Wie bestimme ich die Höhe (Altitude) eines Objektes am Himmel über dem Horizont?

Bei besonderen Himmelserscheinungen wie Kometen, Polarlichtern, Finsternissen, aber auch normalen Listen zu Sternpositionen, wird die Höhe des Objektes über dem Horizont angegeben. Das ist wichtig, damit man ungefähr weiß, wo man suchen muss. Interessant ist es aber vor allem auch, zu wissen, ab welcher Höhe es sich lohnt, überhaupt nach einem solchen Objekt Ausschau zu halten. Oft versperren Bäume oder Häuser den freien Blick auf den Horizont. Ich zeige dir hier ein einfaches Bastelprojekt, mit dessen Hilfe du feststellen kannst, in welcher Höhe sich ein Objekt befindet und auch, ab welcher Höhe du es von deinem Beobachtungsort aus überhaupt sehen kannst.

• Was ist die Höhe über dem Horizont?
• Wieso ist es wichtig die Höhe über dem Horizont zu wissen?
• Das Horizontsystem
• Einen einfachen Höhenmesser basteln
• Den Höhenmesser benutzen
• Die Höhe der Sonne bestimmen
• Weitere astronomische Koordinatensysteme

Was ist die Höhe über dem Horizont?

Die Höhe über dem Horizont wird durch den Höhenwinkel angegeben. Meistens findet man ihn unter seinem englischen Fachbegriff: Altitude. Das bedeutet auf deutsch einfach: Höhe.

Der Höhenwinkel beschreibt, wie hoch ein Objekt über dem Horizont steht. Er wird in Grad angegeben. Negative Winkelangaben befinden sich unterhalb des Horizonts und sind für den Beobachter nicht sichtbar.

Wichtige Begriffe:

Der Nadir ist das Gegenstück zum Zenit und befindet sich direkt unter deinen Füßen.

Wieso ist es wichtig die Höhe über dem Horizont zu wissen?

Eine Angabe über die Höhe über dem Horizont sagt einem Beobachter fast sofort, ob er ein Objekt beobachten kann, oder nicht. Besonders niedrige Objekte sind oft so gut wie nicht sichtbar oder im Dunst am Horizont versteckt.

Unterhalb von 15° stören oft Bäume oder Häuser, wenn man keinen erhöhten Beobachtungspunkt hat.

Es ist auch viel schwieriger, Objekte wahrzunehmen, die sich nur knapp über dem Horizont befinden. Das Licht von diesem Objekt legt einen viel längeren Weg durch die Atmosphäre zurück, als wenn sich das Objekt direkt über uns befindet. Das Licht wird in Horizontnähe stärker gebrochen und die Luft ist viel unruhiger. Beim Blick durch ein Teleskop scheinen die Objekte sich zu bewegen.

Man kann festhalten: auch von einem erhöhten Beobachtungspunkt aus ist es unterhalb eines Höhenwinkels von 5° sehr schwer, Objekte am Himmel zu beobachten.

Das Horizontsystem

In der Astronomie gibt es verschiedene Koordinatensysteme, um die Position eines Objektes, wie eines Sterns, Planeten, des Mondes, eines Kometen etc. anzugeben. Das einfachte von ihnen ist das Horizontsystem.

Koordinaten werden immer mit zwei Werten angegeben. Das ist auf der Erde so und auch bei der Angabe von Himmelskoordinaten. Im Horizontsystem ist der Höhenwinkel eine der Koordinaten. Die zweite Koordinate ist die Angabe der Himmelsrichtung in Grad. Diese Koordinate nennt man Azimut. Sie entspricht den Gradangaben auf einem gewöhnlichen Kompass:

Der Höhenwinkel kann also Werte zwischen 0° und 90° annehmen, der Azimut Werte zwischen 0° und 360°. Wobei 360° wieder 0° entspricht.

Dieses System ist sehr praktisch und einfach zu verstehen, hat aber auch ein paar Nachteile. Der größte Nachteil ist, dass die Koordinaten nur für einen Beobachter gelten. Für einen zweiten Beobachter, der sich ein paar Kilometer entfernt befindet, gelten sie schon nicht mehr. Man kann sie also nicht ortsunabhängig vergleichen. Und die Koordinaten ändern sich mit der Zeit ständig, da die Erde sich dreht.

Möchtest du die Koordinaten eines Sterns im Horizontsystem bestimmen, brauchst du also einen Kompass und einen Höhenmesser. Wie man einen einfachen Höhenmesser leicht selbst basteln kann, erkläre ich dir im nächsten Abschnitt.

Einen einfachen Höhenmesser basteln

Mit einem Geodreieck ist es einfach, einen Winkel zu bestimmen. Den Halbkreis mit den Winkelangaben auf dem Geodreieck nennt man Winkelmesser. Ein solcher Wnkelmesser soll die Grundlage für unseren Höhenmesser sein. Dazu brauchst du eine Kopie eines Geodreiecks. Du kannst ein kleines Geodreieck verwenden oder es vergrößert kopieren.

Für deinen Höhenmesser brauchst du:

• Kopie eines Geodreiecks oder einen Winkelmesser aus Papier
• Schere
• Bastelkleber
• Ein stabiles Stück Pappe oder dünnes Holz, das etwas größer ist als der Winkelmesser.
• Nadel oder Nagel
• Bindfaden
• Eine kleine Mutter oder ein anderes Gewicht

So bastelst du den Höhenmesser:

1. Schneide die Kopie deines Geodreiecks in zwei Hälften. Du brauchst die Hälte mit Angaben von 0° bis 90°
2. Klebe das halbe Geodreieck auf eine stabile Pappe, die etwas größer ist als deine Kopie.
3. Stecke bei 0 (Linealangabe 0cm) eine Nadel oder einen Nagel in die Pappe.
4. Binde einen Bindfaden an die Nadel und befestige an der anderen Seite ein Gegengewicht (zum Beispiel eine Mutter). Achte darauf, dass der Faden lang genug ist, damit du den Winkel auch ablesen kannst.

Den Höhenmesser benutzen

Halte den Höhenmesser so, dass er senkrecht steht und der Faden über dem Winkelmesser hängt. Mit dem Auge peilst du über die Kannte einen Stern oder ein anderes Objekt an. Zum Üben kannst du eine Baumspitze oder andere markante Objekte anpeilen. Du kannst den Faden fixieren, indem du ihn mit dem Finger andrückst. Dann liest du den Höhenwinkel in Grad ab.

Richtest du deinen Höhenmesser auf den Polarstern, so entspricht sein Höhenwinkel dem Breitengrad deines Standortes auf der Erde.

Die Höhe der Sonne bestimmen

Mit dem Höhenmesser kann auch die Höhe der Sonne bestimmt werden. Hier musst du besonders vorsichtig sein!

So gehst du vor:

1. Halte den Höhenmesser so, das der Faden bei 90° liegt.
2. Jetzt hältst du den Höhenmesser so, dass der Nagel einen Schatten auf den Winkelmesser werfen kann.
3. Lies ab, welche Gradzahl der Schatten anzeigt.

Ihren höchsten Stand hat die Sonne zur Mittagszeit. Hier musst du beachten, dass das nicht automatisch 12Uhr Mittags bedeutet. Vor allem in der Sommerzeit (MESZ = Mitteleuropäische Sommerzeit) beträgt der Unterschied etwa 2 Stunden.

Zur Sommersonnenwende am 21.6. (Sommeranfang) steht die Sonne am höchsten, zur Wintersonnenwende am 21.12. (Winteranfang) am niedrigsten.

Weitere astronomische Koordinatensysteme

Neben dem Horizontsystem gibt es noch weitere Koordinatensysteme, die in der Astronomie verwendet werden. Diese haben nicht den Nachteil, dass sie nur für den Beobachter funktionieren. Mit den anderen Systemen können die Koordinaten von Sternen und anderen Obekten angegeben werden, die für jeden Beobachter auf der Erde gültig sind.

Die beiden wichtigsten Koordinatensysteme stelle ich dir hier kurz vor:

Das Äquatorialsystem

Das Äquatorialsystem wird benutzt, um die genaue Position von Sternen anzugeben. Die Koordinaten findest du zum Beispiel in Sternkarten. Hier wird der Äuator als Ausgangspunkt benutzt. Du kannst dir das so vorstellen, als würde der Äquator der Erde an den Himmel projiziert. Die Koordinaten sind ähnlich dem Längen- und Breitengrad auf der Erde. Man nennt sie Rektaszension und Deklination. Die Rektaszension entspricht in etwa unserem Längengrad und wird in Stunden, Minuten und Sekunden angegeben. Die Deklination entspricht dem Breitengrad und wird in Grad nördlich und südlich des Himmelsäquators angegeben.

Der Polarstern hat im Äquatorialsystem eine Deklination von fast +90° und liegt somit am Himmelsnordpol.

Ekliptikalsystem

Bezugspunkt im Ekliptikalsystem ist die scheinbare Bahn der Sonne am Himmel, die Ekliptik. Es eignet sich gut, um die Bewegung von Objekten in unserem Sonnensystem, wie den Planeten, zu beschreiben. Die Koordinaten bezeichnet man als Ekliptikale Länge und Ekliptikale Breite. Die Ekliptikale Länge wird entlang der Ekliptik gemessen und in Grad angegeben. Die Ekliptikale Breite gibt den Winkel in Grad an, wie weit das Objekt über oder unter der Ekliptik liegt.