Prismenastrolab

Als Prismenastrolab werden hochpräzise Messinstrumente für die Astrogeodäsie bezeichnet, mit denen man in kurzer Zeit zahlreiche Sterndurchgänge in einer konstanten Zenitdistanz von meist 30° beobachten kann. Deren Konstanz (auf mindestens 0,5") wird durch ein rechtwinkliges optisches Prisma gewährleistet, das den entsprechenden Schliffwinkel besitzt.

Das Prisma wird vor dem Objektiv eines horizontal ausgerichteten Theodolits oder eines automatischen Nivelliergeräts angebracht. Damit dessen Zielachse genau horizontal ist, sind präzise Neigungssensoren wie eine Sekundenlibelle, ein automatischer Höhenkompensator oder die Spiegelung an einer windgeschützten Quecksilber-Oberfläche erforderlich.

Die Messung erfolgt bei der Methode gleicher Höhen durch Einstellen der vorausberechneten Richtung, in der ein Stern die gewünschte Zenitdistanz erreicht, und anschließende Stoppung des Sterns an mehreren Strichen eines im Fernrohr montierten Fadennetzes.

Bauarten

Im Laufe der letzten Jahrzehnte wurden dreierlei Typen von Instrumenten entwickelt, von denen zwei leicht genug sind, um sich für den nächtlichen Feldeinsatz zur Geoid- und Ortsbestimmung zu eignen (rasche Messung der astronomischen Breite und Länge auf TP-Punkten). Die dritte Bauart ist für stationären Einsatz auf Sternwarten oder auf massiven Messpfeilern gedacht (genaueste Messung von Sternörtern bzw. der Ortssternzeit, Überwachung der Erdrotation).

1. Theodolit mit Prima und Quecksilberhorizont: Die Zielachse des Theodolits ist waagrecht, das Prisma lenkt den Messstrahl um 60° nach oben und unten ab. Im oberen Strahl wird der Sterndurchgang direkt gemessen, während der untere Strahl in einer davor montierten Quecksilberschale gespiegelt wird und sein Bild dem direkten Stern entgegenläuft. Wenn die Bilder koinzidieren, wird der genaue Zeitpunkt an einem Chronometer registriert. Dieser Bautyp wurde in den 1950er-Jahren von Wild Heerbrugg für den Triangulationstheodoliten Wild T3 entwickelt, Messgenauigkeit etwa ±1″.
2. Automatisches Nivelliergerät mit vorgesetztem 60°-Prisma. Die Zielachse wird durch einen genauen Neigungssensor auf 0,3″ genau horizontal gehalten, das Prisma weist in eine Zenitdistanz von 30°. Die Sterndurchgänge werden direkt im Fadennetz beobachtet und mit einer Digitalstoppuhr registriert. Das erste Gerät dieser Art ist das um 1960 von Zeiss entwickelte Ni2-Astrolab. Es wiegt nur wenige kg, ist auf einem normalen Vermessungsstativ einsetzbar und liefert Ort bzw. Lotrichtung auf ±0,2″ bis ±0,5″.
3. Nur bedingt transportabel ist das Danjon-Astrolab. Es wurde in den 1960ern für Fundamentalastronomie und für Zeitdienste zur Überwachung der Erdrotation entwickelt. Das schwere Instrument benötigt einen stabilen Pfeiler und arbeitet nach dem 1. Prinzip, vereinigt aber alle Bauteile in einem abgeschirmten Gehäuse. Die zwei Bilder jedes Sterns werden mit einem Registriermikrometer in Koinzidenz gehalten und ihre Zeiten automatisch (auf wenige Millisekunden genau) aufgezeichnet. Genauigkeit der Lotrichtung etwa 0,05″.