Sonnenazimut

AlsSonnenazimutwird eineastrogeodätischeRichtungsbestimmungmittels derSonnebezeichnet, die auf einemVermessungs-oderPolygonpunktzu einem anderen Messpunkt durchgeführt wird. SolcheAzimutedienen einer raschen, aber ausreichend genauen Ausrichtung vonVermessungsnetzennach astronomisch Nord oderGitternord.

Wahl des Zielpunktes

Der Zielpunkt kann ein benachbarter Polygonpunkt oder eineZielmarkesein, meist ist es aber einFern-oderHochziel(Kirchturm, Schlot, hoher Mast) oder ein andererVermessungspunktin größerer Entfernung; sinnvoll sind Distanzen ab etwa 1 km. Für die genäherte Orientierung von Gebäuden, Antennen oder astronomischerDurchgangsinstrumentewerden auch nähergelegene Hilfspunkte oderMirenals Zielpunkte verwendet.

Die Messung eines Sonnenazimuts ist für einenGeodäten,Bauingenieur oderMilitärtechnikerrelativ einfach, denn man benötigt außer einemTheodolitund dem Vermessungsstativkeine weiteren Hilfsmittel. Die wegen derErdrotationauf etwa 1 Sekunde zu messendenUhrzeitenkönnen heute bequem vomHandyabgelesen (oder sogar genauergestoppt) werden, und statt eines fürSonnenbeobachtungenüblichen Filters empfiehlt sich dieProjektionsmethode.

Vorteile der Projektionsmethode

Die Projektion der Sonne auf ein Stück weißes Papier erfolgt, indem man dasOkulardes Messfernrohrs ein wenig extrafokal einstellt (etwa eine Vierteldrehung gegen den Uhrzeigersinn). Eine günstigeProjektions-Entfernung ist etwa 15–20 cm, wodurch das Sonnenbild einige Zentimeter groß wird. Bei einem so hellen Bildchen werden auch die Linien desFadenkreuzesam Papier sichtbar (wenn nicht, kann man störendesTageslichtja etwas abschatten).

Diese Methode hat gegenüber dem (auch mitFilternoch gefährlichen!) Blick durchs Okular eine Reihe von Vorteilen:

1. Sie ist völlig gefahrlos, nur beim Suchen derSonnemuss man aufpassen – am einfachsten ist es, dasFernrohrdes Theodolits mit Hilfe seines Schattens nach der Sonne auszurichten und gar nicht erst in ihre Richtung zu schauen (auch derSucherkann gefährlich sein).
2. Sie ist einfacher als diedirekte Messungin einem doch meist eher steilenHöhenwinkel.
3. Sie erlaubt eine bequeme Einmessung beiderSonnenränderinnerhalb kurzer Zeit, was (nach Mittelung der zwei Richtungen und Uhrzeiten) auf fast perfekte Weise die Sonnenmitte ergibt.
4. DieKoordinatender Sonnenmitte lassen sich relativ einfach mit kleinen Programmen berechnen, da sie nicht genauer als etwa 0,001° (die leicht erreichbare Messgenauigkeit) sein müssen.
5. Da andernfalls (ohne ein solches PC-Programm) einAstronomisches Jahrbuchund verschiedeneZeitkorrekturenerforderlich wären, empfiehlt sich die Benutzung desNautical Almanac.Dieses für dieNavigationkonzipierte Jahrbuch ist genau auf jene Genauigkeit (0,1′) ausgelegt, die mit der Projektionsmethode erreichbar ist.

Der Messvorgang selbst

1. Anzielen des anderen Vermessungspunktes bzw. derMire(für die Einrichtung einer Antenne, einerSonnenuhrusw. kann es auch eineHauskanteoder ähnliches sein).
2. Scharfstellen dieses Zieles undAblesungdes Horizontalwinkels
3. Projektion der Sonne, Anzielen des linkenSonnenrandes
   • Wenn die Sonne genau in den Vertikalfaden läuft, liest der Helfer die Uhr (oder das Handy) ab. Ein gutes Kommando hierfür ist: „… Aaachtung… TOP! “Ohne Helfer(in) kann man in Ruhe 1–2 Sekunden zählen (ein-und-zwanzig – zwei-und-zwan-zig) und diese 1 oder 2 Sekunden von derUhrlesungabziehen.
   • Ablesung der Sonnenrichtung (dazu kann das Fernrohr in eine bequemereZenitdistanzheruntergekippt werden)
   • Dasselbe wird mit demrechtenSonnenrand wiederholt (die Reihenfolge der Richtungen bleibt dem Beobachter überlassen)
4. Zuletzt nochmals das terrestrische Ziel.

Mit dieser Methode, die der Geodät einen „Halbsatz“nennt (siehe unten), benötigt man bei etwas Übung kaum 2 Minuten. Sie erreicht ohne weiteresGenauigkeitenvon etwa 0,01°, was für viele einfacheVermessungen(z. B. eines kleinenGrundstücksoder einer Antenne) ausreicht.

Genauigkeit und Messvorgang II für höhere Ansprüche

Möchte man hingegen bis zu 0,001° (einigeWinkelsekunden) erreichen, wiederholt man den obigen Messvorgang in der anderenKreislage– d. h. man schlägt das Messfernrohr durch – und durchmisst das obige Schema symmetrisch, also „von unten nach oben “. Die am Theodolit abgelesenen Winkel müssen sich beim terrestrischen Ziel um fast genau180°unterscheiden, bei der Sonne kann es Differenzen bis zu einigen Grad geben. Denn das Tagesgestirn bewegt sich ja jede Stunde um etwa 15° am Himmel westwärts.

Will man – beispielsweise für die genaue Orientierung einesVermessungsnetzes,für die Kontrolle einerAbsteckungoder für einLaplace-Azimut– eine Genauigkeit besser als etwa ±0,005° (einigeMilligonbzw. etwa ±30 ") erreichen, muss man 4–5 zusätzliche Aspekte beachten:

• genaue Zentrierung über dem Messpunkt
• sorgfältigeHorizontierungdes Theodolits (am besten in einem zweiten „Rundumgang “kontrollieren und während dessen die oft rasch „wegdriftende “Libellenblasegegen allzu vielSonnenstrahlungabschirmen)
• die o.a. 180°-Solldifferenzen sofort überprüfen (allenfalls umgehend nochmals den Punkt anzielen) und
• auf dieFokussierungachten (sog. „Tanzprobe“gegen eine Augenparallaxe)
• die ZeitkorrekturdUT1im Internet erfragen und (falls über 0,3 s) an die gemessenen Zeiten anbringen. Die Lotabweichung kann hingegen i. d. R. außer Betracht bleiben.

Die Auswertung kann mitNavigations- oderPC-Programmen erfolgen; ein Muster ist in der unten angeführtenWebseitezu finden.
„Anfänger “erreichen mit dem II. Messschema (2 Halbsätze = 1 „Satz “der Winkelmessung) Genauigkeiten um die 20" und nach Mittelung einiger Sätze etwa 10 ". Hat man die Messung schon einige Male gemacht, erreicht man 3–5".

Das Genaueste: Polaris-Azimute

→Hauptartikel:Polaris-Azimut

Derselbe Vorgang ist prinzipiell auch mit demPolarsternmöglich, bei dem man mit einemSekundentheodolitoder modernenTachymeterbis zu 1 "erreichen kann. Mit einem größerenUniversalinstrumentkann man sogar in den Bereich von 0,1 "vorstoßen. Ab etwa 3 cmObjektivöffnungkann man Polaris sogaruntertagsmessen, wenn man seinen Ort am Dämmerungs- oder Taghimmel auf einige Grad abschätzen kann.

Solche genauenPolarisazimutewaren bis vor einigen Jahrzehnten die Basis für die Netze derLandesvermessungund werden auch heute noch – etwa fürLaplacepunkteund bei der Anlage neuer Netze – durchgeführt. Ideale, aber noch transportable Theodolite für Genauigkeiten unter 3 "sind die in Europa noch relativ weit verbreiteten Schweizer Instrumente DKM-3 vonKernund der T3 oder T4 vonWild-Heerbrugg.Für Sonnenazimute bringen sie (außer einigen Kilogramm Traglast) jedoch nur wenig, für sie genügt ein einfacherBautheodolitoder ein bewährter Sekundentheodolit. Natürlich ist mit digitalen Tachymeter-Instrumenten eine etwas raschere Messung möglich, doch sollte man dennoch nicht auf die Richtungskontrollen verzichten.

Weblinks

• Sonnenazimut zur Einmessung einer Mire