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Heliometer

[33] Heliometer, bezeichnet eine bestimmte Art der zu astronomischen Messungen verwandten Mikrometer. Es ist ein sogenanntes Doppelbildmikrometer, bei dem die Verdopplung des Bildes mittels Durchschneidens des Objektivs hervorgebracht wird. Das Heliometer ist heute eines der genaueren Meßwerkzeuge, über welche die Astronomen verfügen.

Unter dem Stichwort Doppelbildmikrometer ist schon das Nötige über die Geschichte der Erfindung dieser Instrumente beigebracht worden. Nachdem durch Fraunhofer und später durch die Repsoldschen Heliometer die heute gebräuchliche Einrichtung gegeben wurde, sind gegenwärtig, abgesehen von den zwei oder drei Fraunhoferschen Heliometern, die noch vereinzelt benutzt werden, nur noch die Heliometer neuerer Konstruktion mit sogenannter Zylinderführung der Objektivhälften in ständiger Benutzung. Die Einrichtung dieser Instrumente ist durch Fig. 1 und 2 näher erläutert, welche das neueste Instrument dieser Art, das der v. Kuffnerschen Sternwarte in Wien, darstellen.

Auf starker, eiserner Säule ruht das Prisma, welches die Stundenachse der parallaktischen Montierung trägt; am oberen Ende derselben sitzt die Deklinationsachse und diese trägt ihrerseits das Fernrohr mit den speziell heliometrischen Einrichtungen. Das Objektiv und die Anordnung der Fassungen s s für beide Hälften zeigt die Fig. 2. Die Federn f f und die Schienen h h mit Regulierschrauben dienen diesen Objektivfassungen als Führung und Sicherung, während sie durch die vom Okularende aus zu bewegende Schraube in ihre jeweilige Stellung gebracht werden. Die Bewegung geht auf einer zylindrisch abgehobelten Fläche vor sich, die bewirkt, daß bei den verschiedenen Stellungen der Objektivschieber die Linsenhälften doch stets gleiche Entfernung von dem Punkt der geometrischen Achse des Fernrohres beibehalten, in dem bei zusammengeschraubtem Objektiv das Bild eines Gestirnes entsteht.

Auf der Rückseite der Schieber sind Skalen angebracht mit sehr genauer Teilung von 0,2 oder 0,5 mm Intervall. Diese dienen im Gegensatz zu den früher benutzten Schrauben direkt zur Messung der gegenseitigen Stellung der Objektivhälften, die sich durch eine sinnreiche Kupplung bei der Einstellung auf die Gestirne zueinander symmetrisch bewegen. Früher wurde die Bewegungsschraube auch gleichzeitig zum Messen der Distanz der optischen Mittelpunkte der Objektivhälften benutzt, in den neueren Heliometern dient sie nur zur Fortbewegung, während die Messung an den Skalen mittels Mikrometermikroskopen vom Okular aus erfolgt.[33]

Da die Schnittlinie des Objektivs stets in die Richtung der beiden Punkte des Himmels gebracht werden muß, deren angulare Distanz bestimmt werden soll, so muß das ganze Fernrohr außer seiner parallaktischen Bewegung auch noch eine solche um seine geometrische Achse haben (früher bewegte sich nur der Objektivkopf). Die Größe dieser Bewegung bezw. die Stellung der Schnittlinie gegen den Stundenkreis, welcher durch die Mitte der Verbindungslinie der Gestirne geht, kann an einem besonderen Positionskreis abgelesen werden. – Bezüglich der ganz speziellen Einrichtungen muß aber hier auf die Fachliteratur, besonders auf [1], hingewiesen werden, wo sich sehr ausführliche Angaben und viele Abbildungen der verschiedenen Konstruktionen des Heliometers finden.

Um die Art der Messung mittels eines solchen Heliometers klarzumachen, denkt man sich am besten die beiden die Sonne abbildenden Linsenhälften so weit auseinander geschoben, daß sich die beiden Sonnenbilder berühren; dann liest man die gegenseitige Stellung der Schieberskalen mittels des Mikroskopes ab. Nun schraubt man die Linsenhälften zurück über ihre Koinzidenzstellung nach der andern Seite hinaus bis zur wiederum stattfindenden Berührung der Sonnenbilder und liest wieder die Skalenstellung ab. Dann wird offenbar die Differenz der Skalenablesungen, dividiert durch die Brennweite des Objektivs, den doppelten Betrag der Tangente der angularen Distanz der beiden Sonnenränder (des Sonnendurchmessers) darstellen. Denkt man sich an die Endpunkte des Sonnendurchmessers zwei Sterne und dazwischen dann die Sonne hinweg, so hat man sofort auch die Vorstellung für den Gang der Messung bei angularen Sterndistanzen. Da solche Sterne aber nicht immer gleich hell sein werden, so ist vor dem Objektiv noch ein Ring angebracht, welcher vermöge dreier verschiedener Gazeschirme, die auf ihm ausgespannt sind, die den helleren Stern abbildende Objektivhälfte entsprechend abblenden kann.

Heliometer neuerer Konstruktion befinden sich jetzt in Leipzig, Göttingen, Bamberg, Newhaven (Vereinigte Staaten), Kapsternwarte und in Wien (v. Kuffnersche Sternwarte). Aeltere Instrumente von nahezu gleicher Größe, aber meist veralteter Konstruktion stehen in Königsberg (durch Bessels Messungen und grundlegende Untersuchungen [2] berühmt), in Bonn, Pulkowa und ein Repsoldsches in Oxford. Die Objektivöffnungen der genannten Instrumente schwanken zwischen 160 und 216 mm (Wien), die Brennweite zwischen 2,50 und 3,20 m.

Die Winkel, welche mit diesen Heliometern noch sicher gemessen werden können, betragen etwa 2°. Für Winkel unter 4–5 Bogensekunden sind sie aber mit Vorteil nicht mehr anwendbar, dort treten besser Doppelbildmikrometer andrer Konstruktion an ihre Stelle.

Literatur: [1] Ambronn, L., Handbuch der astronom. Instrumentenkunde, Bd. 2, S. 552 ff., Berlin 1898. Dort findet sich auch alle einschlägige Literatur. – [2] Bessel, W., Astronomische Untersuchungen, Bd. 1, Königsberg. Diese Abhandlungen enthalten die grundlegenden Messungen und Untersuchungen des Königsberger Heliometers, welche vorbildlich geworden sind für alle späteren Arbeiten mit dem Heliometer. Besonders sind es die Messungen der Gruppe der Plejaden, die Bestimmung der Masse des Planeten Jupiter und der Bahnelemente der helleren Saturnmonde. – Weiterhin sind Angaben über die Arbeiten mit dem Heliometer enthalten in den Publikationen der Leipziger und der Göttinger Sternwarte (Heft 3 und 4), und die Methoden[34] der Messungen behandelt ein kleiner Artikel im Jahrgang 1893 der Zeitschr. für Instrumentenkunde, S. 17 ff.

Ambronn.

Fig. 1., Fig. 2.