Mechanik

Weltbilder, KEPLERsche Gesetze

Heliozentrisches Weltsystem

  • Wussten die alten Griechen, dass sich die Erde um die Sonne dreht?
  • Warum sprechen wir von der Kopernikanische Revolution?
  • Nach welchen Gesetzen bewegen sich die Planeten?

Heliozentrisches Weltsystem

Kopernikus schrieb in seinem Buch "DE REVOLUTIONIBUS ORBIUM COELESTIUM", dass der Mittelpunkt der Welt in der Nähe der Sonne sei. Das Buch erschien erst mit seinem Tod.

Die Abkehr vom geozentrischen Weltbild brachte zunächst vor allem eine Vereinfachung der Rechnung. Auch KOPERNIKUS kam noch nicht ohne Epizyklen aus, da er immer noch von Kreisbahnen und nicht von Ellipsen ausging. Die Zahl der Sphären reduzierte sich aber in seinem Modell erheblich. Außerdem konnte KOPERNIKUS die Umlaufdauern der Planeten ohne den Großen Aufwand des ptolemäischen Systems verstehen.

In der nebenstehenden Skizze siehst du die vereinfachte Planentenanordnung im sogenannten kopernikanischen System.

2 Rückläufige (retrogerade) Bewegung des Mars am Sternenhimmel

Die Erklärung der in der Animation in Abb. 2 dargestellten Schleifenbewegung der Planeten (retrogarade Bewegung) konnte KOPERNIKUS wesentlich nachvollziehbarer erklären als PTOLEMÄUS und dessen Vorgänger.

3 Erklärung der Schleifenbahnen durch die Bewegungen der Planeten um die Sonne und der Projektion der Beobachtungsrichtung auf den Sternenhintergrund

Das heliozentrische System erklärte auf sehr einfache Art einerseits die Schleifenbewegung der Planeten vor dem Sternenhintergrund und auch die Helligkeitsschwankungen der Planeten ist durch die unterschiedlichen Entfernungen zu erklären.

Wichtige Eigenschaften des kopernikanischen (heliozentrischen) Weltbildes:

  1. Der Mittelpunkt der Welt ist in der Nähe der Sonne.
  2. Die Fixsternspäre ist fest. Die Fixsterne ruhen in sehr großer Entfernung.
  3. Die Erde ist ein Planet, der einmal im Jahr um die Sonne läuft.
  4. Um die tägliche Bewegung der Sonne verstehen zu können, muss man eine tägliche Erdrotation um ihre Achse annehmen.
  5. Der Erdmond läuft auf einer Kreisbahn um die Erde.
  6. Alle Planeten bewegen sich nahezu in einer gemeinsamen Ebene, der Ekliptik.
  7. Die Rotationsachse der Erde bildet mit der Normalen (Senkrechten) auf die Ekliptik einen Winkel von 23,5°.
  8. Die Neigung der Rotationsachse der Erde bleibt während des Umlaufs um die Sonne gleich. Dadurch kommt es z.B. zur Ausbildung von Jahreszeiten auf der Nordhalbkugel.
4 Bewegung der Erde um die Sonne und Rotation der Erde um die Erdachse

Heliozentrisch oder Geozentrisch

Die Idee des Kopernikus war nicht neu. Auch Aristarch von Samos hat bereits 200 vor Christus das heliozentrische System gefordert. Aber der Einfluss von Aristoteles war so stark und manche "Erfahrung" sprach dagegen:

  1. Wenn die Erde um eine Achse dreht (was das heliozentrische System fordert), warum können sich dann Gegenstände auf der Erde halten und werden nicht weggeschleudert wie bei anderen Kreisbewegungen?
  2. Wenn die Erde um die Sonne kreist, warum bleiben dann die in der Luft fliegenden Vögel nicht zurück?
  3. Warum bleiben die Sterne stets an ihrem Platz, obwohl die Erde um die Sonne fliegt. Durch diese weiträumige Bewegung der müsste doch eine jahreszeitlich sich wiederholende gegenseitige Verschiebung der Fixsterne ergeben, da sich die Perspektive ändert? Dieser Parallaxe genannte Effekt war seinerzeit mangels geeigneter Fernrohre noch nicht beobachtbar. Heute bestimmt man aus dieser Parallaxe von wenigen Bogensekunden den Abstand der nahen Fixsterne.

 

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