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Einzeichnung von Positionen und Gradnetzen auf FeldsternaufnahmenVorgegeben werden Brennweite der Kameraoptik (F), Vergrößerungs- bzw. Verkleinerungsfaktor (V), Skalierung (ska), Rektaszension, Deklination des Plattenmittelspunktes (A,D) und
Intervall des Gradnetzes (inc). Erarbeitet man sich einen eigenen photographischen Himmelsatlas, geplottetes Gradnetz bestimmter Deklinationzonen auf Zelluloid fotokopieren und als Gradnetzschablonen verwenden (vgl. Gradnetzschablonen
des Atlas Stellarum und Falkauer Atlas). Oberfläche der scheinaren Himmelskugel (4*PI*57.29578^2 =) 41252.961 Quadratgrad. Auf 50 Grad nördlicher geographischer Breite sind sämtliche Sterne der Deklin. <-40 Grad
zirkumpolar. Der Kugelabschnitt südlich von 40 Grad Deklination umfaßt 13420 Quadratgrad, so daß auf 50 Grad n. B. etwa 27832 Quadratgrad sichtbar sind. [r=1 RAD 57.29578, Kugeloberfläche o=PI*4*r^2, Deklination
Zirkumpolarkalotte d=RAD(40), h=r-r*SIN(d),rho=SQR(2*r*h-h^2), Oberfläche des Kugelabschnitts ok=PI*(2*rho^2+h^2)]. Eine Kleinbildkamera mit 50 mm Objektiv bildet ein Sternfeld von 27.5x41.3 Grad = 1135.75 Quadratgrad ab [(24 mm/50
mm)*57.29578 = 27.5 Grad, (36/50)*57.29578 = 41.3 Grad]. 27832 / 1135.75 = 24.5. Um den hier sichtbaren Sternhimmel photographisch zu erfassen reichen theoretisch 25 Aufnahmen (mit 200 mm Teleobjektiv und 6.9x10.3 Grad Bildfeld reichen
etwa 424 Aufnahmen - geringfügige Überlappungen der Aufnahmeregionen nicht einkalkuliert). Näheres ist der einschlägigen Literatur über Astrophotographie, Reproduktions- bzw. Vergrößerungstechnik zu entnehmen. Nicht nur Gradnetze, auch
die Sternbildergrenzen sind auf eigenen Astro-Aufnahmen einzeichenbar, ebenso der Bahnverlauf von Kometen u. Kleinplaneten. Astrometrische Kometen- oder Planetoidenpositionen dürften genau genommen nur auf Sternfeldaufnahmen des Datums der
Objektposition eingezeichnet werden, da Sternpositionen mit Eigenbewegung, jährl. Parallaxe (Lichtablenkung vernachlässigbar) und Refraktion behaftet sind. Hinsichtlich dieser Positionsanteile gilt daher stets der Belichtungszeitpunkt. Bei
nicht zu hoher Deklination und kleinem Durchmesser des Sternfeldes, ist der Anteil für Präzession, Nutation und Aberration für alle Objekte nahezu gleich. Bei F=50 mm Kamerabrennweite macht 1'' des Sternhimmels ohnenhin nur 0.0002424 mm
auf dem Film aus, so daß daher die Differenz in Eigenbewegung, jährliche Parallaxe, Aberration usw. der Sterne zwischen Positionsdatum des Objekts und Aufnahmedatum des Sternfeldes nicht ins Gewicht fallen (die Eigenbewegung der meisten
Sterne liegt unter 0.01'' pro Jahr, jährliche Parallaxe <0.1''). Da bei effektiven Kamerabrennweiten um F=200000 mm (F=1000 mm * 200fache Vergrößerung) 1'' = 0.9696 mm ausmachen, sind die genauen scheinbaren Örter,
Äquinoktium Mitte der Belichtungszeit, zu berechnen. Beispiel anhand des photographischen Atlas Stellarum. Die Kartenblätter des Atlas Stellarum 1950.0 (Dr. Vehrenberg KG, Schillerstr. 17, Düsseldorf) beruhen auf Kameraaufnahmen
(Sonnefeld-Vierlinser der Carl Zeiss-Werke) mit 120 mm Öffnung und 540 mm Brennweite. F=540 mm entsprechen 1'' am Himmel = 0.0026179938 mm auf dem Originalnegativ. Die Karten des Atlas sind gegenüber dem Originalnegativ
um den Faktor V=3.183098861 vergrößert, wenn man den angegebenen Maßstab 1 mm = 120 Bogensekunden zugrunde legt. Die effektive Brennweite (r) beträgt daher F=540*V = r=1718.873385 mm. 1/(r=1718.873385 mm/206264.806'') = Masstab der Karten
1 mm = 120'' (=2'). Blatt Nr. 268 Cet des Atlas wurde am 28.11.1969 in der Zeit von 19h02m - 19h22m
UT belichtet (einzelne Karten sind vom Verlag Dr. Vehrenberg KG, Düsseldorf, erhältlich). Mittelpunkt der Aufnahme: D=-20 Grad Deklin., A=0h20m0s AR (= 5 Grad AR), Äquinoktium B1950/FK4.
Aufnahmemitte für J2000/FK5: Deklin. D = -19°43'22.05'', A= 0h22m31.534s AR, Äquinoktium J2000/FK5. Astrometrische Kometen- oder Planetoidenbahnen (ar=AR, d=Deklin.) können mit folg. Formeln
(r=1718.873385 mm) auf Kartenblätter des Atlas Stellarum (oder nach Berücksichtigung der Aufnahmeparameter [F,V,ska,D,A] auf jede Himmelsaufnahme) eingezeichnet werden. Strenge Standardkoordinaten X,Y: z=ARCTAN(TAN(d)/COS(ar-A))
X=-r*((COS(z)*TAN(ar-A))/COS(z-D)) Y=r*TAN(z-D) Der Entwurf ist eine rein geometrische Projektion der Sphäre auf die Tangentialebene transversal zur optischen Achse (gnomonische Projektion). Prinzipiell ist damit die Aufgabe gelöst.
Diese Standardformeln genügen den meisten Anforderungen; denn bei größerem Bildfeld werden allenfalls randnahe Korrekturen notwendig, da die Maßstabtreue zum Plattenrand hin bei zunehmender Verzeichnung abnimmt. Um direkte Zeichnungen
auf den Karten zu vermeiden, wird der Bahnverlauf eines Kometen oder Planetoiden auf ein Bogen Papier eingezeichnet, punktet einige Orientierungssterne nahe der Bahn ein und fotokopiert die Zeichnung auf Overheadfolie oder
Transparentpapier. Die eingepunkteten Sterne der Bahnschablone mit den entsprechenden Sternen der Karte zur Deckung bringen. REFERENZSTERNE J2000/FK5 AUF DER KARTE NR. 268 CET DES ATLAS STELLARUM 1950.0 (gemessene
x,y=Millimeterwerte der Sterne ab Koordinatenkreuz der Karte 268 Cet):
1) AR 00h07m46.923s pm 0.0053s
, x= 102 mm, Deklin. -22°30'30.96'' pm -0.035'' , y = - 85 mm 2) AR 00h06m24.982s pm 0.0012s
, x= 115 mm, Deklin. -18°02'17.81'' pm -0.035'' , y = 48.6 mm 3) AR 00h17m08.883s pm 0.0025s
, x= 39 mm, Deklin. -15°39'27.94'' pm 0.017”, y = 121.2 mm 4) AR 00h34m45.931s pm -0.0013s
, x= -83.5 mm, Deklin. -24°31'40.79'' pm -0.006'', y = -144.2 mm 5) AR 00h30m45.105s pm 0.0006s
, x = -58.6 mm, Deklin. -17°42'54.03'' pm 0.004'', y = 59.5 mm BETA CETI DENEB KAITOS: 6) AR 00h43m35.372s pm 0.0164s
, x=-150.2 mm, Deklin. -17°59'11.82'' pm 0.032'', y= 49.2 mm 7) AR 00h30m22.661s pm -0.0018s
, x= -53.9 mm, Deklin. -23°47'15.72'' pm 0.013'', y = -122 mm 8) AR 00h24m49.643s pm -0.0006s
, x= -16.2 mm, Deklin. -18°28'18.66'' pm -0.059'', y= 37 mm 9) AR 00h18m16.954s pm -0.0001s
, x= 29.5 mm, Deklin. -21°08'18.22'' pm -0.001'', y= -42.4 mm 10) AR 00h20m02.973s pm 0.003s
, x= 17.8 mm, Deklin. -17°42'01.67'' pm -0.008'', y= 60.2 mm Das folg. Programm zeichnet ein Standardgradnetz in Sternfeldaufnahmen. Beispiel: Karte 268 CET des Atlas Stellarum für das Äquinoktium J2000/FK5. Die 10 oben
angeführten Referenzsterne, Äquinoktium J2000/FK5, werden eingepunktet. Die 10 Sterne für Präzession auf das Äquinoktium B1950/FK4 reduziert, ergibt das Gradnetz des Äquinoktiums B1950.0 der Karte (Aufnahmemitte: Deklin. -20 Grad, AR 0
h20m0s/Äquinoktium B1950, FK4). OPENW #1,200,200,640,400,1 REM GFA42 STANDARDGRADNETZ DER KARTE 268 CET DES ATLAS REM GFA-BASIC FÜR WINDOWS 3.1/95/98 REM ATLAS STELLARUM, Äquinoktium J2000
xo = 320 //GRAPHIKFLÄCHE 640x400/2 yo = 200 //xo,yo KOODINATENMITTE LINE xo,0,xo,yo * 2 LINE xo - 20,yo,xo + 20,yo //AUFNAHMEMITTE REM LINE 0,200,640,200
r = 1718.8733 //EFFEKTIVE BRENNWEITE MAL VERGRÖSSERUNG F*V (MILLIMETER) ska = 1 //SKALIERUNG do = -(19 + 43 / 60 + 22.05 / 3600) //EINTRAG DEKLIN. AUFNAHMEMITTE J2000/FK5
aro = RAD((0 + 22 / 60 + 31.534 / 3600) * 15) //EINTRAG AR AUFNAHMEMITTE J2000/FK5 IF do > 0 THEN s = -1 ELSE s = 1 ENDIF inc = RAD(1) //GRADNETZ-INTERVALL 1 GRAD net = ABS(do) + 10
IF net >= 70 THEN net = 89.999999999 ENDIF net = RAD(FIX(net)) do = RAD(do) ne = RAD(10) //SEKTORGRÖSSE IN AR FESTLEGEN 0-90 GRAD ne1 = RAD(40) //SEKTORGRÖSSE IN DEKLIN. FESTLEGEN 0-180 GRAD
inc = inc * s //DAZU r=200 setzen net = net * s ne1 = ne1 * s j = 1 FOR ar = net - ne TO -net - inc + ne STEP -inc j = 1 FOR d = net - ne1 TO -net - inc STEP -inc
GOSUB netz //GRADNETZ NEXT d NEXT ar j = 1 FOR d = net - ne1 TO -net - inc STEP -inc j = 1 FOR ar = net - ne TO -net - inc + ne STEP -inc GOSUB netz
NEXT ar NEXT d anz = 11 //ANZAHL 10 EINZUPUNKTENDE STERNE/ NR. 11 = PLANETOID CERES AM 5.9.1988, 1H04M14S UT flag = 1 FOR i = 1 TO anz READ n,d,ar,mag d = RAD(d) ar = RAD(ar)
GOSUB netz PCIRCLE x,y,12 - mag TEXT x - 15,y - 15,n NEXT i KEYGET HALT% END PROCEDURE netz //STANDARDGRADNETZ co = COS(ar - aro) IF co = 0 THEN co = 1.0E-50
ENDIF z = ATN(TAN(d) / co) IF z = 0 THEN z = 1.0E-50 ENDIF co = COS(z - do) IF co = 0 THEN co = 1.0E-40 ENDIF
x = xo - r * ska * COS(z) * TAN(ar - aro) / co y = yo - r * ska * TAN(z - do - 1.0E-11) IF flag = 1 THEN GOTO ju ENDIF IF ABS(y) > 2000 OR ABS(x) > 2000 THEN
x = 2000 y = 2000 PLOT x,y ENDIF IF j = 1 THEN j = 0 PLOT x,y ENDIF
IF x > -400 AND x < 720 AND y > -300 AND y < 800 THEN DRAW TO x,y ELSE PLOT x,y ENDIF ju: RETURN REM 10 REFERENZSTERNE J2000/FK5
(Deklin. u. AR in GRAD) FÜR EIGENBEWEGUNG AUF DAS DATUM (28.11.1969, 19H22M UT) DER BELICHTUNGSMITTE DER KARTE 268 CET REDUZIERT, Nr. 11 = PLANETOID CERES star:
DATA 1,-22.5083074,1.94484799,6.2,2,-18.03828055,1.60394121,7.4,3,-15.6579032,4.286699053,9.1 DATA 4,-24.527947,8.691542159,9.6,5,-17.7150417,7.687862,9.6,6,-17.9868841,10.8953271,2.04
DATA 7,-23.7870866,7.5946465,5.2,8,-18.471356,6.206921,7.1 DATA 9,-21.13838608,4.57065420432,6.8,10,-17.700397,5.01201136,6.7,11,-15.59278,3.971375,8 CLOSEW #1
Um etwaigige optische Verzeichnungen der Aufnahme- und
Vergrößerungsoptik, differentielle Refraktion, Fehlorientierung des für die Ausmessung (x,y) der Anhaltpunkte verwendeten Koordinatenkreuzes, unterschiedliche Maßhaltigkeit von Original und Reproduktion usw. zu korrigieren, können die
Plattenfehler nach der Methode der kleinsten Quadrate ausgeglichen werden. Hierzu sind die gemessenen Rastereinheiten x,y lineare Funktionen der strengen Standardkoordinaten X,Y; d,ar, D,A = Deklination u. Rektaszension der
Refernzsterne und Plattenmitte. Karte 268 CET. z=ARCTAN(TAN(d)/COS(ar-A)) X=-((COS(z)*TAN(ar-A))/COS(z-D)) //strenge Standardkoordinaten Y=TAN(z-D). Bedingungsgleichung: X=a*x+b*y+c, Y=d*x+e*y+f.
z=ARCTAN(Y+D) X,Y nach Bestimmung der Plattenkonstanten bzw. Koeffizienten a,b,c,d,e,. Rektaszension Objekt a = A + ARCTAN(X*COS(z-D)/COS(z)); Deklination Objekt d
= ARCTAN(TAN(z)*COS(a-A)).
Progr. ASTROGRAPH I oder II Eingabeparameter. Datum: 28.11.1969, Uhrzeit: 19h22m UT, Ephemeridenzeitkorrektion ÕT=39 Sek., Höhe über NN 1030 m, geographische Br. (Falkauer Tal, Schwarzwald) 48°30'00''(?), geograph. Länge 8°30'00''(?), Brennweite der Aufnahmekamera F=540 mm, Anzahl Referenzsterne 10,
Aufnahmemitte A = 0h22m31.534s (pm=0), D = -19°43'22.05'' (pm=0).Eingabe der auf oben aufgeführten 10 Referenzsterne. x1(i),y1(i)=x,y; x(i),y(i)=Standardkoordinaten X,Y. anz=n=Anzahl
Bedingungsgleichungen. REM AUSGLEICHSRECHNUNG NACH DER METHODE DER KL. QUADRATE (ASTROGRAPH I) REM ------------- NORMALGLEICHUNG ------------
REM n*c+[x]*a + [y]*b=[X] n*f+[x]*d+[y]*e=[Y] REM [x]*c+[xx]*a+[xy]*b=[xX] [x]*f+[xx]*d+[xy]*e=[xY]
REM [y]*c+[xy]*a+[yy]*b=[yX] [y]*f+[xy]*d+[yy]*e=[yY] REM AKKUMULATION FOR i=1 TO anz xo=xo+x1(i) //xo=[x]
yo=yo+y1(i) //yo=[y] xx=xx+x1(i)*x1(i) //xx=[xx] yy=yy+y1(i)*y1(i) //yy=[yy] xy=xy+x1(i)*y1(i) //xy=[xy]
x1=x1+x(i) //x1=[X] y1=y1+y(i) //y1=[Y] xx1=xx1+x1(i)*x(i) //xx1=[xX]
yx1=yx1+y1(i)*x(i) //yx1=[xY] xy1=xy1+x1(i)*y(i) //xy1=[yX] yy1=yy1+y1(i)*y(i) //yy1=[yY] xx2=xx2+x(i)*x(i) //xx2=[XX] yy2=yy2+y(i)*y(i) //yy2=[YY]
NEXT i Die ausgemessenen (x,y) und 10 Referenzsterne der Karte 268 CET des Atlas Stellarum, ergibt mittels der Least-Square-Fits des Progr. ASTROGRAPH I oder II folg. Plattenkonstanten: a=-1714.0543244
b=1.0229918 c=0.0644756 d=1.610003646 e=1708.633657 f=-0.227928308 (Koeffizienten nur für die ausgemessene Aufnahme gültig). Das folg. Progr. zeichnet daraus ein ausgeglichenes Gradnetz in Sternfeldaufnahmen. Beispiel.
Karte 268 CET des Atlas Stellarum für das Äquinoktium J2000/FK5. Die 10 angeführten Referenzsterne, Äquinoktium J2000/FK5, werden eingepunktet. Die 10 Sterne für Präzession auf das Äquinoktium B1950/FK4 entsprechend reduziert und
ausgeglichen, ergibt das Gradnetz des Äquinoktiums B1950.0 der Karte (Aufnahmemitte: Deklin. -20 Grad, AR 0h20m0s). OPENW #1,200,200,640,400,1
REM GFA43 GRADNETZ DER KARTE 268 CET DES ATLAS STELLARUM xo = 320 //GRAPHIKFLÄCHE 640x400/2 yo = 200 //KOODINATENNULL LINE 320,0,320,400 LINE 300,200,340,200 //AUFNAHMEMITTE REM LINE 0,200,640,200 ska = 1
//SKALIERUNG 1 mm = 3.2 pixel / Monitor-Bildformat 200x125 mm = 640x400 pix = 640/200 = 1 mm = 3.2 pix REM SKALIERUNG EVTL. IN C/C++ Win32 API, GDI Metrik, MM_LOMETRIC REM AUSSCHNITT DER ORIGINALGRÖSSE DER KARTE ska=3.2
REM ska=1 //=3.2fache VERGRÖSSERUNG = MILLIMETERMASS REM EINTRAG PLATTENKONSTANTEN: ao = -1714.0543244 bo = 1.0229918 co = 0.0644756 //KOEFFIZIENTEN (GÜLTIG FÜR DIE AUSGEMMESSE PLATTE) do1 = 1.610003646
eo = 1708.633657 fo = -0.227928308 REM ------------------- do = -(19 + 43 / 60 + 22.05 / 3600) //EINTRAG DEKLIN. AUFNAHMEMITTE J2000/FK5 aro = RAD((0 + 22 / 60 + 31.534 / 3600) * 15) //EINTRAG AR AUFNAHMEMITTE J2000/FK5
IF do > 0 THEN s = -1 ELSE s = 1 ENDIF inc = RAD(1) //GRADNETZ-INTERVALL 1 GRAD net = ABS(do) + 10 IF net >= 70 THEN net = 89.999999999 ENDIF net = RAD(FIX(net)) do = RAD(do)
ne = RAD(10) //SEKTORGRÖSSE IN AR FESTLEGEN 0-90 GRAD ne1 = RAD(40) //SEKTORGRÖSSE IN DEKLIN. FESTLEGEN 0-180 GRAD inc = inc * s //DAZU ska=0.5 setzen net = net * s ne1 = ne1 * s j = 1
FOR ar = net - ne TO -net - inc + ne STEP -inc j = 1 FOR d = net - ne1 TO -net - inc STEP -inc GOSUB netz1 //GRADNETZ NEXT d NEXT ar j = 1
FOR d = net - ne1 TO -net - inc STEP -inc j = 1 FOR ar = net - ne TO -net - inc + ne STEP -inc GOSUB netz1 NEXT ar NEXT d anz = 11 //ANZAHL EINZUPUNKTENDER STERNE flag = 1
FOR i = 1 TO anz READ n,d,ar,mag d = RAD(d) ar = RAD(ar) GOSUB netz1 PCIRCLE x,y,12 - mag TEXT x - 15,y - 15,n NEXT i KEYGET HALT% END
PROCEDURE netz1 //AUSGEGLICHENES GRADNETZ z = ATN(TAN(d) / COS(ar - aro)) x1 = (COS(z) * TAN(ar - aro)) / COS(z - do) y1 = TAN(z - do) x = xo + ska * (ao * x1 + bo * y1 + co) //WARSCHEINLICHSTE
y = yo - ska * (do1 * x1 + eo * y1 + fo) //GRADNETZ-KOORDINATEN IF flag = 1 THEN GOTO ju1 ENDIF IF ABS(y) > 1000 OR ABS(x) > 1000 THEN x = 1000
y = 1000 PLOT x,y ENDIF IF j = 1 THEN j = 0 PLOT x,y ENDIF
IF x > -300 AND x < 720 AND y > -300 AND y < 800 THEN DRAW TO x,y ELSE PLOT x,y ENDIF ju1: RETURN REM 10 REFERENZSTERNE J2000/FK5 FÜR
EIGENBEWEGUNG AUF DAS DATUM (28.11.1969, 19H22M UT) DER BELICHTUNGSMITTE DER KARTE 268 CET REDUZIERT star: DATA 1,-22.5083074,1.94484799,6.2,2,-18.03828055,1.60394121,7.4,3,-15.6579032,4.286699053,9.1
DATA 4,-24.527947,8.691542159,9.6,5,-17.7150417,7.687862,9.6,6,-17.9868841,10.8953271,2.04 DATA 7,-23.7870866,7.5946465,5.2,8,-18.471356,6.206921,7.1
DATA 9,-21.13838608,4.57065420432,6.8,10,-17.700397,5.01201136,6.7,11,-15.59278,3.971375,8 CLOSEW #1
Folg. Progr. erleichtert die Identifizierung der Sterne auf den Karten des Atlas Stellarum (oder eigenen Aufnahmen): Deklin. u.
Rektaszension in x-,y-Werte. Karte 268 CET. r=540*3.183098861 //EFFEKTIVE KAMERABRENNWEITE (MILLIMETER) do=-RAD(19+43/60+22.05/3600) //DEKLIN. AUFNAHMEMITTE J2000/FK5
aro=RAD(0+22/60+31.524/3600)*15 //AR AUFNAHMEMITTE J2000/FK5 d=RAD(-22.508307) //DEKLIN. J2000/FK5 REFERENZSTERN NR. 1 ar=RAD(1.94484799) //AR z=ATN(TAN(d)*COS(ar-aro))
x=-r*COS(z)*TAN(ar-aro)/COS(z-do) //x-WERT AUF DER KARTE (Westen +, Osten -) y=r*TAN(z-do) //y-WERT (Norden +, Süden -) Millimeter PRINT x,y
Vergrößerung der Reproduktion gegenüber dem Originalnegativ
Distanzmessung der Referenzsterne auf der Karte (268 Cet): Stern Nr. 1 zu Nr. 4 = 194.9 mm, 3,4 = 292.8 mm, 8,9 = 92.2 mm, 1,2 = 134.4 mm.
Umrechnung in Gradabständen (Nr. 1 u. 4): d1=RAD(-22.50830745) //s. DATA-ZEILE PROGR. GFA42 a1=RAD(1.944847993) d2=RAD(-24.52794707) a2=RAD(8.6915421589) d=ACOS(SIN(d1)*SIN(d2)+COS(d1)*COS(d2)*COS(a2-a1)) //DISTANZ IN RAD
d1=DEG(d)*3600 //DISTANZ IN BOGENSEKUNDEN f1=540/206264.806 //1 mm AUF DEM ORIGIALNEGATIV = f1 MILLIMETER d2=d1*f1 //DISTANZ IN MILLIMETER AUF DEM ORIGINALNEGATIV v=194.9 mm /d2 //v=3.1782468 VERGRÖSSERUNGSFAKTOR DER REPRODUKTION
PRINT v STERN NR. 1,4 = v=n(1)=3.1782468; 3, 4 = v=n(2)=3.17504567; 8,9 = v=n(3)=3.176871; 1,2 = v=n(4)=3.1820739. Aufruf der Routine GOSUB sig (s. Progr. >Lineare Regression<) ergibt den Mittelwert
mw=v=3.1780593 ± 0.000149 mittl. Fehler (mf) der Karte 268 Cet.
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