7.4 Astronomische Koordinatensysteme
 
Astronomische Koordinatensysteme dienen dazu, die Position von Himmelskörpern anzugeben. Von ihnen gibt es eine ganze Anzahl von denen zwei hervorgehoben werden sollen, welche einen Beobachter des Himmels bzw. die Erde als Bezug besitzen. Sie werden in der Regel auch bei Astronomieprogrammen benutzt. Es sind dies ..
 
1. das Horizontale Koordinatensystem
2. das Rotierende Äquatoriale Koordinatensystem
 
Beide Koordinatensysteme funktionieren im Grundsatz so wie das System der Längen- und Breitenangaben auf der Oberfläche der Erdkugel. Nur weichen ihre Fundamentalebenen voneinander ab. Bei den Erdkoordinaten sind dies bekanntlich die Äquatorebene der Erde am 0.Breitengrad, sowie der 0.Längengrad, der durch den Ort Greenwich bei London, England läuft.
 
1. das Horizontale Koordinatensystem
Bei dem Horizontalen Koordinatensystem bildet der Beobachter dem Mittelpunkt. Dreht er sich einmal um die eigene Achse, so sieht er über dem Erdboden seine Horizontalebene, seinen 'Äquator'. Er stellt seinen '0.Breitengrad' dar. 90° über ihm befindet sich der Zenit und 90° nach unten, der Nadir, .. den er wegen des Erdbodens nicht sehen kann. Zwischen diesen beiden Extrempunkten befinden sich seine Höhenwinkel. Sie werden in die Richtung des Zenits positiv angegeben und in Richtung des Nadir negativ .. aber dort sieht er ja nichts, da er nicht unter den Horizont schauen kann.. Seinen '0.Lägengrad' den Meridian sieht er, wenn er nach Süden (bei dem Programm Stellarium nach Norden) schaut. Beliebige Punkte werden in diesem System durch die Angabe des Azimuts (Bezug Meridian) und des Höhenwinkels (Bezug Horizont), beschrieben.
 
Azimut | Höhenwinkel - ( vergleichbar mit Längengrad | Breitengrad)
 
 
                                                                                                  © wikipedia
 
Dieses Koordinatensystem ist geeignet, wenn Auf- bzw. Untergangszeiten von Himmelskörpern beobachtet werden sollen. Zur Beschreibung eines von der Beobachtungszeit unabhängigen Punktes am Himmel eignet es sich nicht, denn durch die Drehung der Erde um sich selber müßten in kurzen Abständen neue Koordinaten für den Punkt angegeben werden.
 
2. das Rotierende Äquatoriale Koordinatensystem
Beim Rotierenden Äquatorialen Koordinatensystem bildet das Zentum der Erde den Mittelpunkt. Wenn man so will, kann man sich das System der Längen- und Breitengrade der Erde an den Himmel übertragen denken. So wird der Erd-Äquator zum Himmelsäquator und die himmlischen Längengrade entsprechen ebenfalls denen der Erde, nur dass der 0. himmlische Längengrad nicht mehr dem irdischen Lägengrad von Greenwich entspricht.
 
Der 0.Längengrad des Rotierenden Äquatorialen Koordinatensystems wird just in dem Moment festgelegt, in dem der Frühlingspunkt erreicht wird, also in dem Moment wo der Erd-Äquator die Ekliptik schneidet, bzw die Sonne senkrecht auf den Erd-Äquator scheint. Von nun an dreht sich dieser himmlische '0.Längengrad' täglich einmal um die Erde, und erreicht nach einem Jahr wieder den Ausgangspunkt seiner Festlegung. Mit ihm rotieren täglich die auf dieser Himmelskugel festgelegten Punkte um die Erde. Da diese Punkte die Orte von Sternen und Galaxien beschreiben, entspricht das Rotierende Äquatoriale Koordinatensystem der Realität, die dem beobachtenden Blick auf einen festen Punkt zum Himmel entspricht. Die Himmelsobjekte ziehen mit der Zeit von Ost nach West an diesem Punkt vorbei.
 
 
Für eine grobe Orientierung in diesem Koordinatensystem kann man sich merken, dass die Verbindungslinie zwischen dem Polarstern und dem Stern Caph (ß-Cassiopeia, hinunter zum Horizont, etwa dem 0.himmlischen Längengrad entspricht.
 
Das rotierend Äquatoriale Koordinatensystem wird benutzt, um die Positionen von Himmelsobjekten in Katalogen, wie denen der Nasa (MAST, NED ) oder der Uni Straßburg (Simbad) usw. anzugeben. Dabei wird bei seinen Koordinatenangaben von RA ( Rektaszension) und DEC (Declination)
gesprochen.
 
Die Rektaszension RA (himmlischer Längengrad)
Winkelangaben werden typischer Weise in Form einer Gradangabe vorgenommen. Nun benötigt die Erde für eine Umdrehung um ihre Achse, einen Tag, also 24 Stunden (h). Pro Stunde ziehen also über einem festen Punkt der Erde 360° / 24h =15° der Längengrade des Himmels von Osten nach Westen hinweg. Es ist also auch möglich, anstelle der Gradeinteilung eine Stundeneinteilung zu benutzen. Bei den himmlischen Längengraden hat dies den Vorteil, dass man aus dieser Stundenangabe unmittelbar den Zeitpunkt des Erscheinens eines folgenden Himmelkörpers am gleichen Beobachtungpunkt berechnen kann. So beträgt z.B.die Zeit die am Beobachtunspunkt vom Auftauchen eines ersten Objekts dessen Rekatzension 2h 10' 30“ lautet, bis zum Auftauchen eines zweiten Objekts, dessen Rektaszension 4h 20' 30“ lautet, genau 2 Stunden und 10 Minuten.
Die Werte der Rektaszension RA liegen also zwischen 0h und 23h, was 0° bis 360° entspricht.
 
Die Declination DEC (himmlischer Breitengrad)
Die Deklination wird bei den himmlischen Breitengraden wie auf der Erde in Grad angegeben. Himlische Breitengrade auf der Nordhalbkugel besitzen ein positives Vorzeichen, die nach Süden, ein negatives. So liegt der himmlische Nordpol bei +90° und der himmlische Südpol bei -90°.
 
Angaben RA | DEC
Punktangaben auf der Himmelssphäre werden also durch zwei Angaben in der Abfolge RA | DEC vorgenommen. Beispiele:
Der Polarstern besitzt die Koordinaten RA 2h 31' 49,9“ | DEC 89° 15' 51,3“
Er liegt also nicht genau auf dem himmlischen Nordpol, aber für Amateurbeobachtungen ist sein Ort zur Bestimmung dieses Punktes genügend genau. Gleiches gilt für Caph (ß Cassiopeia) dessen Koordinatenpunkt lautet RA 0h 09' 10,7“ | DEC 59h 09' 09,2“
 
Katalogangaben (J2000) zu RA |DEC
Die präzise Bestimmung des Frühlingspunkes ist eine aufwendige Angelegenheit, da auf die Erde eine Reihe von Störgrößen einwirken. So wird ihr Weg um die Sonne durch die Gravitationskräfte der anderen Planeten und des Mondes beeinflusst. Auch auf die Sonne wirken die Kräfte der Planeten, womit auch sie nicht als ruhender Punkt betrachtet werden kann. Zudem eiert die Erdachse, was an deren Präzession und Nutation liegt, usw. Da andererseits diese Abweichungen bezogen auf das Rotierende Äquatoriale Koordinatensystem nicht übermäßig groß sind und die Kataloge der Himmelsobjekte nicht jährlich neu aufgelegt werden sollen, hat sich die IAU (Internationale Astronomische Union) auf ein Stichjahr für die Koordinatenangaben geeinigt. Dieses ist z.Zt das Jahr 2000 (J2000).
 
J2000
J2000 entspricht der Festlegung des Fundamentalsystems auf den 1. Januar 2000 12.00 TDT = Julianisches Datum 2451545,0, was dem 1. Januar 2000, 11:58:55,816 UTC entspricht. Julianische Standardepochen werden nur noch alle 50 Julianische Jahre (18262,5 Tage) festgelegt, die nächste wird voraussichtlich J2050 sein.
 

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