Himmlische Koordinaten: Ultimativer Leitfaden

Was braucht man, um einen bestimmten Ort (sagen wir, eine Stadt) auf der Erde zu finden? Richtig, man muss nur seine Koordinaten kennen: Breiten- und Längengrad. So liegt beispielsweise New York City auf 40° nördlicher Breite und 74° westlicher Länge. Aber was ist, wenn Sie ein Objekt am Himmel lokalisieren möchten und keine Sternbeobachtungs-App zur Hand haben? In diesem Fall müssen Sie die himmlischen Koordinaten des Objekts kennen. Das Verständnis der verschiedenen himmlischen Koordinatensysteme, die in der Astronomie verwendet werden, mag schwierig erscheinen, aber wir werden unser Bestes tun, um Sie sanft durch sie zu führen. Lassen Sie uns eintauchen! Schauen Sie sich auch unsere Infografik an, um ein noch besseres Verständnis der himmlischen Koordinaten zu erlangen.

Inhalt

• Was ist die Himmelssphäre?
• Höhe & Azimut (Horizontales System)
• Deklination & Rektaszension (Äquatorialsystem)
• Ekliptikale Breite & Länge (Ekliptikales System)
• Andere Koordinatensysteme
• Wie findet man ein Objekt mit seinen Koordinaten?
• Interessante Fakten
  • Rektaszension: Warum heißt es "rekt" und was steigt wo auf?
  • Deklination = Abweichung
  • Erster Punkt der Fische?
  • Wir leben im Zeitalter J2000.0
• Zum Abschluss

Entdecken Sie die Himmelskoordinaten mit unserer Infografik! Verstehen Sie das horizontale und das äquatoriale Koordinatensystem und lernen Sie, wie Sie damit Objekte finden können.

Siehe Infografik

Was ist die Himmelssphäre?

Bevor wir im Detail über himmlische Koordinaten sprechen, ist es notwendig, das Konzept der Himmelssphäre zu verstehen. Einfach ausgedrückt ist die Himmelssphäre eine imaginäre Sphäre, die die Erde umgibt und den gesamten Himmel darstellt, wie wir ihn von unserem Planeten aus sehen. Da sich die Erde dreht, scheint es, als ob sich die Sterne und anderen Objekte über die Himmelssphäre bewegen.

Hier sind einige wichtige Bezugspunkte und Linien auf der Himmelssphäre.

• Himmelsäquator: Der Kreis, entlang dessen die Ebene des Erdäquators die Himmelssphäre kreuzt. Er teilt die Himmelssphäre in eine nördliche und eine südliche Hemisphäre, genau wie es der Erdäquator tut.
• Ekliptik: Der Kreis, entlang dessen die Erdbahnebene die Himmelssphäre kreuzt. Aufgrund der Erdachsenneigung stehen die Ekliptik und der Himmelsäquator in einem Winkel von etwa 23,5° zueinander. Sie können mehr über die Ekliptik in unserem Spezielartikel erfahren.
• Nördlicher Himmelspol: Der Punkt auf der Himmelssphäre direkt über dem Nordpol der Erde, wo die Erdachse die Himmelssphäre schneidet. Es ist ein fixer Punkt am Himmel, und alle Sterne scheinen in entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung um ihn zu rotieren.
• Südlicher Himmelspol: Der Punkt auf der Himmelssphäre direkt über dem Südpol der Erde, wo die Erdachse die Himmelssphäre schneidet. Ähnlich wie der nördliche Himmelspol ist es ein fixer Punkt, und Sterne scheinen im Uhrzeigersinn um ihn zu rotieren.
• Zenit: Der Punkt direkt über einem Beobachter.
• Nadir: Der Punkt direkt unter einem Beobachter, gegenüber dem Zenit.
• Frühlingspunkt (Erster Punkt des Widders): Der Punkt, an dem die Sonne den Himmelsäquator beim Märzäquinoktium kreuzt.

Nun, reden wir endlich über die wichtigsten in der Astronomie verwendeten Koordinatensysteme.

Höhe & Azimut (Horizontales System)

Das horizontale Koordinatensystem ist eine Methode, um die Position von Himmelsobjekten in Bezug auf den Beobachter auf der Erde zu beschreiben. Es verwendet zwei Hauptkoordinaten: Höhe und Azimut.

• Die Höhe stellt den Winkelabstand eines Objekts über dem Horizont des Beobachters dar. Sie wird in Grad gemessen und reicht von +90° am Zenit bis -90° am Nadir. Wenn zum Beispiel ein Himmelsobjekt auf einer Höhe von 45° ist, wäre es auf halbem Weg zwischen dem Horizont und dem Zenit.

• Das Azimut gibt die Position eines Objekts entlang des Horizonts an. Es wird in Grad im Uhrzeigersinn vom wahren Norden gemessen - der Richtung, die zur geografischen Nordpol zeigt. Also, wenn ein Objekt ein Azimut von 90° hat, wäre es genau östlich vom Beobachter, während ein Azimut von 180° genau südlich wäre.

Das horizontale Koordinatensystem ist besonders nützlich für Gelegenheitssternbeobachter, da es der visuellen Wahrnehmung des Beobachters des Himmels entspricht.

Deklination & Rektaszension (Äquatorialsystem)

Das äquatoriale Koordinatensystem beschreibt die Positionen von Himmelsobjekten in Bezug auf den Himmelsäquator. Es verwendet zwei Hauptkoordinaten: Deklination und Rektaszension.

• Die Deklination (DEC) misst den Winkelabstand eines Objekts nördlich oder südlich des Himmelsäquators. Sie ist das himmlische Äquivalent zur irdischen Breitengrad. Die Deklination wird in Grad ausgedrückt, sie reicht von +90° (Nordpol des Himmels) bis -90° (Südpol des Himmels). Wenn ein Objekt beispielsweise eine Deklination von +30° hat, bedeutet dies, dass es ein Drittel des Weges nördlich des Himmelsäquators positioniert ist.

• Die Rektaszension (RA) misst den östlichen Winkelabstand eines Objekts entlang des Himmelsäquators, beginnend beim Ersten Punkt des Widders. Die Rektaszension ist das himmlische Äquivalent zur irdischen Längengrad. Aus historischen Gründen wird sie nicht in Grad, sondern in Stunden, Minuten und Bogensekunden ausgedrückt. Der Himmel der Erde scheint sich in 24 Stunden um 360° oder in einer Stunde um 15° zu drehen. Demzufolge entspricht ein voller Kreis von 360° des Himmelsäquators 24 Stunden der Rektaszension, und eine Stunde der Rektaszension entspricht einem Winkel von 15°. Wenn ein Objekt also eine Rektaszension von 6 Stunden hat, bedeutet dies, dass es 90° (15° × 6 Stunden) östlich vom Ersten Punkt des Widders entlang des Himmelsäquators liegt.

Das äquatoriale Koordinatensystem kann geozentrisch (mit der Erde im Zentrum, wie auf dem obigen Bild) und topozentrisch (was von der Position des Beobachters abhängt) sein. Viele Sternenkarten verwenden das geozentrische äquatoriale Koordinatensystem. Wenn Sie die Koordinaten von solchen Sternenkarten verwenden möchten, um Ihr Teleskop auszurichten, müssen Sie diese in topozentrische äquatoriale oder horizontale Koordinaten umrechnen (dafür gibt es spezielle Formeln). Glücklicherweise gibt es eine viel einfachere Lösung - laden Sie eine Sternbeobachtungs-App wie Sky Tonight herunter, die topozentrische Koordinaten verwendet. Später im Artikel werden wir Ihnen mehr darüber erzählen, wie Sie die App verwenden können.

Ekliptikale Breite & Länge (Ekliptikales System)

Das ekliptikale Koordinatensystem beschreibt die Positionen von Himmelsobjekten in Bezug auf die Ekliptik. Es verwendet zwei Hauptkoordinaten: ekliptikale Länge und ekliptikale Breite.

• Die ekliptikale Breite misst den Winkelabstand eines Objekts über oder unter der Ekliptikebene. Sie wird in Grad ausgedrückt und reicht von +90° (Nordpol der Ekliptik) bis -90° (Südpol der Ekliptik).

• Die ekliptikale Länge wird entlang der Ekliptikebene gemessen und repräsentiert den Winkelabstand eines Objekts östlich vom Ersten Punkt des Widders. Die ekliptikale Länge wird in Grad ausgedrückt und reicht von 0° bis 360°; der volle 360°-Kreis um die Ekliptik entspricht einem Jahr. Wenn also ein Objekt eine ekliptikale Länge von 90° hat, bedeutet dies, dass es ein Viertel des Weges um die Ekliptik östlich vom Ersten Punkt des Widders positioniert ist.

Das ekliptikale Koordinatensystem ist besonders wertvoll für die Lokalisierung und Verfolgung von Objekten innerhalb des Sonnensystems, weil es mit ihren Umlaufbahnen übereinstimmt. Es wird häufig in der Beobachtungsastronomie, der Raumfahrtnavigation und der Berechnung von Phänomenen wie planetaren Konjunktionen und Eklipsen verwendet.

Andere Koordinatensysteme

Neben den drei gerade besprochenen Himmelskoordinatensystemen verwenden Astronomen auch die galaktischen und intergalaktischen Koordinatensysteme. Ersteres wird verwendet, um Objekte innerhalb der Milchstraßengalaxie zu untersuchen, und letzteres, um die großräumige Struktur des Universums zu untersuchen. Allerdings werden wir hier nicht näher darauf eingehen, um den Artikel nicht zu sehr zu komplizieren. Die drei genannten Systeme werden für Ihre praktischen Bedürfnisse völlig ausreichend sein.

Wie findet man ein Objekt mit seinen Koordinaten?

Jetzt, da Sie über die verschiedenen Himmelskoordinatensysteme Bescheid wissen, wird es kein Problem für Sie sein, jedes Objekt am Himmel mit Ihrem Teleskop zu lokalisieren. Hier ist, wie Sie es mit der Hilfe der Sky Tonight App machen können.

• Stellen Sie sicher, dass Sky Tonight Ihren aktuellen Standort verwendet. Tippen Sie auf das Schnelleinstellungsfeld am unteren Bildschirmrand und überprüfen Sie den Standort - dieser sollte auf "Gerätestandort" eingestellt sein.
• Überlagern Sie das Gitter. Auf demselben Panel tippen Sie einmal auf das Globussymbol, um das äquatoriale Gitter auf der Himmelskarte zu überlagern. Tippen Sie zweimal auf das Symbol, um das azimutale Gitter auf der Himmelskarte zu überlagern. Die Art des Gitters, die Sie wählen sollten, hängt von der Montierung Ihres Teleskops ab.
• Holen Sie sich die Koordinaten des Objekts, das Sie sehen möchten. Tippen Sie auf das Lupensymbol am unteren Bildschirmrand, geben Sie den Namen des Objekts in das Suchfeld ein und tippen Sie dann auf die Informationskarte des Objekts. Danach öffnen Sie den Zahlen-Tab. Hier finden Sie die topozentrischen äquatorialen Koordinaten des Objekts (RA, Dec) und die horizontalen Koordinaten (Azimut, Höhe). Beachten Sie, dass alle Koordinaten bereits in Bezug auf Ihren Standort angegeben sind, so dass Sie nichts umrechnen müssen! Nachdem Sie die Koordinaten auswendig gelernt oder aufgeschrieben haben, tippen Sie auf das blaue Ziel-Symbol, um das Objekt auf der Himmelskarte zu sehen.
• Jetzt können Sie Ihr Teleskop ausrichten mit Hilfe der äquatorialen oder horizontalen Koordinaten. Verwenden Sie das Gitter in Sky Tonight als zusätzliche Referenz.

Interessante Fakten

Rektaszension: Warum heißt es "rekt" und was steigt wo auf?

Ist es nicht merkwürdig, dass die Rektaszension der irdischen Länge entspricht? Man könnte meinen, das Wort "Ascension" wäre viel besser mit der Breite verbunden. Tatsache ist, dass es in der alten Astronomie den Begriff "rechte Kugel" gab - er bezeichnete eine Position der Himmelssphäre, an der der Himmelsäquator senkrecht zum Horizont steht (dies kann auf dem Erdäquator beobachtet werden). Auf der rechten Kugel steigen alle Himmelskörper vertikal auf - oder anders ausgedrückt, sie steigen richtig auf. Die Rektaszension eines Objekts bedeutete ursprünglich also seinen Aufstieg auf der rechten Kugel.

Deklination = Abweichung

Auch "Deklination" könnte ein merkwürdiger Begriff sein, wenn man seinen Ursprung nicht kennt. Frühe Astronomen verwendeten ihn, um die Entfernung zu beschreiben, um die die Ekliptik vom Äquator "abweicht" oder "sich abwendet". Wenn wir berücksichtigen, dass die Wurzel des Wortes "Deklination" "eine Abwendung" bedeutet, beginnt der Begriff Sinn zu ergeben.

Erster Punkt der Fische?

Der erste Punkt des Widders, der im äquatorialen Koordinatensystem verwendet wird, ist nach dem Tierkreisbild Widder benannt. Zu der Zeit, als das Konzept des Tierkreises eingeführt wurde, befand sich der Punkt, an dem die Sonne den Himmelsäquator beim Märzäquinoktium kreuzte, im Widder. Aufgrund des Phänomens der Präzession ging der erste Punkt des Widders jedoch allmählich in das benachbarte Sternbild Fische über. Logischerweise hätte er also in den ersten Punkt der Fische umbenannt werden sollen.

Wir leben im Zeitalter J2000.0

Himmlische Koordinaten ändern sich aufgrund der Präzession der Achse unseres Planeten. Die Präzession führt zu einer westlichen Drift der Äquinoktialpunkte mit einer Geschwindigkeit von etwa 50,3 Bogensekunden pro Jahr. Infolgedessen wird das Koordinatengitter mit den verschiebenden Äquinoktialpunkten mitgeführt. Um diese Änderungen zu berücksichtigen, müssen Sternkataloge und Apps regelmäßig auf eine bestimmte "Epoche" aktualisiert werden, die die aktuelle Position der Himmelskörper widerspiegelt. Der Aktualisierungsprozess wird in der Regel alle 50 Jahre durchgeführt. Derzeit verwenden die meisten Kataloge und Apps Epochenkoordinaten J2000.0, die dem Jahr 2000 entsprechen. Das nächste signifikante Update ist für 2050 geplant.

Zum Abschluss

Es gibt drei Hauptkoordinatensysteme in der Beobachtungsastronomie: horizontal (Höhe und Azimut), äquatorial (Deklination und Rektaszension) und ekliptisch (ekliptische Breite und Länge). Jedes von ihnen wird für seinen eigenen Zweck verwendet und zusammen ermöglichen sie Astronomen und Hobby-Sternguckern, Himmelskörper präzise zu lokalisieren und ihre Bewegungen am Himmel zu verfolgen.