Sternenhimmel

Grundbegriff und Sichtbarkeit

Der Sternenhimmel, auch Sternhimmel oder dichterisch Sternenzelt genannt, ist der Anblick des gestirnten Himmels: also des Nachthimmels von der Erde, von anderen Himmelskörpern oder allgemein im Universum aus gesehen. Eine Nacht mit gut sichtbarem Sternenhimmel heißt Sternennacht.

Unter günstigen Bedingungen und ohne Lichtverschmutzung sind von der Erde aus mit bloßem Auge laut Bright-Star-Katalog 9110 Sterne sichtbar. Meist sieht man jedoch weniger; im Artikel werden Zahlen von etwa 3000 bis 5000 genannt. Alle diese freiäugig sichtbaren Sterne gehören zur Galaxis, also zur Milchstraße. Zusätzlich können die Andromedagalaxie und die beiden Magellanschen Wolken mit bloßem Auge sichtbar sein. Mit modernen Großteleskopen lassen sich über 10 Milliarden Sterne erfassen.

Die Himmelserscheinung wird auch Firmament genannt. Früher stellte man sich dabei vor, die Fixsterne seien unbeweglich an diesem Firmament befestigt. Mathematisch betrachtet ist der sichtbare Himmel in der sphärischen Astronomie die Projektion des Sternenraums auf die Himmelskugel. Diese Himmelskugel ist eine gedachte Einheitskugel, die für Berechnungen benutzt wird.

Hemisphären und Koordinaten

Der Sternenhimmel kann mithilfe der Himmelskugel in verschiedene Hemisphären, also halbkugelige Hälften, eingeteilt werden. Welche Hälften entstehen, hängt von der gewählten trennenden Ebene ab.

Eine wichtige Einteilung entsteht durch die Ebene des Horizonts. Der über dem Horizont sichtbare Himmel bildet eine Hälfte mit dem Zenit als Scheitelpunkt. Der Zenit ist der Punkt genau über dem Beobachter. Die andere Hälfte liegt unter dem Horizont; ihr Gegenpunkt zum Zenit heißt Nadir oder Fußpunkt.

Eine zweite Einteilung nutzt die Ebene des Himmelsäquators. Sie trennt den Sternenhimmel in Nordhimmel und Südhimmel. Der Nordhimmel liegt um den nördlichen Himmelspol, der Südhimmel um den südlichen Himmelspol.

Eine dritte Einteilung bezieht sich auf die Ebene der Ekliptik. Die Ekliptik ist die scheinbare Jahresbahn der Sonne vor dem Fixsternhintergrund des Zodiaks. Danach unterscheidet man die Hälfte nördlich der Ekliptik um den nördlichen Ekliptikpol und die Hälfte um den südlichen Ekliptikpol.

Aus solchen Bezugsebenen und dazu senkrechten Achsen entstehen astronomische Koordinatensysteme. Ein Beispiel ist das Horizontsystem. Es ist ein topozentrisches Bezugssystem, das heißt: Es bezieht sich auf den Standort des Beobachters. Grundlage sind die Horizontebene, der Beobachter als Mittelpunkt und die Richtung des Lots als vertikale Achse zwischen Zenit und Nadir. Sterne können darin durch horizontale und vertikale Koordinaten angegeben werden: Der Horizontalwinkel heißt Azimut, der Höhenwinkel heißt Elevation.

Jahreszeitlicher Anblick

Der sichtbare Sternenhimmel verändert sich je nach Standort, Ortszeit und jahreszeitlichem Datum. Deshalb beziehen sich Begriffe wie Sommerhimmel oder Winterhimmel nicht auf feste Himmelsbereiche allein, sondern auf den jeweiligen Anblick zu einer bestimmten Zeit. Ein Beispiel aus dem Artikel: Die für Europa typischen Wintersternbilder des Abendhimmels, etwa Orion, sind auch im Herbst sichtbar, dann aber nach Mitternacht.

Die im Artikel erwähnten Tafeln zeigen den abendlichen beziehungsweise nächtlichen Himmelsanblick in Mitteleuropa zu verschiedenen Jahreszeiten. Sie beziehen sich jeweils ungefähr auf 21 Uhr zur Monatsmitte im Januar, April, Juli und Oktober. Gezeigt werden Winterhimmel, Frühlingshimmel, Sommerhimmel und Herbsthimmel.

Auf diesen Karten sind Sterne bis etwa 4. Größe dargestellt. Außerdem zeigen sie die üblichen Konturen der Sternbilder sowie zwei auffällige Figuren: das Wintersechseck und das Sommerdreieck. Der Zenit liegt in den Darstellungen jeweils in der Kartenmitte. Für die praktische Beobachtung muss die Himmelsrichtung berücksichtigt werden; die Karte wird entsprechend gedreht.

Bezugssystem für Wissenschaft und Messung

In der Astrometrie und in der sphärischen Astronomie dient der Sternenhimmel als Bezugssystem. Astrometrie ist die Vermessung von Sternörtern und anderen Himmelspositionen. Mit dem Sternenhimmel lassen sich sternfeste Koordinaten festlegen, also Koordinaten, die sich auf die scheinbar festen Positionen der Sterne beziehen. Außerdem dient er zur Bestimmung siderischer Perioden und der Weltzeit (UT).

Auch für Geodäsie, Navigation und verschiedene Bereiche der Physik ist der Sternenhimmel wichtig. Geodäsie befasst sich unter anderem mit der Vermessung der Erde. Mithilfe des Sternenhimmels können absolute Richtungen gemessen, Ortungen durchgeführt und die Gestalt der Erde bestimmt werden.

Die Bezugssysteme für Koordinaten und physikalische Messungen werden letztlich aus dem Sternenhimmel abgeleitet. Ihre bestimmenden Parameter sowie die entsprechenden Parameter der Erde werden international einheitlich definiert. Dabei arbeiten die Dachverbände der Astronomen (IAU), der Physik, der Geophysik (IUGG) und der Geodäsie (IAG, FIG) eng zusammen.

Sternkarten zur Orientierung

Zur Orientierung am Sternenhimmel verwendet man Sternkarten. Besonders nützlich sind drehbare Sternkarten, weil sie nach Datum und Zeit eingestellt werden können. Solche Karten sind auf die geografische Breite einer bestimmten Region ausgelegt und meist für den Blick nach Süden gedacht.

Wenn man in eine andere Richtung blickt, hält man auf der Karte die gewünschte Himmelsrichtung nach unten. Die Haupthimmelsrichtungen sind meist mit N für Nord, E für Ost, S für Süd und W für West markiert.

Als älteste Darstellung des Sternenhimmels gilt die Himmelsscheibe von Nebra. Sie wird im Artikel zugleich als älteste Darstellung des Sternhaufens der Plejaden genannt.