Von einer Idee zum Planetenmodell

Inhalt:
1.   3-Planetenmodell (innere Planeten: Erde mit Mond, Venus, Merkur
2.   8-Planetenmodell (innere Planeten und ein Teil der äußeren Planeten

1.   3-Planetenmodell (innere Planeten: Erde mit Mond, Venus, Merkur

Auf dieser Homepage habe ich den Selbstbau einer astronomischen Uhr  beschrieben. Sie ist so gestaltet, dass sie den momentanen Stand der Fixsterne, sowie der Sonne und des Mondes anzeigt. Also in Gedanken so, wie ich es als Erdenbewohner bei einem Blick nach oben sehen kann.

 Es gibt darüber hinaus auch die Möglichkeit, sich gedanklich von der Erde zu lösen und aus dem Weltraum einen Teil unseres Sonnensystems zu beobachten. Dabei steht im Zentrum die Sonne, die umkreisenden Planeten Merkur, Venus und Erde. Außerdem wird die Erde von ihrem Trabanten, den Mond umkreist. Die Stellung der Himmelskörper zueinander wird mit diesem Modell anschaulich.

 Dieses Werk, auch „Orrery“ genannt, kann zwar nicht den wahren Abstand der Planeten bzw Sonne und deren Größe im richtigen Maßstab abbilden, doch kann man den Bahnverlauf unserer Erde und denen der inneren Planeten (von der Erde aus gesehen in Richtung Sonne) beobachten.

 Durch die unterschiedlichen Umlaufzeiten zur Sonne und des Mondes zur Erde, kann man sich gut manche Situationen am Himmel nachträglich erklären. Durch die Schrägstellung der Erdachse  wird der Sommer-Winter-Verlauf verdeutlicht. Auch die Mondphasen lassen sich begründen.

 Als Gedankenanstoß fand ich ein Pappmodell, deren Bewegungen mit Gummiringen übertragen werden. Mir erschien ein direkter Nachbau als ziemlich wackelig und ungenau.

 Ich überarbeitete die Idee und als Endergebnis kam ein Getriebe mit fast 30 Zahnrädern heraus. Damit ist die ungenaue Kraftübertragung durch Reibung und Verschleiß ausgeschlossen. Eine richtige Aufgabe für einen 3D-Drucker.

Im Mittelpunkt steht die Sonne (mit Innenbeleuchtung). Um ihr kreist der kleine Merkur.

Als nächstes folgt die Venus und am Rand ist die schräg gestellte Erde zusehen.
Um ihr wiederum kreist der Mond.

Um das Werk sich bewegen zu lassen, ist ein Getriebe mit vielen Zahnrädern entstanden.

Der Antrieb ist nur von einer Stelle nötig. Das heißt, dass mit einem Stellmotor ein Stepp von knapp 1°/Tag das Getriebe in Bewegung gesetzt wird. Entsprechend der Getriebeübersetzungen bewegen sich die Himmelskörper.

Die Erde umläuft den äußeren Rand in einem Jahr. Mit einem weiteren Getriebe wird unser Trabant in die richtige Drehrichtung um die Erde geführt. Die Erde selbst hat ihre schräg stehende Achse in diesem Modell auch erhalten. Sie dreht sich 1mal pro Tag um sich selbst.

Dieses Modell ist noch nicht fertig. Teile der Plantetenantriebe sollen noch abgedeckt werden. Sicher wäre eine andere Farbwahl (zB: schwarz) besser gewesen. Der 3D-Drucker kann aber hier helfen, denn die Konstruktionsdateien sind ja vorhanden. Außerdem müssen die Planeten eine charakteristische Färbung erhalten.

Der Antrieb soll sich in einem kleinen Sockel befinden. Per Tastendruck werden zur Anschauung auch Eildurchläufe möglich sein. Aber eigentlich freue ich mich, wenn das Himmelsmodell brav per Akku seinen täglichen Dienst tut.

Stand 09.2020:
Ein kontinuierlicher Antrieb ist nicht nötig, da bei einem Durchmesser der großen Scheibe von ca 280mm ein Tagessegment nur knapp 3mm beträgt, reicht ein Weiterrücken des Zeigers nach eigenem Geschmack von 1 bis 4 mal pro Tag. Ein Steppmotor, gesteuert durch einen Arduino reicht völlig aus.

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2.   8-Planetenmodell (innere Planeten und ein Teil der äußeren Planeten

Mir fehlte, nachdem ich das erste Modell angefertigt hatte, der Bezug zu den äußeren Planeten, die also weiter weg als unsere Erde ihre Bahn um die Sonne ziehen. Wenn das Modell in quasi Echtzeit sich bewegen soll, dann macht es keinen Sinn mehr weitere, noch entferntere Planeten hinzu zu fügen, weil man die Änderung nur über Jahre erkennen kann. Manchmal reicht das eigene Beobachtungsleben für eine Umrundung nicht mehr aus.

Die kühle Winterzeit eignet sich gut für Projekte, die man in den warmen vier Wänden machen kann. Mir schwebte schon länger ein neues Planetenmodell vor, bei dem die äußeren Planeten (außerhalb der Erdbahn um die Sonne) mit berücksichtigt werden. So entstand ein Werk, das bei mir an der Wand hängt.

Einführung:

Auf meiner Homepage habe ich den Selbstbau einer astronomischen Uhr  beschrieben. Sie ist so gestaltet, dass sie den momentanen Stand der Fixsterne, sowie der Sonne und des Mondes anzeigt. Also in Gedanken so, wie ich es als Erdbewohner bei einem Blick nach oben sehen kann.

Es gibt darüber hinaus auch die Möglichkeit, sich gedanklich von der Erde zu lösen und aus dem Weltraum einen Teil unseres Sonnensystems zu beobachten. Dabei steht im Zentrum die Sonne und 8 umkreisenden Planeten:  Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Außerdem wird die Erde von ihrem Trabanten, den Mond umkreist. Die Stellung der Himmelskörper zueinander wird mit diesem Modell anschaulich.

Dieses Modell kann zwar nicht den wahren Abstand der Planeten bzw Sonne im richtigen Maßstab abbilden, doch die Stellung der Himmelskörper zueinander wird mit diesem Modell anschaulich.

Durch die unterschiedlichen Umlaufzeiten zur Sonne und des Mondes zur Erde, kann man sich manche Situationen am Himmel nachträglich gut erklären. Auch die Mondphasen lassen sich begründen. 

Ein paar Bilder dazu:

Die Farben der Zahnräder entsprechen dem dazugehörigen Planet.

Das Modell ist bereit an eine Wand aufgehängt zu werden.

Es ist der 20.12.2020, abzulesen am äußeren Rand der Kalenderscheibe (hellblauer Pfeil). Um die zentrale Sonne bewegen sich Merkur (dunkelblau) in 88 Tagen und Venus mit einer Umlaufzeit von 225 Tagen innerhalb der Erdumlaufbahn.

Die Erde (hellblau) wird von einem Mond (weiß) in etwa 29,5 Tagen (synodisch) umkreist. Es folg als erdnächster Planet in einer „äußeren“ Bahn der Mars (orange, 1,9 Jahre), Jupiter (silber, 11,9 Jahre), Saturn (29,5 Jahre, (schwarz, noch ohne Ring)), Uranus (hellbraun, 84 Jahre) und Neptun (weiß, knapp 165 Jahre). Weiter gelegene Planeten, wie Pluto sind nicht mehr berücksichtigt.

Zur Zeit gibt es eine Besonderheit:
Jupiter bedeckt am 21.12.2020 Saturn . Erst in 80 Jahren wird man diese Konstellation in unseren Breiten wieder beobachten können

Betrachte ich das Modell zu meinem Geburtstag in einem halben Jahr (06.2021), dann hat der Jupiter den Saturn wieder sichtbar gemacht. Die Planeten dicht um die Erde haben eine deutlich andere Position eingenommen.

Inzwischen hat das Modell einen Antrieb erhalten. Jetzt kann ich mich Dank eines Steppmotors und einer elektronischen Ansteuerung an diesem Schulungsobjekt erfreuen.

Im Internet sind einige Modelle zu finden, sogar für 3D-Drucker. In diesem Fall konnte ich mich an eine Version aus Amerika anlehnen. Das allein reichte nicht, denn die Vorlage musste ich auf das metrische System umsetzen und dabei auf die Beschaffungsmöglichkeiten in unserer Region Rücksicht nehmen.