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Sternwarte

Erläuterung der Tafeln ›Sternwarten I-III‹.

Die Tafel I gibt die Abbildung der 1881 vollendeten Sternwarte der Kaiser Wilhelms-Universität zu Straßburg. Dieselbe besteht aus drei Gebäuden, von denen das eine Wohnungen, die andern beiden die zur Aufstellung der Instrumente nötigen Räume enthalten. Der Refraktorbau für das Hauptinstrument der Sternwarte (s. Tafel) ist ein von einer großen Kuppel gekrönter Turm, der sich 25 m über den Boden erhebt. Die Mitte des aus Sandstein aufgeführten Unterbaues, dessen Querschnitt die Form eines gleicharmigen Kreuzes zeigt, nimmt eine Halle ein, um die sich mehrere Bibliotheksräume und Hörsäle gruppieren. Die diese Halle einschließenden sehr starken Mauerpfeiler tragen ein vierfaches parabolisches Gewölbe, auf dem die den großen Refraktor tragende Säule ruht. Dieses Gewölbe ist von der obern, die Kuppel tragenden Umfassungswand des Turmes und von dem Fußboden des Kuppelraums isoliert, so daß sich Erschütterungen dieser Teile nicht direkt auf das Instrument übertragen können; es umschließt einen Hohlraum, der im Innern des ganzen Mauerwerks zu allen Tages- und Jahreszeiten sehr nahe dieselbe Temperatur behält, und in dem deshalb die Normaluhren des Observatoriums ihre Aufstellung gefunden haben. Ein zweiter Raum mit konstanter Temperatur ist noch inmitten des Kellergeschosses gelegen.

Die halbkugelförmige Kuppel des Turmes (vgl. den Durchschnitt auf der Tafel) von 11 m Durchmesser ist aus eisernen Bogenträgern konstruiert, die eine außen mit Zink verkleidete Holzverschalung tragen, und an der Innenfläche zum Schutz gegen die sich hier leicht ansetzende Feuchtigkeit mit Segeltuch ausgeschlagen. Ein Spalt von 1,3 m Breite, vom Horizont durch den Scheitel bis wieder zum Horizont gehend, ermöglicht den Ausblick auf den Himmel; wenn nicht beobachtet wird, wird derselbe durch zwei halbzylindrische Stücke geschlossen, die sich beim Öffnen symmetrisch voneinander entfernen. Die Kuppel ist drehbar und läuft mittels an ihr befestigter Räder von 1 m Durchmesser auf dem obern Rande der Turmwand. Sie ist mit einem Zahnkranz versehen, in den eine Transmission eingreift, die durch zwei je 880 kg schwere, in tiefen, zu diesem Zweck im Mauerwerk ausgesparrten Schächten niedersteigende Gewichte getrieben wird. Durch Umschaltung einer Welle in dieser Transmission kann man die Drehung rechts- oder linksherum vor sich gehen lassen, und dieses Umschalten ebenso wie das Auslösen der Gewichte erfolgt, indem man durch Schluß eines am Okularende des Fernrohrs angebrachten Kontakts einen Elektromagnet wirken läßt, so daß also der Beobachter, ohne seinen Platz zu verlassen und ohne alle Mühe, den Spalt der ca. 34,000 kg schweren Kuppel auf die gerade zu beobachtende Himmelsgegend richten kann. Eine breite Terrasse um die Kuppel ist bestimmt für die mit bloßem Auge oder mit kleinern transportabeln Instrumenten anzustellenden Beobachtungen. Auf ihr befinden sich auch zwei große Kometensucher von 16,2 und 12,2 cm Öffnung und 1,3 m Brennweite, die der auf einem Drehstuhl sitzende Beobachter auf jede Gegend des Himmels richten kann (vgl. die Abbildung beim Artikel Kometensucher), ohne dabei die Lage seines Kopfes verändern zu müssen. Dieselben dienen außerdem zur fortlaufenden Beobachtung des Lichtwechsels veränderlicher Fixsterne.

Unter der Kuppel ruht auf einer 4 m hohen gußeisernen Säule der große parallaktisch montierte Refraktor von Repsold in Hamburg, dessen Objektiv einen freien Durchmesser von 48,7 cm und 7 m Brennweite hat (vgl. Äquatorial). Das Instrument ist mit mehreren Mikrometern und mit einem Uhrwerk versehen, das durch ein Zentrifugalpendel reguliert wird und in einer Nische des Turmes getrennt vom Fernrohr aufgestellt ist. Um die Säule des Refraktors läuft auf einem Schienengleis eine große Beobachtungsbühne, die ein in Höhe verstellbares Podium hat.

Bemerkenswert sind noch die an der großen Drehkuppel angebrachten Vorrichtungen, um dieselbe auf ihrer Außenfläche vollständig mit Wasser zu berieseln und so im heißen Sommer vor Beginn der Beobachtungen eine raschere Abkühlung derselben zu bewirken. In den ersten Abendstunden würden sonst die das Instrument zunächst umgebenden Luftschichten eine bedeutend höhere Temperatur als die äußere Luft zeigen, was eine Störung der durchgehenden Lichtstrahlen und ein verwaschenes und zitterndes Aussehen der im Fernrohr beobachteten Gestirne zur Folge haben müßte.

Der Meridianbau (s. Tafel) enthält in seinem Ostflügel den Meridiansaal und den Passagensaal, deren Längsachse in der Richtung OW. liegt; sie werden in nordsüdlicher Richtung von zwei je 1 m breiten, durch Klappen verschließbaren Spalten durchschnitten. Im Meridiansaal ist der Meridiankreis von Repsold von 16 cm Öffnung und 1,9 m Brennweite aufgestellt. Abbildung und Beschreibung desselben s. Tafel ›Meridiankreis‹. Der Passagensaal enthält ein altes, noch aus der französischen Zeit stammendes Passageninstrument von Cauchoix sowie zwei transportable Passageninstrumente (s.d.) von Repsold und Bamberg. Die beiden größern Instrumente ruhen, um ihnen eine feste und unveränderliche Aufstellung zu geben, auf starken Pfeilern, die frei aus dem Boden aufsteigen und vom ganzen übrigen Gebäude isoliert sind. Die äußern Grundmauern des Gebäudes sind gleichfalls sehr stark und mit zwischenliegenden Luftschichten aufgeführt, um die Instrumentenpfeiler möglichst vor Temperaturschwankungen, die Verziehungen derselben zur Folge haben könnten, zu sichern; sie tragen ein flaches Bogengewölbe, durch das jene Pfeiler frei hindurchgehen. Der Fußboden ist in der verhältnismäßig beträchtlichen Höhe von fast 5 m über der Erde angelegt, um die Gesichtslinien der Instrumente auch bei nahezu horizontaler Stellung des Fernrohrs aus dem Bereich der an der Erdoberfläche stattfindenden unregelmäßigen Strahlungen zu bringen. Der Oberbau des Meridiansaals ist aus Eisen konstruiert; Wandung und Dach sind aus verzinntem Wellblech hergestellt und außen, durch eine Luftschicht getrennt, mit einer jalousieartigen Holzverkleidung versehen, um die Innentemperatur des Raumes möglichst gleich der äußern Schattentemperatur zu machen und auf diese Weise sowohl alle störenden Luftströmungen durch die geöffneten Spalten zu vermeiden, als auch namentlich die Bildung von nach oben wärmer werdenden Luftschichten zu verhindern, wodurch auch die obern und untern Teile der Instrumente sich ungleich erwärmen u. infolgedessen ihre genaue Gestalt verlieren würden.

Der Westflügel des Meridianbaues wird im N. und S. von zwei mit Drehkuppeln versehenen Türmen begrenzt, die sich bis zur Höhe von 20m erheben. In dem südlichen Turm ist aufgestellt ein sechszölliger Bahnsucher (s.d.), in dem nördlichen ein Altazimut (Abbildung, s.d.) mit einem Fernrohr von 13,6 cm Öffnung und 1,5 m Brennweite. Beide Instrumente, von Repsold erbaut, ruhen auf sehr starken, vom übrigen Gebäude völlig getrennten Pfeilern. Diese verjüngen sich nach oben, sind im Innern bis auf radiale Versteifungen hohl und werden zum Schutz gegen Wärmeänderungen, die leicht merkliche Schwankungen der 16m hohen Pfeiler verursachen könnten, von einem Hohlzylinder aus Backsteinen eingeschlossen. Um diesen windet sich dann die Wendeltreppe, die von der äußern Turmwand getragen wird. Die beiden drehbaren Kuppeln haben einen Durchmesser von 5,5 m; die südliche ist ganz ähnlich der des Refraktorbaues, die nördliche dagegen ist, weil das exzentrisch angebrachte Fernrohr des unter ihr befindlichen Altazimuts einen besonders großen Spalt erfordert, durch einen senkrecht durch ihren Scheitel gelegten Schnitt in zwei gleiche Hälften geteilt, die sich durch einen Bewegungsmechanismus bis zum Abstand von 2,5 m voneinander entfernen lassen. Die Galerien und Terrassen, welche die beiden Kuppeln umgeben, können ebenfalls mit Wasser berieselt werden.

Im Garten der Sternwarte sind noch 4 Mirenhäuschen errichtet, die Meridianmarken für den Meridiankreis und das Altazimut enthalten. Die Miren bestehen aus kreisrunden Öffnungen von 1,75 mm Durchmesser, die in geschwärzten Diaphragmen ausgebohrt sind und durch eine elektrische Glühlampe erleuchtet werden, so daß sie im Fernrohr des Meridiankreises oder Altazimuts wie ein Stern erscheinen. Ferner ist noch im Garten unter einer kleinen Kuppel ein kleines Fraunhofersches Heliometer aufgestellt. Der Refraktorbau und der Meridianbau sind unter sich und mit dem Beamtenwohnhaus durch gedeckte Gänge verbunden.

Fig. 1 der Tafel II zeigt die größte und neueste Sternwarte Frankreichs auf dem Berge Mont-Gros bei Nizza, 372 m ü.M., eine Stiftung des Parisers Bischoffsheim. Das Hauptinstrument ist ein großes Äquatorial von 75 cm Öffnung und 18 m Brennweite. Die riesige, ca. 95,000 kg schwere Kuppel von 22 m Durchmesser, die dasselbe überdeckt, hat von Eiffel eine eigenartige Konstruktion erhalten. Sie ruht nicht, wie sonst üblich, mit Rollen auf dem Unterbau, sondern endigt in einem 1,5 m tiefen und 95 cm breiten Schwimmer, der in einen nur wenig größern, mit einer schwer frierenden Flüssigkeit (Wasser mit Glyzerin) gefüllten Tank eintaucht. Infolge dieser Einrichtung läßt sich die Kuppel trotz ihres großen Gewichts sehr leicht drehen, zu einer vollen Umdrehung bedarf ein Mann nur 8 Minuten. Ferner besitzt die Sternwarte noch ein Äquatorial von 38 cm Öffnung und 7 m Brennweite, ein Equatorial coudé, einen großen Meridiankreis von 20 cm Öffnung und 3,2 m Brennweite, transportable Passageninstrumente, photographische Fernrohre, Spektralapparate und eine Reihe kleinerer Instrumente. Die Sternwarte gehört überhaupt zu den am vollkommensten eingerichteten der Neuzeit und genießt außerdem den Vorzug einer vortrefflichen Lage. Eine Zweigstation derselben ist auf dem Mont Mounier (2800 m) in den Seealpen errichtet.

Fig. 2 der Tafel II zeigt eine Abbildung der Lick-Sternwarte auf dem Mount Hamilton in Kalifornien (1283 m ü.M.), ein Vermächtnis des Amerikaners Lick. Das Hauptinstrument ist der Riesenrefraktor mit einem Objektiv von Clark von 91,5 cm Öffnung und 17 m Brennweite, von Warner und Swasey erbaut, bis zur Errichtung des 40 zölligen Yerkes Refraktor in Williamsbay bei Chicago das größte astronomische Fernrohr, mit dem seit seiner Aufstellung (1888) eine große Reihe wichtiger Entdeckungen gemacht sind. Dasselbe dient sowohl zu Okularbeobachtungen als auch zu photographischen Aufnahmen, in welchem Fall eine dritte Linse aus Crownglas vor das Objektiv gesetzt wird. Auf diese Weise sind die ersten vortrefflichen Mondphotographien erhalten worden, von denen die Tafel Mond zwei zeigt. Außerdem kann mit dem Fernrohr auch ein großes Spektroskop verbunden werden. Da die Länge des photographischen Fernrohrs etwa 15 m, in Verbindung mit dem Spektroskop aber 19 m beträgt, so konnten die sonst gebräuchlichen, auf Schienen laufenden Beobachtungsbühnen nicht zur Verwendung kommen, vielmehr wird ein Teil des Kuppelfußbodens mit einem Durchmesser von 18 m mittels hydraulischer Pressen durch 5 m auf und nieder bewegt, so daß der Beobachter in jeder Stellung des Fernrohrs bequem das Okular erreichen kann. Der ganze Raum wird bedeckt von einer 23 m hohen Kuppel mit einem Gewicht von 90,000 kg, die durch Wasserkraft gedreht werden kann. Außerdem besitzt die Sternwarte noch ein 12zölliges und ein 6zölliges Äquatorial, einen 6¹/₂zölligen Meridiankreis, einen dreifüßigen Reflektor und verschiedene kleinere Instrumente.

Tafel III gibt eine Abbildung des Astrophysikalischen Observatoriums auf dem Telegraphenberg bei Potsdam. Das Hauptgebäude besteht aus dem Nordflügel, dessen Längsachse in die Mittagslinie fällt, und an den nördlich der Wasserturm mit der Haupteingangshalle stößt, während sich auf der Mittagsseite der Südflügel mit dem Hauptbeobachtungsturm quer vorlegt; in den Verlängerungen des Südflügels führen Verbindungshallen nach den auf der Ost- und Westseite gelegenen kleinern Beobachtungstürmen. Im Hauptgeschoß des Nordflügels befinden sich die Bureau- und Arbeitsräume, und auf dem flachen Dach erhebt sich ein Glashaus für photographische Arbeiten. Über der Haupteingangshalle befindet sich im Wasserturm das Druckbecken der Wasserversorgung und darüber ein mit flachem, begehbarem Dach versehenes Zimmer für meteorologische Beobachtungen. Der Hauptbeobachtungsturm in der Mitte des Südflügels enthält den Refraktor von 29,8 cm Öffnung und 5,4 m Brennweite, dessen Objektiv von Schröder, Montierung von Repsold geliefert ist. In direkter Verbindung mit dem Refraktor befindet sich ein großer Spektrograph (Abbildung und Beschreibungs. Tafel Astrophysikalische Instrumente). Der Refraktor ist auf einem von den Umfassungsmauern des Turmes isolierten Gewölbe aufgestellt, in dem sich im Hauptgeschoß ein runder Kuppelsaal befindet. Am Hauptturm ist noch eine auf der Südseite vorspringende Bauanlage für den Heliographen angebracht. Der letztere ist auf einem Festpfeiler schräg aufgestellt, so daß das nach unten gekehrte Objektiv von einem Heliostaten das Sonnenlicht empfängt, während am Okularende eine photographische Kamera sich befindet. Das aus drei Crownglaslinsen bestehende Objektiv von Steinheil, das sowohl die optischen als auch die chemisch wirksamen Strahlen vereinigt, hat 16 cm Öffnung und 4 m Brennweite; besondere Linsensysteme ermöglichen eine Vergrößerung des Fokalbildes der Sonne bis auf 30 cm Durchmesser. Neben dem Hauptbeobachtungsturm befinden sich im Hauptgeschoß des Südflügels chemische und physikalische Laboratorien sowie solche für spektralanalytische und photographische Arbeiten.

Im westlichen Beobachtungsturm hat ein Refraktor von Grubb mit 20,3 cm Öffnung und 3,2 m Brennweite seine Aufstellung auf einem Steinpfeiler, der den Innenraum des Turmes bis auf die Treppe ausfüllt. Dieses Instrument wird namentlich in Verbindung mit einem Zöllnerschen Astrophotometer gebraucht. Im östlichen Turm ist ein Astrophotometer von Wanschaff aufgestellt. (Abbildung und Beschreibung s. Tafel Astrophysikalische Instrumente.) Jeder der drei Beobachtungstürme ist durch eine drehbare Kuppel mit verschließbaren Spalten bedeckt; der Durchmesser beträgt bei der Kuppel des Hauptturmes 10, bei jedem der Seitentürme 7 m. Auf der Nordseite jedes Seitenturmes ist ein quadratischer Vorraum mit Holzlaube zur Aufstellung von Thermographen und andern meteorologischen Instrumenten angebracht. Getrennt vom Hauptgebäude hat in einem besondern kleinen Turme der photographische Refraktor von Repsold Aufstellung gefunden (Abbildung und Beschreibung s. Tafel Astrophysikalische Instrumente), und südlich vom Hauptgebäude steht das Kuppelgebäude für den großen Doppelrefraktor für optische, spektroskopische und photographische Beobachtungen, bei dem das optische Fernrohr ein Objektiv von 50 cm Öffnung und 12,5 m Brennweite, das photographische Fernrohr ein solches von 80 cm Öffnung und 12 m Brennweite hat. Dieses Instrument ist der größte Refraktor Deutschlands (Abbildung und Beschreibung s. Tafel Äquatorial II).

Von Interesse ist noch die Brunnenanlage, die zugleich für wissenschaftliche Zweke nutzbar gemacht worden ist. Der 48 m tiefe Brunnenschacht, dessen Oberkante 42,6 m über dem mittlern Spiegel der Havel liegt, hat 3,5 m lichten Durchmesser, 0,5 m Wandstärke über und 0,64 m unter Wasser. In ihn hinunter führt bis zum Wasserspiegel eine Wendeltreppe aus Sandstein, von der aus man in 24 m unter Tag in einen unterirdischen, etwa 8 m langen Beobachtungsraum von elliptischem Querschnitt und 2 m größter Breite bei 2,75 m Höhe gelangt. Von ihm aus gehen zwei vertikale Röhren nach oben, um Luft und Licht zuzuführen. In verschiedenen Tiefen sind ferner in die Brunnenwand sechs dicht schließbare Kupferröhren eingesenkt, die etwa 1 m in das Erdreich gehen und zur Aufnahme von Thermometern bestimmt sind. Der Brunnen ist mit starken Glasplatten bedeckt und mit einem mit Oberlicht versehenen Brunnenhäuschen überbaut. Vom Brunnen aus wird das Wasser durch eine Präzisionspumpe nach den 225 cbm fassenden, zwischen Brunnen und Maschinenhaus befindlichen Sammelbehältern befördert, von wo aus es durch eine Schieberpumpe nach dem Druckgefäß im Wasserturm gehoben wird. Die zu den Pumpen gehörige Dampfmaschine befindet sich in dem Maschinenhaus.

Geschichte der Sternwarten.

Die Astronomen des Altertums mit ihren einfachen Beobachtungsinstrumenten hatten keine eigentlichen Sternwarten, wohl aber treffen wir solche bei den Arabern. So errichtete der Kalif Almamum (813 bis 833) in Bagdad und die Kalifen Aziz und Hakem im nächsten Jahrhundert in Kairo Sternwarten, die mit Astrolabien, Armillarsphären und Quadranten ausgerüstet wurden. Im 13. Jahrhundert gründete der Mongolenfürst Ilek Chan in Meragah (Persien) eine großartige Sternwarte, an der Nassir Eddin erfolgreich tätig war. Im 15. Jahrhundert entstand die Sternwarte von Ulugh Begh in Samarkand, die den größten existierenden Quadranten enthielt. Zur gleichen Zeit erstand auch die erste Sternwarte in Deutschland, die der Nürnberger Patrizier Walther auf Veranlassung von Regiomontan in seiner Vaterstadt errichtete und mit kostbaren Instrumenten ausrüstete. 1561 errichtete der Landgraf Wilhelm IV. von Hessen eine Sternwarte auf einem Turm in Kassel, dessen oberer Teil sogar drehbar war. Alle diese Sternwarten wurden jedoch übertroffen durch die prächtige »Uranienborg«, die Friedrich II. von Dänemark 1576 für Tycho Brahe auf der Insel Hveen im Sund errichtete, und an der Tycho während 21 Jahre die wichtigsten und genauesten Beobachtungen anstellte. Hier wurde zuerst ein Mauerquadrant aufgestellt (Abbildung und Beschreibung s. Tafel Astronomische Instrumente IV) sowie sehr genaue Armillarsphären (Abbildung s.d.) von Tycho errichtet. Aus dem 17. Jahrhundert ist noch die von Hevel in Danzig 1641 gegründete Sternwarte zu erwähnen, die jedoch 1679 den Flammen zum Opfer fiel.

Unter den größern jetzt noch bestehenden Sternwarten ist die Pariser die älteste, die 1667 auf Anregung von Picard und Auzout erbaut wurde. Direktor derselben wurde Dom. Cassini, dem sein Sohn Jacques Cassini und sein Enkel César François Cassini de Thury folgten. Dann übernahmen die Direktion Lalande, Bouvard, Arago, Leverrier, Delaunay, Mouchez, Tisserand und seit 1896 Loewy. Das Interesse der Schiffahrt und speziell das Problem der Längenbestimmung zur See gab in England den Anlaß, 1675 die große Sternwarte zu Greenwich zu errichten, zu deren Direktor mit dem Titel »Königlicher Astronom von England« Flamsteed berufen wurde, ihm folgten Halley, Bradley, Bliß, Maskelyne, Pond, Airy und seit 1881 Christie.

Die Einführung des gregorianischen Kalenders gab 1706 Anlaß zur Errichtung einer Sternwarte in Berlin, an der unter andern Kirch, Bode und Encke wirkten. 1832 wurde eine neue Sternwarte von Encke erbaut, dem 1863 Förster, 1903 H. Struve folgten.

Im 18. und 19. Jahrhundert entstanden dann zahlreiche Sternwarten, in den letzten Jahrzehnten namentlich in Nordamerika, die fast durchgängig mit vortrefflichen und großen Instrumenten ausgerüstet wurden. In Nordamerika sind alle Sternwarten, mit Ausnahme der Marinesternwarte in Washington, aus privaten Mitteln erbaut worden, in Europa überwiegen die staatlichen Sternwarten, Deutschland hat nur zwei Privatsternwarten (Jena und Bothkamp) und zwei aus Stiftungen gegründete (Düsseldorf und Bamberg). Die Gesamtzahl aller Sternwarten dürfte jetzt 300 erreichen, während sie am Anfang des 19. Jahrh. nur 130 betrug. Das folgende Verzeichnis (S. IV) gibt die bedeutendsten Sternwarten der Gegenwart an.

Übersicht der bedeutendsten Sternwarten.

Sternwarten I.

Sternwarten II.

Sternwarten III.