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Azimut & Vertikalwinkel: Horizontales Koordinatensystem

Das horizontale Koodinatensystem, auch Alt/Az-System genannt, beschreibt anhand der Koordinaten Azimut und Vertikalwinkel die Position von Planeten und anderen Himmelskörpern.

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Die obere Hälfte der Himmelskugel.

Die obere Hälfte der Himmelskugel. Die Position des Sterns ergibt sich aus dem Azimut und dem Höhenwinkel.

Dieses System kommt auch auf timeanddate.de zum Einsatz. Wir beschreiben mithilfe von Azimut und Höhenwinkel zum Beispiel die Richtung des Sonnenaufgangs/-untergangs und Mondaufgangs/-untergangs in Ihrer Stadt. Auch die Positionen von Planeten am Nachthimmel geben wir mithilfe des horizontalen Koordinatensystems an.

Entfernung unwichtig

Aufgrund von Azimut und Vertikalwinkel (also Höhenwinkel oder Tiefenwinkel) bestimmt das horizontale Koordinatensystem die Richtung, in der ein Himmelskörper zu finden ist. Obwohl sich die Entfernung der sichtbaren Planeten, Sterne und Galaxien um Milliarden von Lichtjahren unterscheidet, wird dies hier nicht berücksichtigt, denn um ein Objekt am Himmel zu lokaliseren, ist seine Distanz irrelevant.

Die Himmelskugel

Stellen Sie sich, den Weiten des Universums zum Trotz, den Himmel als eine Kuppel vor, deren Kanten auf dem Horizont aufliegen. Dies ist der Hintergrund, auf dem im horizontalen Koordinatensystem Positionen bestimmt werden. Zum Vergleich: Im geographischen Koordinatensystem erfüllt die Erdoberfläche dieselbe Funktion – als Grundfläche für Längen- und Breitengrade.

Tatsächlich berücksichtigt das System jedoch auch den unsichtbaren Teil des Himmels, der sich unterhalb des Horizonts befindet und den Sie nur dann sehen könnten, wenn die Erde durchsichtig wäre. Die Himmelskuppel über Ihnen heißt obere Hemisphäre, während der Himmel unter Ihnen als untere Hemisphäre bezeichnet wird. Zusammen bilden sie die Himmelskugel – eine imaginäre Kugel, die aus dem Firmament besteht, das Sie allseitig umgibt. Der Mittelpunkt der Himmelskugel, also der Koordinaten-Ursprungspunkt, sind Sie, der Beobachter.

Der astronomische Horizont

Die waagerechte Linie, welche die beiden Himmelshalbkugeln trennt, bezeichnet man als astronomischen Horizont. Dieser ist gewissermaßen die Weiterführung der imaginären Ebene zwischen Ihnen und Ihrem lokalen (flachen) Horizont ins Weltall. Wäre die Erde flach, läge der astronomische Horizont gewissenmaßen auf der Erdoberfläche auf. Da wir jedoch auf einem kugelförmigen Planeten leben, wird der astronomische Horizont definiert als die Ebene, die sich am Beobachtungsort im rechten Winkel zur Erdanziehungskraft (Lotrichtung) befindet.

Höhenwinkel, Tiefenwinkel und Azimut

Vergleichbar mit Breiten- und Längengraden im geographischen Koordinatensystem kommen im horizontalen Koordinatensystem zwei Winkel zu Einsatz, um eine Position an der Himmelskugel zu bestimmen: der Vertikalwinkel, angegeben als Höhenwinkel oder Tiefenwinkel, und der Azimut.

  • Vertikalwinkel: Der Winkel des gesuchten Objekts zum Horizont. Himmelskörper auf der oberen Hemisphäre der Himmelskugel werden anhand einer positiven Winkelzahl, dem Höhenwinkel, lokalisiert. Umgekehrt beschreibt man die Position von Objekten unterhalb des astronomischen Horizonts, auf der unteren Hemisphäre der Himmelskugel, mithilfe negativer Gradzahlen, dem Tiefenwinkel. Während der nautischen Dämmerung hat die Sonne zum Beispiel einen Tiefenwinkel von -6° bis -12°. Himmelskörper, die am Horizont stehen – zum Beispiel die Sonne bei Sonnenaufgang – haben einen Vertikalwinkel von 0°. Die Position genau über Ihnen, der Zenit, wird mit einem Höhenwinkel von 90° beschrieben; genau unter Ihren Füßen befindet sich dagegen der Nadir, der einen Tiefenwinkel von -90° aufweist.
  • Azimut: Die Himmelsrichtung des Objekts – zum Beispiel Norden, Osten, Süden oder Westen. Im horizontalen Koordinatensystem wird der Azimut als Winkel zu einer Referenzrichtung angegeben, zum Beispiel geographisch Nord. Stellen Sie sich eine gerade senkrechte Linie vor, die das gesuchte Objekt mit dem astronomischen Horizont verbindet. Der Azimut ist der Winkel zwischen dem Ort, an dem diese Linie den Horizont schneidet und der Referenzrichtung. Wenn geographisch Nord als Referenzrichtung dient, wird die Nordrichtung mit einem Azimut von 0° dargestellt. Wie auf einem Kompass wachsen die Gradzahlen in Richtung Osten. Da ein kompletter Kreis in 360° unterteilt wird, ergibt sich daraus zum Beispiel ein Azimut von 90° für Osten und 180° für Süden.

Beispiel: Die Venus befindet sich im Höhenwinkel von 45°, der Azimut beträgt 270°. Dies bedeutet, dass Sie den Planeten in westlicher Richtung finden, und zwar auf halbem Wege zwischen Horizont und Zenit.

Hinweis: Meist wird geographisch Nord als Azimut-Referenzrichtung verwendet – auch auf timeanddate.de. Es gibt in der Astronomie jedoch auch Konventionen, die geographisch Süd als Ausgangspunkt für die Azimutwinkel verwenden.

Gilt nur für einen Ort und einen Zeitpunkt

Das horizontale Koordinatensystem verdankt seinen Namen der Tatsache, dass es auf dem örtlichen Horizont des Betrachters basiert. Die Grenzen dieses Horizonts – und damit der sichtbare Ausschnitt der Himmelskugel – verschieben sich jedoch, wenn Sie sich an einen anderen Ort begeben. Gleichzeitig befinden sich die meisten Himmelskörper in ständiger Bewegung. Deswegen verändern sich ihr Azimut und Vertikalwinkel ständig – auch, wenn Sie sich nicht vom Fleck bewegen.

Die Koordinaten gelten also immer nur für die angegebene Zeit am angegebenen Ort.

Kein Azimut am Nordpol oder Südpol

Während das horizontale Koordinatensystem eine einfache Methode für die Lokalisierung von Himmelskörpern an den meisten Orten auf der Erde bietet – an den Polen ist es unbrauchbar. Der Grund: Weder am Nordpol noch am Südpol ist es möglich, einen Azimut zu bestimmen.

Am Nordpol ist es zum Beispiel nicht schwierig, den Polarstern (Polaris) zu finden. Er befindet sich in der Nähe des Zenits, man muss also genau nach oben schauen. Da hier jedoch die Nordrichtung mit dem Zenit übereinstimmt, befinden sich alle anderen Orte auf der Himmelskugel südlich des Zenits. Eine sinnvolle Aussage zur Himmelsrichtung ist deshalb nicht möglich.

Themen: Sonne, Mond, Meteorschauer, Sternschnuppen, Sterne, Navigation, Astronomie, Geographie

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