Bauplan für eine Stratosphärensonde und eine Challenge an Flat-Earther

von Alexander T. Nikol

Trotz mehrerer Jahrhunderte an detaillierten Messungen, See- und Weltraumfahrt behaupten manche Menschen immer noch, die Erde sei kein Rotationsellipsoid, sondern eine flache Scheibe mit dem Nordpol in der Mitte und einer Wand aus Eis rund um die Antarktis. Obwohl sowohl Physik, Mathematik als auch direkte Beobachtungen immer wieder die Kugelgestalt unseres Planeten deutlich zeigen, beschränken sich diese Individuen auf das Argument, der Horizont falle bei steigender Höhe nicht unter die Augenhöhe. Diese Behauptung wird oft mit Wetterballonaufnahmen untermauert, die oft eines gemeinsam haben: An Board der Sonden befinden sich keinerlei Instrumente, mit denen sich der Winkel des Horizontes messen lassen könnte. In den „Analyse“-Videos der Sonden wird stets behauptet, es sei kein Unterschied der Horizonthöhe auszumachen.Dieser Artikel wird deshalb detailliert den Bau einer Stratosphärensonde beschreiben, die die Erdkrümmung vermessen kann. Die Planung der Sonde ist bereits beendet und ein Start ist für den Herbst dieses Jahres geplant. Sämtliche Flat-Earther sind eingeladen, sich die Konstruktion der Sonde, den Start und auch die Datenauswertung detailliert anzusehen und auf mögliche Probleme damit hinzuweisen. Mehr dazu im letzten Abschnitt dieses Artikels.
(English version below)

Die Sonde

Die Stratosphärensonde wird einfach, aber leicht nachbaubar und möglichst kostengünstig sein. In der Mitte der Sonde sind zwei identische Kameras (3) montiert, die in zwei unterschiedliche Richtungen blicken. Sie befinden sich aufgrund thermischer Isolierung und Schlagschutz in einer kleinen Styroporkiste. Zum besseren Schutz gegen die Kälte werden ein bis zwei Wärmepacks dazugelegt. Die Kameras blicken jeweils an einem exakt 1 m langen Ausleger entlang, an dessen Ende sich ein transparentes Lineal (2) befindet, welches je 30 cm nach oben und unten ausgestreckt ist. Das Blickfeld der Kameras zeigt zudem eine alle 10 Sekunden blinkende LED, die zur Synchronisation der Kameras dient, sowie ein wissenschaftliches Instrument. Momentan sind ein Thermometer und ein Barometer geplant. Circa 1 m unter den Kameras befindet sich eine weitere Styroporkiste (4), in der Batteriepacks für eine erweiterte Laufzeit der Kameras, zusätzliche Wärmepacks, sowie zwei GPS-Sender untergebracht sind. Der Grund für die zweite Styroporkiste besteht darin, dass der Schwerpunkt der Sonde so weitaus tiefer ist und die Auslieger somit stabiler in der Luft liegen. Die ganze Konstruktion hängt an einem Tragseil und ist sowohl mit einem Heliumballon (1), der für den Auftrieb sorgen wird, sowie einem Fallschirm (5) verbunden. Die erwartete Platzhöhe des Wetterballons liegt zwischen 30 und 38 km.

Die Messungen

Die Sicht aus den Kameras wird in etwa so aussehen:

Dabei ist es wichtig, die Kameras so auszurichten, dass sich die Nulllinie der Lineale exakt in der Mitte des Bildes befindet. Über die Tangensformel kann der Winkel des Horizontes relativ zum Ausleger zu einem bestimmten Zeitpunkt berechnet werden:

Dabei ist h die Auslenkung des Horizontes von der hier rot markierten Grundlinie in Zentimeter und l die Länge des Auslegers (exakt 100cm). Dabei bekommt eine Auslenkung nach oben nachträglich zum einfacheren Ausrechnen ein negatives Vorzeichen. Für eine Auslenkung von 3 cm beispielsweise ergibt sich ein Winkel von:

Um nun den Gesamtwinkel des Horizontes zu berechnen, der auf einer flachen Erde stets 180 ° betragen sollte, werden nun die beiden gemessenen Winkel von 180° abgezogen. Da Winkel nach oben ein negatives Vorzeichen bekommen, spielt eine Schräglage der Sonde keine Rolle. Wäre die Erde flach, wäre die Abweichung nach oben im Blickfeld der Kamera A stets identisch zu der Abweichung der Kamera B, jedoch mit anderem Vorzeichen. Es ergibt sich folgende Formel:

Wie im Artikel „Debunked – mit 80 Beweisen über die flache Erde“ bereits beschrieben wurde, ist der Winkel des Horizontabfalls über einer kugelförmigen Erde von der Höhe über dem Erdboden abhängig. Es gilt folgendes:

Dabei ist h die Höhe über dem Erdboden.
Da die Sonde über 2 Kameras verfügt, fällt der Horizont auf beiden Seiten ab. Daraus ergibt sich folgende Formel:

Für 10 km Höhe ergibt sich somit ein einfacher Winkel:

Und somit:

Es erfolgt jeweils eine Messung alle 10 Minuten. Dazu werden jeweils 2 aufeinanderfolgende Bilder beider Kameras ausgewertet. Die Winkel δA und δB und somit αgesamt werden dann jeweils ausgerechnet und anschließend in eine Tabelle eingetragen. Damit lässt sich dann direkt sowohl die Höhe der Sonde, als auch durch Vergleich zweier aufeinanderfolgender Datenpunkte die Aufstiegsgeschwindigkeit zwischen jeweils zwei Messungen berechnen.

Der Ablauf

Zunächst wird die Sonde unter Anwesenheit aller zusammengesetzt und gleichzeitig die Instrumente getestet. Interessierte und Zweifler haben dabei die Möglichkeit, sich vom korrekten Aufbau zu überzeugen. Nach dem Zusammenbau werden die GPS-Tracker noch einmal überprüft. Auch hier ist erwünscht, dass die Flat-Earther diese Geräte selbst einmal testen. Anschließend wird die Sonde gewogen und mit der gemessenen Masse die nötige Menge an Helium ausgerechnet. Das Gas wird eingefüllt und die Sonde unter Aufsicht aller Anwesenden gestartet.

Da zwischen Start und Landung circa zwei bis vier Stunden vergehen, können in der Zwischenzeit weitere Experimente durchgeführt werden. Möglichkeiten wären beispielsweise der Aufbau eines Foucault’schen Pendels oder die Messung des Sonnendurchmessers unter Zuhilfenahme einer Kamera mit Teleobjektiv und Sonnenfilter.

Circa alle 30 Minuten werden jeweils beide GPS-Sender angefunkt, um die aktuelle Position der Sonde zu übertragen. Dabei kann es passieren, dass diese zwischenzeitig aufgrund der Entfernung zum nächsten Funkmasten oder zu niedriger Temperatur ausfallen. Sie schalten sich spätestens nach der Landung wieder ein. Sobald die Sonde nach zwei aufeinanderfolgenden Messungen dieselbe Position von beiden Sendern gefunkt hat, fahren alle Anwesenden in einer Kolonne zu den ausgegebenen Koordinaten und bergen das Gerät. Anschließend werden die Daten der Kameras zunächst auf verschiedene Computer kopiert, wobei der Rechner eines der Flat-Earthers Vorrang hat. Die unausgewerteten Daten der Kameras werden so zeitnah wie möglich als zwei getrennte Videos auf YouTube hochgeladen, sodass sich auch Nichtanwesenden die Möglichkeit bietet, die Daten auszuwerten. Anschließend werden die Videos, wenn zeitlich machbar, in voller Länge angesehen. Sollte dies aufgrund zeitlicher Probleme nicht durchführbar sein, werden Stichpunkte genommen. Die Synchronisation auf einen Frame genau erfolgt dabei über die blinkenden LEDs in den Sichtfeldern der Kameras.

Feedback, Planung, Rechtliches und eine Einladung an Flat-Earther

Uns ist es bei diesem Projekt besonders wichtig, möglichst vielen Leuten die Möglichkeit zu geben, sich zum Aufbau der Sonde und den mathematischen Grundlagen zu äußern. Deshalb bitten wir, Bedenken und Probleme als Kommentar in den Link zu diesem Artikel auf der Facebook-Seite des goldenen Aluhutes zu schreiben.

Da die Sonde bis jetzt noch nicht gebaut ist, kann es passieren, dass das Gewicht der nötigen Instrumente gerade so groß ist (knapp über 800 g), sodass auf einen sehr viel größeren Wetterballon (Tragkraft 1600 g) umgestiegen werden muss. Dies führt dann dazu, dass eventuell zusätzliche Tragekapazitäten frei werden. Deshalb bitten wir unsere Leser, Zusatzinstrumente vorzuschlagen, die dann in diesem Fall mitgenommen werden. Außerdem ist noch die Frage offen, in welcher Videoqualität gefilmt werden soll. Die Möglichkeiten wären entweder 1920×1080 (FullHD) bei einer Bildwiederholrate von 60 fps oder 1280×720 bei 120fps. Auch hier bitten wir um Feedback in den Kommentaren auf der Facebookseite.

Der Start wird voraussichtlich Ende Oktober bis Mitte November stattfinden, Datum, Zeit und Ort des Startes werden vermutlich 4 bis 6 Wochen vorher bekanntgegeben. Der Startpunkt wird vermutlich irgendwo in Süddeutschland sein, wahrscheinlich im Raum Rothenburg ob der Tauber. Wie bereits erwähnt sind alle, die sich für dieses Thema interessieren, dazu herzlich eingeladen. Ein Aufruf gilt dabei vor allem denjenigen, die wirklich an der kugelförmigen Gestalt unseres Planeten zweifeln.

In Deutschland muss eine Erlaubnis für den Aufstieg dieser Sonden bei der jeweiligen Landesluftfahrtbehörde und der deutschen Flugsicherung eingeholt werden. Des Weiteren wird eine Versicherung empfohlen.

(vorläufige) Bauteil-Liste:

Wir würden uns sehr freuen, wenn ihr unser Vorhaben mit einer kleinen Spende unterstützen würdet.

EDIT: Wir sind bei 435€, vielen vielen VIELEN DANK für eure Unterstützung! Die Kameras können wir uns ausleihen. Das Experiment ist somit finanziert!
Wer uns trotzdem mit einer kleinen Spende unterstützen möchte, darf das natürlich trotzdem! 🙂 Den Mehrbetrag investieren wir in den Druck von Aufklärungsmaterial über Verschwörungstheorien.

Zum Beispiel auf unser Konto bei der
FIDOR BANK
IBAN: DE07 7002 2200 0020 1406 15
BIC: FDDODEMMXXX
Kontoinhaber: Der goldene Aluhut gUG (haftungsbeschränkt)
Verwendungszweck: Flat Earth-Challenge

Oder auf unser Spendenkonto bei PayPal:
spenden[at]dergoldenealuhut.de
oder direkt über https://www.paypal.me/DerGoldeneAluhut

Und natürlich seid ihr herzlich eingeladen persönlich dabei zu sein, wenn wir unsere Stratosphärensonde starten!

English Version (PDF): ConstructionChallenge1.7