Armillarsphäre oder Weltmaschine

Die auf dem Foto gezeigte Armillarsphäre ist ein sehr einfaches Modell dieses alten astronomischen Gerätes. Es ist aus Holz gefertigt. Üblicherweise waren Armillarsphären jedoch aus Metall. Die Armillarsphäre zählt zu einem der ältesten astronomischen Geräten überhaupt.

Mit einer Armillarsphäre (von lateinisch Armillaris = Ring und Sphaera = Kugel) lässt sich die Bewegung von Himmelskörpern darstellen. Grundsätzlich gilt dies für jede geografische Position und jeden beliebigen Zeitpunkt.

Wie der Name schon andeutet, handelt es sich um ein Instrument aus verschiedenen Ringen, die zum Teil fest montiert, zum Teil aber auch drehbar sind. Im Mittelpunkt der Weltmaschine befindet sich der Erde, die durch eine kleine Kugel angedeutet wird. Hier steht ein gedachter Beobachter, über dem sich das Firmament aufspannt.

Der äußerste große Kreis der Armillarsphäre steht für den Himmelsmeridian und trägt eine Breitenskala. Der Meridian und sein Gegenstück - der Horizont - sind in der Astronomie zwei wichtige Begriffe. Bei beiden handelt es sich um so genannte Großkreise, d.h. ihr Mittelpunkt ist zugleich der Mittelpunkt der Kugel. Der Horizont bezeichnet die für den Beobachter sichtbare Grenzlinie zwischen Himmel und Erde. Der Meridian schneidet diese senkrecht und durchläuft Zenit und Nadir. Der Zenit ist der Punkt, der sich senkrecht über einem Beobachter befindet, der Nadir der dazugehörige Fußpunkt. 

In diesem Beispiel ist der Meridian auf den 45. Breitengrad eingestellt, d.h. der gedachte Beobachter befindet sich etwa auf der Höhe von Norditalien. Den gewünschten Breitengrad kann man am Verbindungspunkt zum Fuß der Armillarsphäre verändern. Genauer gesagt wird die geografische Breite am Zenit abgelesen. Am gegenüberliegenden Punkt, dem Nadir, steht die Gradzahl mit umgekehrtem Vorzeichen. Würde man die Armillarsphäre weiter kippen, so dass der Metallstab in der Mitte waagerecht stünde (0°), so hätte man beispielsweise eine Ansicht für einen Beobachter am Äquator. Zeigt die Spitze der Armillarsphäre senkrecht nach oben, steht der Beobachter am Nordpol.

Aus Papier gefertigt ist die Ekliptik, ein weiterer Großkreis, auf dem die Sonne im Verlauf eines Jahres scheinbar um die Erde rotiert, wenn man sie immer um 12 Uhr mittags betrachtet. Auf der Ekliptik sind die Sternkreiszeichen eingezeichnet, denn die Sonne durchläuft im Jahresverlauf die zwölf Tierkreiszeichen.

Insgesamt gibt es heute 88 Sternbilder, die Orientierung am Firmament geben sollen, denn ohne Teleskop sind bei Nacht von der Erde aus einige Tausend Sterne zu sehen. Eine Aufteilung des nächtlichen Himmels gleich einem Puzzle anhand von Sternbildern, um das ganze übersichtlicher zu gestalten, wurde schon zu Zeiten der Babylonier und früher als sinnvoll erkannt. Die heute 88 Regionen der Sternbilder schließen nahtlos aneinander an und deren Grenzen sind international vereinbart.

Die Babylonieren sollen es gewesen sein, die die zwölf Tierkreiszeichen benannten, die in einem Streifen um die Ekliptik lagen, mit dem Widder als Frühlingspunkt. Nach Osten wurde der Großkreis der Ekliptik in zwölf gleich große Abschnitte zu je 30 Grad unterteilt (360°/12 = 30°), die sogenannten Tierkreiszeichen. Zwar haben diese ihre Namen von den Ekliptiksternbildern, aber ihre Positionen stimmen heute nicht mehr überein. So hat sich zum Beispiel der Frühlingspunkt zum Sternbild Fische hin verschoben. 

Zu Zeiten der Babyloniere war es jedoch so, dass zur Zeit des Frühlings-Tagundnachgleiche, also um den 20. März herum der Ort, an dem man bei Tag die Sonne sah, sich bei Nacht die Position des Sternbildes Widders befand. Einen Monat später galt dies für das Sternbild des Stieres.

Heute gibt es 13 Ekliptiksternbilder. Neben den Tierkreiszeichen ist dies auch der Schlangenträger. Nicht nur die Sonne bewegt sich scheinbar entlang der Ekliptik vor den Fixsternen. Dies gilt auch in Näherung für die Planeten und wird verständlich, wenn man sich bewusst macht, dass sich die Sonne mit ihren Planeten in ener Ebene befinden.

ArmillarsphäreDie Ebene senkrecht zum Himmelsmeriadian stellt den Himmelsäquator dar. Auf ihr befinden sich die Stundenangaben (1 bis 24) sowie die Gradzahlen (0 bis 360). Er stellt zugleich den Kreis für den Weg dar, den die Sonne in 24 Stunden am Tag des astronmomischen Frühlingsanfangs und Herbstanfangs zurücklegt.

Ein ganz besonderer Punkt ist der so genannten Frühlingspunkt. Dort schneidet der Himmelsäquator die Ekliptik. Dort befindet sich außerdem das Sternbild Fische. Im Sternbild Waage liegt der Herbstpunkt. Auch hier schneidet die Himmelsäquator wieder die Ekliptik. An diesen beiden besonderen Daten sind Tag und Nacht jeweils genau 12 Stunden lang. Man bezeichnet dies auch als Tagundnachtgleiche oder Äquinoktium.

Der Frühlingspunkt ist auch deshalb so wichtig, da er - wie Greenwich für die Längengrade auf der Erde- einen besonderen Bezugspunkt darstellt. Er wird auch Widderpunkt genannt. Als die Menschen begannen den Himmel nicht nur zu betrachten, sondern auch zu beobachten, stand an diesem Frühlingspunkt noch das Sternbild Widder.

Es gibt noch zwei weitere besondere Tage im Jahresverlauf und sie werden durch die Kreise gekennzeichnet, die sich paralell dazu ober- und unterhalb des Himmelsäuators befinden. Sie stellen die Sonnenumlaufbahn innerhalb eines Tages zur Sommer- und Wintersonnenwende dar. Dies sind der längste bzw. der kürzeste Tag des Jahres. 

Außerdem kann eine Weltmaschine auch Kugeln für die Planeten aus unserem Sonnensystem enthalten. Am Nachthimmel erscheinen sie uns als Sterne, wiewohl sie nicht selbst leuchten. Im Gegensatz zu den Fixsternen verändern sie ihre Position am Himmel ständig und sind daher auch nicht auf Sternkarten zu finden. Die Sonne und alle Planeten des Sonnensystems befinden sich auf der Eklitptik.

Zwei sehr anschauliches Videos auf Englisch, die helfen dürften, sich besser vorzustellen, was die Ringe in der Armillarsphäre bedeuten. Die englischen Begriffe solitice und equinox bedeuten Sonnenwende und Tagundnachtgleiche. Sie bezeichen damit den kürzesten und längsten Tag des Jahres sowie den astronomischen Frühlings- und Herbstanfang.

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