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Zenitwinkel

Astronomie

Basiswissen


Man blickt senkrecht nach oben, also Richtung Zenit. Wenn man dann von dieser Blickrichtung aus den Kopf einen bestimmten Winkelbetrag nach unten dreht, um einen tieferen Punkt anzuvisieren, dann ist dieser Winkel nach unten der Zenitwinkel[1], auch Zenitdistanz[2] oder Zenitabstand[3] genannt. Blickt man etwa waagrecht Richtung Horizont wäre der Zenitwinkel damit 90°. Das wird hier Schritt-für-Schritt erklärt.

Ausführliche Definition



Man stelle sich vor, man steht irgendwo auf der Erdoberfläche. Man richtet den Blick auf einen bestimmten Punkt irgendwo am Himmel. Das könnte ein Stern, ein Vogel oder die Sonne sein. Der Kopf ist der Scheitel des Winkels, also die Spitze der zwei Schenkellinien. Die gedachte Linie von Kopf zu dem Punkt am Himmel ist der eine Schenkel. Jetzt blickt man senkrecht nach oben in den Himmel. Die Richtung, in die man jetzt siehst gibt den anderen Schenkel des Winkels. Der gedachte Punkt senkrecht über einem ist der Zenit. Diese beiden Sichtlinien, die von Kopf ausgehen, bilden den Zenitwinkel. Je näher etwas zum Horizont hin ist, desto größer ist also der Zenitwinkel.

Erklär-Skizze zum Zenitwinkel



Was ist das Gegenteil von einem Zenitwinkel?



Der Zenit- und der Höhenwinkel


In der Astronomie wurden zur Angabe der Höhenlage eines Himmelskörpers sowohl der Zenitwinkel als auch der Höhenwinkel gemessen. Der Höhenwinkel wird auch als Elevation[2] oder Altitude bezeichnet. Ein Punkt direkt senkrecht über einem, also im Zenit, hat einen Zenitwinkel von 0° und einen Höhenwinkel von 90°. Umgekehrt hat ein Punkt direkt am Horizont einen Horizontwinkel von 0° und einen Zenitwinkel von 90°. Ein Punkt dazwischen, etwa mit einem Höhenwinkel von 20° nur wenig über dem Horizont, hätte einen Zenitwinkel von 70°. Es gilt: Zenit- und die Höhe als Winkel ergeben zusammenaddiert immmer 90°[3]. Also gilt auch: 90° minus Zenitwinkel gleich Höhe; und 90° minus Höhen gleich Zenitwinkel.

Was sind Komplementärwinkel?


Zwei Winkel, die aufaddiert immer 90° ergeben, nennt man in der Geometrie Komplementärwinkel. Der Zenitwinkel und die Elevation aus der Astronomie sind solche Komplementärwinkel ↗

Den Zenitwinkel mit Körperteilen schätzen


Eine gute erste Einschätzung von der ungefähren Größe eines Zenitwinkels kann man mit Hilfe der eigenen Körperteile bekommen. Man streckt den Arm ganz. Dann überdecken verschiedene Figuren, die man mit Hand und Fingern machen kann, verschieden große Winkel am Himmel[5]. Wenn ein Ende der Hand- oder Fingerfigur am Zenit liegt, gibt das gegenüberliegende Ende der Figur den gewünschten Winkelabstand:


Den Zenitwinkel mit einem Astrolabium messen


Heute unüblich aber früher gebräuchlich waren die Astrolabien, kleine runde Scheiben mit einer Visierhilfe. Man konnte sie frei pendelnd von der Hand herabhängen lassen. Damit bildeten sie automatisch eine Lotlinie senkrecht nach unten. Visierte man dann einen Himmelskörper an, konnte man auf einer Skala direkt die Poldistanz ablesen. Siehe auch Astrolabium ↗

Den Zenitwinkel mit einem Pendelquadranten bestimmen


Mit einem einfachen Pendelquadranten kann man einen Himmelskörper durch ein Rohr oder eine andere Visierhilfe anpeilen. An einer Skala kann man dann direkt die sogenannte Horizonthöhe oder Elevation ablesen, also die Höhe des Himmelskörpers über dem Horizont als Winkel. Da nun die Poldistanz als Winkel und die Horizonthöhe als Winkel sogenannte Komplementärwinkel sind, ergeben sie zusammenaddiert für einen Himmelskörper immer 90°. Rechnet man also 90° minus den mit dem Pendelquadranten gemessenen Horizontwinkel, hat man direkt die gesuchte Poldistanz. Siehe auch Pendelquadrant ↗

Fußnoten


Brockhaus' Kleines Konversations-Lexikon, fünfte Auflage, Band 2. Leipzig 1911., S. 1019. Online: http://www.zeno.org/nid/20001696424