Die Entwicklung unseres astronomischen Weltbilds

Antriebskräfte für die Beschäftigung mit Astronomie war in den Kulturen von China, Mittelamerika (Mayas), Ägypten und Babylon zunächst die Astrologie und das Bedürfnis nach einer genauen Zeitrechnung. ( Bestimmung des Zeitpunkts für die Aussaat)

Thales von Milet (* 624 v.Chr. , † 546 v.Chr.), der erste der sieben Weisen, ging noch von der Scheibengestalt der Erde aus, die auf dem Urmeer schwimmt. Auf Grund seiner, von den Babyloniern übernommenen astronomischen Kenntnisse des Saros-Zykluses von 18a 11,3 d, sagte er die Sonnenfinsternis vom 28.05.585 v.Chr. voraus.

Aber bereits Pythagoras von Samos (* 580 v.Chr., † 497 v.Chr.) sah die Erde als Kugel an. Sonne, Mond, die verschiedenen Planeten und die Fixsterne sind an durchsichtigen Kugelschalen, den sogenannten Sphären, befestigt und bewegen sich um die ruhende Erde. Bei der Bewegung der Gestirne entstehen die Sphärenklänge, wie bei den Schwingungen einer Saite.

Platon (* 427 v.Chr. , † 347 v.Chr.), übernahm das astronomische System der Pythagoräer und stellte eine zusätzliche Forderung auf: Alle Himmelskörper müssen sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit auf idealen Kreisen bewegen. Dieser Forderung widersprach, auch nach damaliger Kenntnis, allerdings die Realität.

Aristoteles (* um 384 v.Chr. , † um 322 v.Chr.) postulierte die Erkenntnis durch Nachdenken und schuf mit dem Satz vom ausgeschlossenen Dritten die Grundlage der abendländischen Logik. Als Schüler Platons propagierte auch er das pythagoräische Weltbild.

Aristarch von Samos (* um 315 v.Chr. , † 240 v.Chr.) erkannte die Mängel des bisherigen Systems. Er setzt als erster die Sonne ins Zentrum der Welt, um die die Erde und die anderen Planeten sich bewegen. Er erklärt damit die periodische Rückläufigkeit der Planeten und die periodischen Helligkeitsschwankungen von Merkur und Venus. Die tägliche Bewegung der Gestirne wird nach seiner Lehre durch die Drehung der Erde um ihre Achse vorgetäuscht. Er stirbt ohne einen Vertreter seiner Lehre zu hinterlassen.

Eratosthenes bestimmte ca. 220 v.Chr den Erdradius

An dem Tag, an dem das Sonnenlicht durch die Deckschicht in das Heiligste des Tempels leuchtete, wurde der Sonnenstand in Alexandria gemessen.
Nimmt man an, dass die Erde eine Kugel ist, so ergibt sich aus dem Kreisbogen von Alexandria nach Assuan (4500 Statien zu je ca. 180 m) und dem gemessenen Winkel von 7,2° für den Erdradius R = 6400 km.

Die Gelehrten zur Zeit Ptolemäus interpretierten die Ergebnisse des Eratosthenes anders.

Aus tan 7,2° = 810 km / d
lässt sich der Abstand der Sonne berechnen:
d = 6400 km

Ptolemäus (* um 85 n.Chr. , † um 160 n.Chr.) war ein Vertreter der Lehre Platons und Aristoteles. Er fasste das gesamte astronomische Wissen seiner Zeit, in seinem Werk ( Die große Syntax ) zusammen. Dieses Buch wurde in Europa unter dem arabischen Namen Almagest ( der Größte ) bekannt. Es enthielt u.a. das Sternenverzeichnis des Hipparch (* um 190 v.Chr. , † um 125 v.Chr.), der das Größenklassensystem für Sterne einführte und die Entfernung Erde-Mond bestimmte. Dieses ptolemäische Weltbild wurde später mit dem Weltbild der Antike gleichgesetzt.

In den folgenden Jahrhunderten wird selbst das Wissen um die Kugelgestalt der Erde wieder verdrängt. Mit dem Untergang Roms geht der Niedergang der Wissenschaften und ein Aufstieg der Pseudowissenschaften wie Astrologie und Alchimie einher. Es ist kein weiteres Beispiel in der Geschichte der Naturwissenschaften für ein derartig langes und stures Festhalten am Falschen bekannt. Durch das heliozentrische Weltbild schien die zentrale Rolle des Menschen in der Welt und damit der Machtanspruch und die Glaubenslehre der Kirche in Gefahr.
Im 13. Jh. n. Chr. wurden die Werke des Aristoteles ins Lateinische übersetzt und vornehmlich von Albertus Magnus und Thomas von Aquino in die christliche Philosophie der Scholastik aufgenommen. Jede von diesem Weltbild abweichende Meinung wurde als Ketzerei verfolgt.
Die fehlende Bereitschaft ein anderes Weltbild für denkbar zu erachten, war somit die stärkste Hemmnis für die weitere wissenschaftliche Entwicklung. Der Ruf der Wissenschaftsfeindlichkeit der christlichen Ideologien hat sich dadurch bis heute erhalten.

Im 15. Jh. wurde die Diskrepanz zwischen Beobachtung und Theorie unübersehbar.
1519-1522 umsegelte Magellan erstmals die Welt.

Kopernikus (* 1437 n.Chr. , † um 1543 n.Chr.) gab zwar den geozentrischen Standpunkt auf, blieb aber bei den Kreisbewegungen. Er konnte dadurch zwar das schneller und langsamer werden der Planeten erklären, für die Schleifenbewegungen brauchte aber auch er Epizykel. Das Kopernikanische System wurde dadurch noch komplizierter als das Ptolemäische. Insbesondere konnte Kopernikus nicht erklären, warum sich bei der angenommenen Bewegung der Erde keine scheinbare Lageänderung der Fixsterne untereinander ergab. Der Abstand Erde - Sonne war unbekannt, Sternentfernungen außerhalb des Vorstellbaren. (Alle Parallaxen sind kleiner als 1 Bogensekunde. Der nächstgelegene Fixstern hat eine Entfernung von 4,3 Lichtjahren.)

Die endgültige Entscheidung zwischen den Systemen wurde von Tycho Brahe (1546-1601) mit Messungen mit einer Präzision von 2 Bogenminuten (ohne Fernrohr) vorbereitet.

Auf Grund dieser Messungen postulierte Kepler (1571-1630):
1. Die Planetenbahnen sind Ellipsen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht.
2. Der von der Sonne zum Planeten gezogene Fahrstrahl überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen.
3. Die Quadrate der Umlaufzeiten verhalten sich wie die Kuben der großen Achsen.
Die Berechnungen Keplers wurden zwar allgemein anerkannt, nicht aber die Voraussetzungen auf denen diese Rechnungen basierten.

Erst als Galilei (1564-1642) sein Fernrohr auf den Mond richtete und sah, dass dessen Oberfläche Gebirge aufwies wie die Erde und nachdem er die ersten vier Monde des Jupiters, die Sonnenflecken und die Phasen der Venus entdeckt hatte, begann das heliozentrische Weltbild sich durchzusetzen.

Newton (1643 - 1727) konnte aus dem Gravitationsgesetz das 3. Keplergesetz herleiten.

Olaf Römer (1676) fand bei Beobachtung der Jupitermonde, dass die Lichtgeschwindigkeit endlich sein muss (keine Messung).

Bradly (1725) entdeckte die Aberration.

F.W. Bessel (1784 - 1846) gelang die erste Parallaxenmessung am Stern 61 Cygni.

Fizeau konnte 1849 die Lichtgeschwindigkeit bestimmen.

Grundsätzlich besteht keine Möglichkeit aus rein geometrischen Gründen das geozentrische Weltbild zu widerlegen. Widersprüche zu diesem Weltbild entstehen erst durch physikalische Gesetze wie dem Gesetz von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, dem Gravitationsgesetz und dem Gesetz der Zentripetalkraft. Auch die Sonne steht nach moderner Auffassung weder im Mittelpunkt der Milchstraße, unserer Galaxis, noch gar im Mittelpunkt der Welt.
Die scheinbare Schleifenbewegungen der Planeten entstehen durch die Neigung der Erdachse gegen die Rotationsfläche Erde-Sonne.
Da die Erdachse außerdem noch auf einem Kegelmantel (wie ein Kreisel) präzediert (T = 26 000 a) ändert sich die Lage der Sternbilder noch zusätzlich. Die Tierkreiszeichen und die Sternbilder, von denen sie einst Namen und Bedeutung erhalten hatten, fallen heutzutage nicht mehr zusammen, sie sind um etwa 1 Tierkreiszeichen (30°) gegeneinander verschoben.
Durch Vergleich von Astrophotographien kann man erkennen, dass auch die Lage der Sterne untereinander und ihre jeweilige Helligkeit nicht unveränderlich ist.

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