Theodolīt

Theodolīt (hierzu Tafel »Theodolite und Universalinstrumente I u. II«; ein von englischen Schriftstellern im 16. Jahrh. verstümmeltes Wort arabischen Ursprungs), das für die Geodäsie wichtigste Instrument zum Messen von Horizontalwinkeln. Es besteht aus einem Metallkreis, dessen Rand (Limbus) die Teilung in 360° (alte Teilung), bez. 400° (neue Teilung) trägt. Zentrisch zum Hauptkreis und an vertikaler Achse drehbar ist ein zweiter Kreis (Alhidaden- oder Zeigerkreis) vorhanden, dessen Rand die Nonien zum Ablesen der Horizontalwinkel trägt. Der Alhidadenkreis trägt zwei Lager für ein um eine horizontale Achse drehbares Kippfernrohr. Die horizontale Lage der Achse und der Kreise wird nach Libellen durch Stellschrauben, deren Füße auf der Stativplatte stehen, herbeigeführt. Man unterscheidet einfache Theodolite, bei denen nur der Alhidadenkreis drehbar, und Multiplikations- (Repetitions-) Theodolite, bei denen auch der Hauptkreis drehbar ist. Letztere gestatten ein Vielfaches des Winkels zu bilden, aus dem durch Division der von Ablesungsfehlern befreite Winkel erhalten wird. Zur Erhöhung der Genauigkeit der Ablesung werden bei größern Instrumenten Mikroskop-Mikrometer statt Nonien angebracht. Wird mit dem T. auch ein Vertikalkreis verbunden, der die Messung von Höhenwinkeln gestattet, so heißt er Universalinstrument oder (besonders bei größern Dimensionen) Altazimut. Solche Instrumente finden in der Astronomie und Geodäsie vielfache Verwendung. Fehlt der Horizontalkreis und dient das Instrument nur zur Messung von Höhenwinkeln, so wird es Vertikalkreis genannt. Ist an einem T. außer Vertikalkreis eine Bussole und ein distanzmessendes Fernrohr vorhanden, so heißt er ein Tachymeter (Schnellmesser). Ein ähnliches Instrument war der jetzt nicht mehr benutzte Katersche Kreis.

Fig. 1 der Tafel II zeigt einen einfachen T. von F. W. Breithaupt u. Sohn in Kassel. Der Hauptkreis a von 10–12 cm Durchmesser ist mit dem Untersatz b fest verbunden; drehbar ist der Alhidadenkreis c samt dem Fernrohr d und dem Vertikalkreis e. Die Horizontalstellung von a erfolgt an den Stellschrauben f des Dreifußes g, der auf dem metallenen Stativkopf h aufsteht. Mittels der Stangenschraube i und der stark gepreßten Spiralfeder k wird der T. nach vorherigem Zentrieren auf dem Stationspunkt festgehalten. Bei der Winkelmessung werden mit dem Fernrohr d beide Winkelschenkel nacheinander einvisiert und die jedesmalige Angabe am Nonius l abgelesen. Die Differenz beider Ablesungen ergibt den gesuchten Winkel. Das scharfe Einvisieren wird mit Hilfe der Feinstellschrauben m, die Horizontalstellung unter Beobachtung der Dosenlibelle n und der Röhrenlibelle o herbeigeführt. Beim Multiplikationstheodolit (Tafel I, Fig. 1) ist sowohl der Hauptkreis a als der Alhidadenkreis b durch Zapfen in der Zentralbüchse c drehbar. Hierdurch können beide Kreise vor dem Einvisieren des ersten Winkelschenkels auf Null eingestellt werden. Durch mehrmaliges Messen in beiden Lagen des Fernrohrs kann ein beliebig großes Vielfaches des Winkels gebildet und durch Division der mittlere Wert des einfachen Winkels gefunden werden. Die Nullstellung des Vertikalkreises wird durch die Röhrenlibelle d, die horizontale Lage der Drehachse des Fernrohrs durch die aufsitzende Reiterlibelle e kontrolliert. Fig. 2 der Tafel I zeigt einen Magnettheodolit von Tesdorpf in Göttingen, der auch als Tachymeter brauchbar ist. Auf der Fernrohrachse steht eine abnehmbare Bussole a, deren hochkantig auf einer Pinne schwingende Magnetnadel an beiden Enden schräg geneigte dünne Aluminiumplättchen trägt, auf denen ein seiner Indexstrich eingezogen ist. Am äußern Rande des Bussolengehäuses befindet sich eine Kreisteilung, deren Nullinie in der Visierebene des Fernrohrs b liegt. Zentrisch zur Teilung ist im Glasdeckel der Bussole ein drehbarer Arm c angebracht, der auf jeder Seite je ein kleines Einstellmikroskop d und darunter die Nonien e trägt. Die Mikroskope werden auf die Indexstriche der Magnetnadel eingestellt und die Streichwinkel an den Nonien auf Minuten genau abgelesen. Für astronomische und geodätische Beobachtungen geeignete transportable Universalinstrumente zeigen Fig. 3 und 4 der Tafel I. Bei Tesdorpfs Instrument (Fig. 3) hat der Horizontalkreis a 35 cm, der Vertikalkreis b 30 cm Durchmesser, die Schraubenmikroskope c, c geben direkt 1 Sekunde an. Das Objektiv des exzentrisch liegenden Fernrohrs e hat eine Öffnung von 54 mm und eine Brennweite von 65 cm. Die Teilkreise a und b sitzen auf Reibung auf den Achsen und können gedreht werden, um denselben Winkel an verschiedenen Stellen der Teilung zu messen. Auf der Drehachse des Fernrohrs steht eine durch Tuchumhüllung geschützte, empfindliche Röhrenlibelle k, deren Angabe im Spiegel g beobachtet werden kann. Breithaupts Transit (Fig. 4) ist ein größerer Multiplikationstheodolit, Horizontalkreis 20 cm, Vertikalkreis 14 cm Durchmesser, die mit Nonien auf 10 Sekunden abgelesen werden. Die Bussole a liegt zwischen den Fernrohrträgern. Die vier Libellen b, c, d, e gestatten eine sehr scharfe Einstellung. Um steile Visuren und Zenitbeobachtungen ausführen zu können, ist das Okular k gebrochen. Die Beleuchtung des Fadenkreuzes bei Sternbeobachtungen während der Nacht erfolgt durch die Lampe g. Kleinere transportable Universalinstrumente versieht man häufig mit einem gebrochenen Fernrohr, indem die untere, nach dem Okular hin gelegene Hälfte des Rohres zugleich die eine Hälfte der horizontalen Drehungsachse bildet; in der Verlängerung der obern Hälfte ist lediglich ein Gegengewicht angebracht. An der Brechungsstelle ist ein Prisma eingesetzt, das die vom Objektiv kommenden Strahlen total reflektiert und unter einem rechten Winkel ablenkt. Das Okular und das Auge des Beobachters befinden sich bei dieser Anordnung immer an derselben Stelle, am Ende der Drehungsachse, was sehr bequem ist, namentlich für Beobachtungen in großen Höhen. Größere Universalinstrumente für astronomische Beobachtungen werden fest aufgestellt, wie das Altazimut der Straßburger Sternwarte von Repsold in Hamburg (Tafel II, Fig. 2). Auf dem Pfeiler a erhebt sich ein eiserner Zylinder b; die obere Hälfte c desselben trägt die in zwei Lagern ruhende Stahlachse d und das dazu senkrechte Fernrohr e und ist um eine vertikale Achse drehbar; man kann daher das Fernrohr, da es auch um die horizontale Achse drehbar ist, auf jeden Punkt des Himmels richten. Die genaue Einstellung und Klemmung des Fernrohrs erfolgt durch die Schlüssel k, g, die auf seine Schrauben wirken. Zum Umlegen des Instruments dienen die Kurbeln h, zur Prüfung der Horizontalität der Umdrehungsachse das Niveau i, dessen Luftblase durch das Fernrohr l mit dem Spiegel m beobachtet wird. Der Höhenkreis n und der Azimutalkreis o wird mit Hilfe von Mikroskopen p, p' abgelesen. Der Nadirpunkt des Höhenkreises wird mit dem Quecksilberhorizont q bestimmt. Die Beleuchtung des Fadenkreuzes, des Niveaus und sämtlicher Mikroskope liefert die Lampe in dem großen Kessel r, die überdies durch die beiden Klappen r zwei Miren im Garten erleuchtet.

Der Grubentheodolit von Breithaupt in Kassel (Tafel II, Fig. 3) ist ein kleiner Repetitionstheodolit, Kreise a und b 8 cm, mit kleinem zentrischen Fernrohr c; für starke Neigungen der Visierlinie kann ein zweites Fernrohr bei d auf die Drehachse aufgesteckt werden. Der T. erhält seine Ausstellung auf einer Spreize e und besitzt die eigenartige Vorrichtung der sogen. Stechhülse f (Fig. 5). Diese bedingt das Vorhandensein zweier weiterer Dreifüße g, h, die ebenfalls auf Spreizen aufgestellt werden. Der jeweilig mittlere Dreifuß trägt den Theodoliten, während die beiden äußern Dreifüße die transparenten Signale, deren eines in Fig. 4 dargestellt ist, aufnehmen. Diese werden von der Rückseite durch Grubenlichter beleuchtet. Da die Stellung des vordern Signals mittels der Dosenlibelle i bereits reguliert ist, so kann nach erfolgter Winkelmessung der T. nach Öffnen der Klemme k aus der mittlern Stechhülse herausgehoben und in die vordere eingesetzt werden (Fig. 5). Dieses Verfahren gestattet ein schnelles und äußerst scharfes Winkelmessen. Vgl. Jordan, Handbuch der Vermessungskunde (5. Aufl., Stuttg. 1904–07, 3 Bde.); Bauernfeind, Elemente der Vermessungskunde (7. Aufl., das. 1890); Fuhrmann, Die Theodolite (Leipz. 1896); Ambronn, Handbuch der astronomischen Instrumentenkunde (Berl. 1899, 2 Bde.).