auf-_und_untergangszeiten
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auf-_und_untergangszeiten [2024/06/01 17:57] – [Alternative Version von J. Meeus] quern | auf-_und_untergangszeiten [2025/10/12 17:36] (aktuell) – quern | ||
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^ Tabelle 1 |||| | ^ Tabelle 1 |||| | ||
^ Himmelsobjekt | ^ Himmelsobjekt | ||
- | | Sonne: | + | | Sonne: |
- | | Mond: | $h$ = $+0^{\circ} 08' | + | | Mond: | $h$ = $+0^{\circ} 08' |
- | | Sonstige: | + | | Sonstige: |
- | Hat man die Höhen gefunden, so berechnet man als nächstes den halben Tagbogen, der zwischen $0^h$ und $12^h$ liegen | + | Hat man die Höhen gefunden, so berechnet man als nächstes den halben Tagbogen, der zwischen $0^h$ und $12^h$ liegen |
$$\cos(15^h\cdot t) = \frac{\sin(h) - \sin(\beta_0) \cdot \sin(\delta)}{\cos(\beta_0) \cdot \cos(\delta)}\tag{1}$$ | $$\cos(15^h\cdot t) = \frac{\sin(h) - \sin(\beta_0) \cdot \sin(\delta)}{\cos(\beta_0) \cdot \cos(\delta)}\tag{1}$$ | ||
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^ | ^ | ||
^ Himmelsobjekt | ^ Himmelsobjekt | ||
- | | {{: | + | | {{: |
- | | {{: | + | | {{: |
- | | {{: | + | | {{: |
- | | {{: | + | | {{: |
- | | {{: | + | | {{: |
- | | {{: | + | | {{: |
- | | {{: | + | | {{: |
- | | {{: | + | | {{: |
- | | {{: | + | | {{: |
- | | {{: | + | | {{: |
- | | {{: | + | | {{: |
Die Kulminationszeit lautet: | Die Kulminationszeit lautet: | ||
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<WRAP center round box 100%> | <WRAP center round box 100%> | ||
$t$ = halber Tagbogen \\ | $t$ = halber Tagbogen \\ | ||
- | $\lambda_0$, | + | $\lambda_0$, |
$\alpha$, $\delta$ = äquatoriale Koordinaten des Himmelsobjekts \\ | $\alpha$, $\delta$ = äquatoriale Koordinaten des Himmelsobjekts \\ | ||
- | $GMST$ = [[: | + | $GMST$ = [[: |
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- | Für die Sonne gilt als Auf/ | + | Für die Sonne gilt als Auf/ |
<WRAP center round tip 100%> | <WRAP center round tip 100%> | ||
- | Man kann die [[: | + | Man kann die [[: |
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Zeile 106: | Zeile 106: | ||
<WRAP center round tip 100%> | <WRAP center round tip 100%> | ||
- | Da man sich nicht allzu weit von der Epoche $J2000$ entfernt befindet kann man die Terme für $T^2$ und $T^3$ hier auch vernachlässigen. | + | Da man sich nicht allzu weit von der Epoche $J2000$ entfernt befindet, kann man die Terme für $T^2$ und $T^3$ hier auch vernachlässigen. |
</ | </ | ||
Zeile 136: | Zeile 136: | ||
\end{align}\) | | \end{align}\) | | ||
- | Dies ist ein Stundenwert und wird durch Mulitplikation | + | Dies ist ein Stundenwert und wird durch Multiplikation |
\(\begin{align} | \(\begin{align} | ||
Zeile 143: | Zeile 143: | ||
\end{align}\) | \end{align}\) | ||
- | Nun hat man sämliche | + | Nun hat man sämtliche |
\(\begin{align} | \(\begin{align} | ||
Zeile 205: | Zeile 205: | ||
\end{align}\) | \end{align}\) | ||
- | Diese Zeitpunkte | + | Diese Zeitpunkte |
Die Astronomiesoftware GUIDE gibt für den gegebenen Tag die folgenden Daten an: | Die Astronomiesoftware GUIDE gibt für den gegebenen Tag die folgenden Daten an: | ||
{{tablelayout? | {{tablelayout? | ||
- | ^ Event ^ hier ^ GUIDE ^ | + | ^ Event ^ hier ^ GUIDE ^ |
- | | Aufgang | + | | Aufgang: |
- | | Kulmination | + | | Kulmination: |
- | | Untergang | + | | Untergang: |
</ | </ | ||
<WRAP center round important 100%> | <WRAP center round important 100%> | ||
- | Bei Höhen von wenigen Grad bzw. wenn sich Objekte an ihrem Auf-/ | + | Bei Höhen von wenigen Grad bzw. wenn sich Objekte an ihrem Auf-/ |
</ | </ | ||
Zeile 235: | Zeile 235: | ||
$$\Theta_{i+1} = \Theta_i + 1.00273790931\cdot (T_{i+1} − T_i)\tag{8}$$ | $$\Theta_{i+1} = \Theta_i + 1.00273790931\cdot (T_{i+1} − T_i)\tag{8}$$ | ||
- | im nachfolgenden Durchgang. | + | im nachfolgenden Durchgang. |
$$h_0 = + 0^{\circ} 08' = 0\overset{\circ}{.}1333\dots\tag{9}$$ | $$h_0 = + 0^{\circ} 08' = 0\overset{\circ}{.}1333\dots\tag{9}$$ | ||
Zeile 259: | Zeile 259: | ||
$$T_{i+1} = T_i + \frac{t_i - \tau_i}{\mu_i}\tag{14}$$ | $$T_{i+1} = T_i + \frac{t_i - \tau_i}{\mu_i}\tag{14}$$ | ||
- | Hat man den neuen Wert $T_i$ berechnet, so muss man nun die geozentrisch äquatorialen | + | Hat man den neuen Wert $T_i$ berechnet, so muss man nun die geozentrisch äquatorialen |
<WRAP center round info> | <WRAP center round info> | ||
- | Das iterative Verfahren wird in Stunden berechnet, nicht in Grad. Man sollte während der Iteration eine [[mathematische grundlagen# | + | Das iterative Verfahren wird in **Stunden** berechnet, nicht in Grad. Man sollte während der Iteration eine [[mathematische grundlagen# |
</ | </ | ||
Zeile 381: | Zeile 381: | ||
\end{align}\) | \end{align}\) | ||
- | Damit berechnet man nun sukzessive die neuen Mondkoordinaten sowie den neuen Stundenwinkel analog zu Schritt " | + | Damit berechnet man nun sukzessive die neuen Mondkoordinaten, sowie den neuen Stundenwinkel analog zu Schritt " |
\(\begin{align} | \(\begin{align} | ||
Zeile 469: | Zeile 469: | ||
< | < | ||
- | Man beginnt für beide Kurven mit den ersten Zeitpunkt $t = 1^h$ bis $t = 24^h$, berechnet den Stundenwinkel $\tau(t)$ als Startwert und ermittelt daraufhin die drei in der Graphik | + | Man beginnt für beide Kurven mit den ersten Zeitpunkt $t = 1^h$ bis $t = 24^h$, berechnet den Stundenwinkel $\tau(t)$ als Startwert und ermittelt daraufhin die drei in der Grafik |
- | den gesuchten Zeitpunkt $x$: | + | |
{{tablelayout? | {{tablelayout? | ||
^ Tabelle 3 || | ^ Tabelle 3 || | ||
^ Auf-/ | ^ Auf-/ | ||
- | | $y_{-} = f(t - 1^h)$ | $y_+ = a + b + c$ | | + | | $y_{-} = f(t - 1^h)$ | $y_+ = a + b + c$ | |
- | | $y_0 = f(t)$ | $y_0 = c$ | | + | | $y_0 = f(t)$ | $y_0 = c$ | |
- | | $y_{+} = f(t + 1^h)$ | $y_- = a - b + c$ | | + | | $y_{+} = f(t + 1^h)$ | $y_- = a - b + c$ | |
Dann bestimmt man $a, b$ und $c$ und damit die beiden Nullstellen der obigen Tagbogen-Funktion. | Dann bestimmt man $a, b$ und $c$ und damit die beiden Nullstellen der obigen Tagbogen-Funktion. | ||
Zeile 516: | Zeile 515: | ||
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- | Man berechnet als erstes die Höhe h im einem Intervall von 26 Stunden mit Hilfe von Gleichung (16): | + | Man berechnet als erstes die Höhe $h$ im einem Intervall von 26 Stunden mit Hilfe von Gleichung (16): |
{{tablelayout? | {{tablelayout? | ||
^ $t(h)$ | ^ $t(h)$ | ||
- | | $\color{# | + | | $\color{# |
- | | $0$ | $-1.4008879269623948$ | + | | $0$ |
- | | $1$ | $+7.6619905974511200$ | + | | $1$ |
- | | $2$ | $+16.264024232490367$ | + | | $2$ |
- | | $3$ | $+23.966091982009797$ | + | | $3$ |
- | | $4$ | $+30.230720083427663$ | + | | $4$ |
- | | $5$ | $+34.439308630383543$ | + | | $5$ |
- | | $6$ | $+36.030017284660161$ | + | | $6$ |
- | | $7$ | $+34.743031979369547$ | + | | $7$ |
- | | $8$ | $+30.770848659482951$ | + | | $8$ |
- | | $9$ | $+24.639260861006612$ | + | | $9$ |
- | | $10$ | $+16.959030561803836$ | + | | $10$ | $+16.959030561803836$ |
- | | $11$ | $+8.2681369546535599$ | + | | $11$ | $+8.2681369546535599$ |
- | | $12$ | $-0.99967795779209334$ | + | | $12$ | $-0.99967795779209334$ |
- | | $13$ | $-10.481806306675004$ | + | | $13$ | $-10.481806306675004$ |
- | | $14$ | $-19.832722193158880$ | + | | $14$ | $-19.832722193158880$ |
- | | $15$ | $-28.660280873493534$ | + | | $15$ | $-28.660280873493534$ |
- | | $16$ | $-36.452091347905856$ | + | | $16$ | $-36.452091347905856$ |
- | | $17$ | $-42.511934105372944$ | + | | $17$ | $-42.511934105372944$ |
- | | $18$ | $-46.002569282772313$ | + | | $18$ | $-46.002569282772313$ |
- | | $19$ | $-46.256329565749390$ | + | | $19$ | $-46.256329565749390$ |
- | | $20$ | $-43.232253621070868$ | + | | $20$ | $-43.232253621070868$ |
- | | $21$ | $-37.554964310685151$ | + | | $21$ | $-37.554964310685151$ |
- | | $22$ | $-30.076882290628159$ | + | | $22$ | $-30.076882290628159$ |
- | | $23$ | $-21.531024404194824$ | + | | $23$ | $-21.531024404194824$ |
- | | $\color{# | + | | $\color{# |
- | | $\color{# | + | | $\color{# |
$t(h) = -1^h$ liegt im Vortag ($23$ Uhr), $t(h) = 24^h$ und $t(h) = 25^h$ liegen im nächsten Tag ($0$ Uhr bzw. $1$ Uhr) | $t(h) = -1^h$ liegt im Vortag ($23$ Uhr), $t(h) = 24^h$ und $t(h) = 25^h$ liegen im nächsten Tag ($0$ Uhr bzw. $1$ Uhr) | ||
Zeile 573: | Zeile 572: | ||
==== Alternative Version von J. Meeus ==== | ==== Alternative Version von J. Meeus ==== | ||
- | J. Meeus geht ebenfalls den Weg über die Interpolation, | + | J. Meeus geht ebenfalls den Weg über die Interpolation, |
- | $\alpha_1$, $\delta_1$ am Tag d $-$ 1$^d$ um 0$^h$ \\ | + | \[\begin{align} |
- | $\alpha_2$, $\delta_2$ am Tag d um 0$^h$ \\ | + | \alpha_1,& \delta_1 |
- | $\alpha_3$, $\delta_3$ am Tag d + 1$^d$ um 0$^h$ | + | \alpha_2,& \delta_2 |
+ | \alpha_3,& \delta_3 | ||
+ | \end{align}\] | ||
Mit Hilfe der maßgebenden Koordinaten $\alpha_2$, $\delta_2$ wird über Gleichung (1) der halbe Tagbogen t berechnet. Es gilt mit $\mu_p$ = 1 und den Gleichungen (2), (4) und (5): | Mit Hilfe der maßgebenden Koordinaten $\alpha_2$, $\delta_2$ wird über Gleichung (1) der halbe Tagbogen t berechnet. Es gilt mit $\mu_p$ = 1 und den Gleichungen (2), (4) und (5): | ||
+ | |||
\[\begin{split} | \[\begin{split} | ||
m_0 &= K\\ | m_0 &= K\\ | ||
Zeile 586: | Zeile 588: | ||
\end{split}\tag{23}\] | \end{split}\tag{23}\] | ||
- | $m_k$ steht für $m_0$ , $m_1$, $m_2$ und muß zwischen $0^h$ und $24^h$ liegen ([[: | + | $m_k$ steht für $m_0$ , $m_1$, $m_2$ und muss zwischen $0^h$ und $24^h$ liegen ([[: |
$$\Theta_k = LMST + 1.00273790931 \cdot m_k\tag{24}$$ | $$\Theta_k = LMST + 1.00273790931 \cdot m_k\tag{24}$$ | ||
Nun wird die Interpolation der drei Mondpositionen gebraucht: | Nun wird die Interpolation der drei Mondpositionen gebraucht: | ||
- | $$y = y_2 + \frac{n}{2}\left(y_3 - y_1 + n \cdot (y_1 + y_3 - 2\cdot y_2)\right) \quad\text{mit}\quad n = \frac{m_k}{24^h}\tag{25}$$ | + | $$y = y_2 + \frac{n}{2}\cdot\left[ y_3 - y_1 + n \cdot (y_1 + y_3 - 2\cdot y_2) \right] \quad\text{mit}\quad n = \frac{m_k}{24^h}\tag{25}$$ |
Für $y_i$ ist der jeweilige Wert von $\alpha_i$ oder $\delta_i$ einzusetzen. Man erhält dann die interpolierten Koordinaten y = $\alpha$ oder y = $\delta$. Um einen Sprung in der Darstellung von $24^h$ auf $0^h$ zu vermeiden, muss folgende Relation beachtet werden: | Für $y_i$ ist der jeweilige Wert von $\alpha_i$ oder $\delta_i$ einzusetzen. Man erhält dann die interpolierten Koordinaten y = $\alpha$ oder y = $\delta$. Um einen Sprung in der Darstellung von $24^h$ auf $0^h$ zu vermeiden, muss folgende Relation beachtet werden: | ||
- | Zähle i = 1 bis 2 \\ | + | Zähle |
- | Falls |$\alpha_{i+1} - \alpha_i$| > 12$^h$ dann gilt: \\ | + | $\quad$ |
- | Falls $\alpha_{i+1}$ > $\alpha_i$ dann gilt: \\ | + | $\qquad$ |
- | $\alpha_i$ = $\alpha_i$ + 24$^h$ \\ | + | $\quad\qquad$ $\alpha_i |
- | sonst gilt: \\ | + | $\qquad$ |
- | $\alpha_{i+1}$ = $\alpha_{i+1}$ + 24$^h$ \\ | + | $\quad\qquad$ |
- | Ende \\ | + | $\qquad$ |
- | Ende \\ | + | $\quad$ |
- | Nächstes i \\ | + | Nächstes |
Ab hier werden nur noch die interpolierten Koordinaten des Mondes gebraucht. Der Stundenwinkel $\tau$ stammt aus Gleichung (10): | Ab hier werden nur noch die interpolierten Koordinaten des Mondes gebraucht. Der Stundenwinkel $\tau$ stammt aus Gleichung (10): | ||
Zeile 611: | Zeile 613: | ||
Auf-/ | Auf-/ | ||
- | $$\Delta m = \frac{H-h_0}{15^h \cos(\delta)\cdot\cos(\beta_0)\cdot\sin(15^h\cdot\tau)}\tag{28}$$ | + | $$\Delta m = \frac{H-h_0}{15^h\cdot\cos(\delta)\cdot\cos(\beta_0)\cdot\sin(15^h\cdot\tau)}\tag{28}$$ |
- | Die Höhe $h_0$ stammt aus Tabelle 1. Die Höhe H bekommt man mit: | + | Die Höhe $h_0$ stammt aus Tabelle 1. Die Höhe $H$ bekommt man mit: |
- | $$sin(H) = sin(\beta_0)\cdot\sin(\delta) + \cos(\beta_0)\cdot\cos(\delta) \cdot \cos(15^h\cdot\tau)\tag{29}$$ | + | $$\sin(H) = \sin(\beta_0)\cdot\sin(\delta) + \cos(\beta_0)\cdot\cos(\delta) \cdot \cos(15^h\cdot\tau)\tag{29}$$ |
- | Der gesuchte Zeitpunkt T ist dann: | + | Der gesuchte Zeitpunkt |
$$T = m_k + \Delta m\tag{30}$$ | $$T = m_k + \Delta m\tag{30}$$ | ||
<WRAP center round box 100%> | <WRAP center round box 100%> | ||
+ | |||
==== Beispiel 4 ==== | ==== Beispiel 4 ==== | ||
Zeile 626: | Zeile 629: | ||
---- | ---- | ||
- | Als erstes werden die geozentrisch - äquatorialen | + | Als erstes werden die geozentrisch - äquatorialen |
- | \[\begin{array}{cc} | + | |
- | 15.01.2001: | + | \(\begin{align} |
- | 16.01.2001: | + | 15.01.2001: |
- | 17.01.2001: | + | 16.01.2001: |
- | \end{array}\] | + | 17.01.2001: |
+ | \end{align}\) | ||
Der halbe Tagbogen und die Durchgangszeit $m_0$ wurde ermittelt zu: | Der halbe Tagbogen und die Durchgangszeit $m_0$ wurde ermittelt zu: | ||
- | $$t = 5\overset{h}{.}7865382720225993$$ | + | |
- | $$m_0 = 5\overset{h}{.}9320637476530429$$ | + | \(\begin{align} |
+ | t &= 5\overset{h}{.}7865382720225993\\ | ||
+ | m_0 &= 5\overset{h}{.}9320637476530429 | ||
+ | \end{align}\) | ||
Daraus ergibt sich die erste Abschätzung der Aufgangszeit: | Daraus ergibt sich die erste Abschätzung der Aufgangszeit: | ||
- | $$m_1 = 0\overset{h}{.}14552547563044360 = 00^h 08^m 44^s$$ | + | |
+ | $m_1 = 0\overset{h}{.}14552547563044360 = 00^h 08^m 44^s$ | ||
Die interpolierten Koordinaten des Erdtrabanten sind: | Die interpolierten Koordinaten des Erdtrabanten sind: | ||
- | $$\alpha = 13\overset{h}{.}300991425177983\qquad\delta = -2\overset{\circ}{.}5403677618275222$$ | ||
- | Der Stundenwinkel $\tau$ und die Höhe H sind: | + | \(\begin{align} |
- | $$\tau = -5\overset{h}{.}7911753388363190$$ | + | \alpha &= 13\overset{h}{.}300991425177983\\ |
- | $$H = 6\overset{\circ}{.}5070941042247865 \cdot 10^{-2} \approx 4'$$ | + | \delta &= -2\overset{\circ}{.}5403677618275222 |
+ | \end{align}\) | ||
+ | |||
+ | Der Stundenwinkel $\tau$ und die Höhe $H$ sind: | ||
+ | |||
+ | \(\begin{align} | ||
+ | \tau &= -5\overset{h}{.}7911753388363190\\ | ||
+ | H &= 6\overset{\circ}{.}5070941042247865 \cdot 10^{-2} \approx 4' | ||
+ | \end{align}\) | ||
Die Korrektur $\Delta m$ lautet: | Die Korrektur $\Delta m$ lautet: | ||
- | $$\Delta m = 7\overset{h}{.}0973970892369157 \cdot 10^{-3}$$ | ||
- | Die Korrektur ist sehr klein. Daraus resultiert, | + | \(\begin{align} |
- | $$0\overset{h}{.}14552547563044360 + 7\overset{h}{.}0973970892369157 \cdot 10^{-3} = 0\overset{h}{.}152622872719 = 00^h 09^m 10^s$$ | + | \Delta m &= 7\overset{h}{.}0973970892369157 \cdot 10^{-3} \\ |
+ | &= 00^h 00^m 25\overset{s}{.}6 | ||
+ | \end{align}\) | ||
+ | |||
+ | Die Korrektur ist damit sehr klein. Daraus resultiert, | ||
+ | |||
+ | \(\begin{align} | ||
+ | T &= m_1 + \Delta m\\ | ||
+ | T & | ||
+ | &= 0\overset{h}{.}152622872719 = 00^h 09^m 10^s | ||
+ | \end{align}\) | ||
in Übereinstimmung mit den Beispielen 2 und 3. | in Übereinstimmung mit den Beispielen 2 und 3. | ||
</ | </ | ||
+ | |||
+ | ===== Sichtweite und Kimmtiefe ===== | ||
+ | |||
+ | Diesen beiden Themen ist eine eigene [[sichtweite_und_kimmtiefe|Seite]] gewidmet. |
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