Blatt 13.
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zeichnet werden. Jene auf der nördlichen Halbkugel werden
als nördliche, jene auf der südlichen Halbkugel als süd
liche Parallelkreise unterschieden. Sie werden vom Äquator
nach den Polen hin immer kleiner; der Äquator selbst ist
der größte Parallelkreis; die Pole sind als in einen Punkt
zusammengeschrumpfte Parallelkreise zu betrachten.
Zwischen je zwei Parallelkreisebenen liegt eine Kugel -
zone. Deren Mantel — Stück der Kugeloberfläche zwischen
zwei Parallelkreisen — heißt ein Zonenmantel.
Es werden auch Ebenen angenommen, welche die Kugel
achse enthalten und den Äquator in gleiche Teile schneiden.
Man nennt sie Meridian ebenen. Sie schneiden die Kugel
oberfläche nach größten Kreisen — den Meridianen. Alle
Meridiane schneiden sich in den beiden Polen. Die Hälfte
eines Meridians — ein Halbkreis von Pol zu Pol — heißt
ein Halbmeridian. Das zwischen zwei Halbmeridianen
liegende Stück der Kugeloberfläche bildet ein sphärisches
Zweieck.
Der vierte Teil eines Meridians — von einem Pol zum
Äquator — wird als Meridianquadrant bezeichnet.
Nimmt man eine Meridianebene als Ausgang, so wird
die Kugel durch sie wieder in zwei Halbkugeln zerlegt.
Jene rechts heißt man die östliche, jene links die west
liche Halbkugel. Die auf ihnen liegenden Halbmeridiane
lassen sich dadurch als östliche und westliche Halb
meridiane trennen.
Eine Kugel projiziert sich auf einer beliebigen Tafel
stets als ein größter Kreis, so daß alle Kugelprojektionen
unter sich kongruent sind.
Stellen wir nun in Fig. 1 eine Kugel mit ihrer Achse
_L zur 1. T., so daß sie mit ihrem Südpol auf dieser aufruht, und
konstruieren auf ihrer Oberfläche ein System von Parallel
kreisen, wobei ein Quadrant in 4 gleiche Teile geteilt ist;
ferner ein System von 8 Meridianebenen, welche den Äquator
in sechzehn gleiche Teile teilen, und projizieren diese Kugel
auf beide T.T., so erhalten wir die hier gezeichneten P.P.
In 1. P. erscheinen die Parallelkreise als konzentrische Kreise
um die Pole als Mittelpunkt (die 1. P.P. von Nordpol und
Südpol decken sich); die Meridiane zeigen sich hier als Durch
messer. In 2. P. erscheinen die Parallelkreise als || Strecken
zur A., die Meridiane als Ellipsen, wobei immer die sicht
bare Hälfte des einen Meridians die unsichtbare Hälfte eines
anderen deckt. Die Bildkontur wird hier vom Meridian a Ob
geliefert; er ist zur 2. T. || und führt den Namen Haupt
meridian.
■ Die Kugel soll durch eine Ebene AB geschnitten werden.
Da diese, wie die 2. P. zeigt, durch den Kugelmittelpunkt
geht, schneidet sie die Kugel nach einem größten Kreise,
dessen 2. P. ein Kugeldurchmesser, dessen 1. P. eine Ellipse
ist. Um letztere zu bestimmen, werden die Schnittpunkte
der Ebene AB mit den Meridianen (oder auch mit den
Parallelkreisen) aus der 2. P. herabgelotet. Diese Ellipse ist
zur Hälfte sichtbar, zur Hälfte unsichtbar, und zwar tritt
der Wechsel an den Berührungspunkten mit der Bild
kontur ein.
Jener Teil der Kugel, welcher unter der Ebene AB
liegt, ist dabei als unsichtbar behandelt.
Mit Hinweglassung der schneidenden Ebene AB, aber
mit Beibehaltung der Schnittfigur, soll nun eine Drehung
der Kugel || zur 2. T. um 45° vorgenommen werden. In
dieser Stellung Fig. 2 ist das Bild der 2. P. unverändert;
in 1. P. projizieren sich jetzt auch die Parallel kreise als
Ellipsen. Die Ebene der Schnittfigur steht nun _L zur A.
Eine weitere Drehung || zurl.T. um 135° bringt die Kugel in
die Stellung Fig. 3. Hier sind die P.P. sämtlicher Parallel
kreise und Meridiane Ellipsen geworden, mit Ausnahme des
Meridians atir, welcher sich in 1. P. als © projiziert.
Eine Kugeloberfläche gehört zu den nicht abwickel
baren Flächen, weil ihre Flächenelemente selbst nicht eben,
sondern gekrümmt sind und deshalb auch nicht in einer
Ebene ausgebreitet werden können. Soll sie dennoch in
Übereinstimmung mit den Oberflächen der übrigen einfachen
geometrischen Körper abgewickelt werden, so kann dies nur
mit Annäherung geschehen, und es wird eine solche Kon
struktion um so besser ausfallen, je mehr Parallelkreise und
Meridiane man annimmt.
Man hat für die Abwickelung einer Kugeloberfläche
drei Methoden:
1.) Abwickelung nach Zonen.
Man betrachtet jede Zonenmantelfläche als Mantel eines
abgestumpften geraden Kreiskegels und wickelt sie in diesem
Sinne als Kreisringsektor ab.
In Fig. 4 ist in dieser Weise die Mantelfläche der
nördlichen Halbkugel abgewickelt.
Damit dies mit Genauigkeit geschieht, ist eine Be
rechnung, wozu Trigonometrie gebraucht wird, erforderlich.
Um den Zonenmantel zwischen dem Äquator und dem
Parallelkreis 4 abzuwickeln, denken wir uns ihn an dem
Bogen a 4 aufgetrennt, wobei aber a 4 als gerad angesehen,
bezw. dessen Sehne für den Bogen genommen wird.
Die Sehne a 4 erscheint als Kante eines eingeschrie
benen regelmäßigen Sechzehneckes und wird berech
net nach der Formel:
n
t • * 780° 180° . . 0 ,
wobei r = 5 cm, = ——- = 11 15 ist
n 16
log s — log 2 -f- log 5 -j- loij sin 11 0 15'
log s = 0,3010300 -f 0,6989700 + 9,2902357 — 10
log s = 0,2902357
s = 1,9509 = 1,95 cm.
Der Winkel eines regelmäßigen Sechzehneckes ist:
16-180° — 360°
w =
16
157° 30 .
Nun kann man eine Mantellinie p des vollständigen
Kegels berechnen:
5
^ cos 78° 45'
log p — log 5 — log cos 78° 45'
log p = 0,6989700 — 9,2902357 -f 10 = 1,4087343
p = 25,629 — 25,03 cm.
Wird von p die Sehne s abgezogen, so bleibt die Man
tellinie des Ergänzungskegels mit x = 23,68 cm übrig.
Beschreibt man nun mit 25,63 cm und 23,68 cm kon
zentrische Kreisbögen, so muß auf dem größeren Bogen die
Länge des Äquators = 2*5-3,14 = 31,4 cm aufgetragen
werden.