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Hintergrundwissen

Erathostenes

ERATHOSTENES, geboren um 275 v.Chr. in Kyrene, gestorben um 195, Universalgelehrter, Leiter der Bibliothek von Alexandria bewies die Kugelgestalt der Erde. Er maß an gleichen Tagen in Alexandria und Syene, dem heutigen Assuan, zusammen mit Helfern um die Mittagszeit den Stand der Sonne. Die Winkeldifferenz der Sonnenstände zwischen den beiden, ca. 5000 Stadien von einander entfernt liegenden Städten betrug 7°12', ein Fünfzigstel des Vollkreises also. ERATHOSTENES errechnete den Erdumfang folgerichtig zu 252000 Stadien. Rekonstruiert man sein Verfahren mit allen für die damalige Zeit in Frage kommenden Maßeinheiten (die Länge des antiken Stadions ist schwankend), so lässt sich für den Erdumfang zwischen 37700 und 46250 km bestimmen (heutiger Wert 40056 km).

Der Spiegelsextant

Als Erfinder des Sextanten gilt der Optiker John Hadleys, der 1731 der Royal Society ein Holzmodell prsäentierte. Eine Handschrift Newtons aus dem Nachlass Hadleys zeigt allerdings, dass die Anregung zum Spiegelsextanten von Newton ausgegangen ist. Der Sextant dient zum Messen des Winkels zwischen zwei Gegenständen, beispielsweise der Sonne und dem Horizont. Da zu seiner Benutzung keine feste Aufstellung notwendig ist, wird er auf See zum Messen der Höhe der Sonne über dem Meeresspiegel benutzt. Aus dem Winkel zwischen Sonne und Horizont kann dann die geographische Breite bestimmt werden.

  • Schaubild für SextantFunktionsweise eines Sextanten

Im linken unteren Bereich des Fensters befinden sich drei Buttons mit denen ein Sonnenstand vorgegeben wird. Der Sextant selbst besteht aus einem Fernrohr, den Umlenkspiegeln und einem Dreharm, der sich durch Anklicken und des unteren Endes nach links oder rechts in einem Bereich von 0 - 60 Grad einstellen lässt. Auf diese Weise kann der am Dreharm angebrachte Umlenkspiegel so eingestellt werden, dass die Sonnenstrahlen durch das Okular gelenkt werden. In der Okularansicht im rechten unteren Bereich des Fensters wird die Sonne auf Höhe des Horizonts gebracht. Damit ist der Winkel gefunden, unter dem die Sonne zum Horizont steht. Aus strahlenoptischen Gründen entspricht der tatsächliche Winkel der Sonne dem doppelten des abgelesenen Wertes auf der Winkelskala des Sextanten.

Dieses Instrument dient zum Messen des Winkels zwischen zwei Gegenständen (z.B. Sonne a und Horizont c). Da zu seiner Benutzung keine feste Aufstellung notwendig ist, wird er auf See zum Messen der Höhe der Sonne über dem Meeresspiegel benutzt, um die geographische Breite zu bestimmen. Das Prinzip: Um den Mittelpunkt eines Kreissektors von etwas mehr als 60° dreht sich ein Zeiger, der im Drehpunkt einen Spiegel b trägt, mit dem er fest verbunden ist. Ein weiterer Spiegel d ist am Rahmen befestigt und zwar so, dass er mit b parallel steht, wenn der Zeiger auf den Nullpunkt zeigt. Ein Fernrohr e ist ebenfalls fest mit dem Teilkreis verbunden und auf den Spiegel d ausgerichtet. Bei der Höhenmessung der Sonne ist zunächst die Horizontlinie c des Meeres durch das Fernrohr, sowie durch d anzupeilen. Dies ist möglich, weil der Spiegel d halbdurchlässig ist. Da der Winkel a zwischen den beiden Spiegeln durch Drehen des Zeigers veränderbar ist, ist es möglich, beliebig hohe Objekte, die Sonne z.B. über die beiden Spiegel ebenfalls in das Fernrohr zu spiegeln, so dass sich dort zwei Bilder überlagern. Man muss nun die Horizontlinie und die Sonne genau aufeinander "legen". Ist dies gelungen, so kann man den Zeiger fixieren und den gesuchten Winkel an einer Gradeinteilung ablesen. Aus strahlenoptischen Gründen enstspricht die Höhe der Sonne dem Doppelten des Winkels zwischen den beiden Spiegeln. Deshalb reicht die Gradeinteilung von 0 bis 120.

a=Sonne b= beweglicher Spiegel (am Zeiger fixiert) c=Horizont d=halbdurchlässiger fester Spiegel e=Fernrohr

  • Schematischer Aufbau eines SextantenSchematischer Aufbau eines Sextanten
  • SextantSextant

Das Längengradproblem

Im Buch "Längengrad" von DAVA SOBEL, im Jahr 1998 als btb-Taschenbuch erschienen, erzählt die Autorin die spannende Geschichte des schottischen Uhrmachers JOHN HARRISON, dem es im 18. Jahrhundert gelang, für die Schifffahrt das Längengrad-Problem zu lösen, denn bis dahin hatte man sich lediglich nach den Breitengraden orientieren können und fuhr ansonsten gewissermaßen orientierungslos über die Meere. Das englische Parlament hatte deshalb im Jahr 1714 für denjenigen eine Belohnung von 20000 Pfund (das entspräche heute mehreren Millionen Mark) ausgesetzt, der eine Lösung des Problems vorlegen konnte. Zahllose Wissenschaftler, wie GALILEI, HALLEY, NEWTON, hatten die Lösung des Problems in den Sternen gesucht, HARRISON baute einen exakten Chronometer. Hier ein kleiner Ausschnitt aus dem fesselnden Buch: "HARRISON fühlte sich jedoch erneut gerechtfertigt, als COOK im Juli 1775 von seiner zweiten Reise zurückkehrte, voll des Lobes über die Methode, die Länge mit Hilfe eines Zeitmessers zu bestimmen. "Mr. KENDALLS Uhr (welche 450 Pfund kostete) [KENDALLS Uhr war der genaue Nachbau einer HARRISON-Uhr]", berichtete COOK, "hat die Erwartungen ihres leidenschaftlichsten Anwalts übertroffen und war, hier und da anhand von Mondbeobachtungen korrigiert, unser treuer Führer durch alle Widrigkeiten des Klimas." Im Logbuch der H.M.S.RESOLUTION finden sich zahlreiche Verweise auf die Uhr, die COOK als "unseren zuverlässigen Freund" oder "unseren nie versagenden Führer" bezeichnete..."Ich würde Mr. HARRISON und Mr KENDALL Unrecht tun", notierte COOK in seinem Logbuch, "wenn ich nicht einräumte, dass wir von diesem nützlichen und wertvollen Zeitmesser sehr große Unterstützung erhalten haben."

James Cook

James Cook wurde am 27. 10. 1728 in Marton (Yorkshire) als Sohn eines mittellosen Landmanns und einer Schottin geboren. Er begann im 13. Lebensjahr eine Lehre als Krämer, brach diese jedoch ab und arbeitete sieben Jahre auf einem Kohlenschiff. In dieser Zeit entwickelte er sich zu einem tüchtigen Seemann. Den kargen Verdienst nutzte er zur Finanzierung von Unterrichtsstunden in Mathematik und Nautik. Er machte mehrere bedeutende Seereisen mit und war 1759 bei der Einnahme von Quebec dabei. In den Jahren 1764 bis 67 vermaß und zeichnete er die Küsten von Neuschottland und Neufundland. Mit der Ernennung zum Befehlshaber der "Endeavour" 1768 begann für Cook die große Zeit der Entdeckungsreisen. Auf der interaktiven Karte "Entdeckerreisen" können Sie die drei großen Reisen Cooks nachvollziehen.

Entdecker-Reisen

Verfolgen Sie die Reisen verschiedener Entdecker und informieren Sie sich über Strecken und Ereignisse ...

MultimedialEntdeckerreisen öffnen Flash
In dieser interaktiven Anwendung können die Reisen verschiedener Entdecker verfolgt werden Multimedial

Im Jahr 1768, entsandte ihn die Admiralität nach Tahiti, wo er den Durchgang der Venus (03. 06. 1769) beobachten sollte. Anschließend umsegelt er ganz Neuseeland, nahm es für England in Besitz, entdeckte die Ostküste Australiens und kehrte 1771 nach England zurück.

Im Juli 1772 verließ er den Hafen von Plymouth, um mit der „Resolution“ das „Südmeer und die Südpolarländer“ zu erforschen. Er umsegelte dabei erstmals die Erde von West nach Ost zwischen dem 60. und dem 70.º südlicher Breite und zerstörte gleichzeitig das bis dahin auf fast allen Karten eingezeichnete Phantom eines „unbekannten Südlandes“. Nach seiner Rückkehr ernannte ihn der König 1775 zum Kapitän der Flotte. Als eine Parlamentsakte demjenigen, der eine Durchfahrt vom Atlantik in den Pazifik finden würde, eine Belohnung von 20000 Pfund Sterling versprach, war dies Cooks Stunde.

Am 12. 07. 1776 stachen von Plymouth aus zwei Schiffe unter dem Kommando von Kapitän Cook in See. Er besuchte die Kerguelen, dann Tasmanien und entdeckte den nach ihm benannten Cook-Archipel. Ende 1777 segelte er nordwärts und entdeckte am 25. Dezember die Weihnachtsinsel. Im Januar 1778 fand er einen Archipel von Inseln, den er „Sandwichinseln“ nannte und erreichte Anfang März die Küste Amerikas. Diese Küste fuhr er entlang zur Beringstraße, wo sich ihm Eismassen als natürliche Barrieren entgegenstellten. Der nördliche Teil des Pazifik wurde durch Cook sehr sorgfältig erforscht und genau aufgenommen. Dann kehrte er zu den Sandwichinseln zurück. Von Hawaii aus wollte Cook weiter segeln, aber ein beschädigter Mast zwang ihn zur Umkehr. Bei Auseinandersetzungen um ein entwendetes Boot wurde Cook am 14. 02. 1779 von Eingeborenen erschlagen.