Das Zeiss-Universal-Großplanetarium

Zeiss Universal Grossplanetarium
Zeiss Universal Grossplanetarium

Das Zeiss-Universal-Großplanetarium ist das älteste noch erhaltene Gerät seiner Art. Es wurde 1926 als fünftes Instrument, wenige Tage nach dem Jenaer und einige Wochen nach den Großplanetarien in Wuppertal, Leipzig und Düsseldorf aufgestellt wurde. Die drei letztgenannten wurden im zweiten Weltkrieg zerstört, die Jenaer Kuppel blieb zwar als einzige unbeschädigt, jedoch war das Instrument bereits bei Kriegsbeginn nicht mehr das Originale. Vom Dresdener Zeiss-Universal- Planetarium blieb nur das Gerät erhalten, es war während des Krieges ausgelagert. Die unmittelbar neben dem Botanischen Garten errichtete, mit 550 Sitzplätzen versehene 25 m-Kuppel, wurde am 13. Februar beim Luftangriff gegen Dresden zerstört.

Seit 1984 steht der Südhimmelprojektor des alten Dresdener Planetariums als Ausstellungsstück im Foyer der Sternwarte.Ein Planetarium besteht aus einer Vielzahl von Diaprojektoren. Allein in der großen Messingkugel sind an deren Sphäre 16 Projektoren für die Fixsterne der südlichen Himmelshalbkugel untergebracht.In der Mitte der Kugel befindet sich eine Glühlampe, deren Licht mittels großer, stark gekrümmter Kondensorlinsen auf die Diapositive gebündelt wird.

Diese wiederum bestehen aus 0,015 mm dünnen Kupferfolien, in die 8900 Löcher mit Durchmessern zwischen 0,023 mm und 0,750 mm von Hand gestochen wurden. Diese Löcher wurden durch die Projektionsobjektive in 12 m Entfernung als unterschiedlich große und damit verschieden helle Lichtpunkte (künstliche Sterne) abgebildet.Erwähnenswert sind der Sternbildnamenprojektor sowie der seitlich angebrachte Milchstraßenprojektor mit dem Quecksilberhorizont.

Er garantiert, dass die Milchstraße nur an der Kuppel und nicht auf den Fußboden projiziert wird. Der offene Gittertubus beherbergt auf den einzelnen Etagen die Planetenprojektoren. Sie sind doppelt ausgeführt, weil man zunächst glaubte, dass die Verstrebungen des Tubus die Planetenbilder eines Projektors zu stark abdunkeln würden. Die Projektoren werden über Getriebe bewegt. Letztere sind außerordentlich kompliziert aufgebaut, gestatten jedoch, die Stellung der Planeten gegenüber dem Fixsternhimmel mit großer Präzision über Jahrtausende hinweg darzustellen.

Zeiss Universal Grossplanetarium
Zeiss Universal Grossplanetarium
Zeiss Universal Grossplanetarium

Das Foucaultsche Pendel

Foucaultsche Pendel
Foucaultsche Pendel

Das Foucaultsche Pendel gehörte früher zur Ausstattun jeder besseren Lehranstalt, heute trifft man diesen klassischen Demonstrationsversuch nur noch selten an. Obwohl nahezu jedermann dieses Experiment kennt, ist seine exakte Deutung nicht ganz einfach. Die Schwingungsebene eines Pendels ist Raumstabil, d.h. ein Pendel, in eine beliebige Richtung angeschoben, ändert diese nicht von selbst. Schiebt man das Pendel z.B. in Richtung eines markanten Fixsternes an, der seinen Ort über sehr große Zeiträume nicht merklich ändert, so schwingt es noch nach Tagen, Wochen und Monaten in dieser Richtung, sofern es nicht durch Reibungskräfte (Luftwiderstand usw.) vorher zur Ruhe kommt. Der französische Physiker Leon FOUCAULT (1810-1869), der dieses Experiment 1851 Mitgliedern der Pariser Akademie vorführte, benutze ein Pendel von 67 m Fadenlänge und eine Kupferkugel von 28 kg Masse.

Ein solches Pendel schwingt sehr lange bevor es zur Ruhe kommt. Da unsere verfügbare Raumhöhe gering ist und ein entsprechend kurzes Pendel zum Stillstand kommt, bevor eine Auslenkung nachweisbar ist, muss die Schwingung durch elektronisch gesteuerte magnetische Impulse erhalten werden, ohne dass auf die Schwingungsrichtung Einfluss genommen wird. Die scheinbare Drehung der Schwingungsebene liegt für unsere geographische Breite von ca. 51° bei 11.7°/Stunde. Um diesen Winkelabstand dreht sich die Erde innerhalb einer Stunde an der Sternwarte unter dem Pendel hinweg. An den Polen der Erde wären es etwa 15°/Stunde, am Äquator 0°/Stunde. Das Foucaultsche Pendel bietet also durch Messung der Auslenkung die Möglichkeit, die geographische Breite des Standortes zu ermitteln.

Die Richtung der scheinbaren Drehung der Schwingungsebene ist abhängig von der Hemisphäre. Auf der nördlichen Erdhalbkugel ist der Drehsinn rechtssinnig, auf der südlichen entgegengesetzt. Die schwache Kraft, die diese Drehung bewirkt, nennt man Corioliskraft. Für einen außerirdischen Beobachter würde das Pendel seine Schwingungsrichtung beibehalten, er sähe die Erde sich genau einmal in 23 Stunden, 56 Minuten und 4 Sekunden drehen. Foucault konnte also mit diesem Pendelversuch die Drehung der Erde um ihre eigene Achse nachweisen.

Foucaultsche Pendel

Der Eisenmeteorit

Eisenmeteorit
Eisenmeteorit

Meteorite sind außerirdischen Ursprungs, kosmische Boten, zur Erde gefallene Riesensternschnuppen. Sternschnuppen oder Meteore sind Leuchterscheinungen am Himmel, die in der Regel von sehr kleinen, meist einige Millimeter im Durchmesser nicht überschreitenden, Himmelskörpern verursacht werden. Größere Stücke sind umso seltener, je massereicher sie sind. In diesem Falle ist die Relativgeschwindigkeit gegenüber der Lufthülle sehr hoch und von der Richtung abhängig, mit der sie in die Erdatmosphäre eindringen. Sie liegt zwischen 12 km/s und 72 km/s. Nur im luftleeren Raum kann sich ein Körper mit solch großer Geschwindigkeit bewegen.Die kleineren Teilchen verdampfen restlos, einige Zentimeter große Exemplare werden zu Feuerkugeln, d.h. Leuchterscheinungen die so hell sind, dass Gegenstände des Nachts Schatten werfen.

Beim Eintritt in die Atmosphäre werden die Partikel abgebremst. Die damit verbundene Reibung führt zu Erhitzung von mehreren Tausend Grad.

Stücke ab Faustgröße und einer Geschwindigkeit von weniger als 25 km/s erreichen unter Massenverlust den Erdboden. Hin und wieder werden solche Körper gefunden. Dann erst nennt man sie Meteorite. Man klassifiziert die Meteorite nach ihrer Zusammensetzung in

– Stein-,
– Stein-Eisen-oder
– Eisenmeteorite

Erstere sind mit einem Anteil von 93,5% gegenüber den Eisenmeteoriten (5%) die häufigeren. Sie werden aber wegen ihres unauffälligen Aussehens und ihrer Anfälligkeit zu verwittern, seltener gefunden.

Mondstaub aus dem Hadleygebirge

Mondstaub Fundstelle
Mikroskop
Mondstaub

An der südlichen Wand des Foyers befindet sich ein spezielles Mikroskop, dass es ermöglicht, echten Mondstaub der amerikanischen Apollo 15 Mission (26. Juli – 7. August 1971) anzuschauen. Dieser Staub wurde wissenschaftlich untersucht und seine Herkunft bestätigt. Ein cleverer Techniker der NASA, der die vom Mond zurückgekommenen und total verstaubten Raumanzüge in Empfang nahm, klebte einfach Tesaband auf die Oberfläche und zog es wieder ab. Erstmals wurde dieser Staub von der Mission Apollo 15 im Jahre 1994 in Beverly Hills versteigert.

Insgesamt wurden auf dieser Mission 76,8 kg Mondgestein mit zur Erde gebracht.Diese Gegend kann auch gut durch die Teleskope der Sternwarte beobachtet und fotografiert werden, wie das obige Bild zeigt. Die Hinterlassenschaften der Apollo 15 Mission dagegen sind zu klein um noch durch irdische Teleskope aufgelöst zu werden.

Ausstellung

Historisch

Teleskope

Teleskope

Historisch

Uhren

Uhren

Marsrover

Marsrover

Uhren

ISS

Das Foyer der Sternwarte Radebeul beherbergt ein Vielzahl interessanter Anschauungsobjekte. Neben wechselnden Ausstellungen in den großen Glasvitrinen gibt es eine Reihe von ganz besonderen und teilweise einzigartigen astronomischen Objekten. So kann man die Funktionsweise eines Planetariums am Beispiel des Südhimmelprojektors des einzigen erhaltenen Zeiss Großplanetariums aus den 20er Jahren sehr anschaulich nachvollziehen. Weiterhin bietet ein Focaultsches Pendel die Möglichkeit innerhalb eines kurzen Zeitraums die Drehung der Erde um ihre eigene Achse experimentell nachzuweisen.

Ein Stück Geschichte unseres Sonnensystems zum Anfassen ermöglicht ein mehrere Milliarden Jahre alter und über 3 kg schwerer Eisenmeteorit der vor einigen tausend Jahren im jetzt polnischen Morasko zur Erde fiel.
Von Foyer aus gelangt man in die große Planetariumskuppel die mit ihrem neuen Zeiss Skymaster ZKP 4 Projektor einen unvergleichlichen Blick auf unseren Sternenhimmel ermöglicht.

An der Südwand des Foyers kann man sich alle Details der Internationalen Raumstation ISS ganz genau anschauen. Ein riesiges Poster zeigt die ISS beim Überflug über die Tagseite der Erde, aufgenommen von einem Space Shuttle. Historische Teleskope, die zum Teil noch einsatzfähig sind, können vor dem Planetarium angeschaut werden. Mit dem großen Refraktor von 1890 wurde in Dresden in den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts Straßenastronomie betrieben und auch heute noch können damit Mond& Planeten in hoher Qualität beobachtet werden.

Der Vortragsraum

Vortragsraum
Vortragsraum
Vortragsraum
Vortragsraum

Im Vortragsraum und früheren Hörsaal der Sternwarte finden regelmäßig audiovisuelle Vorträge und Ausstellungen statt. Mit Hilfe von Software und Videobeamer kann hier auch ohne aufwendige Planetariumstechnik grundlegendes Wissen zum Sternenhimmel vermittelt werden.

Durch ein in der Südwand des Vortragsraumes eingelassenes Objektiv ist es zudem möglich, mit Hilfe eines sogenannten Heliostaten unabhängig von Tages- und Jahreszeit Sonnenlicht in den Vortragsraum einzuspiegeln. Die Projektion auf eine weiße Fläche liefert ein Echtzeitbild der Sonne, das von mehreren Besuchern gleichzeitig betrachtet werden kann. Nahe der Eintrittsöffnung des Sonnenlichtes befindet sich ein Experimentiertisch mit einer optischen Bank. Hier kann das Sonnenlicht durch Prismen oder Gitter in seine spektralen Bestandteile zerlegt werden. Dieses sogenannte Sonnenspektrum kann vielseitig untersucht werden. Ein Spektrum gibt Aufschlüsse über chemische und physikalische Parameter der Strahlungsquelle (siehe Spektrohelioskop).

Das Planetarium Skymaster ZKP 4

Fulldome
Planetarium ZKP 4

In der Wissensvermittlung spielen die scheinbaren und tatsächlichen Bewegungen der Himmelskörper eine herausragende Rolle. Dafür lassen sich Zeiträume von einigen Stunden bis zu mehreren tausend Jahren im Zeitraffer vollziehen. Die Positionen der Planeten werden rechnergesteuert mit höchster Präzision angezeigt. Komplexe Zusammenhänge der Himmelsmechanik werden somit nachvollziehbar. Dabei ist es möglich, den Sternhimmel eines jeden Ortes der Erde anzuzeigen.

Der Orientierung dienen verschiedene astronomische Hilfslinien, wie der Himmelsäquator, der Meridian, die Ekliptik und Sternbilder, die sich als Figuren projizieren lassen. Weitere Zusatzprojektoren zeigen Sternschnuppen, ein Modell des Sonnensystems, den Planeten Jupiter mit seinen vier hellen Monden und künstliche Satelliten unserer Erde, wie z.B. die Internationale Raumstation ISS.

Eine wichtige Ergänzung des opto-mechanischen Systems mit dem ZKP 4 im Planetarium stellt die digitale Full-Dome-Projektionsanlage dar. Mit Hilfe zweier Projektoren lassen sich Bilder und Videosequenzen kuppelfüllend darstellen. Damit ist das Planetarium nicht nur der ideale Ort für die astronomische Wissensvermittlung, sondern auch für populärwissenschaftliche Shows. Das Planetarium verfügt über 60 bequeme Sitzplätze.

Ein Planetarium erlaubt die wetter- und tageszeitunabhängige Darstellung eines künstlichen Sternhimmels. Unter der weithin sichtbaren, größten Kuppel der Einrichtung mit acht Metern Durchmesser, arbeitet das bei seinem Einbau 2011 modernste Planetariumsinstrument für kleine und mittlere Kuppeln, das Skymaster ZKP 4.

Dabei handelt es sich um eine komplette Neuentwicklung der Firma Carl Zeiss in Jena. Hier kommt die bisher nur den Großplanetarien vorbehaltene Glasfasertechnik zum Einsatz. Jeder Stern wird über eine hauchfeine Glasfaser mit eigener Optik projiziert. Das erlaubt, die der Natur
entsprechende, punktförmige Darstellung jeden Sterns mit seiner natürlichen Farbe. Dabei sind alle 3.500 Sterne, die mit dem bloßen Auge gleichzeitig zu beobachten sind, mit einer atemberaubenden Brillanz und einem enormen Kontrast sichtbar.

Der Himmel im Planetarium zeigt sich wie unter günstigsten Bedingungen, fern jeden künstlichen Lichts. Das Radebeuler ZKP 4 ist weltweit das erste Instrument, bei dem als Lichtquelle LED´s benutzt werden. Das hat eine nochmalige Steigerung der Helligkeit der Gestirne zur Folge. Mit dem Anblick dieses idealen Sternhimmels wird jeder Besuch des Planetariums zu einem emotionalen Erlebnis.

Auf der Beobachtungsterrasse

Die Beobachtungsterrasse bietet den Besuchern bei klarer Sicht einen unvergesslichen Panoramablick auf das Elbtal. Von den Tafelbergen der sächsisch-böhmischen Schweiz über Dresden und Radebeul bis hin zu den malerischen linkselbischen Tälern in Richtung Meißen reicht die Aussicht. Bei Bedarf können kleinere Teleskope auf stationäre Stativsäulen montiert werden. Die Teleskope stehen Freitags den Besuchern des Beobachtungsabends zur Verfügung.

Die Öffnung der Terrasse nach Süden prädestiniert sie zur Aufstellung von Sonnenuhren. Hier sind die Mittagsuhr, die Blocksonnenuhr und weitere
Sonnenuhren aufgestellt sowie die 3m-Kuppel mit dem Zeiss Coude Refraktor.

In den Boden der Beobachtungsterrasse ist eine Metallplatte eingelassen, auf der die Koordinaten der Sternwarte und die Himmelsrichtungen in Gestalt einer Windrose dargestellt sind.

Beobachtungsterrasse
Beobachtungsterrasse
Beobachtungsterrasse
Beobachtungsterrasse
Beobachtungsterrasse
Beobachtungsterrasse
Beobachtungsterrasse
Beobachtungsterrasse

Sonnensystem und Asteroid

Sonnensystem

Sonnensystem

Asteroid

Asteroid

Im hinteren Bereich des Sternwartengeländes befinden sich neben Radioteleskop und Spektrohelioskop noch zwei besondere Modelle von Objekten unseres Sonnensystems. An einem maßstabsgerechten Modell von Sonne und Planeten können sich Sternwartenbesucher und Wanderer einen Eindruck von den beeindruckenden Größenverhältnissen in unserem Sonnensystem machen.

Desweiteren kann man sich über Bahndaten und das mögliche Aussehen des an der Sternwarte entdeckten Asteroiden „Radebeul“ informieren.

Blocksonnenuhr

Blocksonnenuhr
Blocksonnenuhr

Die Mehrfach- oder Blocksonnenuhr ist eine geometrische Spielerei vergangener Jahrhunderte und ziert die Beobachtungsterrasse der Sternwarte. Es ist die sehr gelungene Nachbildung eines früher in der Eingangshalle aufgestellen Originals. Diese aus der Zeit August des Starken stammende Uhr kann aus Erhaltungsgründen nicht mehr im Freien aufgestellt werden.
Von der Form her unterscheidet sich diese Sonnenuhr von vielen „gängigen“ Modellen. So weist sie zwar Schattenstäbe auf, darüber hinaus aber auch Sandsteinkanten die dem selben Zweck dienen.
Ein Schattenstab ist für die Zeit zwischen 4 Uhr und 20 Uhr im Sommerhalbjahr zuständig. Der zweite auf der Unterseite angebrachte Stab, gibt die Zeit zwischen 6 Uhr und 18 Uhr im Winterhalbjahr an.

Sechs Sandsteinkanten geben darüber hinaus ganzjährig aber tageszeitabhängig die Uhrzeit an. Schattenstäbe und Schattenkanten weisen in ihrer Verlängerung nach Norden zum Himmelsnordpol. Sie liegen also parallel zur Erdachse.
Eine Sonnenuhr zeigt stets die wahre Sonnenzeit = wahre Ortszeit (WOZ) an. Die am Lauf der fiktiven oder mittleren Sonne orientierte mittlere Ortszeit (MOZ) kann um -14 bis +16 Minuten von der WOZ abweichen. An vier Tagen im Jahr beträgt die Abweichung “0“. Dann bleibt für Radebeul immernoch eine geographisch bedingte Zeitabweichung von 6 Minuten zur Mitteleuropäischen Zeit (MEZ).

Sonnenuhren werden oftmals mit sinnigen Sprüchen versehen. Der hiesige lautet:

Die Sonne, die sich scheinbar neigt,
vom andern Standort scheinbar steigt,
sieht jeder nur aus seinem Kreis,
wobei sich vieles in der Welt.
ganz anders als der Schein verhält.

Mittagssonnenuhr

Unsere Zeitmessung beruht auf der sogenannten fiktiven (mittleren) Sonne, die sich mit konstanter Geschwindigkeit von Ost nach West entlang des Himmelsäquators bewegt. Sie erreicht um 12 Uhr Ortszeit den höchsten Stand und steht dann genau im Süden. Die Bewegung der wahren Sonne ist aber von der der mittleren Sonne verschieden.

Die Relativbewegung von wahrer und mittlerer Sonne im Laufe eines Jahres lässt sich durch den Schattenwurf eines Stabes veranschaulichen. Man markiert einfach täglich um 12:00 Uhr Ortszeit (mittlere Sonne, stets am gleichen Ort) die Position des Schattens der Stabspitze, die hier durch eine Kugel hervorgehoben ist. Im Ergebnis entsteht eine langestreckte “8“ die Lemniskate genannt wird.
Die Relativbewegung von wahrer und mittlerer Sonne hat zwei Ursachen: Erstens die Neigung der Erdachse gegen die Bahnebene und zweitens die Tatsache, dass die Erde die Sonne auf einer Ellipse und nicht auf einer Kreisbahn umläuft. Der erste Effekt führt zu jahreszeitlich wechselnden Höchstständen der wahren Sonne und bestimmt somit die Längsausdehnung der Acht.

Bahnneigung und Exzentrizität leisten jeweils einen Beitrag dazu, dass wahre Sonne und mittlere Sonne nicht zum gleichen Zeitpunkt im Süden stehen. Diese als Zeitgleichung oder besser auch Zeitausgleichung, bezeichnete Differenz, die maximal 16 Minuten betragen kann, bestimmt die Querausdehnung der “8“.

Hinweis: Der Mittagszeitpunkt der Ortszeit in Radebeul ist 12:06 Uhr MEZ.

Mittagssonnenuhr
Mittagssonnenuhr