecht zu dieser Ebene definiert den Ekliptikpol, und es spielt keine Rolle, ob diese Linie von der Erde oder von der Sonne in den Weltraum projiziert wird. Wichtig ist nur die Richtung, denn der Himmel ist so weit entfernt, dass der Ekliptikpol auf einen einzigartigen Punkt auf der Himmelskugel fallen muss.
Die Hauptplaneten im Sonnensystem drehen sich um die Sonne in fast derselben Ebene wie die Erdumlaufbahn, und ihre Bewegungen werden daher fast, aber selten genau auf die Ekliptik auf die Himmelskugel projiziert. Die Umlaufbahn des Mondes ist von dieser Ebene um etwa fünf Grad geneigt, und daher weicht seine Position am Himmel stärker von der Ekliptik ab als die der anderen Planeten.
Da das blendende Sonnenlicht einige Sterne blockiert, hängen die sichtbaren Konstellationen von der Position der Erde in ihrer Umlaufbahn ab, dh vom scheinbaren Ort der Sonne. Die um Mitternacht sichtbaren Sterne verschieben sich jedes Mal um Mitternacht um etwa ein Grad nach Westen, wenn die Sonne in ihrer scheinbaren Bewegung nach Osten voranschreitet. Sterne, die im September um Mitternacht sichtbar sind, werden 180 Tage später im März von der schillernden Mittagssonne verdeckt.
Warum sich der Ekliptik- und der Himmelsäquator in einem Winkel von 23,44 ° treffen, ist ein ungeklärtes Rätsel, das aus der Vergangenheit der Erde stammt. Der Winkel ändert sich aufgrund von durch Mond und Planeten verursachten Gravitationsstörungen auf der Erde allmählich um kleine Beträge. Die Ekliptikebene ist vergleichsweise stabil, aber die Äquatorialebene verschiebt sich kontinuierlich, wenn die Rotationsachse der Erde ihre Richtung im Raum ändert. Die aufeinanderfolgenden Positionen der Himmelspole zeichnen große Kreise am Himmel mit einem Zeitraum von etwa 26.000 Jahren nach. Dieses Phänomen, das als Präzession der Äquinoktien bekannt ist, führt dazu, dass eine Reihe verschiedener Sterne wiederum zu Polsternen werden. Polaris, der heutige Polstern, wird um das Jahr 2100 ce dem nördlichen Himmelspol am nächsten kommen. Zum Zeitpunkt des Baus der Pyramiden diente Thuban im Sternbild Draco als Polstern, und in etwa 12.000 Jahren wird sich der Stern Vega erster Größe in der Nähe des nördlichen Himmelspols befinden. Durch die Präzession sind die Koordinatensysteme auf präzisen Sternenkarten auch nur für eine bestimmte Epoche anwendbar.
Himmelskoordinatensysteme
Das Horizontsystem
Das einfache Altazimut-System, das von einem bestimmten Ort abhängt, gibt Positionen nach Höhe (Winkelhöhe von der Horizontebene) und Azimut (Winkel im Uhrzeigersinn um den Horizont, normalerweise beginnend von Norden) an. Linien gleicher Höhe um den Himmel werden Almukantare genannt. Das Horizontsystem ist sowohl in der Navigation als auch in der terrestrischen Vermessung von grundlegender Bedeutung. Für die Kartierung der Sterne sind jedoch Koordinaten, die in Bezug auf die Himmelskugel selbst festgelegt sind (wie das Ekliptik- oder Äquatorialsystem), weitaus besser geeignet.
Das Ekliptiksystem
Der himmlische Längen- und Breitengrad wird in Bezug auf die Ekliptik- und Ekliptikpole definiert. Die himmlische Länge wird vom aufsteigenden Schnittpunkt der Ekliptik mit dem Äquator, einer Position, die als „erster Punkt des Widders“ bekannt ist, und dem Ort der Sonne zum Zeitpunkt des Frühlingsäquinoktiums um den 21. März nach Osten gemessen. Der erste Punkt des Widders wird durch die Hörner des Widders (♈) symbolisiert.
Im Gegensatz zum Himmelsäquator ist die Ekliptik zwischen den Sternen fixiert; Die ekliptische Länge eines bestimmten Sterns nimmt jedoch aufgrund der Präzessionsbewegung des Äquators - ähnlich der Präzessionsbewegung der Spitze eines Kindes - um 1,396 ° pro Jahrhundert zu, wodurch sich der erste Punkt des Widders verschiebt. Die ersten 30 ° entlang der Ekliptik werden nominell als Zeichen Widder bezeichnet, obwohl dieser Teil der Ekliptik nun vorwärts in das Sternbild Fische übergegangen ist. Ekliptische Koordinaten überwogen in der westlichen Astronomie bis zur Renaissance. (Im Gegensatz dazu verwendeten chinesische Astronomen immer ein äquatoriales System.) Mit dem Aufkommen nationaler nautischer Almanache gewann das äquatoriale System, das besser für Beobachtung und Navigation geeignet ist, an Bedeutung.
Das äquatoriale System
Basierend auf dem Himmelsäquator und den Polen sind die Äquatorialkoordinaten, der rechte Auf- und Abstieg, direkt analog zum terrestrischen Längen- und Breitengrad. Der rechte Aufstieg, gemessen vom ersten Punkt des Widders nach Osten (siehe direkt oben), wird üblicherweise in 24 Stunden anstatt in 360 ° unterteilt, wodurch das uhrähnliche Verhalten der Kugel betont wird. Genaue äquatoriale Positionen müssen für ein bestimmtes Jahr angegeben werden, da die Präzessionsbewegung die gemessenen Koordinaten kontinuierlich ändert.
