Embacher-Methode

Die Methode Embacher ist ein Verfahren der geodätischen Astronomie zur genauen Azimut- und Breitenbestimmung.

Sie wurde in den 1950er Jahren von Wilhelm Embacher (TH Wien und Universität Innsbruck) entwickelt und hat die Besonderheit, kein genaues Zeitsystem zu erfordern.

Es werden jeweils polnahe Sternpaare im maximalen Azimut beobachtet, d. h. im Nordwest- und Nordostquadrant. In dieser Stellung (Größte Digression) bewegen sie sich genau lotrecht nach unten oder oben. Die gemessene Azimutdifferenz ist eine Funktion von geografischer Breite und Deklination und dient der Breitenbestimmung, während die vertikalen Sterndurchgänge selbst das Azimut des anschließend einzumessenden terrestrischen Zieles ergeben.

Berechnung

Himmelskoordinaten in astronomischen Koordinatensystemen: Das zu betrachtende sphärische Dreieck hat auf der Nordhalbkugel die Eckpunkte Nordpol (blau), Zenit (schwarz) und Stern (violett). ist der Azimut im Horizontsystem, vom Meridian aus gemessen (schwarz); im Äquatorsystem ist die Deklination (rot), vom Himmelsäquator aus gemessen, sowie der Stundenwinkel (cyan), ebenfalls vom Meridian aus gemessen. Die geografische Breite des Beobachtungsortes ist identisch mit der Polhöhe .

Da das astronomische Dreieck (Pol-Zenit-Stern) für den Moment der größten Digression rechtwinklig wird (mit dem rechten Winkel am Stern), vereinfachen sich die sphärischen Formeln wesentlich; Sinus- bzw. Tangenssatz reduzieren sich auf:

(im Osten positiv, im Westen negativ)
(Stundenwinkel im vierten bzw. ersten Quadranten)

mit

  • dem Azimut des Sterns
  • seiner Deklination
  • seinem Stundenwinkel
  • der geografische Breite des Standorts.

Misst man daher die Azimutdifferenz zweier Sterne, die im Osten bzw. Westen innerhalb weniger Minuten digressieren, so ergibt sich die Breite durch eine Umformung der ersten Formel (mittels und ), woraus man die beiden Sternazimute und berechnen kann.

Damit ist am Messinstrument die genaue Orientierung des Horizontalkreises bekannt (Sternazimut minus Kreislesung), sodass man das vor oder nach den Sternen gemessene terrestrische Ziel um diesen Betrag korrigieren kann, was dessen gesuchtes Azimut ergibt.

Literatur

Weblinks

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Der Zenit ist senkrecht über dem Beobachter und der Nadir senkrecht unter dem Beobachter im Zentrum der Darstellung. Der Meridian ist der Großkreis durch Himmelsnord- und Himmelsüdpol sowie die Richtungen Norden (N) und Süden (S) vom Beobachter aus gesehen. Der Beobachter sieht im Horizontalsystem (graue Scheibe) am Himmel einen Punkt (violett) unter dem Azimut a (schwarz), der vom Meridian aus in der Horizontalebene gemessen wird, und dem Höhenwinkel h (grün), der senkrecht zur Horizontalebene auf dem Großkreis zwischen Zenit und Nadir (grün) gemessen wird, der durch den beobachteten Punkt geht. Diese Winkel können in die kartesischen Koordinaten x, y und z im Horizontalsystem umgerechnet werden. Im Äquatorialsystem (türkisfarbene Scheibe) wird der Stundenwinkel τ (cyan) vom Meridian aus in der Äquatorialebene und der Deklinationswinkel δ (rot) senkrecht zur Äquatorialebene auf dem Großkreis bestimmt, der durch die Himmelspole und den beobachteten Punkt geht. Ostpunkt (O) und Westpunkt (W) sind in beiden Systemen identisch, und die Neigung der beiden Ebenen ist durch die Polhöhe φ (blau) gegeben, die mit dem Breitengrad übereinstimmt, auf dem sich der Beobachter befindet. Der beobachtete Punkt am Himmel (violett) bewegt sich innerhalb eines halben Tages scheinbar auf einem Halbkreis von Osten nach Westen, der mit konstantem Deklinationswinkel δ parallel zur Äquatorialebene verläuft.