Astronomie Einführung

Astronomie

Astronomie Einführung

  • Warum dauert ein Jahr 365 Tage?
  • Woher kommen eigentlich die verschiedenen Jahreszeiten?
  • Warum gibt es die Mondphasen?
  • Wie entstehen Sonnen- und Mondfinsternisse?

Astronomie in der Frühgeschichte

Die ältesten uns bekannten Forschungen über die Gestirne gehen bis ins vierte Jahrtausend v.Chr. zurück. Von alters her orientierten sich die Menschen, ob als Nomaden oder als sesshafte Bauern, an den Gestirnen und verbanden insbesondere mit dem Lauf von Sonne Mond und den Planeten, Venus, Mars, Jupiter und Saturn Glück und Unglück ihrer Lebensumstände. Der Zusammenhang des Überirdischen mit den Gestirnen wurde durch die Festlegung von Gestirnen als Götter in den diversen Religionen sichtbar. Dieser Glaube, der bis heute in der Astrologie seine Fortsetzung hat, führte zum Wunsch der Vorhersage bestimmter Konstellationen am Himmel, insbesondere von Mond- und Sonnenfinsternissen, genauen Aufzeichnungen und anderen Formen der astronomischen Vorhersage und machte die Astronomie zur ersten anerkannten Wissenschaft. Die verschiedenen Kulturen waren seinerzeit wenig oder gar nicht vernetzt, so dass die Erkenntnisse unabhängig abliefen.

Zeit

Entdeckung

etwa 3379 v.Chr.

Die Majas erleben und dokumentieren eine totale Sonnenfinsternis.

etwa 3000 v.Chr.

Die Ägypter entwickeln einen Kalender mit 365-Tage-Jahr.

etwa 2700 v.Chr.

Die meisten Sternbilder des nördlichen Himmels erhalten in Babylon ihre Namen.

ca. 2500 v.Chr. - 2000 v.Chr.

In der Nähe von Amesbury in Wiltshire, England, etwa 13 Kilometer nördlich von Salisbury entsteht eine Grabenanlage, die von einer aus mehreren konzentrischen Steinkreisen gebildeten Megalithstruktur umgeben ist und die als astronomisches Observatorium gedient haben könnte, weil einige Linien nach der Sommersonnenwende ausgerichtet sind.

etwa 900 v.Chr.

In chinesischen Schriftstücken werden einzelne Sternbilder beschrieben.

Astronomie im Altertum

Die Griechen kannten zum Teil die babylonischen und ägyptischen Ergebnisse der Astronomen. Da sie aber zu ihren Göttern ein etwas anderes, offeneres Verhältnis hatten, waren sie weniger stark von der Astrologie geprägt und suchten stärker nach den Hintergründen der Natur. Die Ergebnisse ihrer Gedankengänge sind uns viel leichter zugänglich wie die ihrer Vorgänger, da wir einerseits die griechische Schrift und Sprache kennen und auch deren Denkweise und Ausdrucksart auf Grund mannigfaltiger Texte gut interpretieren können, was uns bei den nur in Fragmenten vorhandenen Keilschriftdokumenten der Babylonier und den sehr blumigen Hieroglyphengeschichten der Ägypter sehr schwer fällt.

Zeit

Entdeckung

etwa 700 v.Chr.

HESIOD beschreibt die Erde als eine runde, vom Okeanos umflossene Scheibe, über der sich der gewölbte, eiserne Himmel als Halbkugel wölbt.

585 v.Chr.

THALES von Milet sagt für den 22. Mai eine stattfindende Sonnenfinsternis voraus.

etwa 580 v.Chr.

ANAXIMANDER beschrieb die Erde als Kugel.

etwa 580 v.Chr.

ANAXIMENES von Milet behauptet als erster, dass der Mond sein Licht von der Sonne erhält.

etwa 550 v.Chr.

ANAXAGORAS von Klazomenai  (gestorben 428/27 v.Chr.) vertritt die Ansicht, dass der Mond aus Erde besteht und nur durch reflektiertes Licht leuchtet, während die Sterne und insbesondere die Sonne glühende Steine seien. Er erkannte auch die Ursachen für die Sonnen- und Mondfinsternisse.

etwa 450 v.Chr.

PHILOLAOS von Kroton behauptet, im Zentrum der Welt läge ein Zentralfeuer, um das sich die Sonne und die Planeten drehen.

etwa 370 v.Chr.

EUDOXOS von Knidos entwickelt das Modell einer homozentrischen Sphäre und will damit die Bewegung der Planeten erklären.

etwa 350 v.Chr.

ARISTOTELES erkennt die Kreisförmigkeit des Erdschattens bei einer Mondfinsternis und leitet daraus die Kugelgestalt der Erde ab.

etwa 265 v.Chr..

ARISTARCHOS von Samos spricht als Erster von einem heliozentrischen Weltbild und benutzt geometrisches Wissen, um die Entfernungen von Sonne und Mond zu bestimmen, er beschriebt zudem die Bewegung der Erde um ihre eigene Achse und die Jahresbahn um die Sonne.

etwa 220 v.Chr.

ERATOSTHENES erkennt die Neigung der Ekliptik und berechnet den Erdumfang.

etwa 150 v.Chr.

HIPPARCHOS erstellt den ersten Himmelskatalog, verzeichnet in ihm Helligkeit und Position von Sternen und erkennt die Präzessionsbewegung der Erde.

etwa 150 n.Chr.

Claudius PTOLEMÄUS schreibt sein Werk "Syntaxis mathematike" (später "Almagest"), das 13 Bände umfasste, und beschreibt in ihm das astronomische Wissen seiner Zeit, er gilt als Begründer des geozentrischen Weltbildes.

Quelle: Martin Nepotil . Weitere gute Information in Englisch findet man bei Stefan Stenudd

Astronomie im Mittelalter

Die intensivere und stärker systematistierte Beobachtung des Himmels verbunden mit einer Verbesserung der Beobachtungsmöglichkeiten durch Fernrohre führte zu vielen neuen Erkenntnissen, die letztendlich zu einem Umsturz des Weltbildes führten. Im Wesentlichen beschränkte sich aber damals die Forschung noch auf unser Sonnensystem.

Zeit

Entdeckung

829 in Bagdad wird eine Sternwarte eingerichtet.
1000 in Kairo wird eine Sternwarte eingerichtet.
1440 Nikolaus von Kues (1401-1464) beschäftigte sich mit der Rotation der Erde und versuchte Ähnlichkeiten zwischen Erde und Himmelskörpern aufzufinden.
um 1470 Regiomontanus, eigentlich Johannes Müller, (1436-1476) stellte aufgrund verbesserter Beobachtungen Berechnungen über die Planetenbewegungen und die Jahreslänge an.
1582 Gregorianische Kalenderreform.

1584

Der große Mauerquadrant wird in Uranienborg in Dänemark aufgebaut.

Der Däne Tycho BRAHE (1546 - 1601), einer der bedeuternsten Himmelsbeobachter vor der Erfindung des Teleskops,  versucht einen Brückenschlag zwischen heliozentrischem und geozentrischem Weltbild und scheitert damit.

im 16. Jh.

Nikolaus KOPERNIKUS (1473 - 1543) kam zu der Erkenntnis, dass die Erde und die Planeten um die Sonne kreisen (heliozentrisches Weltbild). Sein Werk über die Bewegung der Himmelskörper wurde erst 1543 in Nürnberg veröffentlicht.

1596 FABRICIUS entdeckt die Helligkeitsschwankungen des Sterns Omikron Ceti.

1596

Veröffentlichung der ersten beiden Keplerschen Gesetze. Das dritte erschien erst 1619. In den drei Gesetzen erklärte, beschrieb und berechnete Johannes KEPLER (1571 - 1630) die Planetenbahnen als Ellipsen. Er stützte sich dabei besonders auf die genauen Sternbeobachtungen und Messungen von Tycho BRAHE. Kepler bestätigte das Copernicanische Weltbild.

1600 Giordano BRUNO (1543 - 1600) betrachtet das heliozentrische Weltbild als unumstößlich, geht davon aus, dass das Weltall unendlich sei und aus unendlich vielen Sonnen, Planeten und sogar Lebewesen besteht; er wird durch die Inquisition verurteilt und auf dem Scheiterhaufen verbrannt.
1608 der Holländer LIPPERSHEY erfindet das optische Fernrohr.
1612 Simon MARIUS beschreibt als Erster den Andromedanebel im Sternbild Andromeda.
1618 Cysat beschreibt als Erster den Orionnebel.

1632

Das Hauptwerk von Galileo GALILEI (1564-1642), einem Verfechter der Copernicanischen Lehre, erschien. Galilei baute ein Fernrohr, mit dem er die Unebenheiten der Mondoberfläche, die Sonnenflecken, 4 Jupitermonde, sowie die Phasen der Venus beobachtete. Ihm wurde von der Inquisition der Prozeß gemacht, der 1633 damit endete, daß Galilei der Copernicanischen Lehre abschwor und verbannt wurde.

1633 René DESCARTES (1596 - 1650) behauptet, das Universum sei ein Ergebnis von natürlichen Entwicklungsprozessen.
1661 GREGORY entwickelt das erste Spiegelteleskop

ab 1666

Isaac NEWTON (1643 - 1727), Professor für Mathematik in Cambridge, entdeckte die Farbaufspaltung des Sonnenlichtes. 1671 konstruierte er ein Spiegelteleskop. Mit dem Grundgesetz der Massenanziehung (Gravitationsgesetz) erklärte und berechnete er die Keplerschen Bahnen von Planeten und Monden und veröffentlich dies in seinem Werk "Philosophiae naturalis principia mathematica".

1669 PICARD kann durch eine Gradmessung in Paris einen sehr genauen Erdumfang angeben.
1671 CASSINI bestimmt die Abplattung der Erde, entdeckt vier Saturnmonde und die Hauptteilung des Saturnringes.
1673 Christian HUYGENS (1629-1695) baut die erste, äußerst genau gehende Pendeluhr.
1676 Olaf RÖMER (1644 - 1710) benutzt die Verfinsterung einzelner Jupitermonde für die Berechnung der Lichtgeschwindigkeit.
1679 Edmund HALLEY (1656-1742) erstellt den ersten Sternenkatalog des Südhimmels. Er nutzt Newtons Gravitationsgesetz und ist in der Lage, die Bahnen von Kometen zu berechnen, er stößt dabei auf den nach ihm benannten Kometen und dessen Wiedererscheinen im Jahr 1758. Er kann die Eigenbewegung von Fixsternen beschreiben.  
1681 DÖRFEL kann nachweisen, dass Kometen auf einer Parabel um die Sonne (als Brennpunkt) wandern.

Vergleich der Weltbilder

 
PTOLEMÄUS
KOPERNIKUS
KEPLER / NEWTON
Sonne
Tägliche und jährliche Kreisbewegung von Sphären, an welche die Sonne gebunden ist
In (geringer) Bewegung um den Schwerpunkt des Sonnensystems; die Mittelpunkte der Planetenbahnen fallen nicht mit dem Zentrum der Sonne zusammen
In (geringer) Bewegung; bezüglich der Planeten in einem Brennpunkt der elliptischen Planetenbahnen; Rotation der Sonne
Erde
In Ruhe im Weltenzentrum
Jährliche Kreisbewegung einer Sphäre, an welche die Erde mit täglicher Rotation gebunden ist
Tägliche Rotation, jährliche Ellipsenbewegung. Die Identifizierung mit einem Kreisel erklärt die Richtungskonstanz der Achse
Mond
Tägliche und monatliche Kreisbewegung um die Erde. Mittlere Entfernung 59·RE
Monatliche Bewegung um die Erde (feste Sphäre). Mittlere Entfernung 60· RE
Monatliche Ellipsenbahn (mit sehr viel Abweichung) um die Erde. Mittlere Entfernung 60·RE
Planeten
Tägliche, spezifische Kreisbewegung von mehreren Sphären, an welche die Planeten gebunden sind, um die Erde
Spezifische Kreisbewegung der Planetensphären um die Sonne
Spezifische Ellipsenbahnen um die Sonne, Rotation um die eigenen Achsen
Fixsterne
Tägliche Drehung einer Sphäre, auf der die Sterne festgeheftet sind
Fixsternsphäre in vollkommener Ruhe.
Ruhende Fixsterne in sehr unterschiedlichen Entfernungen (im 18. Jh. Entdeckung der Eigenbewegung)
Dimension des Alls
Entfernung Erde-Fixsterne: 20000·RE. Die Saturnsphäre ist dicht unterhalb der Fixsterne
Sonne Saturn: 10000·RE. Sonne-Fixsterne: > 1,4 Millionen RE
Kepler: Sonne-Saturn: 22000 RE (heute: 220000 RE.) Sonne-Fixsterne: 7 Milliarden RE
Instrumente
Quadrant; Dreistab
Quadrant; Dreistab
Ab Galilei: Fernrohr in Verbindung mit den Prinzipien der älteren Instrumente
Beobachtungs-
fehler
ca. 10 Bogenminuten
ca. 10 Bogenminuten
19. Jh.: 1 Bogensekunde 20 Jh.: 1/1000 Bogensekunden
Ursache der
Himmelsordnung
Keine dynamische Betrachtung im modernen Sinn. Unvollkommene Erde –
vollkommener Himmel
Noch keine dynamische Betrachtung.
Kepler: Analogie der Sonne als Kraftzentrum zu einem Magnetpol Ab Newton:
Allgemeine Gravitationskraft

Abbildungen auf dieser Seite:

PTOLEMÄUS: unbekannter Autor [Public domain], via Wikimedia Commons
KOPERNIKUS: unbekannter Autor [Public domain], via Wikimedia Commons
KEPLER: unbekannter Autor [Public domain], via Wikimedia Commons
NEWTON: von Sir Godfrey Kneller [Public domain], via Wikimedia Commons

Astronomie in der Moderne

Die thematische oder zeitliche Abrenzung zum Mittelalter ist eher willkürlich gewählt. Der nächste große Schub im astronomischen Wissen kam einerseits durch Verbesserung der Fernrohre und durch verstärkten Wissensaustausch der einzelnen Forschungsstätten zustande, vorallem aber durch die Ausnutzung der im Licht der Sterne selbst steckenden Information, die durch die von Frauenhofer gezeigte spektrale Zerlegung des Lichtes und die von Kirchhoff und Bunsen begründete Spektralanalyse ermöglicht wurde. Später kommen die Beobachtungen von Raumsonden und satellitengestützten Teleskopen in allen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums dazu. Die Nutzung der Rechenkapazitäten großer Rechnersysteme ermöglicht es, Simulationen bei Sternentwicklungen durchzuführen.

Zeit Entdeckung
1747 Bradley beschreibt die Nutation
1781 Wilhelm Herschel (1738-1822) entdeckte den Planeten Uranus, er erstellt einen Doppelsternkatalog und entdeckt die Eigenbewegung der Sonne und Herschel beschreibt den theoretischen Aufbau der Milchstraße
1784 Charles Messier (1730-1817) erstellt ein Verzeichnis von 103 "nebligen" Objekten, um sie nicht weiterhin mit Kometen verwechseln zu müssen, 61 dieser Objekte wurden von ihm selbst entdeckt,  Messier-Katalog
1785 Goodricke entdeckt Helligkeitsschwankungen bei Delta - Cephei
1794 Ernst Lorenz Friedrich Chladni (1756 - 1827) kann den Ursprung der Meteoriten beschreiben und weist ihre extraterrestrischen Herkunft nach
1799 Alexander von Humboldt beschreibt seine Beobachtungen des Meteorstroms der Leoniden
1801 Guiseppe Piazzi (1746 - 1826), Astronom in Palermo, entdeckt am 1. Januar "Ceres", den ersten Planetoiden
1814 der Münchner Joseph von Frauenhofer (1787 - 1826) schickt das Sonnenlicht durch ein Spektrum und findet über 500 Absorptionslinien
1821 Friedrich Wilhelm Bessel (1784 - 1846) aus Königsberg bestimmt Positionen von 32 000 Sternen im äquatorialen Koordinatensystem
1846 Johann G. Galle (1812-1910) entdeckte auf Grund von Unregelmäßigkeiten der Uranusbahn den Planeten Neptun
1851 Foucault führt seinen berühmten Pendelversuch erstmalig durch
1859/60 Gustav Robert Kirchhoff (1826-1887) und Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) entwickelten die Spektralanalyse. Aus der Farbaufspaltung des Sternenlichtes konnte man auf die chemische Zusammensetzung der Sterne schließen. Dies war der Beginn der nichtmechanischen Astrophysik.
1861 Karl Friedrich Zöllner erfindet das Photometer zur Messung der Intensität des Sternenlichtes. Er ist Mitbegründer der Astrophysik
1864 William Huygens (1824 - 1878) entdeckt Emissionslinien im Spektrum kosmischer Objekte und beginnt mit Messungen der Radialgeschwindigkeit von Sternen, die später von Vogel und Scheiner fortgesetzt werden.
1877 Asaph Hall (1829-1881) entdeckt die beiden Marsmonde
1879 Michelson bestimmt die Lichtgeschwindigkeit
1887 Max Wolf und E.E. Barnard fertigen erstmals fotographische Aufnahmen von kosmischen Objekten an.
1906 Karl Schwarzschild (1873 - 1916) stellt eine Theorie über Sternatmosphären auf
1913 Henry Norris Russell (1877 - 1957) stellt einen Zusammenhang der Zustandsgrößen von Sternen in seinem berühmten "Herzsprung Russel Diagramm" dar
1915 Albert Einstein (1879 - 1955) veröffentlicht die "Allgemeine Relativitätstheorie" und erstellt später eine Theorie eines statischen Universums.
1923 Edwin Powell Hubble (1889 - 1955) misst die Entfernung anderer Galaxien, entdeckt die Rotverschiebung und schließt auf eine Ausdehnung des Universums
1930 Clyde W. Tombaugh entdeckte den Planeten Pluto, den (bisher) letzten unseres Sonnensystems.
1931 Schmidt stellt ein Spiegelteleskop her, dass komafreie Abbildungen großer Felder ermöglicht
1932 Karl Guthe Jansky entdeckt die Radiostrahlung kosmischer Objekte
1937/38 Hans Albert Bethe (*1906) und Carl Friedrich von Weizsäcker (*1912) wiesen nach, dass in der Sonne eine Verschmelzung von Wasserstoffkernen zu Heliumkernen stattfindet.
1952 Schwarzschild und Sandage weisen durch Berechnungen nach, dass rote Riesensterne ein Stadium der Sternentwicklung sind.
1959 Mit Hilfe eines Raumflugkörpers werden erste Fotos der Mondrückseite gemacht.
1961 Juri Gagarin führt den ersten Raumflug eines Menschen durch.
1963 Maarten Schmidt entdeckt den ersten Quasar.
1967 Hewish und Bell entdecken den ersten Pulsar
1969 Neil Armstrong und Edwin Aldrin betreten als erste Menschen den Mond.
1976 Eine Marssonde sendet Bilder der Marsoberfläche zur Erde
1978 W. Christy entdeckt den Plutomond Charon.
1979 Eine Raumsonde entdeckt Ringe um den Planeten Jupiter und Schwefelvulkanismus auf seinem Mond Io.
1986 Nahaufnahmen des Planeten Uranus, dabei werden mindestens 10 Monde entdeckt.
1986 Durch Raumflugkörper wird der Halley´sche Komet näher erkundet.
1987 I. Shelon entdeckt eine Supernova in der Großen Magellanschen Wolke.
1989 Ein Raumflugkörper entdeckt Ringe um den Planeten Neptun und mindestens 6 Neptunmonde.
1989 Die Venussonde Magellan und der Astronomiesatellit Hipparchos starten.
1990 Das Hubble Space Telescop wird in Betrieb genommen. Dabei handelt es sich um das erste extraterrestrische Großteleskop.
1990 Der Röntgensatellit Rosat und die Jupitersonde Galileo starten.
1991 Der Satellit GRO zum Messen der Gamma-Strahlung im All wird gestartet.
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