Sonnensystem und Weltraum E-Book

Peter Gilch

• Herausgeber: tredition
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 284

Veröffentlichungsjahr: 2018

Beschreibung

Mit Hilfe von Illustrationen, Bildern und Diagrammen wird dem Leser alles Wissenswertes über den Weltraum vom Sonnensystem aus gehend bis hin zu fernen Galaxien erklärt.

Leseprobe

Peter Gilch

Sonnensystem und Weltraum

Mit 188 Abbildungen

Autor: Peter GilchUmschlaggestaltung: Peter GilchGesamtherstellung: Tredition-Verlag

ISBN978-3-7469-6024-1 (Paperbook)978-3-7469-6025-8 (Hardcover)978-3-7469-6026-5 (e-Book)

Vorwort

Dieses Buch wurde für diejenigen Leser geschrieben, die vom Sternenhimmel fasziniert sind und mehr darüber wissen wollen bzw. ihre ersten Beobachtungen am Sternenhimmel mit einem Teleskop durchführen möchten.

Mit Hilfe von Illustrationen, Bildern und Diagrammen möchte ich dem Leser alles Wissenswerte über die Objekte in unserer nächsten Umgebung im Weltraum, vom Sonnensystem aus bis hin zu fernen Galaxien, näherbringen.

Mit der Hoffnung, dass dieses Buch dem Leser nicht nur als eine Quelle für wissenschaftliche Informationen dient, sondern bei ihm durch das Betrachten der Planeten- oder Mondbilder eine gewisse Faszination hervorruft, wünsche der Autor allen viel Spaß und angenehme Stunden.

Inhaltsverzeichnis

1 Entwicklung der Astronomie

1.1 Sumerische Astronomie

1.2 Steinzeitliche Astronomie

1.3 Babylonische Astronomie

1.4 Griechische Astronomie

1.5 Arabische Astronomie

1.6 Mittelalterliche Astronomie

1.7 Moderne Astronomie

2 Entstehung der Astronomie

3 Sonnensystem

3.1 Aufbau des Sonnensystems

3.2 Planeten im Sonnensystems

3.3 Monde, die Satelliten der Planeten im Sonnensystem

3.4 Kometen, Asteroiden und Meteore im Sonnensystem

3.5 Bewegungen der Planeten und Asteroiden im Sonnensystem

3.6 Das interplanetarische Medium

3.7 Lage des Sonnensystems im Universum

4 Sonne

4.1 Aufbau der Sonne

4.2 Erforschung der Sonne

4.3 Zukunft und Ende der Sonne

5 Merkur

5.1 Aufbau des Merkurs

5.2 Entstehung des Merkurs

5.3 Zukünftige Erforschung des Merkurs

6 Venus

6.1 Aufbau der Venus

6.2 Zukünftige Erforschung der Venus

7 Erde

7.1 Aufbau der Erde

7.2 Erforschung der Erde

7.3 Der Mond

7.4 Aufbau des Mondes

7.5 Entstehung des Mondes

7.6 Erforschung des Mondes

8 Mars

8.1 Aufbau des Mars

8.2 Gibt es Leben auf dem Mars?

8.3 Erforschung des Mars

8.4 Phobos

8.5 Deimos

9 Jupiter

9.1 Aufbau des Jupiter

9.2 Erforschung des Jupiter

9.3 Methis

9.4 Andrastea

9.5 Amalthea

9.6 Thebe

9.7 Io

9.8 Europa

9.9 Ganymed

9.10 Kallisto

9.11 Jupiters äußere Monde Leda, Himalia, Lysithea, Elara, Ananka, Carme, Pasiphae, Sinope, S1999 J1

10 Saturn

10.1 Aufbau des Saturn

10.2 Erforschung des Saturn

10.3 Pan

10.4 Atlas

10.5 Prometheus

10.6 Pandora

10.7 Epimetheus

10.8 Janus

10.9 Mimas

10.10 Enceladus

10.11 Tethys

10.12 Telesto

10.13 Calypso

10.14 Dione

10.15 Helene

10.16 Rhea

10.17 Titan

10.18 Hyperion

10.19 Iapetus

10.20 Phoebe

10.21 Neue Saturnmonde

11 Uranus

11.1 Erforschung des Uranus

11.2 Cordelia

11.3 Ophelia

11.4 Bianca

11.5 Cressida

11.6 Desdemona

11.7 Julia

11.8 Portia

11.9 Rosalind

11.10 Belinda

11.11 Puck

11.12 Miranda

11.13 Ariel

11.14 Umbriel

11.15 Titania

11.16 Oberon

11.17 Neue Monde des Uranus

12 Neptun

12.1 Naiad

12.2 Thalassa

12.3 Despina

12.4 Galatea

12.5 Larissa

12.6 Proteus

12.7 Triton

12.8 Nereide

13 Zwergplaneten

13.1 Ceres

13.2 Pluto und Charon

13.3 Eris

13.4 Makemake

13.5 Haumea

13.6 Sedna

14 Asteroiden

14.1 Aufbau, Entdeckung und Klassifizierung

14.2 Erforschung

15 Kometen

15.1 Aufbau, Entdeckung und Klassifizierung

15.2 Erforschung

16 Meteore und Meteoriten

16.1 Aufbau, Entdeckung und Klassifizierung

17 Kosmische Objekte

17.1 Sterne

17.2 Doppel- und Mehrfachsterne

17.3 Veränderliche Sterne

17.4 Schwarzes Loch und Quasar

17.5 Sternenhaufen

17.6 Nebel

17.7 Galaxien

17.8 Universum

Bildnachweis

1 Entwicklung der Astronomie

Wenn sich auch die Wissenschaft der Astronomie in den letzten 5000 Jahren entwickelt hat, so können wir davon ausgehen, dass sich die Menschheit seit Beginn ihrer Existenz vor über zwei Millionen Jahren mit den Gestirnen und mit der Struktur des Universums beschäftigt hat. Dies belegen auch Felsen- bzw. Höhlenzeichnungen (s. Abb. 1) rund um den Globus, deren Entstehung weit vor dieser Zeitspanne datiert worden sind.

Die weltweit älteste Himmels- darstellung1) wurde 1998 bei Sondierungsarbeiten an der Decke in einem Grab beim kleinen japanischen Ort Asuka gefunden. Die Karte beinhaltet 68 Sternbilder mit deren Ster- nenpositionen. Die Bewegungen der Sterne sowie der Weg der Sonne werden durch Kreise dargestellt.

Abbildung 1 Sternenkarte1

Aus den kultischen Handlungen der ersten Jahrtausende entwickelte sich im Laufe der Zeit die heutige Astronomie als exakte Wissenschaft. Vermutlich war es nicht nur Neugier, die die alten Völker zu der Beobachtung der Himmelsphänomene, Tag und Nacht, Sonne Mond und Sterne, führte. Vielmehr wurde es für diese Völker zur Notwendigkeit den genauen Zeitpunkt für die Saat und die Ernte sowie die Richtungen und Standorte auf langen See- und Landreisen bestimmen zu können. Der Himmel zeigten den alten Völkern viele regelmäßige Erscheinungen, wie die Trennung von Tag und Nacht durch die helle Sonne, die jeden Morgen im Osten aufgeht und während des Tages über den Himmel in die entgegen gesetzte Richtung nach Westen hin bewegt, wo sie dann unter geht.

Außerdem waren nachts die Sterne zu sehen, die sich wie die Sonne auf regelmäßigen Bahnen bewegen. Dabei stellte sie fest, dass dauerhafte Sternengruppen, die man Sternbilder nannte, sich scheinbar um einen festen Punkt am Himmel, dem nördlichen Himmelspol, drehend bewegen. In den nördlichen gemäßigten Zonen bemerkte man, dass die Tag- und Nachtdauer unterschiedlich lang war. An langen Tagen ging die Sonne im Nordosten auf und stand mittags hoch am Himmel und an Tagen mit langen Nächten ging die Sonne im Südosten auf und stieg nicht so hoch. Durch die Beobachtung von Sternen, die nach Sonnenuntergang im Westen oder vor Sonnenaufgang im Osten zu sehen sind, wurde festgestellt, dass sich die Position der Sonne zu den Sternen allmählich ändert. Weiterhin konnten die Menschen mit bloßem Auge beobachten, dass sich die Sonne, der Mond und fünf helle Planeten, Merkur, Mars, Venus, Jupiter und Saturn, auf einer engen Bahn, die der Tierkreis genannt wurde, über die Sternenkuppel bewegen. Der Mond durchquerte den Tierkreis schnell und über holt dabei die Sonne in einem Turnus von 29,5 Tage. Diesen Zeitraum nennt man synodaler Monat. Die alten Völker versuchten die Tage und Monate oder Jahre in ein zusammenhängendes Zeitsystem zu bringen. In diesen ersten Kalendern wurden den Monaten verschiedene Anzahlen von Tagen zugeordnet. Dabei stellte sich dann heraus, dass die durchschnittlichen Daten fast den tatsächlichen Werten entsprechen. So sieht der moderne Kalender 97 Schaltjahre in einem Zeitraum von 400 Jahren vor und es ergibt sich für ein Jahr im Durchschnitt 365,2425 Tage, was ziemlich genau dem astronomischen Wert von 365,2422 entspricht.

lm Gegensatz zur Sonne und Mond, die den Tierkreis immer von Westen nach Osten durchziehen, bewegen sich die fünf hellen Planeten, normalerweise vor dem Hintergrund der Sterne auch nach Osten, unterschiedlich lange nach Westen oder rückwärts. Deshalb erscheint es uns Menschen so, als ob die Planeten ihren Kurs nach Osten unberechenbar gestalten und Schleifen auf ihren Weg einlegen würden.

Schon seit dem Altertum glaubten die Menschen, dass bestimmte Ereignisse am Himmel, wie etwa die Bewegungen der Planeten oder das Erscheinen eines Kometen, mit ihrem Schicksal eng verbunden wären. Dies führte zur Astrologie, der Entwicklung von mathematischen Aufzeichnungen zur Vorausberechnung von Planetenbewegungen.

1.1Sumerische Astronomie

Vor etwa 5000 lebten in Vorderasien die Sumerer und hinterließen uns die ersten schriftlichen Gedanken über unser Sonnensystem. Für die Sumerer war die Erde der Mittelpunkt des Universums und zwar als flache und nicht bewegliche Scheibe.

In ihrer Vorstellung war der Himmel eine Blechkuppel in der die Götter die Sterne, die Sonne, den Mond und die fünf hellen Planeten, Merkur, Mars, Venus, Jupiter und Saturn je nach Belieben umher schoben. Die Sumerer erkannten schon die unterschiedliche Größe der leuchtenden Objekte, es schien aber für sie, als ob sich alle etwa im gleichen Abstand zur Erde bewegen. Hinter der Blechkuppel glaubten sie, befände sich nichts mehr.

1.2Steinzeitliche Astronomie

Die Menschen bauten zunächst einfache, dann vollkommenere Vorrichtungen, um den Lauf der Sonne, des Mondes und der Planeten zu beobachten. Ein Beispiel dafür ist die aus monumentalen Trilithen erbaute Anlage in Stonehenge (s. Abb. 2), die sich in der Grafschaft Wiltshire unweit Salisbury in England befindet (ca. 130 km westlich von London entfernt).

Stonehenge wurde in drei Bauphasen erschaffen. Graben und Fundament wurden etwa auf das Jahr 2800 vor Christus datiert. Die heute noch sichtbare Gruppe eines 30 Meter durchmessenden Kreises von aufrechtstehenden Sandstein-Megalith Blöcke entstand um das Jahr 2000 vor Christus.

Einige der Blöcke bilden vordere und rückwärtige Markierungen, die mit erstaunlicher Genauigkeit auf besondere Auf- und Untergangspunkte für Sonne und Mond hinweisen.

In der am 26. Oktober 1963 erscheinenden naturwissenschaftlichen Zeitung ‚‚Nature" gab der Astronom Gerald Hawkins, vom Smithsonian Astrophysica Observatory, Massachusetts, seine Forschungsergebnisse über Stonehenge bekannt. Dabei stellte er fest, dass 24 Richtungsbauten und Sichtmöglichkeiten auf astronomische Zusammenhänge hinwiesen.

Hawkins war der Überzeugung, dass die 56 Aubrey-Löcher (benannt nach ihrem Entdecker, John Aubrey) untereinander in geraden Linien und mit dem Fersenstein, aber auch mit den Trilithen und den ‚‚Blausteinen" in Verbindung stehen. Danach gab er in einen Computer 1740 möglich Verbindungslinien ein und ließ diese daraufhin prüfen, ob bestimmte Linien häufiger in Konnex

Abbildung 2 Stonehenge

mit Gestirnen stehen, als es der Zufall erwarten lässt. Das Ergebnis war verblüffend. Es stellte sich heraus, dass Stonehenge früher als eine große Sternwarte diente, mit deren Hilfe sich ganze Ketten von astronomischen Voraussagungen machen ließen. So wussten z.B. die steinzeitlichen Astronomen, dass der Mond in genau 18,61 Jahren zwischen einem nördlichsten und einem südlichsten Punkt pendelt. Vom Zentrum des Steinringes aus konnten sie über dem Fersenstein den Sonnenaufgang zur Sommersonnenwende beobachten.

1.3Babylonische Astronomie

Die Ersten, die einen vollkommenen Kalender erstellten, waren etwa 400 v Chr. die Babylonier. Dazu erforschten sie Sonne und Mond. Als ersten Tag eines Monats bezeichneten sie den Tag nach dem Neumond, wenn also der zunehmende Mond zum ersten Mal nach Sonnenuntergang erscheint. Ursprünglich wurde dieser Tag durch Beobachtung ermittelt, später aber wollten die Babylonier ihn vorausberechnen.

Sie bemerkten auch die unregelmäßigen Geschwindigkeiten, mit der sich Sonne und Mond von Westen nach Osten über den Tierkreis bewegten. Dabei entdeckten sie auch, dass sich Sonne und Mond auf der Hälfte ihrer Bahn mit zunehmender Geschwindigkeit bewegen, bis sie eine bestimmte höchste Geschwindigkeit erreichen, dann langsamer werden und zu ihrer Ausgangsgeschwindigkeit zurückkehren. Diesen Zyklus versuchten die Babylonier arithmetisch darzustellen, indem sie dem Mond zwei verschiedene Geschwindigkeiten zuordneten, nämliche eine feste Geschwindigkeit für die erste Hälfte und eine andere feste Geschwindigkeit für die zweite Hälfte des Zyklus. Diese mathematische Methode verfeinerten sie dann später, indem sie die Geschwindigkeit des Mondes als Faktor darstellten. Dieser Faktor wächst während des ersten Umlaufs linear vom Minimum auf das Maximum an und nimmt dann bis zum Ende des Zyklus auf das Minimum ab. Mit diesen Berechnungen der Mond- und Sonnenbewegungen konnten die babylonischen Astronomen die Zeit des Neumonds und somit den Anfang des neuen Monats vorhersagen. Aus diesen Berechnungen ergaben sich auch die jeweiligen Positionen der Sonne und des Mondes für jeden Tag.

Nachdem Archäologen Hunderte von Tontafeln mit diesen Berechnungen ausgegraben haben, wurde festgestellt, dass die Babylonier auf ähnliche Art und Weise die Positionen der Planeten und ihre Bewegungen nach Osten und Westen berechnen und darstellen konnten. Einige dieser Tafeln wurden in den Städten Babylon und Uruk, die am Fluss Euphrat lagen, ausgegraben und trugen die Namen der damaligen Astronomen, wie z.B. Naburiannu (ca.491v Chr.) oder Kidinnu (ca. 379 v Chr.). Vielleicht waren es genau diese beiden Astronomen, die dieses Berechnungsschema damals entdeckt hatten.

1.4Griechische Astronomie

Bedeutende theoretische Beiträge zur Astronomie wurden von den Griechen geliefert, wie die Beziehung von Homers Odyssee auf die Sternbilder des Großen Bären, des Orion und der Plejaden. Er beschreibt auch darin, wie man sich bei der Navigation an den Sternen orientieren kann. Hesiod informierte in einem seiner Werke (Erga) die Bauern darüber, welche Sternbilder zu verschiedenen Jahreszeiten vor dem Morgengrauen aufgehen, um auf die richtigen Zeitpunkte zum Pflügen, Säen und Ernten hinzuweisen.

Griechische Naturforscher begannen etwa 600 v Chr. mit der systematischen Erforschung des Himmels. Eine Legende von damals erzählt, dass Thales die totale Sonnenfinsternis am 28. Mai 585 v Chr. vorhersagte. Der Grieche Aristoteles kam zu der Erkenntnis, dass die Erde wahrscheinlich rund sei, da der Schatten der Erde eine Rundung zeigte, wenn er während der Mondfinsternis auf die Mondscheibe fiel.

Um etwa 450 v. Chr. begannen die Griechen mit Untersuchungen der Planetenbewegungen. Der Pythagoreer Philolaos nahm an, dass sich Erde, Sonne, Mond und die Planeten um ein zentrales Feuer, das durch eine dazwischen liegende Gegenerde verborgen wurde, bewegen. Er glaubte auch, dass die Drehung der Erde um dieses Feuer in einem Zeitraum von 24 Stunden für die tägliche Bewegung Sonne und der Sterne verantwortlich ist.

Um 370 v. Chr.wurden diese Bewegungen vom damaligen Astronomen Eudoxos von Knidos mit einer großen Kugel, die sich einmal am Tag um die Erde drehte, erklärt. Auf der Innenseite dieser Kugel befänden sich die Sterne und zur Deutung der Planetenbewegungen nahm er an, dass innerhalb der Sternenkugel die Planeten auf mehreren miteinander verbundenen durchsichtigen Kugeln befestigt seien und diese Kugeln sich unterschiedlich drehen würden.

Ein anderer griechischer Himmelsgelehrter Aristarch, 310 -230 v Chr., war auch ein Meister der Geometrie. Während einer Mondfinsternis fiel Aristarch die Größe des Erdschattens auf dem Mond fest und ermittelte mit seinen Winkelmessungen, dass die Sonne sehr viel größer sein musste als die Erde und sie viel weiter von der Erde entfernt sein musste als der Mond.

Aufgrund seiner Erkenntnisse von der Größe der Sonne versuchte Aristarch die Bewegungen am Himmel zu erklären und stellte die erste revolutionäre Theorie auf, die unter der Bezeichnung „geozentrisches System" bekannt ist und für ungefähr 2000 Jahre praktisch unangefochten blieb. Die Theorie von Aristarch aus Samos besagt, dass sich die Erde alle24 Stunden um die eigene Achse dreht und zusammen mit den anderen Planeten um die Sonne kreist. Die Planeten bezeichnete er in seiner These aber dabei als Sterne.

Seine Erkenntnisse hielt er in Schriften fest, die bis auf eine alle der Nachwelt erhalten blieben. In einer dieser Schriften erörterte er bestimmte Hypothesen, wie die, dass die Fixsterne und die Sonne an einem Ort feststehen und das die Erde die Sonne in einer Kreisbahn umläuft und die Sonne den Mittelpunkt der Kreisbahn bildet.

Ein weiterer hervorragender griechischer Astronom war Hipparch von Nicäa, der etwa 150 v. Chr. auf Rhodos ein eigenes Observatorium errichtete. Dort baute er einige Instrumente, wie Astrolabien (s. Abb. 3) und Armillarsphären (s. Abb. 4), mit deren Hilfe er Entfernungsbeziehungen zwischen

Abbildung 3 Die Benutzung dieses Astrolabiums aus Messing war nicht einfach. Sie dienten zur Positions- bestimmung von Himmelskörpern und bestehen aus einem mit Gradzahlen markierten Kreis mit einem beweglichen Schenkel, der drehbar am Kreis- mittelpunkt befestigt ist

den einzelnen Himmelskörpern aufstellte sowie die Größe einiger nahe gelegenen Objekte bestimmte. Hipparch ermittelte die Positionen von ungefähr 850 Sternen und benutzte die daraus resultierende Sternkarte als Basis für seine Messungen der Planetenbewegungen. Er berechnete die Entfernung Erde - Mond und kam bis auf wenige Kilometer an den tatsächlichen Wert heran. Außerdem entwickelte er eine Methode mit der man die Stellungen von Sonne und Mond für das ganze Jahr vorausberechnen konnte.

Abbildung 4 Diese Armillarsphäre hat als Mittelpunkt die Erde. Diese Instrumente stellten die Großkreise, wie die Ekliptik und den Himmelsäquator sowie andere Himmelskreise dar und dienten zur Ortsbestimmung von Sternen.

Der bekannteste antike griechische Astronom war wohl Claudius Ptolemäus, der im 2. Jahrhundert n. Chr. lebte, obwohl seine Hypothesen falsch waren. Ptolemäus verwarf die Thesen von Aristarch und stellte in seiner Hauptthese, das Ptolemäische System (s. Abb. 5), die Erde als feststehenden Mittelpunkt im Universum dar, um die sich die Sterne in immer größer werdenden konzentrischen Kreisen bewegen.

Ptolemäus benannte zahllose Sterne und die Sternbilder und ihm war auch schon bekannt, dass die Sterne im Gegensatz zu den Planeten in stets gleichen Bahnen über den Nachthimmel wandern. Ihm fiel auf, dass die Planeten oft eine rückläufige oder retrograde Bewegung machten und die äußeren Planeten sogar periodisch wiederkehrende Schleifen zogen. Dieses Phänomen erklären Ptolemäus folgendermaßen in seiner These: Jeder Himmelskörper bewegt sich gleichmäßig auf einer zweiten Kreisbahn, einem so genannten Epizyklus, dessen Mittelpunkt auf der ersten Kreisbahn liegt. Durch sorgfältige Wahl von Durchmesser und Geschwindigkeit der zwei Kreisbewegungen, die den einzelnen Himmelskörpern zugewiesen wurden, ließ sich die beobachtete Bewegung darstellen. In einigen Fällen war sogar noch eine dritte Kreisbahn erforderlich. Dieses Verfahren beschrieb Ptolemäus in seinem frühen Werk „Größte Syntaxis" (Almagest), dass aus 13 Bänden bestand. Dieses Werk, das zugleich eine Darstellung des gesamten astronomischen Wissens enthielt, überdauerte bis ins Mittelalter, wo es zum Rückgrat des „Römisch-Katholischen Dogmas" über das Wesen des Universums wurde. Dieses Dogma besagte, dass durch den Ratschluss Gottes die Erde als ruhender Pol im Mittelpunkt aller Dinge liege, umgeben vom Himmel in seiner absoluten Vollkommenheit, so wie ihn auch Ptolemäus definiert hatte.

Abbildung 5 Darstellung der Ptolemäischen These mit der Erde als Mittelpunkt der Welt, umkreist von Sonne, Mond und den Planeten und begrenzt durch die Sphäre von Fixsternen.

1.5Arabische Astronomie

lm 9. Und 10. Jahrhundert erstellten arabische Astronomen neue Sternverzeichnisse und entwickelten danach Tabellen mit den Planetenbewegungen. lm 13. Jahrhundert kamen dann arabische Übersetzungen vom Almagest (abgeleitet vom Arabischen al-mağisṭī) des Ptolemäus nach Westeuropa. Dort begnügte man sich am Anfang damit Tabellen der Planetenbewegungen nach dem System von Ptolemäus zu erstellen. Es entstanden dabei kurze und allgemeinverständliche Berichte über seine Theorien.

1.6Mittelalterliche Astronomie

Die bis zum Mittelalter gültige These von Ptolemäus wurde erst durch den polnischen Astronomen Nikolaus Kopernikus widerlegt. Dieser wurde 1473 als Sohn einer Kaufmannsfamilie in Thom, Polen, geboren. Er studierte in einer Zeit, in der Polen eine Blütezeit der Wissenschaften und Kultur erlebte, an der Universität in Krakau (Kraköw). lm Jahre1496 ging er nach Italien und studierte dort 10 Jahre lang Kirchenrecht, Medizin und Astronomie. Nach seiner Heimkehr nach Polen nahm er bei seinem Onkel, einem Bischof, die Stelle des Privatsekretärs und Leibarztes ein und entwickelte innerhalb von 20 Jahren, in denen er den Himmel erforschte und seine Beobachtungen sammelte, seine für damalige Zeiten höchst radikale These der Himmelsordnung. Er setzte sich dabei kritisch mit der Ptolemäischen Theorie eines geozentrischen Universums auseinander. Er wählte beispielsweise anstelle der Erde die Sonne als Zentralgestirn und begann daran zu glauben, dass die Erde sich im Universum bewegt.

Kopernikus zog sich mit seinen privaten Aufzeichnungen 1531 in den Stiftsturm von Frauenburg zurück und vollendete dort sein astronomisches Werk 1533. Dieses Werk, das den Titel ‚‚De revolulionibus orbium coelestium libri VI" (= Sechs Bücher über die Umläufe der Himmelskörper), unterzeichnete er mit der lateinischen Form seines Namens, Copernicus. Er schrieb in seinem Werk "Wie auf einem Königsthron herrscht die Sonne über die Familie der Planeten, die sie umkreisen". Genau wie Aristarch versetzte Kopernikus die Erde zurück neben die anderen Planeten und stellte fest, dass der Mond der einzige Himmelskörper ist, der sich um die Erde bewegt. Aus dem stetigen Wechsel von Tag und Nacht folgerte er, dass die Erde sich um die eigene Achse dreht.

lm Gegensatz zu Aristarch ging Kopernikus dann einen Schritt weiter und rückte die Planeten an ihre richtige Stelle und ließ ihre Bewegungen mit der richtigen relativen Geschwindigkeit innerhalb des Sonnensystems vollziehen. Mit diesem Aufbau (s. Abb. 6) des Sonnensystems konnten einige der scheinbar widersprüchlichen Planetenbahnen erklärt werden. So schienen sich die äußeren Planeten rückläufig zu bewegen, weil die Erde auf ihrer kleineren Umlaufbahn schneller als diese Planeten die Sonne umlief und so der Eindruck entstand, dass sie gegen den fernen Hintergrund der Sterne zurückwich.

Abbildung 6 Kopernikus machte in seiner These die Sonne zum Mittel- punkt, um die die Erde mit dem Mond und die übrigen Planeten kreisen. Kopernikus glaubte auch noch an die runden Planetenbahnen und hielt deshalb an die Epizyklen des Ptolemä- ischen Weltbilds fest.

Als Kopernikus 1543 an den Folgen eines Schlaganfalles starb, erlebte er nicht mehr, dass sein Werk, obwohl es teilweise auf Erkenntnisse anderer beruhte und einige Ungenauigkeiten enthielt, heftigen Streit zwischen der Kirche und den Naturwissenschaften auslöste. Die größte Ungenauigkeit bestand darin, dass sich die Planeten auf Kreisbahnen bewegen. Kopernikus behalf sich deshalb mit Epizyklen, um einige der auffälligen Planetenbahnabweichungen zu erklären.

Um 1600 begann eine Epoche großer Entdeckungen und Erfindungen und dies, obwohl die Kirche über die Einmischung der Astronomie in ihre Lehre sehr erzürnt war. Dies zeigte auch die Verbrennung des Gelehrten Giordano Bruno auf dem Scheiterhaufen, nur weil er behauptete, dass es außer der Erde im Universum noch andere bewohnte Planeten geben könnte.

Ein weiterer bekannter Astronom des Mittelalters war Johannes Kepler, der durch Zufall in den Besitz von unschätzbaren Daten über die Planetenbewegungen kam, die vom in Prag arbeiteten Tycho Brahe stammten, einem dänischen Himmelsbeobachter, bei dem Kepler als Gehilfe arbeitete. Kepler hatte vorher selbst ein Modell unseres Sonnensystems entwickelt, das auf einem Zusammenhang zwischen Planetenbahnen und den fünf regelmäßigen oder platonischen Körpern der Geometrie basierte. Nachdem Brahe gestorben war, übernahm Kepler dessen Aufzeichnungen und entdeckte in Brahes Aufzeichnungen, die sich mit dem rätselhaften Bahnverlauf des Planeten Mars befassten, Hinweise darauf, dass sich die Planeten in ellipsoiden Bahnen um die Sonne bewegen.

In der ‚‚Astronomia nova" (=Neue Astronomie) veröffentlichte Kepler acht Jahre später zwei Gesetze. Das erste Gesetz besagte, dass sich die Planeten in einer Ellipse um die Sonne bewegen, wobei die Sonne einen der zwei Brennpunkte bildet. Das zweite Gesetz lautete, dass sich ein Planet am schnellsten im sonnennächsten und am langsamsten im sonnenfernsten Punkt seiner Umlaufbahn bewegt (s. Abb. 7). In seinem Werk ‚‚Harmonice mundi libriV" (=Weltharmonie in fünf Büchern) stellte Kepler sein drittes Gesetz auf, demzufolge sich die Quadrate der Umlaufzeiten der Planeten wie die dritte Potenz der großen Halbachsen ihrer Bahnellipsen verhalten. Diese Gleichung half Kepler bei der Berechnung der relativen Abstände zwischen der Sonne und den Planeten. Als Normwert nahm er die mittlere Entfernung zwischen Erde und Sonne und bezeichnete diese als Astronomische Einheit (AE). Die ihm bekannten Umlaufzeiten von Erde und Mars dienten ihm zur fast exakten Bestimmung des Abstandes Mars – Sonne mit 1,523 AE. Die drei Gesetze von Kepler erklärten fast alle Ungereimtheiten der Planetenbewegungen.

Abbildung 7Der Einfluss der Sonne auf die Bahngeschwindigkeit der Planeten erklärt, warum der Planet für die Strecke zwischen den Punkten bei A genauso lange benötigt wie für die Strecke zwischen den Punkten bei B.

Kepler wurde später wegen Ketzerei exkommuniziert und starb verarmt im Jahre 1630.

Zur gleichen Zeit wie Kepler lebte in Italien Galileo Galilei, der ebenfalls ein Gegner der Ptolemäischen Theorie war. Als Keplers „Astronomia nova“ erschien lebte Galilei in Padua, lehrte Mathematik und Astronom an der dortigen Universität und erfuhr von der holländischen Erfindung des ersten Linsenfernrohres. Er baute dieses Fernrohr nach und erreicht damit sogar eine 32fache Vergrößerung.

Mit diesem Fernrohr sah Galilei, dass die Venus sämtliche Lichtphasen von der schmalen Sichel bis zur vollen Scheibe durchlief. Dies bewies ihm, dass die ptolemäische Theorie falsch war, da in dem ptolemäischen System von Epizyklen, bei dem sich die Sonne stets in größerer Entfernung als die Venus befand und beide die Erde umkreisten, konnte die Venus nie über eine dünne Sichel hinauswachsen.

1610 entdeckte Galilei durch sein Fernrohr gleichzeitig den Planeten Jupiter und vier seiner Monde. Weiterhin entdeckte er auf der Sonnenoberfläche Flecken, die sich bewegten und er sah Krater und Gebirge auf der Mondoberfläche, die man bis dahin für völlig eben gehalten hatte. Außerdem beobachtete er noch die Ringe des Saturns.

1632 brachte er sein Werk ‚‚Dialogo" (= Dialog über die beiden Weltsysteme) heraus. Sein Werk und die offene Parteinahme für die Theorie von Kopernikus führten zu einem Prozess vor den Kirchenbehörden und vor der Inquisition, Obwohl er gezwungen wurde, seine Annahmen und Schriften zu widerrufen, konnte die Theorie von Galilei nicht unterdrückt werden. Galilei wurde vom damaligen Papst zu einem lebenslangen Hausarrest verurteilt. In seinem Landhaus bei Florenz lebte und arbeitete er noch 9 Jahre bis zu seiner Erblindung, ehe er im Jahre 1642 starb.

Der englische Mathematiker und Physiker Isaac Newton brachte die Anziehungskraft ins Spiel, um die drei Gesetze von Kepler zu erklären. Er postulierte eine Anziehungskraft zwischen der Sonne und den einzelnen Planeten, wobei diese Kraft, die von den Massen der Sonne und der Planeten und von der Entfernung zwischen ihnen abhängig ist, die Grundlage für die physikalische Interpretation der drei Gesetze von Kepler liefert. Die Newtonsche Theorie wird als universelles Gravitationsgesetz bezeichnet. Diese Theorie veröffentlichte er im Jahre 1687 mit dem Titel „Philosophiae naturalis principia mathematica" (=Mathematische Grundlagen der Naturwissenschaften).

Er stellte fest, dass sich Massekörper, wie die Sonne und die Planeten, proportional zu ihrer Masse und umgekehrt proportional zum Quadrat ihres gegenseitigen Abstandes anziehen. Diese Anziehungskraft nannte Newton Gravitation.

Ein weiteres Gesetz besagte, dass sich jeder in Bewegung versetzte Körper mit gleichbleibender Geschwindigkeit in die gleiche Richtung bewegt, bis er von einer anderen Kraft, wie etwa der Gravitation, abgelenkt wird. So wirkt der Masse und der Geschwindigkeit des Mondes die Gravitation zwischen Mond und Erde entgegen und es entsteht so ein Gleichgewicht, das den Mond in seiner Umlaufbahn hält. Das gleiche Gesetz gilt für alle anderen Körper, die am Himmel ihre Bahn ziehen.

lm Jahre 1727 starb Newton und hinterließ ein neuartiges Reflexionsteleskop, das mit einem Hohl- und einem Planspiegel ausgestattet war. Dieses Spiegelteleskop diente William Herschel, einen in England lebenden Preußen, als Vorlage für die Konstruktion eines riesigen Fernrohrs mit einer Brennweite von über 2 Metern eine Öffnung von 15,7 Zentimetern besaß.

Am Abend des 13. März 1781 leitete er damit eine neue Zeit in der Erforschung unseres Sonnensystems ein. Er entdeckte mit seinem Spiegelteleskop den Planeten Uranus, den er ursprünglich Georgs-Stern, nach seinem Gönner König Georg III von England, nennen wollte.

Kurz darauf, nachdem Herschel die wechselnde Position der Sterne beobachtet hatte, verkündete er, dass die Sonne an keinen Fixpunkt gebunden ist, sondern zusammen mit ihren Planeten eine Eigenbewegung durch das Weltall vollführt.

Der Planet Neptun wurde von Johann Gottfried Galle, der am Observatorium von Berlin arbeitetet, am 23. September 1846 nach Berechnungen von dem Franzosen Leverrier entdeckt. Der Franzose, dem man später die Entdeckung zuerkannte, wollte dass der Himmelskörper nach ihm benannt wurde, aber wieder siegte die Mythologie und man nannte den Planeten Neptun.

Angesteckt durch diese Entdeckung wurde daraufhin das Weltall mit Teleskopen durchforscht. Der italienische Astronom Giovanni Schiaparelli entdeckte auf der Marsoberfläche Furchen und Rillen, die er „canali" nannte.

Als Percival Lowell im Jahre 1877 Über die Marskanäle las, widmete er den Rest seines Lebens der Erkundung des Alls. Er sucht nach Beweisen von Leben auf dem Mars als auch nach einem unbekannten Planeten den er mit X bezeichnete. Dazu ließ er auf einer Anhöhe beim Ort Flagstaff in Arizona eine Sternwarte errichten und forscht 20 Jahre. Er kam zwar bezüglich Leben auf der Marsoberfläche zu Ergebnissen, die aber jeglicher wissenschaftlichen Grundlage entbehrten. Ebenso war es ihm versagt den Planeten X zu finden.

Um 1929 nahm das Lowell-Observatorium die Spur nach dem Planeten X erneut auf. Der damals am Observatorium neu angestellte Astronom Glyde Tombaugh begann eine Vielzahl winziger Himmelssegmente per Teleskop zu fotografieren. Die Fotoplatten, die Zehntausende von Sternabbildung enthielten, wurden dann verglichen. Am Morgen des 18. Februar 1930 war es dann so weit, als Tombaugh beim Vergleich zweier Platten, die im Abstand von 6 Tagen vom gleichen Himmelssegment gemacht wurden, einen Punkt entdeckte. Dieser neue Zwergplanet, der einzige der im 20. Jahr-hundert entdeckt wurde, wurde nach dem Gott der Unterwelt Pluto benannt.

1.7Moderne Astronomie

Während des 20. Jahrhunderts wurden immer leistungsfähigere Teleskope gebaut, sie entwickelten sich zu Riesen von etwa 500 Tonnen Gewicht und besitzen Spiegeldurchmesser zwischen zweieinhalb und fünf Metern, mit denen man die Struktur riesiger, weit entfernter Galaxien und Galaxienhaufen entdeckte.

Ende der 30er Jahre wurde das Radioteleskop entdeckt, mit dem man die von unsichtbaren Sternen ausgehenden Radiowellen bis an ihren Ursprung zurückverfolgen konnte und es ermöglichte bestimmte Aspekte im Verhalten und Aufbau der Sterne zu analysieren.

In Laborexperimenten mit elektronischen Zeitmessern stellte sich heraus, dass das Licht im Vakuum mit 299 792,458 Kilometern pro Sekunde fortpflanzt. Mit dieser Lichtgeschwindigkeit, eine sehr genaue Konstante, konnte die Laufzeit der von nahen Himmelskörpern reflektierten Radiowellen ermittelt werden. Mit dieser Laufzeit konnten dann die unwahrscheinlichen Entfernungen des interstellaren Raumes gemessen werden. Auf die gleiche Art und Weise konnte durch optische und elektronische Messungen die genaue Form des Andromeda Spiralnebels, die uns am nächsten gelegene Galaxis, bestimmt werden. Zur Entfernungsbestimmung wurde die Helligkeit eines Sternes dieser Galaxis mit einem anderen ähnlichen Stern, dessen Abstand von der Erde aus bereits bekannt war, verglichen. Jenseits des Andromeda-Nebels erstrecken sich wieder um Milliarden weitere Galaxien. Es wurden Galaxien von unterschiedlichsten Formen entdeckt, wie elliptische Nebel- und Balkenspiralgalaxien. Inmitten dieser Unendlichkeit erschien den Menschen nun die Milchstraße mit ihren 100000 Lichtjahren Durchmesser, die man einmal für das Universum gehalten hat, als winziger Fleck.

In der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts, nach dem zweiten Weltkrieg also, haben Entwicklungen auf dem Gebiet der Physik zu immer neuen Geräten geführt. Mit diesen Geräten konnten Strahlungen unterschiedlichster Wellenlängen (z.B. Gamma-, Röntgen-, Ultraviolett- und Infrarotstrahlen) aufgezeichnet werden. Mit dieser Technologie konnten einige Objekte und Phänomene erforscht werde, wie die Plasmen von Doppelsternen, die Geburtsstätten von neuen Sternen, die im optischen Bereich kalten Staubwolken, die energiereichen Kerne von Galaxien, die Schwarzen Löcher sowie die Hintergrundstrahlung, die vom Urknall stammt und Auskunft über die Frühgeschichte des Universums geben kann.

Durch den raschen Fortschritt der Technik wurde das goldene Zeitalter der Raumforschung eingeleitet und es wurde eine Menge von aufsehenerregenden Erkenntnissen gewonnen. So wurden die Zusammenhänge und die Mechanismen unseres Sonnensystems aufgeklärt und die ersten Versuchsraketen, die mit elektronischen Beobachtungs- und Messgeräten ausgerüstet waren, konnten die Erdatmosphäre durchbrechen. lm Oktober 1957 wurde von der damaligen Sowjetunion der erste künstliche Satellit, Sputnik, in die Erdumlaufbahn gebracht und es begann damit ein regelrechtes Wettrennen zwischen den USA und der Sowjetunion bei der Weltraumerforschung bis hin zur bemannten Raumfahrt. Beide Staaten rüsteten immer bessere Raumkapseln für immer weitere Mission. Dabei ermittelten Sonden die Strahlengürtel der Erde und beobachten das globale Wettersystem. Andere Sonden erkundeten die Sonne und lieferten unter Anderem wertvolle Hinweise auf die Kernreaktion im Sonnenkern sowie über die Eruptionen an der Sonnenoberfläche. Einige dieser Sonden machten Bilder von den Oberflächen der Planeten Venus und Mars und landeten sogar auf dem Mond. lm Juli 1969 kam es zu einem Höhepunkt in der bemannten Raumfahrt, der erste Mensch setzte seinen Fuß auf die Mondoberfläche.

Während der 70er und 80er Jahre setzte sich dieser Vorstoß in den Weltraum fort. Neue modernere Sonden, wie Pioneer und Voyager, die als Gasriesen bezeichneten Planeten Uranus, Jupiter und Saturn in unserem Sonnensystem. Bodenproben und Bilder der Marsoberfläche wurden durch das Projekt Viking ermöglicht. Diese Forschung gipfelte in der Zusammenarbeit bei dem Bau der internationalen Raumstation ISS (s. Abb. 8) zur Jahrtausendwende.

Abbildung 8 Die International Space Station(ISS) ist eine bemannte Raumstation, die mittels internationaler Zusammenarbeit betrieben und ausgebaut wird. Die in ca. 400 km Höhe die Erde umkreisende Stadion wird seit Ende 2000 dauerhaft von Astronauten bewohnt.

1 Die mysteriösen Sterne des Kitora-Grabes (Veröffentlicht am 03/08/2015 von deutschelobby, Autor Andreas von Rétyi)

2 Entstehung der Astronomie

Vor über 12 bis 18 Milliarden Jahren entstand das Universum aus einem explodierenden Feuerball. lm Universum gibt es überall die zwei Elemente Wasserstoff und Helium. Diese zwei Urstoffe dienten als Materie für die Sonne, ihre Planeten und deren Trabanten. Die Urstoffe hatten sich zu Sternen zusammengeballt, die starben und dadurch wiederum zur Geburt neuer Materiewolken beitrugen. Diesem Kreislauf ist auch unsere Sonne und ihre Planeten unterworfen.

Wissenschaftler nehmen an, dass vor etwa 4,6 Milliarden Jahren in unserer Galaxis, der Milchstraße, ein Riesenstern, der seine glühende Masse nicht mehr zusammenhalten konnte, in einer Supernova (s. Abb. 9) detonierte. Bei dieser gigantischen Explosion wurde das Licht von Milliarden Nachbarsternen um ein Vielfaches übertroffen. Gleichzeitig begann in einem fernen Ausläufer der Milchstraße eine Dunkelwolke, eine Wolke aus Gas und kosmischen Staub, zu schrumpfen. Auf diese Dunkelwolke prallten nun infolge der Explosion des Riesensterns Stoßwellen, wodurch die Wolke kollabierte und sie begann sich zu verdichten. Dieses Ereignis führte zur Geburt unseres Sonnensystems.

Abbildung 9 Aufnahme durch das Anglo-Australische Teleskop - Komitee des Tarantel-Nebels in der Großen Magellanschen Wolke und die Supernova 1987A. Der helle Stern links oben ist die erste Supernova