Astronomie

Aristarchos von Samos sagte vor 2200 Jahren: „Die Erde ist nicht Mittelpunkt der Welt“.

Astronomie (altgr.: ἀστρονομία/astronomía: „Beobachtung der Sterne“, von ἄστρον ástron „Stern“ und νόμος nómos „Gesetz“) bezeichnet die naturwissenschaftliche und erforschende Auseinandersetzung mit den Gestirnen und Himmelskörpern im speziellen und den Objekten und Phänomenen des Universums im allgemeinen. Die Vorstufe der Astronomie ist die Astrognosie.

Die mittelalterliche Astronomie stand im Schatten der Astrologie und beruhte bis zur kopernikanischen Wende (um 1550) auf dem geozentrischen Modell des Claudius Ptolemäus (um 100-175), der sich wiederum auf die Kosmologie des Aristoteles berief. Demnach war den Objekten des translunaren Reiches ideale Kugelgestalt und Bewegung auf idealen Kreisbahnen eigen. Nach der Theorie des Ptolemäus befand sich die Erde fest im Mittelpunkt des Weltalls, womit dieser das ältere, von Aristarchos von Samos (310-230 v. d. Z.) und Seleukos von Seleukia (190-? v. d. Z.) vertretene heliozentrische Weltbild, welches sich erst wieder 1500 Jahre später durch Nikolaus Kopernikus, Johannes Kepler und Galileo Galilei durchsetzen sollte.

Geschichte der Astronomie

Altertum

Erst bei den alten Griechen scheint die Astronomie einen wissenschaftlicheren Charakter angenommen, und somit den Charakter der Astrognosie verlassen zu haben zu haben, doch gehen ihre frühesten Anfänge nicht über das 7. Jahrhundert v. d. Z. zurück. Sie führten die ersten wirklichen astronomischen Messungen aus; so bestimmten Aristyll und Timocharis Fixsternpunkte, Aristarch ermittelte die Entfernung von Sonne und Mond, Eratosthenes gab eine für jene Zeit sehr genaue Schiefe der Ekliptik und bestimmte nach richtigen Prinzipien die Größe der Erde. Das Verdienst, zuerst die wahren Grundlagen der Astronomie gelegt zu haben, gebührt Hipparch, wohl dem größten Astronomen des Altertums (im 2. Jahrh. v. d. Z.). Er berechnete Sonnentafeln, bestimmte die Ungleichheiten des Mondlaufs und gab nach eigenen Beobachtungen mit dem von ihm erfundenen Astrolabium die Länge und Breite von mehr als 1000 Fixsternen an. Fast drei Jahrhunderte nach ihm trat Ptolemäus auf, der ein sinnreiches System, allerdings auf falscher Grundlage, erbaute, dessen größtes Verdienst aber darin besteht, daß er uns in seinem „Almagest“ fast alles überliefert hat, was von Beobachtungen der Alten erhalten ist. Die Römer können nur als Schüler der Griechen einige Bedeutung beanspruchen. Selbst die wichtige Kalenderverbesserung Julius Cäsars ist ein Werk des dazu berufenen Alexandriners Sosigenes.

Mittelalter

In der Zeit des allgemeinen Verfalls der Wissenschaften fanden diese und besonders die Astronomie eine Zufluchtsstätte bei den Arabern; viele Werke der Alten sind uns nur in arabischen Übersetzungen erhalten geblieben. Das 9. und 10. Jahrhundert zeigt die arabische Astronomie in ihrer Blüte. Neben anderen verdient Albategnius (al-Battani) hier Erwähnung, der die Präzession und die Excentrizität der Erdbahn bestimmte und die Länge des Jahres bis auf zwei Minuten genau ermittelte. Von Arabien aus drang die Astronomie in den folgenden Jahrhunderten auch zu den Persern, Mongolen und usbekischen Tataren; so ist namentlich der Tatarenfürst Ulugh Beg zu erwähnen, der selbst Fixsternpunkte bestimmte.

Das Handbuch des Ptolemäus zur Astronomie, die „Megisté syntaxis“, erschien um 800 als „Almagest“ in arabischer Sprache, und stand unter diesem Namen von 1175 an christlichen Astronomen auch in lateinischer Sprache zur Verfügung. Der Almagest enthielt eine Darstellung des geozentrischen Weltbildes, mathematische Formeln zur Astronomie, Theorien zu den Bahnen von Sonne, Mond und Planeten, einen Fixsternkatalog und Berechnungen von Sonnen- und Mondfinsternissen. Die Nachfolger des Ptolemäus brachten keine wesentlichen Neuerungen, lediglich die astronomischen Tafeln der Planetenörter wurde aktualisiert. So in den „Alfonsinischen Tafeln“ von 1252 und in den Nürnberger „Ephemerides Astronomicae“ (vollendet 1496). Die Kirche förderte von jeher das Studium der Astronomie (im allgemeinen, solange deren Erkenntnisse der kirchlichen Lehre nicht allzusehr widersprachen), da sie an einer genauen Bestimmung des Osterdatums und der Zeiten der Stundengebete interessiert war.

Geozentrisches- vs. Heliozentrisches System

Wohl das wichtigste Problem, das sich aus dem geozentrischen Weltbild aristotelischer und ptolemäischer Prägung ergab, war das der Planetenbewegungen. Für deren Umlauf galt als unabdingbare Voraussetzung die Einhaltung einer idealen Kreisbahn. Im Widerspruch dazu stand jedoch die Beobachtung gelegentlich rückläufiger Bewegungen und Bahnschleifen. Ptolemäus und einige seiner Kollegen bedienten sich zur Erklärung dieser Tatsache eines Systems von „Epizyklen“ (grch.: Nebenkreise). Darunter sind untergeordnete Kreisbahnen der Planeten zu verstehen, deren Mittelpunkte sich auf der kreisförmigen Umlaufbahn (Trägerkreis) fortbewegen, demnach Nebenkreise auf dem idealen Hauptkreis darstellen. Um die beobachteten Erscheinungen mit dem geozentrischen Modell in Einklang zu bringen, mussten Dutzende von Epizyklen und anderen Hilfskonstruktionen eingeführt werden. (Erst die Wiederbelebung des heliozentrischen Systems und die Annahme einer täglichen Erdumdrehung durch den deutschen Astronomen Kopernikus (1473-1543) sowie die Entdeckung der elliptischen Bahnen der Planeten durch Kepler (1571-1630) machten das System der Epizyklen überflüssig.)

Neuzeit

17. Jahrhundert

Die Lehre von der Bewegung der Himmelskörper, welche im 16. Jahrhundert durch Kopernikus die erste sichere Grundlage erhalten hatte, fand bereits im 1. Jahrzehnt des 17. Jahrhunderts in Kepler einen eifrigen Verbesserer. Auf Grund der von Brahe während eines Zeitraumes von 20 Jahren mit großer Sorgfalt ausgeführten Ortsbestimmungen der Planeten, namentlich des Mars, baute er das Kopernikanische System weiter aus. Die Frucht seiner mühsamen Arbeit sind die nach ihm benannten drei Gesetze, die er in den beiden Werken „Astronomia nova“ (1609) und „Harmonices mundi libri V“ (1619) ausführlich darlegte. In einem dritten klassischen Werk: „Epitome astronomiae copernicanae“ (Buch 1-4, Linz 1618-22; Buch 5-7, Frankfurt a. M. 1621), hinterließ er ein auf dem Grund der Kopernikanischen Weltanschauung aufgebautes vollständiges Kompendium der Astronomie.

Die Erfindung des Fernrohrs, welche ebenfalls in das erste Jahrzehnt des 17. Jahrhunderts fällt, bewirkte einen abermaligen Umschwung in der praktischen Astronomie. Wenn man wohl auch Lippersheim (1608) als den eigentlichen Erfinder des Fernrohrs zu betrachten hat, so verdankt dasselbe seine Einführung in die Astronomie jedenfalls doch Kepler („Dioptrice“, Augsburg 1611) und Galilei; letzterer namentlich war es, der das Fernrohr zuerst erfolgreich auf den Himmel anwandte. In seinem „Sidereus nuncius“ (1610) gab er den Astronomen von seinen Entdeckungen Kunde. Er erkannte die Gebirgsnatur der Mondoberfläche und führte bereits Höhenmessungen der Mondberge aus, erklärte den Schimmer der Milchstraße, erkannte die Phasengestalt von Venus und Mars, entdeckte die vier hellen Jupitermonde und fand 1637 auch die Libration des Mondes. Rasch folgten jetzt Entdeckungen auf Entdeckungen, indem die Forschung sich dem Studium der Beschaffenheit der Himmelskörper zuwendete. Fast gleichzeitig entdeckten Fabricius, Galilei und Scheiner, der 1613 zuerst das Keplersche Fernrohr praktisch ausführte, die Sonnenflecken, wenn auch die wahre Deutung dieser Erscheinung einem späteren Jahrhundert vorbehalten blieb. 1612 entdeckte Marius den Andromedanebel, das erste überhaupt bekannte Gebilde dieser Art, und 1618 Cysat den Orionnebel. Die bildliche Darstellung des Fixsternhimmels, wie er dem bloßen Auge erscheint, hatte in einer für die damalige Zeit mustergültigen Weise bereits Bayer gegeben, dessen „Uranometria“ 1603 erschien, der erste mit Sachverständnis und Sorgfalt ausgeführte Himmelsatlas, dessen Sternbilder und Bezeichnung der Sterne vielfach noch jetzt gebräuchlich sind. Auch die Messung und Darstellung der Erde stellte man sich jetzt, nachdem die Meßinstrumente gegen frühere Jahrhunderte ganz wesentliche Verbesserungen erfahren hatten, wieder zur Aufgabe. Snellius war der erste, der 1615-17 auf Grund besserer Prinzipien die erste Gradmessung ausführte, indem er bei Alkmaar einen Meridianbogen von 1° Länge durch Triangulation, d. h. mit Hilfe einer Kette von Dreiecknetzen, maß („Eratosthenes batavus“, 1617).

Wie für die beobachtende Astronomie das Fernrohr als ein äußerst wichtiges Hilfmittel hinzukam, so für die rechnende Astronomie die Logarithmentafeln. 1614 gab Neper seine „Mirifici logarithmorum canonis constructio“, und Briggs 1624 unter dem Titel „Arithmetica logarithmica“ eine Tafel der gemeinen Logarithmen heraus.

Die zweite Hälfte des 17. Jahrhunderts brachte in Newtons Entdeckung der allgemeinen Gravitation (1666) einen Fortschritt von ungeheurer Tragweite für die theoretische Astronomie. Sie bildet den Grundstein für die gesamte neuere Astronomie; durch sie erst erfuhr alles bis dahin in der Bewegung der Himmelskörper Gefundene seine innere Begründung, indem sie endlich die Kräfte kennen lehrte, durch welche diese Bewegungen hervorgerufen werden. Die definitive Veröffentlichung der Gravitationslehre erfolgte erst 1687 durch die „Principia mathematica philosophiae naturalis“. Indessen fand Newtons Entdeckung keineswegs sofort die allgemeine Anerkennung, und erst nach längerer Zeit verstummten bei den Gelehrten die Zweifel und Einwände. Newton begnügte sich nicht damit, die Begründung für seine Gravitationslehre zu geben, sondern wandte diese auch auf das Weltsystem an; so bestimmte er auf theoretischem Wege die Abplattung der Erde und gab die Theorie der Präzession sowie die von Ebbe und Flut. Hevel, der in Danzig eine eigene Sternwarte hatte, wurde durch seine 1647 erschienene „Selenographia“ der Begründer der Mondtopographie; außerdem verdankt ihm die Astronomie zahlreiche gute Ortsbestimmungen. Huygens erkannte zuerst die wahre Natur des Saturnrings („Systema Saturnium“, 1659), dessen richtige Deutung Galilei infolge der Unvollkommenheit seiner optischen Hilfsmittel nicht gelungen war; ferner führte er in der messenden Astronomie das wichtige Hilfsmittel der Pendeluhr („Horologium“, 1658) auf Dauer ein. Cassini bestimmte die Rotationsdauer von Sonne, Jupiter und Mars (1665); zu dem 1659 von Huyghens entdeckten Saturnmond fand er vier weitere. Olaus Römer bestimmte 1675 aus den Verfinsterungen der Jupitermonde die Lichtgeschwindigkeit. Auch erstanden am Ausgang des 17. Jahrhunderts der praktischen Astronomie zwei neue Werkstätten, die für sie von großer Bedentung wurden, 1669 unter Cassini die Sternwarte in Paris und 1676 unter Flamsteed die in Greenwich. Die Frucht von Flamsteeds Greenwicher Beobachtungstätigkeit sind sein „Atlas coelestis“ (1729) und die „Historia coelestis“ (1712 und 1725). Die Erfindung des Mikrometers verdankt die Astronomie Gascoigne (1640), die definitive Verbindung des Fernrohrs als Visierlinie mit dem astronomischen Meßinstrument aber Auzout und Picard (1647). Letzterer leistete auch der Gradmessung wichtige Dienste („Mesure de la terre“, 1671) und begründete 1678 die „Connaissance des temps“. In das 17. Jahrhundert fällt auch die erste genauere Bestimmung der Entfernung der Erde von der Sonne; aus den von ihm 1671 in Cayenne ausgeführten Beobachtungen der Marsopposition konnte Richer für die Sonnenparallaxe den Wert 9½" feststellen.

18. Jahrhundert

Ihre weiteren Fortschritte im 18. Jahrhundert verdankt die theoretische Astronomie hauptsächlich den großen Mathematikern dieser Zeit. Euler, der Schöpfer der analytischen Mechanik, war bahnbrechend für die Untersuchungen der planetarischen Störungen; er war auch einer der ersten, welche die Mondtheorie auf Grund des Dreikörperproblems behandelten („Theoria motuum lunae“, 1753). Von der großen Zahl astronomischer Fragen, die Clairaut mathematisch behandelte, seien hier nur angeführt „Théorie de la lune“ (1752 u. ö.) und „Théorie de la figure de la terre“ (1743); von d'Alembert seien genannt „Recherches sur la précession des équinoxes et sur la nutation de l'axe de la terre“ (1747) und „Recherches sur différents points importants du sytème du monde“ (1784-86), worin Untersuchungen über das Dreikörpersystem enthalten sind. Lalande verdanken wir sein Lehrbuch „Astronomie“ (1764), durch welches er der Lehrer vieler Generationen von Astronomen wurde; der Mathematiker Lagrange schrieb eine große Reihe von Abhandlungen, welche das Dreikörperproblem behandeln. Einen Abschluß und gleichsam Überblick über das im 18. Jahrhundert Geleistete bildet der „Traité de mécanique céleste“ (1799-1825) von Laplace, worin er alle auf Newtons Grundlage fortgeführten Untersuchungen, verbunden mit seinen eigenen Forschungen, zu einem einheitlichen Ganzen verarbeitete. Seine 1796 erschienene „Exposition du système du monde“ ist ein populärer Vorläufer dieses Werkes.

Bedeutende Astronomen

• Antike: Aristarchos von Samos (310-230 v. u. Z.)
• Hochmittelalter: Roger Bacon, Nikolaus von Oresme
• Spätmittelalter: Lorenz von Ratibor, Georg von Peurbach, Regiomontanus
• Neuzeit: Tycho Brahe, Nikolaus Kopernikus, Johannes Kepler

• Siehe auch: Berühmte Astronomen

Zitate

• „Die Astronomie zwingt die Seele, nach oben zu schauen, und führt sie in eine andere Welt.“ — Plato

• „Die Astronomie ist vielleicht diejenige Wissenschaft, worin das wenigste durch Zufall entdeckt worden ist, wo der menschliche Verstand in seiner ganzen Größe erscheint und wo der Mensch am besten lernen kann, wie klein er ist.“ — Georg Christoph Lichtenberg

• „Ich lobe die Astronomie und die Mathematik, welche mit Beweisen umgehen, von der Astrologie erwarte ich nichts.“ — Martin Luther

Siehe auch

• Rudolf von Sebottendorf
• Himmelsscheibe von Nebra (Urgermanen)
• Stonehenge

Literatur

• Otto Siegfried Reuter: Der Himmel über den Germanen. Nachdruck des Werkes von 1936 [Mit Himmelskarten und Abb.; 52 S.]
• Die Kultur der Gegenwart: Astronomie (1921) (PDF-Datei)
• Leopold Lang: Die Grundbegriffe der Himmelskunde, 1903 (PDF-Datei) Für Nicht-USA-Bewohner nur mit US-Proxy abrufbar!
• Eduard Wetzel: Allgemeine Himmelskunde. Eine populäre Darstellung dieser Wissenschaft nach den neuesten Forschungen, 1870 (PDF-Datei)

Historische Werke

Außer den genannten Schriften zur Astronomie seien als weitere Beispiele genannt:

• „Tractatus de sphaera“ des Johannes von Sacrobosco
• „Theorica planetarum“ des Campanus von Novara
• „Theorica novae planetarum“ des Georg von Peurbach

Neuzeitliche Literatur

• Der Brockhaus Astronomie: Planeten, Sterne, Galaxien. F. A. Brockhaus, Mannheim – Leipzig 2006, ISBN 3-7653-1231-2
• Arnold Hanslmeier: Einführung in Astronomie und Astrophysik. Spektrum Akad. Verl., Berlin 2007, ISBN 978-3-8274-1846-3
• Benett et al.: Astronomie - Die kosmische Perspektive (Hrsg. Harald Lesch), 5., aktualisierte Auflage 2010. Pearson Studium Verlag, München, ISBN 978-3-8273-7360-1

Verweise

• Astronomie.info