Jantar Mantar Observatorium 19.04.2023, 12:37 Uhr

Astronomie im 18. Jahrhundert und die größte Sonnenuhr der Welt

Das Jantar Mantar Observatorium in Jaipur ist ein spannendes Beispiel für die astronomische Technologie des 18. Jahrhunderts in Indien. Es besteht aus 19 Instrumenten, die für die Vorhersage kosmologischer Ereignisse, die Beobachtung von Planetenbahnen und die akkurate Messung der Zeit genutzt wurden.

Jantar Mantar Jaipur

Das Jantar Mantar Observatorium Vorhersage kosmischer Ereignisse und der akkuraten Messung der Zeit.

Foto: Panthermedia/Joerg Hackemann

Das Jantar Mantar Observatorium lässt sich nur schwer in gängige Kategorien einordnen – es ist weder Wohngebäude noch Büro, weder Kirche noch Brücke. Mit seinen 14 Gebäuden dient es der Vorhersage kosmologischer Ereignisse, der Beobachtung von Planetenbahnen und der akkuraten Messung der Zeit. Ursprünglich ließ Maharadscha Jai Singh II. im 18. Jahrhundert fünf solcher Anlagen errichten, doch das Jantar Mantar in Jaipur ist zweifellos die bedeutendste und gehört zum UNESCO-Weltkulturerbe. Dort gibt es auch die größte Sonnenuhr der Welt zu sehen, die die Zeit auf zwei Sekunden genau anzeigen kann.

Wie kam es zum Bau des Observatoriums?

Im 18. Jahrhundert plante Jai Singh ein Observatoriumsprojekt und entschied sich für die Beobachtung mit bloßem Auge als Grundlage, obwohl das Teleskop damals bereits seit 100 Jahren bekannt war. Seine Entscheidung basierte auf der dortingen Kultur, die Sinneserfahrungen in ihren Künsten und Wissenschaften schätzte und die Beobachtung von Naturphänomenen als Teil ihrer Weltanschauung betrachtete.

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Die unter dem arabischen Begriff Zij bekannten Tabellen waren von entscheidender Bedeutung für die Astrologen und wurden mit dem Astrolabium erstellt, einem antiken Instrument, das der lokale Himmel kartiert und astronomische Berechnungen durchführt. Jai Singh erhielt seinen ersten Unterricht in Astronomie mit Hilfe des Astrolabiums und eines der ersten Instrumente in seinem Observatorium in Jaipur war das Yantraraja, ein großes Astrolabium mit einer Höhe von etwa acht Fuß.

Allerdings stellte Jai Singh fest, dass die eigenen Beobachtungen oft nicht mit den früheren Berechnungen und Tabellen übereinstimmten. Das lag daran, dass die beweglichen Teile der Messinstrumente mit der Zeit an Genauigkeit verloren hatten. Genau das wollte der Maharadscha mit dem Bau von Observatorien aus massivem Mauerwerk ändern. Obwohl der genaue Zeitpunkt des Baubeginns in Jaipur nicht bekannt ist, wurden bis 1728 mehrere Instrumente gebaut und der Bau der Instrumente dauerte bis 1738.

Grundsätzliches zum Bau

Das Jantar Mantar in Jaipur besteht aus 19 Instrumenten, die es ermöglichen, astronomische Positionen mit bloßem Auge zu beobachten und sind ein bemerkenswertes Beispiel für die ptolemäische Positionsastronomie, die von vielen Zivilisationen genutzt wurde.

Das Observatorium, das in der Nähe des Stadtpalastes und des Hawa Mahal liegt, enthält Instrumente, die in jedem der drei wichtigsten klassischen Himmelskoordinatensysteme arbeiten: dem lokalen Horizont-Zenit-System, dem äquatorialen System und dem ekliptikalen System. Das Kanmala Yantraprakara arbeitet sogar in beiden Systemen und ermöglicht die direkte Umwandlung der Koordinaten von einem System in das andere.

Der Ursprung des Namens Jantar Mantar leitet sich von den Sanskrit-Wörtern „yantra“ und „mantrana“ ab, die „Instrument“ bzw. „beraten, berechnen“ bedeuten. Das Wort „jantar“ ist eine Ableitung von „yantra“, während „mantar“ aus „mantrana“ stammt. Somit ergibt sich die wörtliche Übersetzung von Jantar Mantar zu „Recheninstrument“.

Insgesamt ist das Monument etwa 18.700 Quadratmeter groß und das größte seiner Art. Jedes der neunzehn astronomischen Instrumente ist mit einer präzisen Skala versehen, die in der Regel auf der Innenverkleidung aus Marmor angebracht ist. Zusätzlich wurden für den Bau der Instrumente auch Bronzetafeln, Ziegel und Mörtel verwendet.

Die Instrumente des Jantar Mantar

Wie bereits kurz angesprochen, war eines der wichtigsten Ziele beim Bau des Observatoriums, astronomische Instrumente zu erschaffen, die genauer und dauerhafter sein sollten als die damals verwendeten Messinginstrumente. Die Lösung ist noch heute in Jaipur zu bewundern. Die großen Bauwerke aus Mauerwerk und Stein zur Messung der Himmelsbewegung gelten bis heute als unerreicht. Das betrifft die Größe, die von einigen Metern bis zu 27 Meter reicht, aber auch die Genauigkeit. Die große Sonnenuhr arbeitet auf zwei Sekunden genau, man kann mit bloßem Auge erkennen, wie sich der Zeiger bewegt.

Insgesamt sind es 19 Instrumente, einige der imposantesten wollen wir an dieser Stelle ausführlicher vorstellen:

Samrat Yantra: Die größte Sonnenuhr der Welt

Eigentlich zählen Sonnenuhren zu den einfacheren Instrumenten, hier ist es allerdings etwas anders. Die Samrat Yantra ist 27 Meter hoch und damit die größte Gnomon-Sonnenuhr der Welt. Die wesentlichen Teile des Samrat Yantra sind der Gnomon, eine dreieckige Wand, deren Hypotenuse parallel zur Erdachse verläuft, und ein Paar Quadranten auf beiden Seiten, die parallel zur Äquatorebene liegen. An einem klaren Tag, wenn die Sonne von Osten nach Westen wandert, fällt der Schatten des Gnomons auf die Skala des Quadranten und zeigt die Ortszeit an.

Samrat Yantra

Das Samrat Yantra, das manchmal auch als „Höchstes Instrument“ bezeichnet wird, ist eine äquinoktiale Sonnenuhr von enormer Größe.

Foto: Panthermedia.net/Dmitry Rukhlenko

Obwohl eine Sonnenuhr nur die genaue Zeit für den jeweiligen Ort anzeigt, wird eine Formel zur Ermittlung der Standardzeit verwendet, die den Längenunterschied zwischen dem Standort des Instruments und seiner Zeitzone sowie die tägliche Anpassung aufgrund der Erdumlaufbahn um die Sonne ausgleicht. Samrat Yantra misst die Zeit mit einer Präzision, die nie zuvor erreicht worden war. Die Genauigkeit liegt bei zwei Sekunden. Ihr Schatten bewegt sich sichtbar einen Millimeter pro Sekunde, was etwa einer Handbreite von sechs Zentimetern pro Minute entspricht.

Rama Yantra: Zur Beobachtung von Himmelsobjekten

Das Rama Yantra besteht aus einem Paar zylindrischer Strukturen, die zum Himmel hin offen sind und jeweils eine Säule oder einen Pfosten in der Mitte haben. Sowohl die Säule/der Pfosten als auch die Wände sind gleich hoch, was auch dem Radius der Struktur entspricht. Auf dem Boden und der Innenfläche der Wände sind Skalen eingraviert, die Höhen- und Azimutwinkel angeben. Das Instrument wird verwendet, um die Position eines beliebigen Himmelsobjekts zu beobachten. Das geschieht, indem ein Objekt am Himmel sowohl mit der Spitze der zentralen Säule als auch mit dem Punkt auf dem Boden oder an der Wand, der die Ausrichtung vervollständigt, ausgerichtet wird.

Rama Yantra

Das Rama Yantra wird verwendet, um die Position eines beliebigen Himmelsobjekts zu beobachten.

Foto: Panthermedia.net/Achim Prill

Und so wird das Rama Yantra genutzt: Tagsüber wird die Position der Sonne an dem Punkt beobachtet, an dem der Schatten der Spitze der Säule fällt. Nachts wird der Stern oder Planet auf die Spitze des Pfeilers ausgerichtet und der Punkt auf dem Boden oder an der Wand, der die Ausrichtung vervollständigt, mit Hilfe einer Visierhilfe interpoliert. Der Boden ist in Sektoren angeordnet und erlaubt dem Beobachter, sich frei zu bewegen und von der beschrifteten Fläche aus nach oben zu sehen.

Jai Prakash: Halbkugelförmige Sonnenuhr

Die Jai Prakash ist eines der komplexesten und aufwendigsten Instrumente von Jai Singh, das auf Konzepten aus der Antike basiert. Schon der griechisch-babylonische Astronom Berosus soll im Jahr 300 v. Chr. eine halbkugelförmige Sonnenuhr gebaut haben, die dem kleineren Kappala Yantra in Jaipur ähnelt. Halbkugelförmige Zifferblätter finden sich auch in der europäischen Kirchenarchitektur des Mittelalters und in der Sternwarte in Nanking, China, im späten 13. Jahrhundert. Die Sonnenuhr von Jantar Mantar ist allerdings um einiges größer.

Jai Prajash

Jai Prakash ist das genaueste, interessanteste und lehrreichste aller Instrumente der Sternwarte.

Foto: Panthermedia.net/Zvonimir Atletic

Und so funktioniert sie: Ein gespannter Querdraht hält eine kreisförmige Metallplatte mit Öffnung direkt über der Mitte der Schale, die als Visiereinrichtung für nächtliche Beobachtungen dient und bei Sonnenbeobachtungen einen leicht erkennbaren Schatten auf die Innenfläche wirft. Die Oberfläche des Jai Prakash ist mit Markierungen versehen, die einer umgekehrten Ansicht des Azimuth-Höhen- oder Horizont- und Äquatorialkoordinatensystems entsprechen, das zur Beschreibung der Position von Himmelsobjekten verwendet wird.

Chakra Yantra – zur Koordinatenbestimmung von Planeten

Das Chakra Yantra ist ein Instrument zur Bestimmung der Rektaszension und Deklination von Planeten oder anderen Himmelskörpern, die in der Nacht beobachtet werden. Es besteht aus einem Metallkreis, dessen Achse senkrecht zum Querbalken ausgerichtet ist und in Richtung des Nordpols zeigt. Ein Visierrohr, das um den Umfang des Kreises gedreht werden kann, ist in der Mitte des Kreises befestigt.

Chakra Yantra

Das Chakra Yantra ist ein Ringinstrument zur Messung der globalen Koordinaten der Deklination und des Stundenwinkels eines Himmelskörpers.

Foto: Panthermedia.net/DanitaDelimontMicro (Tom Norring)

Um einen Planeten zu finden, müssen Sie das Visierrohr entsprechend der Deklination und Rektaszension bewegen, die auf dem Metallkreis und einer Scheibe am Fuß der Achse markiert sind. Die Faszination des Chakra Yantra liegt in seiner Einfachheit und Genauigkeit, die es den Astronomen ermöglicht, die Positionen der Himmelskörper mit unglaublicher Präzision zu bestimmen.

Rashivalaya Yantra – zur Messung der siderischen Zeit

Die Rashivalaya-Instrumente sind eine Art von Sonnenuhren, die sich durch ihre ungewöhnliche Ausrichtung auszeichnen. Im Gegensatz zu anderen Sonnenuhren zeigen sie nicht genau nach Norden, sondern sind so konzipiert, dass sie die siderische Zeit messen können. Diese Zeit basiert auf der jährlichen Umlaufbahn der Erde um die Sonne und nicht auf der täglichen Rotation der Erde. Die siderische Zeit wird relativ zur Ekliptik gemessen, der Bahn der Erdumlaufbahn durch den Himmel. Die Ekliptik ist in 12 Teile unterteilt, die nach den Sternbildern benannt sind, die sich dort befinden. Diese 12 Sternbilder werden auch als „Zodiakus“ bezeichnet.

Rashivalaya Yantras

In den Rashivalaya Yantras ist jedes der 12 Instrumente mit einem der 12 Tierkreiszeichen verbunden.

Foto: Panthermedia.net/DanitaDelimontMicro (Emily Wilson)

In den Rashivalaya Yantras ist jedes der 12 Instrumente mit einem der 12 Tierkreiszeichen verbunden. Jedes Instrument deckt einen Teil der Ekliptik ab, der dem entsprechenden Sternbild entspricht. Die zwölf Instrumente zusammen bilden ein vollständiges Instrument, das die gesamte Ekliptik abdeckt. Um eine Beobachtung zu machen, wählt man zunächst das Instrument, das das Sternbild abdeckt, in dem sich die Sonne gerade befindet. Die Position des Schattens des Gnomons auf der Skala gibt dann die siderische Zeit an, also die himmlische Länge der Sonne in siderischen Koordinaten.

Die übrigen Instrumente des Jantar Mantar in alphabetischer Reihenfolge:

  • Dakshin Bhitti Yantra – zur Messung von Meridian-, Höhen- und Zenitdistanzen von Himmelskörpern
  • Digamsha Yantra – zur Messung des Azimuts der Sonne und zur Berechnung der Zeit des Sonnenaufgangs und des Sonnenuntergangs
  • Disha Yantra – zur Bestimmung der Himmelsrichtung
  • Dhruva Darshak Pattika – zur Beobachtung und Positionierung des Polarsterns in Bezug auf andere Himmelskörper
  • Kapali Yantra – zur Messung der Koordinaten von Himmelskörpern im Azimut- und Äquatorialsystem
  • Kanali Yantra – zur direkten Umwandlung der Koordinaten von einem System in das andere
  • Kranti Vritta Yantra – zur Messung von Längen- und Breitengraden von Himmelskörpern
  • Laghu Samrat Yantra – die kleinere Sonnenuhr am Denkmal zur Messung der Zeit
  • Misra Yantra – eine Zusammenstellung von fünf verschiedenen Instrumenten
  • Nadi Valaya Yantra – zwei Sonnenuhren auf verschiedenen Seiten des Instruments zur Messung der Zeit
  • Palbha Yantra – zur Messung von Mondphasen und Sonnenwenden
  • Shastansh Yantra – zur Messung von Zenitdistanzen, Deklinationen und Durchmessern der Sonne
  • Unnatamsa Yantra – zur Messung der Höhe von Himmelskörpern
  • Yantra Raj Yantra – ein 2,43 Meter hohes Astrolabium aus Bronze, eines der größten der Welt, zur Berechnung des Hindu-Kalenders

Großartiges Beispiel für die Verbindung von Wissenschaft und Architektur

Das Jantar Mantar Observatorium in Jaipur ist ein großartiges Beispiel für die ptolemäische Positionsastronomie und ein bedeutendes Weltkulturerbe. Die neunzehn astronomischen Instrumente ermöglichen es, astronomische Positionen mit bloßem Auge zu beobachten und Messungen von Höhen, Azimuten, Stundenwinkeln und Deklinationen vorzunehmen. Das Vrihat Samrat Yantra ist die größte Gnomon-Sonnenuhr der Welt und zeigt die Zeit mit einer Genauigkeit von etwa zwei Sekunden in der Ortszeit von Jaipur an. Obwohl das Monument durch Herausforderungen wie Senkungen und mangelnde Erfahrung der Steinmetze beim Bau der Instrumente beeinträchtigt wurde, ist es bis heute ein hochspannendes Beispiel für die Verbindung von Wissenschaft und Architektur.

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

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