Sternwarte Bernau
bei Berlin

Das geübte Auge findet am nächtlichen Sternenhimmel schnell die bekannten Sternbilder - wie Großer und Kleiner Wagen oder das „Himmels- W“ die Kassiopeia. Mit ein paar kleinen Hinweisen schafft das aber auch ein ungeübter Beobachter.

Der Polarstern und der Große Wagen

Als erstes muss man sich vergewissern, in welcher Richtung sich Norden befindet. Vieleicht an dieser Stelle ein Hinweis - eine SAT- Schüssel zeigt immer nach Süden.

Was ist mit dem Polarstern?

Haben wir den Kasten und die Deichsel des Große Wagen sicher erkannt, lässt sich der Polarstern leicht finden. Man verlängert den Abstand der hinteren zwei Kastensterne um das 5- fache, genau dort befindet sich der lichtschwächere Polarstern. Er ist gleichzeitig der Deichselstern des Kleinen Wagen.

Ein weiteres markantes Sternbild

- zur Orientierung am Sternenhimmel - ist die Kassiopeia, das „Himmels- W“. Die 5 Sterne sind am Himmel relativ leicht zu finden. Begünstigt wird das Finden durch die Form eines „W“ und durch die Lichtstärke der Sterne, welche sich auch schon am frühen Abendhimmel zeigen.

Orientierung am Sternhimmel Teil 1 - Himmelskugel

Das Himmelsgewölbe scheint in einer klaren Nacht mit einer Unzahl von Sternen übersät zu sein. In Wirklichkeit sind es je nach Standort des Beobachters (z. B. ländliche Gegend, Hochgebirge) etwa »nur« 3.000 bis 5.000 Sterne, die wir mit bloßem Auge sehen können.

In einer Großstadt kann sich die Anzahl der sichtbaren Sterne infolge der Luftverschmutzung durch die Vielzahl der Lichtquellen und industrielle Emissionen bis auf etwa 100 Sterne verringern.Für eine erste Orientierung am Sternhimmel kann dies jedoch vorteilhaft sein. Man sieht nur die Sternbilder und größere Konstellationen, wie das Winterdreieck, die aus sehr hellen Sternen bestehen.

Warum ist es gar nicht so schwierig, sich am Sternhimmel zurechtzufinden?

Die gegenseitigen Abstände der Sterne verändern sich infolge ihrer riesigen Entfernung aus unserer Sicht nicht. Deshalb wurden sie früher als Fixsterne, also als feststehende Sterne bezeichnet. Zeit unseres Lebens werden die Sterne in den gleichen gegenseitigen Positionen erscheinen. Das sichere Zurechtfinden wird durch die Fähigkeit unserer optischen Wahrnehmung unterstützt, auch regellos und zufällig verstreute Punkte zu Linien und Figuren zu ordnen.

Aber wird die Orientierung nicht durch die Veränderungen des Anblicks des Sternhimmels infolge der Erdrotation und der Reise der Erde um die Sonne erschwert? Die Sterne steigen am östlichen Horizont auf, erreichen eine bestimmte Höhe und versinken auf der Gegenseite. Nicht nur von Stunde zu Stunde, sondern auch von Monat zu Monat verändert sich der Anblick. Auf unserer geografischen Breite im Raum Berlin kennen wir Sternbilder, wie den Großen Wagen, der ebenfalls an der allgemeinen Bewegung teilnimmt, aber immer über dem Horizont bleibt. Die Kenntnis der Sternbilder reicht also nicht, um diese Beobachtung zu erklären.

Hier hilft nun unsere Fähigkeit, in der Vorstellung räumlich zu sehen und zu denken. Dieses räumliche Vorstellungsvermögen ermöglicht den aktiven Umgang mit den im Gedächtnis gespeicherten Vorstellungsbildern. Bei unseren Betrachtungen geht es dabei um das Erkennen der Lage von Himmelskörpern – in diesem Fall Sterne – im dreidimensionalen Raum in Bezug auf unsere Verortung im Raum. Ausgangspunkt ist der Standort des Beobachters auf der Erde. Für die Erklärung oben geschilderter Erscheinungen benötigen wir ein Denkgerüst und greifen dabei auf alte Weltvorstellungen zurück. Bei diesem System stellt man sich den Sternhimmel als riesige Himmelskugel vor, in deren Mitte sich die Erdkugel befindet, auf der der Beobachter steht (Abb. 1.1). In der Verlängerung der Erdachse nach beiden Richtungen ergeben sich als Fixpunkte der Himmelsnordpol HN und der Himmelssüdpol HS. In Ableitung vom Erdäquator stellen wir uns den Himmeläquator HÄ als riesige unbegrenzte Ebene vor, die das Weltall in einen nördlichen und südlichen Sternhimmel teilt.

Infolge der Erdrotation von West nach Ost (wahre Bewegung) dreht sich der Sternhimmel von Ost nach West um uns herum (scheinbare Bewegung). Welchen Bereich des Weltalls wir überblicken können und wie wir die Bewegung der Sterne sehen, hängt von der geografischen Breite des Beobachtungsortes ab. In unserer Gedankenwelt begeben wir uns nun zum Nordpol der Erde (Abb. 1.2) und stellen fest:

Wir sehen den nördlichen Sternhimmel. Alle Sterne (außer dem Polarstern) drehen sich um den Beobachter herum. Kein Stern geht auf und unter (zirkumpolare Sterne genannt). Der Polarstern, der zurzeit den Himmelsnordpol markiert, hat eine Höhe von 90° über dem Horizont. Wenn wir uns zum Erdäquator begeben (Abb. 1.3), sehen wir sowohl den nördlichen als auch den südlichen Sternhimmel. Alle Sterne gehen auf und unter und der Himmelsnordpol hat eine Höhe von 0° über dem Horizont.

Wenn wir dann unsere heimischen Gefilde aufsuchen, welche sich nahe dem 52. Breitengrad befinden (Abb. 1.4), sehen wir dort den nördlichen Sternhimmel und einen Teil des südlichen Sternhimmels.

Die Mehrzahl der Sterne ist zeitweilig sichtbar. Die Sterne in einem Bereich um den Himmelsnordpol bleiben ständig über dem Horizont, wie der Große Wagen. Der Himmelsnordpol hat eine Höhe von 52° über dem Horizont, da die geografische Breite jeweils der Höhe des Himmelsnordpols entspricht.

Orientierung am Sternhimmel Teil 2 - Ekliptik

Im ersten Teil unserer Betrachtungen zum Thema Orientierung am Sternhimmel sind wir vom Weltbild in der Antike ausgegangen, in dem man sich den Himmel, ausgehend von dem nächtlichen Anblick des mit Sternen besetzten Gewölbes über uns, als eine riesige Kugel vorstellte, die sich um die stillstehende Erde dreht. Diese geozentrische Weltsicht war über 2000 Jahre gültig, da sie in dieser Grundaussage dem biblischen Weltbild und dem Augenschein entsprach. Als scheinbare Himmelskugel ist sie eine wirksame Vorstellungshilfe für die räumliche Anordnung der Himmelskörper und ihrer Bewegungen. Als Projektionen der Erdachse und des Erdäquators ergeben sich die Fixpunkte Himmelsnordpol und Himmelssüdpol und als wichtigste Bezugsebene der Himmelsäquator, der das Weltall in einen nördlichen und südlichen Sternhimmel teilt. So kann man darstellen, dass es vom Standort des Beobachters auf der Erde und damit der Lage seiner Horizontebene in der scheinbaren Himmelskugel abhängt, welche Bereiche des Sternhimmels er im Laufe eines Jahres überblicken kann und wie er die Bewegungen der Sterne und der anderen Gestirne sieht.

Gegenstand der folgenden Betrachtungen ist die so genannte Schiefe der Ekliptik, d. h. die Lage der Erdbahnebene in der scheinbaren Himmelskugel als eine weitere wichtige Bezugsebene für unsere räumliche Orientierung (Abb. 2.1).

Von der stillstehenden Erde ausgehend, sahen unsere Vorfahren am Ort des Untergangs der Sonne eine Abfolge von Sternbildern, die sich in einem bestimmten Zeitabstand periodisch wiederholen. Daraus schlussfolgerten sie, dass die Sonne diese Sternbilder in einem bestimmten Zeitraum (Jahr) durchläuft und nutzten diesen als Grundeinheit für den Kalender. Diese scheinbare Sonnenbahn als Widerspiegelung der Bewegung der Erde um die Sonne wird in der Fachsprache der Astronomie Ekliptik genannt (Abb. 2.2).

Als Untersuchungen des Mondgesteins ergaben, dass es etwa zur Hälfte aus Erdgestein besteht, haben sich die Wissenschaftler auf eine Hypothese zur Entstehung des Mondes geeinigt, nach der die junge Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren mit einem planetaren Kleinkörper kollidierte, aus dessen Trümmern und Bestandteilen der Erdkruste sich der Erdmond formte.
Vermutlich wurde dabei die Lage der Rotationsachse der Erde zur Erdbahnebene so verändert, dass sie seitdem um 23,5 Grad von der Senkrechten abweicht. Die Ekliptikebene schneidet in diesem Winkel den Himmelsäquator, so dass die Erdbahn im Wechsel am südlichen und nördlichen Sternhimmel verläuft (Abb. 2.1).

Wenn obige Überlegungen richtig sind, haben wir der Kollision vor Milliarden Jahren die Entstehung der Jahreszeiten auf der Erde zu verdanken. Stabilisiert durch die Erdrotation zeigt die Erdachse immer in die gleiche Richtung. Deshalb sind die Nordhalbkugel und die Südhalbkugel während des Erdumlaufs abwechselnd der Sonne zu- und abgeneigt. Das führt jeweils zur Veränderung des Winkels der Sonneneinstrahlung, zur unterschiedlichen Verteilung der Sonnenenergie auf der Erdoberfläche, zu unterschiedlichen Taglängen und damit zu den typischen Temperaturverhältnissen in den Jahreszeiten (Abb. 2.3).

Die sich jährlich wiederholende jahreszeitliche Veränderung des Sternhimmels am Himmelsgewölbe ergibt sich aus unserer Reise mit dem Raumschiff Erde um die Sonne. Wir schauen durch das Nachtfenster auf die vorüber ziehenden Sternlandschaften, die wir trotz einer Reisegeschwindigkeit von etwa 30 km/s in aller Ruhe betrachten können, da die Sterne unvorstellbar weit von uns entfernt sind.

Der Umlauf um die Sonne und auch die Erdrotation erfolgen entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn von West nach Ost. Deshalb tauchen im Osten die Sterngruppierungen auf, denen wir uns nähern, während am Westhorizont die Sterne untergehen, die wir hinter uns lassen.

In den Monaten März und April vollzieht sich die große Wachablösung der Wintersternbilder, da nun die Sternbilder des Frühlings und des Sommers in unser Blickfeld geraten, während die des Winters allmählich zurückbleiben.Im Norden ziehen die auf unserer geografischen Breite immer über den Horizont bleibenden, immer sichtbaren Sterne (z. B. die des Großen Wagens) ihre Kreise um den Polarstern, welcher den Himmelsnordpol annähernd markiert.

Orientierung am Sternhimmel Teil 3 - Hilfslinien und Formen

In unserer kleinen Artikelserie schauen wir uns nachfolgend den Sternhimmel in den Jahreszeiten an. Da wir als Erdlinge eigentlich Raumfahrer sind und mit dem Raumschiff Erde um die Sonne reisen, ziehen im Laufe des Jahres alle Sternlandschaften an uns vorbei, die wir auf unserer geografischen Breite jeweils in den Nächten betrachten können. Der Umlauf um die Sonne und die Erdrotation erfolgen entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, also von West nach Ost. Deshalb steigen Monat für Monat im Osten die Sterngruppierungen auf, denen wir uns nähern, während am Westhorizont die Sternlandschaften allmählich untergehen, die wir hinter uns lassen.

Die Betrachtung des Sternpanoramas in Blickrichtung Süden zeigt uns, wo wir uns bei der Jahresreise befinden. Trotz der Reisegeschwindigkeit von etwa 30 km/s können wir die Sterne in aller Ruhe betrachten, da sie unvorstellbar weit entfernt sind. Täglich steigen die für die Jahreszeit typischen Sternbilder – nur in den Nächten für uns sichtbar – infolge der Erdrotation über dem Osthorizont auf, erreichen im Süden eine größte Höhe und versinken Stunden später am Westhorizont. Im Gegensatz zu der überwiegenden Mehrzahl der Sterne, die auf- und untergehen und nur in bestimmten Jahreszeiten sichtbar sind, gibt es auf unserer geografischen Breite über dem Nordhorizont einen Bereich des Sternhimmels, in dem Sterne über dem Horizont bleiben und um den Polarstern kreisen. Deshalb ist auch die Figur des Großen Wagens, der aus den sieben hellsten Sternen des Sternbildes Großer Bär besteht, vielen Menschen bekannt.

Für die Gelegenheitsbeobachter ist es sinnvoll, sich vor allem auf auffällige Sternbilder, die hellsten Sterne und großräumige Orientierungshilfen zu konzentrieren. Letztere sind einfache geometrische Figuren, die durch die Verbindung heller Sterne mit gedachten Linien entstehen und für die jeweilige Jahreszeit typisch sind. So ist der Löwe das auffälligste Sternbild und Arktur und Spica sind die hellsten Sterne am Frühlingshimmel.

Gemeinsam mit dem Regulus, dem Hauptstern im Löwen, bilden sie ein lang gestrecktes Dreieck, das Frühlingsdreieck. Sowohl der Löwe als auch der sehr helle Arktur und Spica sind vom Großen Wagen aus leicht aufzufinden. In den späten Juninächten steigt mit dem Sommerdreieck das eindrucksvollste Sternenmuster am sommerlichen Sternhimmel auf.

Wer die Ecksterne Wega in der Leier, Deneb im Schwan und Atair im Adler einmal bewusst aufgesucht hat, wird sie bis in den Herbst hinein als gute Bekannte am Sternhimmel auffinden. Der Schwan gehört zu den gut erkennbaren Sternbildern. Mit weit ausgebreiteten Schwingen und langem Hals schwebt er am Himmelszelt dahin. Verwöhnt von den sehr hellen Sternen des Sommerdreiecks sind wir dann im Herbst vom Anblick des Sternhimmels enttäuscht, da er von schwach leuchtenden Sternen beherrscht wird.

Mit ein wenig Mühe ist aber ein großes Viereck aus annähernd gleich hellen Sternen zu erkennen. Dieses Herbstviereck wird gelegentlich auch Pegasusquadrat benannt, da es den Rumpf des sagenumwobenen geflügelten Pferdes Pegasus darstellt.

Der linke obere Stern gehört zum Sternbild Andromeda, in welchem sich unsere Nachbargalaxie befindet, die bei guten Sichtbedingungen als Nebelfleck mit bloßem Auge gesehen werden kann und früher als Andromeda-Nebel bezeichnet wurde.

Das auffälligste und schönste der Wintersternbilder ist der Orion, in dem die Sumerer den großen Helden Gilgamesch erblickten, der mit dem Himmelsstier kämpft. Sein Schulterstern Beteigeuze bildet mit Prokyon und Sirius das Winterdreieck. Wem beim Auffinden des Dreiecks Erfolg beschieden war, wird auch das Wintersechseck erkennen, welches aus Sirius, Rigel, Aldebaran, Kapella, Kastor, Pollux und Prokyon besteht und somit außer Beteigeuze alle hellen Sterne des wunderbaren Winterhimmels erfasst.

Orientierung am Sternhimmel Teil 4 - drehbare Sternenkarte

Am Ende unserer Artikelserie geht es um die drehbare Sternkarte als unentbehrliches Arbeitsmittel aller Amateurastronomen und Sternfreunde. Dieser Artikel soll auch Gelegenheitsbeobachter davon überzeugen, dass Funktion und Handhabung der Karte leicht verständlich und erlernbar sind. Sie ermöglicht einen Überblick über den aktuellen Sternhimmel, das Auffinden von geplanten Beobachtungsobjekten und deren Aufgangs- und Untergangszeiten. Die drehbare Sternkarte wird den abendlichen Spaziergang bereichern, wenn man den Blick zum Sternhimmel richtet und die Namen auffälliger Sternbilder und heller Sterne auf der Karte findet. So wird man nach einiger Zeit auch mit den Sternlandschaften über unseren Köpfen vertraut sein. Die drehbare Sternkarte besteht aus einer unteren und oberen Kreisscheibe, die in der Mitte drehbar miteinander verbunden sind (Abb. 4.1).

Die untere Scheibe besteht aus einer Sternkarte, die den Bereich des Sternhimmels darstellt, den man im Laufe des Jahres von einem bestimmten geografischen Standort aus sehen kann. Am Rand befindet sich eine Einteilung zum Einstellen des Datums der Beobachtungszeit. Die obere Scheibe (Maske) besitzt einen ovalen Ausschnitt, in dem der Sternhimmmel zu einem gewählten Zeitpunkt sichtbar ist. Der Rand des Ausschnitts entspricht dem Horizont rund um den Beobachter, ein fiktiver Punkt in der Mitte, dem Zenit.

Die Einteilung am Rand der Maske dient der Einstellung der Uhrzeit zum gewählten Zeitpunkt der Beobachtung. Jedermann ist mit Landkarten vertraut, während für die meisten unserer Mitmenschen eine Himmelskarte ein Rätsel ist. Dennoch gibt es viele Ähnlichkeiten, denn der Himmelskartograf steht vor demselben Problem, wie derjenige, der eine Karte der Erde zeichnen möchte – wie man nämlich eine gekrümmte Fläche auf einem ebenen Blatt Papier darstellt (Abb. 4.2).

Der Himmelskartografmuss bei seiner Abwicklung der Himmelskugel auch berücksichtigen, für welchen geografischen Bereich die Sternkarte zur Nutzung vorgesehen ist. Welche Hälfte des Weltalls bzw. Sternhimmels wir oberhalb unserer Horizontebene überblicken können, ist von der geografischen Breite unseres jeweiligen Standortes abhängig (Abb. 4.3).

Der hier dargestellte Beobachter könnte ein Brandenburger oder ein Berliner sein, denn er befindet sich auf der nördlichen Halbkugel der Erde in einem Bereich um den 52. Breitengrad herum. Infolge der Erdrotation werden alle Sterne der nördlichen Himmelskugel und auch die Sterne eines Teils des südlichen Sternhimmels über seiner Horizontebene sichtbar.

Die oben dargestellte Schülersternkarte ist deshalb für 52,5° nördliche Breite konzipiert worden, aber in ganz Mitteleuropa anwendbar. Sie erfasst sowohl den nördlichen Sternhimmel als auch den Teil des südlichen Sternhimmels, der von uns aus sichtbar ist. Die Karte, die sich aus der in Abb. 4.2 dargestellten Abwicklung ergibt, erfasst nur den nördlichen Sternhimmel, also den Bereich der Himmelskugel, den ein Beobachter auf dem Nordpol übersehen kann.

Der Bedarf an drehbaren Sternkarten für diesen Standort kann wohl eher als gering eingeschätzt werden. Die Bedienung der drehbaren Sternkarte ist sehr einfach! Um sich den Sternhimmel für den gewählten Zeitpunkt im Ausschnitt der Maske anzeigen zu lassen, muss man die obere Scheibe drehen, so dass das aktuelle Datum mit der Uhrzeit der Beobachtung übereinstimmt.

Am Ausschnitt der oberen Sternscheibe sind die Himmelsrichtungen Ost und West vertauscht. Hält man die Karte über den Kopf, um zur Karte aufzublicken – wie zum wirklichen Himmel – so stimmen die Richtungen wieder überein. Allerdings ist es unzweckmäßig in dieser Haltung Sternhimmel und Kartenbild miteinander zu vergleichen. Vielmehr sollte man, wenn man beispielsweise den Sternhimmel über dem Südhorizont beobachten will, die eingestellte Karte so halten, dass die Markierung »Süd« auf dem Deckblatt auf den Beobachter weist bzw. nach unten gerichtet ist. Zum Kauf einer drehbaren Sternkarte sei empfohlen, aus dem reichhaltigen Angebot des Buchhandels eine einfache und kostengünstige Version auszuwählen!