Titel: Graydon's Beschreibung eines neuen Patent-Instruments Himmels-Compaß genannt.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1825, Band 18, Nr. LIII. (S. 294–304)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj018/ar018053

LIII. Beschreibung eines neuen Patent-Instruments, Himmels-Compaß genannt (celestial Compass), wodurch die Abweichung der Magnetnadel auf jedem Punkte der Erde mit einem Blike bestimmt, die Breite selbst bei trübem Horizonte gefunden, und das Schiff ohne alle Beihülfe des Magnets gesteuert werden kann. Erfinder dieses Instruments ist Georg Graydon, Capitän des k. Ingenieurs-Corps94).

Aus dem Philosophical Magazine and Journal. May 1825. S. 358.

(Mit Abbildungen auf Tab. VI.)

Taf. I. zeigt den Himmels-Compaß in seinem Gestelle aufgezogen, wodurch man mit einem Blike, so lange Himmels-Körper sichtbar sind, die Abweichungen der Magnetnadel auf jedem Punkte der Erde, insofern sie von dem örtlichen Erd-Magnetismus95) oder den meteorischen Einflüssen abhängen, (abgesehen von der örtlichen Attraction des Eisens auf dem Schiffe oder von dem jährlichen Wechsel der Abweichungen der Magnet-Nadel), entdeken kann. Er dient ferner als Stellvetreter des magnetischen Compasses in hohen nördlichen und südlichen |295| Breiten, wo die leitende Kraft der Magnetnadel, wegen der schwachen und unsicheren Wirkung derselben, beinahe unbrauchbar wird.

In vielen Fällen läßt sich wegen des Zustandes der Atmosphäre keine Beobachtung anstellen, durch welche man beim Auf- oder Untergange eine Amplitud, oder bei niedrigem Stande der Sonne oder eines Sternes den Azimuth beobachten, und darnach die Abweichung berechnen könnte. Es geschieht sehr oft, vorzüglich in den Canälen der britischen Inseln, daß der Horizont, und mehrere Grade über demselben, mehrere Tage lang so verdunkelt sind, daß man ähnliche Beobachtungen gar nicht anstellen kann, obschon der Himmel in bedeutenderen Höhen ziemlich heiter ist. In diesen Fällen kann also, während solcher Tage, keine Abweichung mit Genauigkeit berechnet werden, die mit jedem Tage mehr und mehr unsicher wird. Man muß ferner noch bemerken, daß die Entdekung der oben erwähnten Zufälligkeiten oft (und wahrlich beinahe immer) von Beobachtungen abhängt, daß sie einige Zeit über unbemerkbar fortwirken, während welcher keine Beobachtungen zur Verbesserung der Abweichung angestellt werden können.

Fig. 1 stellt ferner den Himmels-Compaß vor, um mittelst desselben die Breite zu bestimmen, während der Horizont trübe ist, oder die Beobachtung wegen der Refraction unsicher wird.

Beschreibung des Himmels-Compasses zur Entdekung der Abweichung der Magnetnadel, so lang ein Himmelskörper sichtbar ist.

AB, ist das Zifferblatt des Instruments, welches auf den obern Theil eines halbkugelförmigen Gehäuses C niedergeschraubt ist. Dieses halbkugelförmige Gehäuse hängt bei c, auf Zapfen oder Achsen, welche frei in Löchern spielen, die in einem metallnen Ringe D, angebracht sind. Dieser Ring hängt auf Zapfen oder Achsen bei d, unter rechten Winkeln mit den oben erwähnten Zapfen o. Die Zapfen d, drehen sich in Löchern oder Stiefeln, die oben auf zwei Hältern EE in stellbaren Lagern angebracht sind. Die Füße dieser Hälter oder Träger sind auf einer |296| Metall-Platte, FG, niedergeschraubt, die sich um eine Achse in dem Mittelpunkte derselben drehen läßt, welche auf dem Brette HI, befestigt ist.

Auf der Platte FG, sind die Cardinal-Punkte angedeutet, und an ihrem äußern Rande die Grade angebracht, welche mit dem Vernier I, der auf dieser Platte sich befindet, untergetheilt abgelesen werden. KL, ist eine schwere Metall-Platte, die auf den Zapfen oder Achsen c, mittelst zwei Armen hängt, wovon bloß der eine in der Figur, bei M, gezeichnet ist; der andere ist durch die Halbkugel C verstekt.

Die Platte KL, hängt bedeutend unter dem Mittelpunkte der Schwere, oder der Achse, auf welcher die Halbkugel C, und der Ring aufgehängt ist, und strebt auf diese Weist immer das Instrument in einer mit den: Horizonte parallelen Fläche zu erhalten.

Von der Platte KL, steigt ein Arm oder Schenkel bei K, auf, dessen oberes Ende k, mit einem Vernier versehen ist, auf welchem man die Grade auf dem Gradbogen, gh, die an der Seite der Hemisphäre C, eingezeichnet sind, abliest.

Die untere Fläche der Platte KL, ist mit zwei flachen Spiegeln versehen oder mit zwei reflectirenden Flächen, mm, die in einem Gestelle gelagert sind, welches senkrecht auf der Platte KL, befestigt ist jedoch in einer solchen Lage, daß die reflektirenden Flächen einen hervorspringenden Winkel unter einander bilden.

Diese Spiegel96). die den Horizont von zwei Seiten zurükwerfen, gestatten die Möglichkeit, das Instrument während des Gebrauches in eine horizontale Lage zu bringen. Z. B. Wenn zwei Theile des Horizontes in den Spiegeln mm, reflektirt werden, und das Instrument wird so lange bewegt, bis diese beiden Theile auf den Spiegeln in einer geraden Linie erscheinen, welche zugleich parallel mit den Kanten des Spiegels ist, so zeigt dieß, daß die Platte KL, auf welcher sie angebracht sind, horizontal ist97).

|297|

Die Zapfen oder Achsen, auf welchen die Halbkugel hängt, stehen etwas durch den Ring D, hervor, und sind mit kleinen Schrauben-Kappen versehen, welche an- und abgeschraubt werden können, um der Halbkugel eine kleine Bewegung nach der Achse ertheilen zu können, und sie so zu stellen, daß sie sich genau horizontal in ihrem Gestelle schwingen kann.

Die Halbkugel C, enthält ein Gegengewicht in ihrem Innern, welches so gelagert ist, daß der Mittelpunkt der Schwere so genau als möglich mit dem Mittelpunkte der Halbkugel zusammenfällt; oder der Mittelpunkt der Schwere soll so nahe als möglich mit der Achse der Bewegung auf ihren Zapfen c, zusammentreffen, so daß die horizontale Lage der Platte KL, durch kein Drehen und keine Veränderung der Lage der Halbkugel C, auf ihrer Achse verändert werden kann. Durch das Auf- oder Niederschrauben des kleinen halbkugelförmigen Gewichtes Z, welches in einem Drahte eingezapft ist, der oben an dem Gestelle oder Rahmen P, hervorsteht, kann das Gleichgewicht hergestellt werden.

Wenn man dieses Instrument anwendet, um die Abweichung der Magnetnadel zu finden, läßt man die Sonnenstrahlen unmittelbar auf ein Paar Querdrahte fallen, oder man concentrirt die Sonnenstrahlen auf dem Täfelchen P, mittelst einer linse bei 0, statt der Drahte, so, daß ihr Schatten auf ein Stük Elfenbein fällt, dessen Oberfläche mit Querlinien bezeichnet ist: das Zusammentreffen des Schattens der Quer-Drahte mit dem Durchschnitte der Linien auf dem Täfelchen wird die gehörige Lage bestimmen.

Das Zifferblatt AB, ist in 24 Stunden, oder in 360 Grade getheilt, und mir einem Stunden-Weiser oder Zeiger E, versehen, der au seinem Ende wie ein Vernier gebildet ist, um die Grade auf dem Zifferblatte abzulesen.

P, ist ein kleiner Rahmen oder ein Vierek, welches auf einem Pfeiler auf dem Zeiger E aufgezogen ist, und dessen Achse in dem Mittelpunkte des Zifferblattes und senkrecht auf dasselbe ist. Der Rahmen P, dient zur Aufnahme eines Stükes Elfenbein, q, mit Querlinien oder Drahten, die sich auf der Oberfläche desselben wechselseitig durchkreuzen.

|298|

Der Stundenzeiger E, hat, in der Nahe eines seiner Enden, eine kleine in die Höhe stehende Säule oder Röhre o, in welcher eine kleine runde Stange so angebracht ist, daß sie sich auf und nieder schieben läßt: an ihrem oberen Ende trägt sie einen vierekigen Rahmen O, mit Quer-Drahten, wie die Zeichnung auf Tafel I. ausweiset.

Die runde Stange s, ist in Grade getheilt, und mit den Zahlen der Tangenten auf die Hebungs- und Senkungswinkel über und unter dem Niveau des Durchschnittes der Querlinien auf der Fläche q, bezeichnet; auch mit einem Vernier versehen, der sich an der Seite der Säule o, befindet, um die Eintheilungen auf der runden Stange abzulesen. Sie ist ferner mit einer Stellschraube versehen, wie die Figur zeigt, um sie langsam auf und nieder bewegen zu können.

Methode, dieses Instrument zu gebrauchen, um mittelst desselben die Abweichung der Magnetnadel zu bestimmen. Taf. VI.

Es sey das Brett HI, auf dem Binakel oder auf irgend einem andern schiklichen Theile des Schiffes so aufgeschraubt, daß die Linie HI, die man auf dem Brette zieht, der Länge nach genau mit einer Linie zusammenfällt, welche mit den: Kiele des Schiffes parallel läuft. Wenn nun die Halbkugel C, auf ihren Achsen oder Zapfen c, aufgerichtet wird, bis endlich die Eintheilungen auf dem Bogen gh, auf dem Vernier k, an dem Grade der Breite, in welchem man sich befindet, abgelesen werden können, so ist es offenbar, daß das Zifferblatt parallel mit der Ebene des Aequators liegt, oder senkrecht auf die Polar, Achse der Erde. Wenn nun in dieser Lage der Weiser E, auf die scheinbare Zeit gestellt wird, z.B. drei Uhr, oder 45 Grade vom Meridian, wie die Figur zeigt, und die Stange s, in der Röhre o, bis zu jener Eintheilung erhoben wird, die mit der Tangente der Declination der Sonne stimmt, so wird die Compaß-Tafel FG, auf welcher das Instrument aufgezogen ist, so lange um ihre Are gedreht, bis der Schatten des Durchschnittspunktes der Querdrahte O, auf die Oberfläche des Elfenbeins q, so fällt, daß dieser Durchschnittspunkt mit dem Durchschnittspunkte der Querlinien auf der Oberfläche q, zusammentrifft |299| Die Linie AB, oder FG, wird also dann in der Ebene des wahren Meridians liegen, und die Abweichung des magnetischen Compasses auf dem Binakel, oder auf irgend einem andern, mit diesem parallelen, magnetischen Compasse kann mit einem Blike bestimmt werden. Das Schiff mag in was immer für einer Richtung segeln, so wird, wenn die Compaß-Platte FG, auf ihrer Achse so lang gedreht wird, bis der Vernier I, mit dem Punkte oder Grade, der mit dieser Richtung correspondirt, zusammenfällt, der Schatten des Durchschnittspunktes der Drahte O, immer mit dem Durchschnitte der Linien auf dem Elfenbeine q, zusammenfallen müssen.

Das Schiff wird also seinen Lauf ohne alle Abweichung fortsezen, und dieses Instrument als stätiger und unmittelbarer Abhälter aller Unregelmäßigkeiten der Magnet-Nadel so lange dienen, als irgend einer der Himmelskörper sichtbar ist.

Methode, dieses Instrument zum Steuern des Schiffes ohne Beihülfe des Magnetes zu gebrauchen. Fig. 1.

Das Zifferblatt AB, wird mit einem Uhrwerke versehen wodurch der Weiser F, während 24 Stunden ein Mal umherläuft.

Nachdem das Brett HI, parallel mit dem Kiele des Schiffes befestigt, der Weiser E, auf die Zeit, und die Halbkugel C nach der Breite gestellt wurde, (wie oben bemerkt worden ist), so wird die Compaß-Platte FG, auf welcher das Instrument aufgezogen ist, um ihre Are gedreht, bis der Nullpunkt des Vernier l, mit jenem Punkte oder Grade auf der Compaß-Platte zusammenfällt, der mit dem Laufe des Schiffes, nach welchem gesteuert werden soll, zusammentrifft. In der Zeichnung ist z.B. die Compaß-Platte so dargestellt, wie sie gestellt seyn muß, wenn gerade nach Norden gesteuert werden soll.

Der Steuermann hat das Schiff lediglich in einer solchen Lage zu erhalten, daß der Schatten der runden Stange s, oder des Durchschnittspunktes der Querdrahte O, auf die Fläche q, so fällt, daß er daselbst mit dem senkrechten Zeichen zusammen fällt. Die Linie AB, oder FG, wird dann in der Ebene des wahren Meridians bleiben, und das Schiff gerade nach Norden laufen. Auf ähnliche Weise kann in jeder anderen Richtung |300| gesteuert werden, wenn man die Compaß-Platte FG, nach derselben stellt, und den Schatten der Stange s, auf dem senkrechten Zeichen auf der Tafel von Elfenbein unterhält98).

Diese Methode zu steuern ist vorzüglich bei hohen nördlichen und südlichen Breiten anwendbar, wo die Himmelskörper immer über dem Horizonte bleiben, so lang es dort zu schiffen möglich und der Himmel heiter und unumwölkt ist; ein Umstand, den Capitain Lyon in der lezten Nachricht über seinen verunglükten Versuch die Repulse-Bai zu erreichen, angemerkt hat, wo er sagt:

„Obschon die neueren Reisenden so viel von Nebeln in den Polar-Regionen sprechen, so muß man doch nicht glauben, daß diese Nebel englische Nebel sind. Sie steigen in den Polar-Regionen selten über 100 Fuß über die See auf, und gewöhnlich sieht man über sich den heitersten Himmel im herrlichsten Glanze ausgespannt.“ (Capt. Lyon's Voyage of Discovery p. 43.)

Ein Instrument dieser Art zum Steuern ohne Magnetnadel ward von den Lords der Admiralität angeschafft, and mit dem königl. Schiffe Hecla im J. 1824 auf die Polar-Expedition geschikt.

Bestimmung der Breite bei trübem Horizonte. Fig. 1.

Nachdem das Brett HI, parallel über dem Kiele des Schiffes befestigt wurde, wird das Instrument auf der Achse oder dem Zapfen der Compaß-Platte FG, gedreht, bis o, auf der äußern Abtheilung mit o, auf dem Vernier J zusammenfällt. Die runde Stange s, wird nach der Declination der Sonne auf die oben beschriebene Weise, und die Linie FG nach Nord und Süd gestellt, mittelst des magnetischen Compasses im Binacle99). Die Halbkugel C, wird dann auf ihrer Achse c, geneigt, und der Zeiger E, bewegt, bis der Schatten des Durchschnittes der Querdrahte O, mit dem Durchschnitte der Zeichen |301| auf der Oberfläche der Tafel q, zusammenfällt. Der Vernier k, zeigt dann die Breite des Ortes mittelst der Abtheilungen auf dem Bogen100).

Auf dieselbe Weise erhält man die scheinbare Zeit, wenn die Breite gegeben ist, indem man den Bogen gh, auf die Breite und die Stange s, nach der Declination der Sonne stellt. Der Zeiger E, wird dann so lang gedreht, bis der Durchschnitt auf die Querlinien der oben beschriebenen elfenbeinernen Tafel q, fällt. Der Vernier an dem Ende des Zeigers E, zeigt dann die scheinbare Zeit, selbst wenn der Horizont trübe ist, und keine Höhe genommen werden kann.101)

I. Anhang.

Der Grundsatz, auf welchem dieser Himmels-Compaß beruht, ist folgender:

Da die scheinbare Bewegung der Sonne durch die gleichförmige Umdrehung der Erde um ihre Achse von Westen nach Osten während 24 Stunden entsteht, so ist es offenbar, daß, wenn in gleichförmiger Bewegung nach einer der scheinbaren Bewegung der Sonne entgegengesezten Richtung, ein Arm in Bewegung gesezt wird, dessen Achse der Bewegung parallel mit der Achse der Erde ist, dieser Arm, während er seinen Stundenwinkel beschreibt, gleichen Schritt mit der scheinbaren Bewegung der Sonne halten wird.102) Wenn daher die Zeit gegeben |302| und der Arm nach dieser Zeit gestellt, und gegen die Sonne gerichtet wird, so wird die Mittagslinie in dem wahren Meridian gelegen seyn.

Als Beispiel sehe man Fig. 4 und 5. auf Tab. VI.

Es sey OP, der Arm AFG, ein Kreis um seine Are P, beschrieben, der in 24 gleiche Theile oder Stunden getheilt ist. Wenn der Arm OP, auf die scheinbare Zeit gestellt ist (z.B. 3 Uhr oder 45° vom Meridian), so muß das Instrument dann so gedreht werden, daß der Arm in eine gerade Linie zwischen seine Achse P, und die Sonne S, fällt, und dann wird er durch seine Bewegung fortfahren, denselben Stundenwinkel zu beschreiben, den die Sonne zu beschreiben scheint, und AP, die Mittagslinie, wird immer den wahren Meridian anzeigen.

Auf dieselbe Weise kann der wahre Meridian durch einen Stern bestimmt werden, wenn man seine Entfernung von der Fläche des Meridians berechnet, oder seinen Stundenwinkel zur Zeit der Beobachtung und den Arm darnach stellt.

Da die relative Stellung der Sonne und der Sternes in Hinsicht auf die Ebene des Meridians auf obige Art bestimm werden kann, so kann die Declination auf folgende Weise gefunden werden.

Es stelle Fig. 5. die gehörige Lage der Sphäre vor, die Achse PP, auf die Breite des Ortes gestellt, und den Arm Oo, nach der scheinbaren Zeit, z.B. 3 Uhr oder 45° vom Meridian, und nach der Sonne gerichtet.

Der Abstand des Meridians von der Sonne S, oder der Winkel-Abstand zwischen der Fläche des Armes Oo in dieser Lage und der Mittags-Linie AP, wird gleich seyn 45 Graden, indem das Instrument, als genaue Darstellung der Lage der Erde, die Achse P, parallel mit der Polar-Achse, und die' Mittagslinie AP, parallel mit der Meridian-Fläche hat, folglich der Stundenwinkel das Maaß des Abstandes der Meridian: stäche von dem Gegenstande S, ist. Auf eben diese Weise wird die Linie FQ, welche senkrecht auf die Achse PP, ist, oder auf die Polar-Achse, parallel mit der Fläche des Aequators seyn, gegen welche sie während der Bewegung des Armes Oo, um ihre Achse PP, dieselbe Lage behalten wird.

|303|

Da der Arm O s o, ein Theil eines Kreises ist, dessen Mittelpunkt P, ist, so wird, wenn der Gegenstand keine Abweichung hat, derselbe in der Richtung EQ, liegen, oder die Linie SOP, wird mit der Linie EPQ, zusammenfallen. Wenn aber der Gegenstand von dem Aequinoctial-Punkte abweicht, so ist das Maaß dieser Abweichung durch jenen Theil des Bogens Oso, angedeutet, welcher über EQ, liegt, von welchem Bogen das Auge bei P, der Mittelpunkt ist. Die Krumme Os, mit einem Glase bei O, läßt sich innerhalb des befestigten Theiles des Armes o, bewegen, und kann so gehoben oder gesenkt werden, daß das Glas bei O, in eine und dieselbe Linie zwischen den Gegenständen 8, und dem andern Glase bei P, gebracht werden kann.

Der befestigte Theil des Armes o, ist auf beiden Seiten in Grade getheilt; der Vernier auf der beweglichen Krummen bei o, wird den Betrag des Winkels, unter welchem das Glas O, über oder unter die Linie EQ, gebracht wurde, bestimmen, welcher Winkel gleich ist der scheinbaren Declination des Gegenstandes S, zur Zeit der Beobachtung. In der Figur ist z.B. das Glas o, 10 Grade über der Aequinoctial-Linie EQ, weil der Vernier auf der beweglichen Krummen 10 Grade höher als o steht, auf dem Zeiger des befestigten Theiles des Armes. Wenn, im entgegengesezten Falle, das Glas O, unter der Linie EQ wäre, würde der Vernier in eben diesem Verhältnisse unter o, an dem Index sich finden. Die Declination ist also nicht bloß für Mittag und Mitternacht angegeben, sondern auch für jede mittlere Zeit, und eben so die Zu- und Abnahme für jede gegebene Zeit.

Horizontal-Stellung des Instruments mittelst der Abweichung des Gegenstandes.

Nachdem das Instrument mittelst der Sonne und des Steriles in die gehörige Lage gebracht wurde, zeigt jeder dieser Gegenstände von selbst, wann das Instrument wirklich horizontal ist. Wenn in dieser Hinsicht der Arm vorläufig in den Declinations-Winkel der Sonne oder des Sternes gebracht, und nach der scheinbaren Zeit gestellt ist, und wenn das Glas O, in Einer Linie zwischen |304| dem Gegenstande S, und dem andern Gesichtspunkte P, liegt, so ist offenbar der Grund oder das Gehäuse des Instruments parallel mit dem Horizont.

Man findet den Himmels-Compaß (celestial Compaß) bei den Herren Warre und Brothers 13. Austin Friars. A. d. O. Wir theilen die Beschreibung dieses nautischen Instruments aus dem doppelten Grunde mit, weil auch für unsere Landsleute See-Schifffahrt mit jedem Monate interessanter zu werden beginnt, und weil nirgendwo in Deutschland, vielleicht nirgendwo in Europa, mathematische Instrumente mit so vieler Genauigkeit und um so billige Preise verfertigt werden, als zu München bei den Herren von Reichenbach und Frauenhofer. A. d. Ueb.

|294|

Beispiele des großen Einflusses des örtlichen Magnetismus der Erde, auf die Magnetnadel sind hier im II. Anhange angeführt. A. d. O. Sie sind aus Capt. Parry's Voyage of Discovery in the Year 1823, und aus Capt. Lyon's Voyage of Discovery) und aus Capt. Franklin's Journey to the Polarsea 1819. – Da diese Werke den Physikern und Nautikern ohnedieß bekannt sind, so glauben wir, sie hier übergehen zu können.

A. d. Ueb.

|296|

Siehe Fig. 7, und das Ende des I. Anhanges.

A. d. O.

|296|

Eine andere Art, dieses Instrument horizontal zu stellen, wird am Ende des 1. Appendix angegeben.

A. d. O.

|300|

Wenn die Fläche des elfenbeinernen Täfelchens von dem Steuermanne nicht gesehen werden kann, insofern seine Stellung gegen die Sonne dieß hindern sollte, nimmt man ein Stük halb durchscheinenden Glases statt des Elfenbeins: dann sieht man den Schatten hinter dem Glase.

A. d. O.

|300|

Die Abweichung muß daher in Anschlag gebracht werden.

A. d. O.

|301|

Wenn die scheinbare Zeit gegeben ist, läßt sich die Breite bestimmen, ohne daß man den magnetischen Compaß hierzu nöthig hätte, indem man den Zeiger E, nach der Zeit stellt, und die Stange s, nach der Abweichung der Sonne, und dann die Halbkugel C, so lange neigt, bis die Sonnenstrahlen, die bei O, durch die Linse einfallen, sich auf der Mitte des Täfelchens q, wie oben bemerkt wurde, versammeln.

A. d. O.

|301|

Da man das Instrument mittelst der reflectirenden Spiegel, mm, bei trübem Horizonte nicht horizontal stellen kann, wurde eine andere Methode hierzu mittelst der Declination der Sonne am Ende des Anhanges N. 1. angegeben.

A. d. O.

|301|

Die Erde, von der Sonne aus gesehen, würde nur als Punkt erscheinen, und der Mittelpunkt der Bewegung des Armes kann daher als mit jenem der Erde zusammenfallend betrachtet werden.

A. d. O.

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