Drehbare Sternkarte für iPad

Hilfe zur Sternkarte

Neben der eigentlichen Funktion, den sichtbaren Teil des Sternenhimmels für einen bestimmten Zeitpunkt und Ort anzuzeigen, können mit der drehbaren Sternkarte auch weitere Fragen beantwortet werden, z.B. zur Auf- und Untergangszeit der Sonne, zu den Koordinaten der Sterne oder der Position der Planeten. Im Folgenden werden zuerst die einzelnen Teile der Sternkarte vorgestellt. Danach folgen einige typische Beispiele zur Verwendung der Sternkarte.

Festlegen des aktuellen Orts

Bevor die Sternkarte verwendet wird, muss der Ort des Beobachters festgelegt werden. Im Gegensatz zu einer "echten" drehbaren Sternkarte z.B. aus Karton oder Holz kann die drehbare Sternkarte auf dem iPad für beinahe beliebige Orte auf der Erde umgestellt werden. Dies ist möglich, da die Sterne und Sternbilder auf dem Grundblatt nicht fix sind, sondern anhand eines Sternkataloges berechnet werden.

Um den Ort einzustellen, für den die Sternkarte gelten soll, werden mit dem Zahnrad-Button die Einstellungen geöffnet. Die aktuelle geografische Läge und Breite werden im oberen Bereich des Einstellungsfensters angezeigt:

Aktueller Ort in der Übersicht der Einstellungen

Nach dem Selektieren des Eintrages erscheint das Fenster, wo die Position verändert werden kann:

Festlegen des aktuellen Ortes

Die Koordinaten können entweder von Hand eingestellt oder, falls das iPad seine Position kennt, über den Button "Koordinaten automatisch bestimmen" abgefragt werden. Im unteren Bereich des Fensters erscheint die berechnete Zeitzone, die auch auf dem Zeiger der Sternkarte markiert ist (siehe unten).

Unter iOS 9 wird beim automatischen Bestimmen der Koordinaten zusätzlich die effektive Zeitzone der Position ermittelt (reverse geocoding). Unterscheidet sich die berechnete von der effektiven Zeitzone, dann wird unter der berechneten zusätzlich noch die effektive Zeitzone angezeigt. Auf dem Zeiger erscheint danach unterhalb der Zeitzonenangabe die Differenz der effektiven zur berechneten Zeitzone in Stunden.

Bestandteile der Sternkarte

Die Sternkarte besteht aus drei Hauptteilen, dem Grundblatt, dem Deckblatt und dem Zeiger. Das Deckblatt und der Zeiger lassen sich in den Einstellungen ein- und ausblenden. Das Grundblatt kann wahlweise quadratisch oder kreisförmig und in beliebiger Hintergrundfarbe dargestellt werden.

Grundblatt

Auf dem Grundblatt sind Sterne, Sternbilder, Sonne, Mond, Planeten und die Messier-Objekte aufgezeichnet. Hellere Sterne erscheinen als grössere Kreise, dunklere als kleine. Die dunkelsten noch dargestellten Sterne haben eine scheinbare Helligkeit von 4.7 Magnituden und können mit dem Auge in einer dunklen Nacht am Himmel noch einigermassen gut erkannt werden.

Sterne im Sternbild Orion

Der durchgezogene rote Kreis auf dem Grundblatt ist die Ekliptik (scheinbare Bahn der Sonne). Auf dieser Bahn bewegt sich die Sonne am Himmel. Während einem Jahr durchläuft die Sonne einmal die Ekliptik.

Ekliptik bei den Sternbildern Krebs und Zwillinge

Der gestrichelte, schwarze Kreis ist der Himmelsäquator. Er entspricht der "Verlängerung" respektive Projektion des Erdäquators an den Himmel. Die Schnittpunkte des Himmelsäquators mit der Ekliptik bilden den Frühlings- und den Herbstpunkt. Der Frühlingspunkt liegt in der Nähe des Sternbilds Widder (lat. Aries). Die Sonne durchläuft den Frühlingspunkt auf der Ekliptik um den 21. März, was mit der Tag- und Nachtgleiche den Frühlingsbeginn markiert. Entsprechend liegt in der Nähe des Sternbilds Waage (lat. Libra), genau gegenüber des Frühlingspunktes, der Herbstpunkt. Die Sonne durchläuft den Herbstpunkt um den 23. September und markiert damit den Herbstbeginn.

Frühlingspunkt am Schnittpunkt der Ekliptik mit dem Himmelsäquator

Am Rand des Deckblatts ist zuerst in Rot die Rektaszensionsskala (RA) eingezeichnet. Zusammen mit der Deklination (DEC, Höhe über dem Himmelsäquator) bildet die Rektaszension ein Koordinatensystem, mit dem die Position von Himmelsobjekten angegeben werden kann. Die Rektaszension hat ihren Nullpunkt (Ursprung) im Frühlingspunkt und verläuft durch den Sommer- zum Herbstpunkt. Die Rektaszension wird auch als Stunden-Achse bezeichnet und hat Werte zwischen 0h und 24h. Beispielsweise liegen die Sterne des Sternbilds Orion zwischen RA=5h und RA=6h. In diesem Koordinatensystem bewegen sich die Sterne während mehrerer Jahrzehnte praktisch kaum, deshalb ist es sehr gut geeignet, um die Position von Sternen anzugeben. (Die Position der Planeten und der Sonne wird auch oft mit RA und DEC angegeben, obwohl sich diese Objekte im RA/DEC-Koordinatensystem bewegen.)

Unten rot die Rektaszensionsskala zwischen RA=4h und RA=7h

Ganz aussen ist die Datum-Skala aufgezeichnet. Jeder Punkt auf dieser Skala gibt die Position der Sonne auf der Ekliptik zum entsprechenden Zeitpunkt an, z.B. läuft die Sonne im Juni vom Stier in den Widder und steht im Dezember / Januar im Schützen (lat. Sagittarius). (In Tat und Wahrheit gibt die Skala nur die "mittlere" Position der Sonne an, d.h. den Verlauf, wenn sich die Sonne während des ganzen Jahres gleich schnell auf der Ekliptik bewegen würde. Die tatsächliche Position der Sonne weicht bis zu 16 Minuten von der mittleren Position ab, da sich die Erde nicht mit gleichmässiger Geschwindigkeit um die Sonne bewegt. Im Winter ist die Erde 5 Millionen km näher bei der Sonne als im Sommer und bewegt sich etwas schneller, sodass sie der scheinbaren Bahn um 16 Minuten vorauseilt. Die Differenz zwischen wahrer und mittlerer Sonnenzeit wird "Zeitgleichung" genannt.)

Datum-Skala im Bereich Dezember/Januar

Mit den Buttons am oberen Rand des Bildschirms können zusätzliche Funktionen aufgerufen werden. Das Dreieck oben links richtet die Sternkarte so aus, dass der aktuell sichtbare Himmelsausschnitt eingestellt und zentriert wird. Der Zielkreis daneben versetzt die Sternkarte in die Grundposition. Mit dem Button "Abc" können die Labels der Sterne und Sternbilder auf dem Grundblatt ein- und ausgeblendet werden, und mit der Strichfigur rechts davon lässt sich die Anzeige der Sternbilder steuern. Das Gitterlinien-Symbol schaltet die Koordinatengitter ein und aus, je nachdem, wie sie in den Einstellungen konfiguriert sind.

Buttons

Die durchgestrichene Glühbirne oben rechts wechselt zwischen Tag- und Nachtmodus der Sternkarte. Der Nachtmodus ist für die Verwendung in der Dunkelheit gedacht. Dabei wird die Helligkeit der Darstellung stark reduziert und die Farben wechseln generell zu Rottönen. Die Farben für Tag- und Nachtmodus lassen sich in den Einstellungen verändern, wobei sich die Einstellungen auf den gerade aktiven Modus beziehen.

Das Fragezeichen rechts neben dem Button für den Tag-/Nachtmodus öffnet diese Hilfe-Seiten und das Zahnrad rechts davon die Einstellungen.

Deckblatt

Das Deckblatt ist unterteilt in einen durchsichtigen und einen matten Bereich, wobei die Objekte im abgedunkelten Bereich für den aktuellen Ort und die eingestellte Uhrzeit unter dem Horizont liegen. Die dicke schwarze Linie, welche den durchsichtigen vom matten Bereich trennt, ist der Horizont, also die Grenze, wo der Himmel und der Erdboden zusammentreffen. Entlang dem Horizont sind die Himmelsrichtungen (Nord, Ost, West) beschriftet. In der Mitte des durchsichtigen Bereichs markiert ein kleiner Kreis den Punkt genau oberhalb des Beobachters, den "Zenit".

Deckblatt mit Westhorizont und Zeitskala

Am Rand des Grundblatts ist die Zeitskala aufgetragen. Indem die Zeit- und Datumskala aufeinander eingestellt werden, kann der sichtbare Bereich des Himmels zu einem bestimmten Datum und einer bestimmten Uhrzeit ermittelt werden (durchsichtiger Bereich des Deckblatts). Da sich die Erde während ihres jährlichen Umlaufs um die Sonne zusätzlich pro Tag einmal um die eigene Achse dreht, ist knapp alle 24 Stunden wieder der gleiche Himmelsausschnitt sichtbar. (Genauer wiederholt sich der Ausschnitt alle 23 Stunden und 56 Minuten, da die Erde jeden Tag 4 Minuten auf der Stundenachse auf ihrer Bahn um die Sonne zurücklegt. Dies ergibt etwa 365 x knapp 4 = 1440 Minuten = 24 Stunden. Somit ist beispielsweise am 10. Mai um 21 Uhr der gleiche Ausschnitt sichtbar wie am 20. Mai um 20:20 Uhr.)

Westhorizont am 10. Mai um 21 Uhr Lokalzeit

Zeiger

Der Zeiger dient als Unterstützung beim Einstellen. Er enthält zudem eine Deklinationsskala, mit der die Position von Objekten abgelesen werden kann. Beispielsweise liegt der Stern Spica im Sternbild Jungfrau (lat. Virgo) an den Koordinaten RA=13h 25m und DEC=-11°.

Messen der Deklination mit dem Zeiger

Die dünne Linie am Rand des Zeigers, die im Beispiel mit 8.4 E angegeben ist, gibt die Abweichung des eingestellten Ortes vom nächsten 15°-Meridian an. Sie dient als Unterstützung beim Einstellen der Sternkarte für die lokale Uhrzeit (s. unten).

Drehen von Grundblatt, Deckblatt und Zeiger

Alle drei Teile können durch Antippen mit einem Finger bewegt werden. Soll beispielsweise der Zeiger gedreht werden, dann halten Sie einen Finger auf den Zeiger gedrückt, bis der Zeiger leicht gelb markiert wird. Sobald der Zeiger markiert ist, können Sie ihn durch Bewegen Ihres Fingers um das Zentrum der Sternkarte drehen.

Der Zeiger ist selektiert und kann bewegt werden

Grund- und Deckblatt werden auf die gleiche Art und Weise gedreht wie der Zeiger. Um das Grundblatt einfach drehen zu können, wird am besten im Einstellungen-Menü die quadratische Form gewählt.

Rotieren und Zoomen der gesamten Sternkarte

Um die gesamte Sternkarte zu drehen und zu vergrössern oder zu verkleinern, wird sie mit zwei Fingern (typischerweise Daumen und Zeigefinger) gleichzeitig berührt. Werden die beiden Finger näher zusammengezogen, während sie sich auf dem Bildschirm befinden, dann wird die Sternkarte verkleinert. Umgekehrt wird die Sternkarte vergrössert, indem die Finger auseinanderbewegt werden. Durch eine Drehbewegung der beiden Finger auf dem Bildschirm wird die gesamte Sternkarte rotiert.

Verwenden der Sternkarte

Bevor Sie die Sternkarte verwenden, stellen Sie bitte sicher, dass die geografische Länge und Breite für Ihren Beobachtungsort korrekt erfasst wurden (Einstellungen-Menü).

Einstellen des sichtbaren Sternenhimmels

Die wohl wichtigste Anwendung der Sternkarte ist das Einstellen für einen bestimmten Tag und eine bestimmte Uhrzeit. Mit dem Dreieck-Button ganz links oben kann diese Einstellung automatisch vorgenommen werden. Alternativ kann die Einstellung auch von Hand durchgeführt werden - dazu wird am einfachsten zuerst mit dem Zeiger das Datum auf dem Grundblatt eingestellt, beispielsweise der 21. Mai. (Das Jahr spielt keine Rolle. In Prinzip muss der Schalttag berücksichtigt werden. Der Einfluss ist aber minimal, deshalb wird dies vernachlässigt.)

Datum mit dem Zeiger einstellen, z.B. 21. Mai

Wenn das Datum eingestellt ist, wird der Zeiger nicht mehr bewegt. Nun wird das Deckblatt so gedreht, bis die gewünschte Uhrzeit in lokaler Zeit auf die Zeitzonen-Markierung auf dem Zeiger fällt. Dabei muss die Sommerzeit ignoriert werden, d.h. um 19:40 Uhr lokaler Sommerzeit (z.B. MESZ) muss 18:40 Uhr eingestellt werden (MEZ).

Wenn die Differenz zwischen der Standardzeit in Ihrer Zeitzone und UTC nicht mit der angegebenen Differenz unter der Zeitzonen-Markierung übereinstimmt, müssen Sie zusätzlich die entsprechende Korrektur anwenden. Wenn z.B. Ihre Zeitzone UTC+2 entspricht, aber bei der Markierung wie im Beispiel UTC+1 angezeigt wird, dann müssen Sie die Zeit bei der Markierung auf 17:40 stellen. Der Offset von UTC, der bei der Markierung angezeigt wird, entspricht einer gleichmässigen, berechneten Verteilung der Zeitzonen über die Längengrade des Erdglobus - oft sind die Zeitzonen jedoch aus politischen oder gesellschaftlichen Gründen anders verteilt und / oder es entsteht eine Abweichung durch die Sommerzeit. Unter iOS 9 wird beim automatischen Bestimmen der Koordinaten in den Einstellungen mittels reverse geocoding die effektive Zeitzone ermittelt und, falls sie sich von der berechneten Zeitzone unterscheidet, als Differenz in Stunden unterhalb des UTC-Offsets angezeigt.

Uhrzeit mit dem Deckblatt einstellen, z.B. 18:40 Uhr MEZ (19:40 MESZ)

Nun sind im transparenten Bereich des Deckblatts die Himmelsobjekte sichtbar, die am Beobachtungsort zur eingestellten Zeit am Himmel stehen. Alle Objekte im abgedunkelten Bereich liegen unter dem Horizont.

Auf- und Untergangszeiten von Objekten bestimmen

Mit einer kleinen Abwandlung des oben beschriebenen Vorgehens lassen sich Auf- und Untergangszeiten von Objekten am Beobachtungsort ermitteln. Dazu wird die Sternkarte zuerst wie oben beschrieben für den Beobachtungsort eingestellt. Anschliessend wird für die Untergangszeit der West- respektive für die Aufgangszeit der Ost-Horizont auf das Himmelsobjekt gedreht. Beispielsweise wird zur Ermittlung der Untergangszeit der Gürtelsterne des Orions das Deckblatt gerade soweit gedreht, bis die Sterne auf den mit WEST beschrifteten Teil des Horizonts zu liegen kommen.

Ermitteln der Untergangszeit z.B. der Orion-Gürtelsterne

Danach sollte sichergestellt werden, dass der Zeiger noch auf dem zuvor eingestellten Datum steht. Die Uhrzeit lässt sich bei der Zeitzonen-Markierung des Zeigers auf der Zeitskala des Deckblattes ablesen. Beispielsweise lesen wir für die Untergangszeit der Oriongürtelsterne 20:02 Uhr ab. Anschliessend wird die eine Stunde für MESZ dazuaddiert (21. Mai ist Sommerzeit), was dann eine effektive Uhrzeit von 21:02 Uhr MESZ ergibt.

Auf- und Untergangszeiten der Sonne bestimmen

Das Vorgehen, um die Aufgangszeit der Sonne für ein beliebiges Datum zu bestimmen, ist gleich wie zuvor beschrieben. Am eingestellten Datum liegt die Sonne gerade auf dem Schnittpunkt der Ekliptik mit dem Zeiger der Sternkarte, zwischen den Sternbildern Stier (lat. Taurus) und Widder (lat. Aries). Die Koordinaten sind ungefähr RA=3h55m und DEC=+20°. (Um die genaue Position zu erhalten, müsste die Zeitgleichung berücksichtigt werden, die durch die ungleichmässige Umlaufgeschwindigkeit der Erde um die Sonne zustande kommt. Am 21. Mai beträgt der Wert etwa 3 Minuten und anfang November an seinem Maximum von etwa 16 Minuten. Alternativ dazu kann die Sonne als gelber Kreis angezeigt werden, indem bei den Einstellungen Sonne, Mond und Planeten eingeblendet werden.)

Position der Sonne beim Schnittpunkt des Zeigers mit der Ekliptik am 21. Mai

Das Deckblatt wird nun so weit gedreht, bis die Position der Sonne, also der Schnittpunkt zwischen Ekliptik und Deklinations-Zeiger, auf den Osthorizont fällt. In unserem Beispiel liegt dann die Uhrzeit von 04:55 Uhr an der Zeitzonen-Markierung des Zeigers an. Wir erhöhen um eine Stunde, um auf die Sommerzeit zu kommen. Damit erhalten wir eine Aufgangszeit von 05:55 Uhr MESZ.

Neben der Zeitgleichung, die wir zur Vereinfachung ignoriert haben, spielt auch noch die Refraktion mit, welche die Objekte in Horizontnähe um etwa einen Sonnen- oder Monddurchmesser anhebt. Zudem ist die Sonne am Himmel scheibenförmig, sodass zwischen dem Aufgang des obersten Randes und der vollen Sichtbarkeit der Sonnenkugel nochmals einige Minuten liegen.

Aufgangszeitpunkt der Sonne am 21. Mai bestimmen