Die Beobachtungsstation besteht aus einer Turmplattform mit 2 darüber befindlichen Kabinen.
 
Die Höhe der Turmplattform wird mit 9,46 m angegeben. Die Gesamthöhe (mit den Kabinen / Messhütten) der Anlage wird mit 12,62 m angegeben.
Vor der Beobachtungsstation befindet sich eine Wasserrinne mit den Abmessungen in der Länge von 31,19 m, sowie einer Breite von 0,53 m. Parallel zur Wasserrinne sind 36 Steinplatten verlegt.
Der Schattenstab besteht aus einer Querstange und ist in ungefähr 10 m Höhe angebracht.
Die Länge des Schattens zur Wintersonnenwende beträgt etwa 31 m. Die Messunsicherheit beträgt dabei 2 mm.
Um das Jahr 700 wurden zur Bestimmung des Meridiangrades 20 Sonnenobservatorien erbaut. Als Ergebnis wurde ein Wert von 131,29 km errechnet, anstatt des modernen Wertes von 111,12 km. Diese große Differenz wurde einem Messfehler zugeschrieben.
 
Bild 1: Das Gaocheng-Observatorium, erbaut im Jahr 1276, (Quelle: Wikipedia, Bild aus dem Jahr 2010)
 
Soweit die offiziellen Maßangaben. Schauen wir jetzt mal genauer hin und analysieren diese Werte. Mal sehen was unsere Vorfahren so alles wussten...
 
 
 
1) Die Wahl des Standortes:
 
Als vor über 3100 Jahren die Wahl auf diesen Ort fiel, ist für die nachfolgenden Generationen der Grundstein für die Vermessung von Sonnenständen (Schattenlängen) und die präzise Beobachtung des Sternenhimmels festgelegt worden. Das war eine große Verantwortung. Daher muss dieser Ort nach besonderen Gesichtspunkten geplant worden sein. Eines der größten Rätsel stellt in der Archäologie die Standortwahl vorgeschichtlicher Steinsetzungen (z.B. Stonehenge, Göbekli Tepe, ägyptische Pyramiden) dar. Für die Herleitung zur Standortwahl des Gaocheng-Observatoriums gibt es keine offizielle Lehrmeinung.
 
Von großem Interesse ist der Erdumfang an der Stelle des aktuellen Breitengrades. Der Erdumfang beträgt bekannterweise am Äquator 40.000 km. Wir rechnen 40.000 km x cos(34.402406) und erhalten einen entsprechenden Erdumfang von 33003 km. Die Abweichung zu heutigen Messmethoden beträgt nur 3 km. Das ist sensationell, erst recht dann, wenn man bedenkt, dass das Observatorium in einer Höhe von 266 m über dem Meeresspiegel errichtet wurde. Hier scheint ein Zahlenwert von 33 als Grundlage für astronomische Berechnungen herangezogen worden zu sein. Das wichtigste traditionelle Längenmaß in China ist das Chi (1 Chi = 1/3 m). Alle anderen Längenmaße sind Teiler oder Vielfache (z.B. 1 Zhang = 10/3 m = 3,33 m) von Chi.
 
Welche Position am Boden wäre bei einem Erdumfang von glatten 33000 Km korrekt gewesen? Wir rechnen 40000 Km geteilt durch 33000 Km und erhalten einen Wert von 0,825. Der korrekte Breitengrad dazu würde 34,41151 Grad (inv cos(0,825)) betragen. Die Abweichung dieser theoretischen Boden-Position zur tatsächlichen Boden-Position des Observatoriums beträgt nur ca. 850 m in nördlicher Richtung.
Man kann sagen, dass die tatsächliche Position unglaublich genau eingemessen wurde!
 
Damit wäre es der älteste Beweis einer Kultur, dass die Erde keine Scheibe ist. Hatten die alten Chinesen dieses Wissen besessen? Es sieht so aus.
 
 
 
2) Die Beobachtungsstation:
 
Die Beobachtungsstation besteht aus einer Plattform mit zusätzlichen Messkabinen für astronomische Beobachtungen. Für die Vermessung von Schattenlängen zur Mittagszeit (südliche Ausrichtung) diente eine Querstange im oberen Bereich.
 
Kommen wir zuerst auf astronomische Berechnungen zu sprechen:
Für astronomische Berechnungen ist der Wert Pi (3,14...) von zentraler Bedeutung. In vielen astronomischen Formeln ist der Wert Pi enthalten. Pi ist eine mathematische Konstante. Es wäre eine enorme Vereinfachung, wenn der Wert Pi wegfallen würde, bzw. in der Berechnung einfach gekürzt werden kann.
 
Aber wie sollte das möglich sein?
Genial einfach: Die Konstante Pi ist schon in der baulichen Konstruktion enthalten. Alle ermittelten Messwerte beinhalten automatisch den Wert Pi. Somit werden astronomische Berechnungen ohne extra aufgeführtem Pi berechnet. Einfach genial ...
 
Die Höhe der Plattform ist mit 9,46 m angegeben. Nun, teilen wir 9,46 m durch Pi, so stellen wir fest, dass Pi ziemlich genau 3 mal hineinpasst. Ebenso verhält es sich mit den Messkabinen. Ziehen wir von der Gesamthöhe von 12,62 m die Höhe der Plattform von 9,46 m ab, so erhalten wir recht genau den Wert von einem Pi in Meter. Die Beobachtungsstation hat demnach eine Gesamthöhe 4 * Pi in Meter.
 
Kommen wir nun zur Wasserrinne mit einer Länge von 31,19 m und einer Breite von 0,53 m. Die Länge der Wasserrinne, das erkennen Sie jetzt selbst, beträgt ziemlich exakt 10 x Pi.
Die Breite von 0,53 m stellt ein ganz besonderes Maß dar. Es ist das Maß der Königselle, oder auch Royal Cubit genannt. Es errechnet sich aus Pi geteilt durch 6 und ist die kleinste Längeneinheit, nach der chinesische und ägyptische Pyramiden geplant und gebaut wurden.
 
Jetzt betrachten wir die Wasserrinne aus techn. Sicht:
1) Wozu braucht man bei einer Mauer ständig den Beweis der korrekten Ausrichtung? Wenn z.B. ein Bild exakt aufgehängt werden soll, wird nur einmal die Korrektheit mit einer Wasserwaage markiert. Danach wird die Wasserwaage nicht mehr gebraucht.
2) Die Wasserrinne besteht aus 2 parallel verlaufenden Vertiefungen. In heutiger Zeit werden solche Konstruktionen üblicherweise als Schlittenbahn bezeichnet. Es handelt sich um Führungen für Kufen, damit die Gerätschaften auf der Schlittenbahn exakt positioniert werden können. Gleichzeitig kann zum Boden hin eine Markierung in Grad übernommen werden. Denken Sie an die 36 Bodenplatten entlang der Schlittenbahn von 10 x Pi in Meter.
 
Halten wir noch zusätzlich fest: Alle Angaben des Gebäudes aus dem Jahr 1276 beziehen sich auf das Meter. Unser gemeinsames Urmeter wurde erst 1795 eingeführt. Das weltweit gültige metrische System wurde erst 1875 (Internationale Meterkonvention) unterzeichnet.
 
Die Berechnung der Schattenlängen:
Der Schattenstab besteht aus einer Stange. Wie ist es möglich, dass nach ca. 750 Jahren kein Rostansatz erkennbar ist?  Das gefundene Bildmaterial von Suchmaschinen zeigt, dass es sich eher um ein Rohr (ca. 20 cm Durchmesser, Länge ca. 1,50 m bis 1,80 m) und nicht um eine Stange handelt. Die Ausführung als Vollmaterial (Eisen) hätte ein Gewicht von mehr als einer halben Tonne (500 Kg) ergeben. Dieses schwere Gewicht hätte aus statischen Gründen nicht befestigt werden können. Eine weitere Tatsache ist, das Metallrohre erst vor einigen Jahrzehnten hergestellt und vertrieben wurden. Das folgende Bild aus dem Internet zeigt das Observatorium ohne Schattenstab. Es ist eine ältere Aufnahme, zu erkennen am niedrigeren Baumbewuchs.
Bild 2: Gaocheng-Observatorium ohne Schatten-'
stab (ältere Aufnahme), Quelle: Internet
Kommen wir nun zur Aussage, das der Schattenwurf zur Zeit der Wintersonnenwende (Mittagszeit) etwa 31 Meter betragen hat.
 
Um hier brauchbare Ergebnisse zu erzielen, habe ich eine Tabelle über verschiedene Schattenlängen zu verschieden Schlüsseltagen im Jahr, nur für diesen Standort,  zusammengestellt.
 
Als Schlüsseltage dienen die Anfänge der 4 Jahreszeiten, sowie die dazwischen liegenden keltischen Schlüsseltage.
 
Beispiel:
 
Zwischen Sommer- und Herbstanfang liegt bekanntlich der Hochsommer. Für das Datum des Hochsommers nehmen Sie bitte den entsprechenden keltischen Schlüsseltag (Lughnasadh).
Gaocheng-
Observatorium
(Zhengzhou, Henan)
(China, 2017)
 
 
 
[Datum]
Sonnen-
höchst-
stand
[Uhrzeit]
Schatten-
länge
(Gnomon=10 m)
[m]
Sonnen-
höhe
 
[Grad]
Sonnen-
richtung
 
[Aufgang]
Sonnen-
richtung
 
[Untergang]
Frühlingsanfang
(Tag- u. Nachtgleiche)
20.03.
12:34:56
6,870
 
55,51
89,31
°
 
270,96
°
Sommeranfang
(Sonnenwende)
 
21.06.
 
12:29:12
 1,938
 
70,03
 
60,75°
 
299,48°
 
Herbstanfang
(Tag- u. Nachtgleiche)
 
22.09.
12:20:11
 6,780
55,86
 
88,96°
 
270,68°
Winteranfang
(Sonnenwende)
 
21.12.
 
12:25:27
 15,886
 
32,19
 
118,19°
 
241,96°
Imbolc
 
04.02.
 
12:41:19
 12,154
 
39,45
 
109,06°
 
250,96°
 
Beltaine
 
05.05.
 
12:24:09
3,269
 
71,90
 
69,48°
 
290,61°
Lughnasadh
 
06.08.
 
12:33:20
 3,202
 
72,75
 
68,90
°
 
290,74°
 
Samhain
 
05.11.
 
12:11:02
 11,960
39,90
 
108,34°
 
251,26°
Equinox:   Primär-Äquinoktium:                20.03.2017     18:28  CST
Solstice:    Juni-Sonnenwende:                 21.06.2017     12:23  CST
Equinox:   Sekundär-Äquinoktium            23.09.2017     04:01  CST
Solstice:    Dezember-Sonnenwende:        22.12.2017     00:27  CST
 
Zeitzone (TZ)  Asia / Shanghai CST
CST = Central Standart Time = (UTC-6)
Wie Sie aus obiger Tabelle entnehmen können, beträgt der längste Schatten zur Zeit der Wintersonnenwende etwa 15,9 m. Damit ist die Angabe in Wikipedia, der Schatten sei 31 m lang, falsch.
 
Bei einer angenommenen Schattenlänge von 31 m und einer Sonnenhöhe von 32,19 Grad, hätte ein Schattenstab (Gnomon) eine Höhe von etwa 20 m erreichen müssen. Das Observatorium ist jedoch wesentlich kleiner.
3) Bestimmung des Meridiangrad:
 
Um das Jahr 700 herum sollte der Meridiangrad bestimmt werden. Die gemessene Abweichung war allerdings so groß, dass es sich nur um einen Messfehler der damaligen Messtechniker handeln konnte.
 
In Wikipedia gibt es derzeit kein Hauptartikel zum Begriff Meridiangrad. Der Begriff taucht aber an unterschiedlichen Textstellen verschiedener Wikipedia-Beiträge auf.
Ich möchte Ihnen an dieser Stelle den Begriff näher erklären: Ein Vollkreis kann in 360°- Schritten unterteilt werden. Eine Schrittweite von 1 Grad kann als Meridiangrad bezeichnet werden. Die Interessante Frage lautet daher, wie lang ist die Differenz zwischen zwei Meridiangraden, bezogen auf die Position am Äquator?
 
Also rechnen wir 40000 Km geteilt durch 360 Grad = 111.111 Km. Die moderne Längenangabe von 111,12 Km bei Wikipedia ist ebenfalls nicht richtig. Der exakte Wert lautet 111,111 Km.
 
Wer ursprünglich behauptet hat, das es sich bei 131,29 Km um einen Messfehler der Techniker handeln muss, hat das Thema nicht verstanden.
(Bei Abweichungen zum wahren Wert kann es sich nur um Differenzen in den Nachkommastellen handeln!)
Leider existieren im Internet sehr viele Artikel zur Beschreibung des Gaocheng-Observatoriums. Alle Verantwortlichen Redakteure übernehmen ungeprüft die gleichen Inhalte.
 
Doch wie lassen sich nun die ca. 20 Km Differenz erklären? Wir gehen erst einmal davon aus, dass die Messtechniker einen guten Job gemacht haben und passende Ergebnisse lieferten.
Um das Jahr 700 wurden Zeitmessungen vorgenommen, bzw. es wurde versucht, kalendarische Werte zu erhalten.
 
Hier meine mögliche Lösung: Ein tropisches Jahr dauert genau 365,2424 Tage. Wir definieren 1 Jahr mit 12 Monate. Der Erdumfang beträgt 40000 Km. Wir rechnen 40000 Km geteilt durch 365,2424 und erhalten 109,5163103. Diesen Wert multiplizieren wir mit 12 (Monate) und erhalten 131,41957. Die Differenz beträgt weniger als 1/1000 zum Ursprungswert von 131,29 Meter.
Mir ist die historische Wahrheit leider nicht bekannt, aber dieser Zusammenhang scheint mir äußerst wahrscheinlich.
4) Die Lösung des Rätsels:
 
Die Hauptfrage dreht sich weiterhin um die ursprüngliche Standortwahl des Observatoriums. Diese habe ich Ihnen unter Punkt 1) nicht erklärt. Zur Lösung mussten Sie erst bis hierher lesen, um zu verstehen, warum mathematische Konstanten herausgerechnet werden.
 
Wie verhält es sich mit physikalischen Konstanten? Die wichtigste physikalische Konstante für astronomische Beobachtungen ist natürlich die Erdneigung von derzeit 23,43698 Grad.
 
(Durch die Gravitationseinflüsse der anderen Körper im Sonnensystem ändert sie sich Schiefe der Ekliptik langperiodisch. Sie variiert innerhalb von rund 40.000 Jahren etwa zwischen 21,9° und 24,3°, also um 2,4°).
 
Jetzt beschreibe ich Ihnen erst einmal den Zusammenhang von Stonehenge in England, bzgl. der Standortwahl:
Stonehenge gilt als das älteste Observatorium der Welt. Der Breitengrad von Stonehenge lautet 51,18 Grad. Weiter oben habe ich Ihnen den mathematischen Bezug der Königselle(KE) = (Pi/6) erklärt.
 
Nun zur unglaublichen mathematischen Beziehung:
 
Position von Stonehenge = Erdneigung (23,44°) + inv tan(KE) (27,6365°)
Ergebnis = 51,08 Grad
 
Der Vorteil liegt klar auf der Hand: Alle astronomischen Berechnungen werden auf Null° (Äquator) gerechnet und sind somit weltweit vergleichbar.
 
 
Welche Beziehung gilt für den Standort des Gaocheng-Observatoriums?
 
100 x KE (100 x Pi/6) = Erdneigung (23,44°) + inv tan(33/60) (28,81°)
 
(Die Zahl 33 ist der gekürzte Erdumfang von 33000 Km. Die Zahl 60 steht für den Teiler in Minuten)
 
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Die historische Wahrheit könnte tatsächlich in dem vorhandenem Wissen über die astronomischen Zusammenhänge unseres Sonnensystems liegen.
 
 
(Bitte beachten Sie das Copyright des Autors und lesen Sie auch die Hinweise zum Urheberrecht.)
The Centre of Heaven and Earth:
Historic Monuments of Dengfeng
in The Centre of Heaven and Earth

Das Rätsel um Chinas ältestes Observatorium

 
An den Koordinaten 34,402406°N mit 113,140711°E, befindet sich die älteste bekannte historische Sonnen- und Sternwarte Chinas. Vor über 3100 Jahren wurde hier in Gaocheng der Standort des Observatoriums mit der Aufstellung eines großen Schattenzeigers (Gnomon) sozusagen in Betrieb genommen. Im Jahr 1276 wurde hier das erste Großobservatoruim errichtet