Polhöhe

Astronomie

Basiswissen

Zum Beispiel etwa etwa 50° für Mainz und etwa 51° für die Stadt Köln oder immer 90° am geographischen Nordpol: als Polhöhe bezeichnet man den Winkel, mit der sich ein Himmelspol über den Horizont erhebt^[1], für die europäische Astronomie ist damit meist stillschweigend die Höhe des Himmelsnordpoles gemeint. Das ist hier kurz mit Beispielen einiger Städte erklärt.

Wie kann man die Polhöhe bestimmen?

Da zurzeit den Polarstern Polaris recht nahe am Himmelsnordpol steht, ist für viele praktische Zwecke die Polhöhe auch der Höhenwinkels des Polarsterns. Wenn man den Polarstern am Himmel geortet hat, dann kann man seine Polhöhe, das heißt seine Höhe über dem Horizont, mit verschiedenen Methoden und Geräten bestimmen:

Ohne Geräte, mit den eigenen Körperteilen Winkel ↗

Früher viel eingesetzt wurde der Jakobsstab ↗

Mit einem einfachen Pendelquadrant[en] ↗

In der Seefahrt mit einem Sextant[en] ↗

Beispiele von Polhöhen verschiedener Orte =====

Die Polhöhe, die man von einem bestimmten Ort aus misst, bleibt über Jahrhunderte mehr oder minder gleich. Mit dem bloßen Augen und groben Messgeräten würde man über eine Lebenszeit hinweg keine Veränderung bemerken. Man kann also jedem Ort auf dem Globus eine feste Polhöhe zuordnen. Dazu stehen hier einige Beispiele für den nördlichen Polarstern, beobachtet aus Mitteleuropa und der ganzen Welt:

Genau 0° Polhöhe Äquator ↗

Genau 10° Polhöhe Limon (externer Link) [Costa Rica]

Genau 20° Polhöhe Santiago de Cuba (externer Link) [Kuba]

Genau 30° Polhöhe New Orleans (externer Link) [USA]

Genau 40° Polhöhe Menorca (externer Link) [Spanien]

Genau 41° Polhöhe Istanbul (externer Link) [Türkei]

Genau 42° Polhöhe Sinop (externer Link) [Türkei]

Genau 43° Polhöhe Capraia (externer Link) [Italien]

Genau 44° Polhöhe Rimini (externer Link) [Italien]

Genau 48° Polhöhe Colmar (externer Link) [Frankreich]

Genau 49° Polhöhe Karlsruhe (externer Link) [Deutschland]

Genau 50° Polhöhe Mainz [Deutschland] ↗

Genau 51° Polhöhe => Sittard [Niederlande]

Genau 52° Polhöhe Bielefeld (externer Link) [Deutschland]

Genau 53° Polhöhe Bremen (externer Link) [Deutschland]

Genau 54° Polhöhe Rostock [Deutschland] ↗

Genau 55° Polhöhe List (externer Link) [Sylt, Deutschland]

Genau 56° Polhöhe => Kristianstad [Südschweden]

Genau 57° Polhöhe => Aalborg [Dänemark]

Genau 58° Polhöhe => Hebriden [Schottland]

Genau 59° Polhöhe => Orkney [Schottland]

Genau 60° Polhöhe => Shetlands [Nordsee]

Genau 70° Polhöhe Diskoinsel (externer Link) [Grönland]

Genau 80° Polhöhe Spitzbergen [Polarmeer] ↗

Genau 90° Polhöhe Nordpol ↗

Die Polhöhe als geographische Breite

Der Winkel der Polhöhe an einem Ort ist immer auch gleich der geographischen Breite des Beoachtungsortes auf der Erdoberfläche^[2]. Wenn man von einem Schiff aus misst den Polarstern unter einer Höhe von zum Beispiel 50° misst, dann weiß man, dass man irgendwo auf dem 50ten Grad nördlicher Breite ist. Man könnte also zum Beispiel im englischen Kanal sein, irgendwo im Atlantik nahe Neufundland oder im Pazifik westlich etwas nördlich von Vancouver. Siehe auch Breitengrad ↗

Fußnoten

[1] "Die Polhöhe, plur. die -n, in der Astronomie und mathematischen Erdbeschreibung, die Höhe des Weltpoles über dem Horizonte eines Ortes, d. i. der Bogen des Mittagszirkels zwischen dem Pole und dem Horizonte, besonders so fern derselbe nach Graden bestimmt wird. S. auch Breite." In: Adelung, Grammatisch-kritisches Wörterbuch der Hochdeutschen Mundart, Band 3. Leipzig 1798, S. 802. Online: http://www.zeno.org/nid/20000361585

[2] Zahlengleich mit der geographischen Breite: "Polhöhe eines Ortes auf der Erde nennt man den Bogen des Mittagskreises zwischen dem sichtbaren Himmelspole u. dem Horizont, um den also der Pol an diesem Orte über dem Horizont steht. Die P. hat stets dieselbe Größe wie die geographische Breite des Orts." In: Herders Conversations-Lexikon. Freiburg im Breisgau 1856, Band 4, S. 574. http://www.zeno.org/nid/20003474097

[3] Methoden zur Bestimmung: "Polhöhe (Elevatio poli), für einen bestimmten Ort auf der Erde der Bogen, um welchen der von diesem Orte aus sichtbare Himmelspol (unter Rectification der Differenz wegen der Strahlenbrechung) über dem Horizont erhaben ist (also die Winkelhöhe des sichtbaren Himmelspols über dem Horizont). Er ist ein Bogen des Meridians. Die P. ist der geographischen Breite gleich, macht daher mit der Äquatorhöhe 90° aus; eine ist also das Complement der andern. Jedem Astronomen kommt es daher vor Allem darauf an, die P. seines Beobachtungsortes genau zu wissen. Methoden hierzu sind folgende: a) Man wählt in langen Winternächten einen Stern, welcher dem Pole nahe steht u. nicht untergeht; ein solcher Stern beschreibt um den Pol einen kleinen Tagekreis u. geht binnen 24 Stunden zwei Mal, einmal über, das andere Mal unter dem Pol, durch den Meridian; man wählt den Stern so, daß beide Durchgänge in Einer Nacht, einer Abends, der andere gegen Morgen, beobachtet u. die Höhe des Sternes über den Horizont beidemal gemessen werden können. Unter Berichtigung der Abweichung wegen der Strahlenbrechung wird zu der kleineren der beiden gemessenen Culminationshöhen die halbe Differenz beider addirt, u. diese Erhöhung über dem Horizont ist die P. b) Man beobachte die Mittagshöhe eines Sternes, dessen senkrechter Abstand vom Äquator (Declination) bereits bekannt ist; diese Declination, von der Mittagshöhe abgezogen, gibt die Äquatorhöhe, u. diese von 90° abgezogen, läßt die P. übrig. Südliche Abweichungen sind, wenn man die Höhe des Nordpols sucht, als negative zu betrachten u. der Mittagshöhe zuzusetzen, um die Äquatorhöhe zu finden. Zu scharfer Bestimmung der P. sind mehre Beobachtungen nöthig, da wegen unvermeidlicher kleiner Fehler in den einzelnen Beobachtungen auch kleine Unterschiede vorkommen; man nimmt dann aus mehren Beobachtungen das Mittel. Von höchster Wichtigkeit ist die Bestimmung der P. für Seefahrer. Man bedient sich dazu des Hadleyschen Spiegeloctanten u. mißt damit den Abstand eines Sternes vom Horizont, wenn er nach der Gegend steht, wo, dem Compasse zu Folge, der Meridian ist. Um diese Gegend ändert ein Stern seine Höhe sehr langsam. Man findet also durch einige bald nach einander gemachte Beobachtungen leicht die größte Höhe, welche er gehabt hat; dieses ist seine Mittagshöhe. Aus den Schiffskalendern, worin sich Fixsternverzeichnisse finden, ersieht man die Abweichung desselben Sterns; diese, von der Höhe abgezogen, läßt die Äquatorhöhe u. diese von 90° abgezogen, die P. übrig. Wird die Sonne zur Beobachtung gewählt, so wird der Abstand ihres oberen u. unteren Randes gemessen u. ihr aus den Ephemeriden bekannter Halbmesser dazu addirt, od. gezogen. Es muß auch die geographische Länge des Schiffs beiläufig bekannt sein, damit man die Zeit wissen u. die Abweichung der Sonne für den Zeitpunkt der Beobachtung finden könne, da diese innerhalb einiger Stunden sich merkbar ändert. Bei trübem Himmel hat der Schiffer auch Methoden, den kleinsten Abstand eines Sterns vom Zenith zu berechnen, wenn er nur drei Abstände kurz vor od. nach der Culmination messen u. die Zwischenzeiten nach einer guten Seeuhr bestimmen kann." In: Pierer's Universal-Lexikon, Band 13. Altenburg 1861, S. 271-272. Online: http://www.zeno.org/nid/20010659498

[4] Auch mit kleinen Abweichungen: "Polhöhe nennt man die anguläre Erhebung des am betreffenden Erdorte sichtbaren Himmelspols über die Ebene des Horizonts, resp. über diejenige Ebene, welche am Beobachtungsort die Erdoberfläche tangiert. Mit Polhöhe wird identisch gebraucht geographische Breite. Diese ist aber definiert als derjenige Winkel (φ), welchen die Normale im Beobachtungspunkt mit der Ebene des Erdäquators einschließt. Diese Normale geht einmal wegen der elliptischen Gestalt der Erdmeridiane nur am Pol selbst und am Aequator durch den Mittelpunkt der Erde, an allen andern Orten aber nicht durch denselben, außerdem braucht dieselbe auch nicht in der Ebene des Meridians zu liegen, da die Erde kein genaues Rotationsellipsoid ist. Die Polhöhe ist, wie schon Bessel vermutete, seit etwa 20 Jahren durch Anwendung sehr genauer Methoden zu ihrer Bestimmung aber genau nachgewiesen, kleinen Schwankungen von etwa 0,''2 Amplitude um einen Mittelwert unterworfen, die offenbar von Massenverschiebungen im Erdkörper herrühren (vgl. dazu Erdachsenschwankung und Nordpol). Bezüglich des Unterschiedes zwischen astronomischer und geodätischer Breite vgl. Geographische Koordinaten, Geodätische Uebertragung und Lotabweichung." Der Artikel wurde verfasst von Ambronn. In: Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 7 Stuttgart, Leipzig 1909., S. 169. Online: http://www.zeno.org/nid/20006104118

[5] Wanderung des Nordpols: "Polhöhe eines Ortes, die Höhe des Weltpols über dem Horizonte des Ortes, gemessen durch den Meridianbogen zwischen Pol und Horizont. Sie ist gleich der geographischen Breite des Ortes, und ihre Bestimmung bildet eine der Hauptaufgaben der geographischen Ortsbestimmung. Veränderungen der P. können eintreten durch Änderung der Richtung der Lotlinie oder der Rotationsachse der Erde, und zwar für letztere sowohl im Raum als innerhalb des Erdkörpers. Die durch Massenanhäufung oberhalb oder durch Massendefekte unterhalb der Erdoberfläche erfolgten Lotablenkungen (s. Erde, S. 907) bewirken daher eine Verschiedenheit der astronomisch bestimmten P. von der durch geodätische Übertragung bestimmten, doch ist die Störung für einen Ort im wesentlichen konstant und kann keine periodische Veränderung der P. hervorrufen. Eine periodische Veränderung der Lage der Rotationsachse der Erde im Raume wird durch die Attraktion der Sonne und des Mondes auf auf das abgeplattete Erdsphäroid hervorgebracht (s. Nutation). Ferner zeigte schon Euler, daß, falls die Rotationsachse nicht genau mit der Hauptträgheitsachse der Erde zusammenfällt, jene um die Hauptträgheitsachse sich mit einer Periode von 305 Tagen bewegen müsse. Versuche, die aus dieser Bewegung folgende Polhöhenveränderung durch astronomische Beobachtungen nachzuweisen, sind seit der Mitte des 19. Jahrh. mehrfach unternommen worden, jedoch ohne Erfolg; erst 1888 zeigte Küstner, daß nach seinen nach der Horrebow-Talcottschen Methode angestellten Beobachtungen von 1880–85 die P. in Berlin Schwankungen bis zum Betrag einer halben Bogensekunde gezeigt habe. Diese Erscheinung ist in den folgenden Jahren dann durch die Beobachtungen an verschiedenen Sternwarten, besonders in Berlin, Prag und Straßburg, bestätigt worden, und eine 1891 von der Internationalen Erdmessung nach Honolulu entsandte Expedition hat den Nachweis geliefert, daß diese Schwankungen der P. von einer Bewegung der Rotationsachse im Erdkörper selbst herrühren, indem die in Honolulu beobachteten Polhöhenschwankungen von gleichem Betrag, aber im entgegengesetzten Sinn waren, als die zu gleicher Zeit in Europa beobachteten. Einen unmittelbaren Überblick über die Bewegung[95] der Pole der Erdachse innerhalb der Zeit von 1890, 0–1896, 4 ergibt die Figur, die Albrecht aus den gleichzeitigen Beobachtungen der Breitenvariationen an einer großen Anzahl von Orten gezeichnet hat. Wie ersichtlich ist, hat die gesamte Schwankung sich innerhalb 6/10 Bogensekunden gehalten, und sind die stärksten Schwankungen 1890 und 1891 vorhanden gewesen, seitdem hat die Amplitüde abgenommen, nimmt aber seit 1901 wieder zu. [Hier sind Bilder eingefügt: Bewegung der Pole der Erdasche in der Zeit von 1890,0–1896,4.

Bewegung der Pole der Erdasche in der Zeit von 1890,0–1896,4.] Da eine vollständige Erkenntnis der beobachteten Erscheinungen von höchstem Interesse ist, so hat die Internationale Erdmessung beschlossen, ein systematisches Studium der Bewegungen der Pole vornehmen zu lassen und sechs Stationen unter völlig gleicher Breite und in geeigneten geographischen Längen mit den vollkommensten Instrumenten und unter sorgfältiger Vermeidung aller Ursachen, aus denen eine systematische Beeinflussung der Resultate hervorgehen könnte, errichtet, um fortlaufende Polhöhenbeobachtungen anzustellen. Diese Stationen sind: [Hier ist eine Tabelle eingefügt: Sie liegen alle auf dem nördlichen Breitenparallel von 39°8' und sind seit Herbst 1899 in Tätigkeit. Seit 1906 ist auch eine ähnliche Kombination von Stationen auf der Südhalbkugel eingerichtet worden. Vgl. Albrecht, Resultate des internationalen Breitendienstes, Bd. 1 u. 2 (Berl. 1903 u. 1906).]" In: Meyers Großes Konversations-Lexikon, Band 16. Leipzig 1908, S. 95-96. Online: http://www.zeno.org/nid/20007269072

[6] Kurz definiert: "Polhöhe, der Bogen des Mittagskreises zwischen Himmelspol und Horizont, gleich der geogr. Breite" In: Brockhaus' Kleines Konversations-Lexikon, fünfte Auflage, Band 2. Leipzig 1911., S. 428. Online: http://www.zeno.org/nid/20001454846