Eine Maschine als Abbild der Bewegungen am Himmel

W-Seminar 2017:

Astronomische Uhr – Modell der Welt

Die Bewegungen von Sonne, Mond und Sternen waren über Jahrtausende Taktgeber für unsere Zeitmessung. Bis ihr Lauf im 14. Jahrhundert mechanisch nachgebaut wurde – das berühmteste Beispiel ist die Prager Rathausuhr. An solchen Wunderwerken lässt sich neben der Zeit sehr viel weiteres ablesen: Mondphasen, Sonnenauf- und Untergang in Abhängigkeit von den Jahreszeiten, Sterne, Dauer der Dämmerung, Himmels-richtungen und anderes (-> Anleitung).

Zum Verständnis dieser Uhren gehört noch mehr, beispielsweise die Eigenschaften der zu Grunde liegenden Projektion, der astronomische Hintergrund, der Antrieb, das Uhrwerk, die Einbettung in die Wissenschafts- und Kulturgeschichte etc.

Mögliche Teilbereiche und Themen

 

Geschichte 

  - Entwicklung der astronomischen Uhren

  - Geschichte der Zeitmessung

  - Zeiteinteilung in Nürnberg und anderswo

Astronomie 

  - Bewegung der Sonne am Himmel

  - Sonnen- und Mondfinsternisse

  - Zeitzonen, Ortszeit, Zeitgleichung

Theorie 

  - Drehbare Sternkarten, Astrolabium

  - Die geometrische Abbildung, Kugelgeometrie

  - Konstruktion der Kreise am Computer

Technik 

  - Wie funktioniert ein Uhrwerk?

  - Wie funktioniert der Antrieb?

  - Funktionsweise der Prager Rathausuhr

Systematik 

  - Wo gibt es welche Uhrentypen?            

und weitere

Kontakt zu Schülern/Schülerinnen aus Prag

 

Informationen zur Uhr finden, Aufteilen der Arbeit, gemeinsames Teilprojekt in Prag und/oder Nürnberg, Öffentlichkeitsarbeit in Tschechien: In der Zusammen-arbeit können wir die Stärken jeder der beiden Gruppen nützen. Und die Möglichkeit einer Bekanntschaft mit Jugendlichen in Europa ist ein Gewinn an sich: Wer will, fährt auf eine Exkursion nach Prag oder wir organisieren einen Austausch.

Uhren selber bauen

 

Es ist kein nennenswerter Aufwand, sich nebenher eine einfache astronomische Uhr mit 24-Stunden-Zeiger und Koordinaten-Ziffernblatt zu bauen, wenn wir im Kurs ihre Funktionen verstanden haben. So eine Uhr mag zwar von vorne kompliziert aussehen, sie ist es aber nicht, wie ein Blick auf die Rückseite des Demonstrationsexemplars schnell zeigt.

Ein Modell der Prager Rathausuhr zu entwickeln braucht schon mehr Arbeit, da müssen wir alle zusammenhelfen. Aber wenn sie erstmal als Vektorgraphik im Computer existiert, dann kann sie der Lasercutter auch mehrmals ausschneiden: Für Lauf, für Prag, für uns etc. Oder stellen wir auch eine Prunkuhr aus Messing für das deutsch-tschechische Begegnungszentrum im Wenzelsschloss her?

 

P-Seminar 2017:

Wir bauen uns astronomische Uhren

 

Wir bauen uns solche Uhren oder andere historische Maschinen nach, im Idealfall in Kooperation mit einer Prager Schule als Exkursionsziel. Im FabLab Nürnberger Land (Neunkirchen) stehen uns computer­gesteuerte Werkzeugmaschinen zur Verfügung, zum Beispiel ein Lasercutter, 3D-Drucker, Schneidplotter usw.

Die Betätigungsmöglichkeiten im Seiminar sind vielfältig: Handwerk, Technik, Astronomie, Elektronik, Geschichte, künstlerische Umsetzung, Öffentlichkeits-arbeit, Kontakt nach Tschechien organisieren ...

 

Beispielauswahl an Tätigkeiten

 

Wir teilen uns die Mechanik der Uhr in einzelne Komponenten auf. Diese bauen wir erst in einem Funktionsmodell (z.B. für eine Ausstellung) und dann in unsere große Uhr ein.

 

Mechanik: Teile des Zeigerwerks entwerfen und bauen; Sonne, Mond, Ekliptik, italische Stunden, Drachen-zeiger, evtl. Planeten u.a.

Mechanik: Antrieb der Uhr, z.B. die Hemmung bauen

Elektronik: Antriebssteuerung über Microcontroller

Programmieren: Koordinaten des Zifferblatts erstellen

Organisation: Kontakt zur Stadt Lauf, mit Prag, …

Künstlerische Gestaltung

Leitung eines Teilprojekts

 

Einiges davon ist umfangreich und bietet sich in Kombination mit dem parallel laufenden W-Seminar an. Dafür lassen sich bei dieser Zusammenstellung dann günstige Synergieeffekte für beide Seminare nützen.

 

Möglicher Ablauf

1. Spielen mit den High-Tech-Maschinen, die uns die Arbeit erheblich vereinfachen, zum Beispiel Lasercutter oder 3D-Drucker.
2. Jeder sucht sich eine Komponente der astronomischen Uhr, die ihn besonders interessiert, und probiert sie oder eigene Ideen aus.
3. Dann fassen wir die einzelnen Komponenten zu einem eindrucksvollen Gemeinschaftswerk zusammen.
Außerdem kann jeder eine eigene astronomische Uhr zusammenbauen und sich deren Funktionen nach persönlichem Wunsch kombinieren.

Quellen und Links

Vorstudie zu diesem Projekt

Rostock

Straßburg

 

Deutsche Gesellschaft für Chronometrie:

Bibliothek in Harry-Potter-Ambiente neben dem Cinnecittà in Nürnberg; hilfsbereite Mitarbeiter.

 

Bei der Nürnberger Astronomischen Gesellschaft (NAG) gibt es viel Wissen zur Geschichte der Astronomie, sowohl persönlich als auch in alten Quellen.

 


Simulator der Sonnenbewegung (anklicken)

Stereographische Projektion der Himmelskugel

Zeit, Datum lässt sich von den Himmelskörpern ablesen,
Dämmerung, Sonnenauf- und Untergang voraussagen,
Mit weiteren Zeigern Mondphasen, Sonnenfinsternisse,
Sichtbarkeit und Position der Sterne et cetera.

Ausschnitt der Prager Rathausuhr

Ankerhemmung (Animation aus Wikipedia)

Zeigerwerk, hier mit Übersetzung 1:60

Eigene Vektorgraphik für den Lasercutterer zeichnen -
der schneidet's dann perfekt aus Acryl

Von hinten: Nur fünf Zahnräder zum Uhrwerk, keine Zauberei

Beispiel einer selbstgebauten Astronomischen Uhr:
Dort, wohin die Zeiger weisen, stehen Sonne und Mond wirklich.
Die Ekliptik zeigt die Monate,
die kleinen Zeiger Minuten und Schulstunden.