Eine Geschichte der Revolutionen

"Die Geschichte der Astronomie ist die Geschichte von sich weitenden Horizonten." - Edwin Hubble -

Die Astronomie ist wohl die älteste aller Wissenschaften. Schon sehr früh in der Geschichte der Menschheit beschäftigte man sich mit den Bewegungen von Sonne und Mond oder mit dem Stand von Sternen. Schon vor 5000 Jahren haute man in China die erste Sternkarte in Stein und bei den Mayas zeichnete man die Beobachtung einer totalen Mondfinsternis auf. Die Ägypter führten das Sonnenjahr mit seinen 365 Tagen ein. Winter- und Sommersonnenwende waren im frühen Europa wichtige Ereignisse, davon zeugen die riesigen Steinbauten, von denen Stonehenge im südlichen England wohl am berühmtesten ist.

Die ersten nicht-mythischen Weltmodelle entstanden im alten Griechenland. Aristoteles postulierte ca. 360 Jahre v. Chr. ein geozentrisches Modell des Universums. Alles sollte sich also um die Erde drehen. Was die wenigsten wissen: Etwa 100 Jahre später war ein Mann namens Aristarch von Samos ganz anderer Meinung. Er entwarf ein erstes heliozentrisches Weltbild, was unserer modernen Auffassung gar nicht so unähnlich ist. Leider ging seine Lehre für's erste unter. Denn die 150 n. Chr. von Claudius Ptolomäus veröffentlichte "Almagest" sollte für die nächsten 1000 Jahre das Standardwerk für die Bewegungen am gestirnten Himmel werden. Darin war die Rede von Kugelschalen, die um die Erde herum angeordnet waren und von sogenannten Epizyklen, sehr komplizierten Bahnen der Planeten. Aber nur so konnte er die tatsächliche Bewegung am Himmel auch beschreiben. Weil gerade von Planeten die Rede war: Im damaligen Griechenland waren sie als "Wandelsterne" bekannt, weil sie sich vor dem Fixsternenhimmel bewegten. Damit waren sie etwas besonderes und wurden prompt nach Göttern benannt. Das hat sich auch bis heute durchgesetzt, nur dass wir heute die römischen Bezeichnungen der Götter benutzen. Man kannte damals übrigens viele "Wandelsterne": Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn, aber auch Sonne und Mond gehörten dazu, sowie Kometen, die man beobachtete. Bevor es weiter in die Zukunft geht, seien noch einige wichtige Entdeckungen der Griechen erwähnt. Eratosthenes ermittelte zum Beispiel 240 v. Chr. zum ersten Mal den Erdumfang und lag dabei gar nicht so schlecht (ca. 39400km). Und dann war da noch Hipparch. Er entdeckte nicht nur die Präzession der Erde, sondern von ihm stammt auch die Skala für die Sternhelligkeiten, die wir heute noch benutzen. Wissen, das über 2000 Jahre aktuell geblieben ist. Das ist doch mal eine Leistung.

Keplers Planetenbahnen

1543. Kopernikus veröffentlicht kurz vor seinem Tod das Werk "De revolutionibus orbium coelestium" (Vom Umlauf der Himmelskreise) und leitet damit die nach ihm benannte Wende in der Astronomie ein. Eine Revolution quasi. Denn in dem Werk ist genau davon die Rede: von der Revolution der Erde um die Sonne. Noch im gleichen Jahrhundert machte der Däne Tycho Brahe sehr genaue Messungen zu Sternen- und Planetenpositionen. Und lernte in Prag, wo er als Hofastronom arbeitete, den Mann kennen, der aus diesen Daten die Gesetze über die Planetenbahnen entwickelt hat, Johannes Kepler. Der war eigentlich ein einfacher Mönch, aber mit Begeisterung und Begabung für die Mathematik. Mit diesem Talent kam er an den Prager Hof und wurde dort Assistent von Brahe und später sein Nachfolger. In Prag entstanden auch seine berühmten Gesetze. Die ersten beiden, von 1609, sagen, dass sich Planeten auf Ellipsenbahnen bewegen und dass die Verbindungslinie zwischen Sonne und Planet in gleichen Zeiten gleiche Flächen überstreicht (oder kurz: es gilt Drehimpulserhaltung). 1619 kam das dritte Gesetz hinzu, das Aussagen über die Beziehungen zwischen Umlaufzeit und Abstand zur Sonne zweier Planeten macht.

Galileis Monde

Etwa zur gleichen Zeit, nämlich 1609/10, trat auch Galileo Galilei auf die Bühne der Kopernikanischen Wende. Er nutzte das wahrscheinlich 1608 von Hans Lipperhey in Holland erfundene Fernrohr erstmals für astronomische Zwecke und machte bahnbrechende Entdeckungen. Die wichtigste zuerst: die Monde des Jupiter. Galilei sah vier Leuchtpunkte, die periodisch hinter Jupiter verschwanden und wieder auftauchten. Das mussten Monde sein: Io, Europa, Ganymed und Kallisto. Und das war ein eindeutiger Beweis dafür, dass sich nicht alles um die Erde dreht. Als er dann noch die Phasen der Venus nachweisen konnte, die dafür sprachen, dass die Venus eine engere Bahn um die Sonne haben musste als die Erde, war der experimentelle Beweis von Kopernikus' Postulat perfekt. Und auch wenn das alles dem Papst gar nicht gefiel, brach das Weltbild des Ptolemäus hiermit endgültig zusammen. Newton höchstpersönlich bewies übrigens 1687 in seiner berühmten "Principia Mathematica" die Keplerschen Gesetze, nur basierend auf den Grundgesetzen der Mechanik und seiner Gravitationstheorie. Damit gab er Kepler endlich auch eine theoretische Grundlage und sicherte sich selbst einen Platz in dieser Revolution.

Messiers Nebel

Nachdem also Galilei das Teleskop für die Astronomie entdeckt hatte, wurde es schnell zu einem unentbehrlichen Hilfsmittel für diese Wissenschaft. Kometen wurden entdeckt, später Planeten und die ersten Nebel und Galaxien. Edmond Halley berechnete 1706 erstmals eine Kometenbahn. Natürlich basierend auf teleskopischen Beobachtungen. Und auch Charles Messier war ein begeisterter Kometenjäger. Aber ihn störten hier und da Nebelflecken am Himmel, die im ersten Moment wie Kometen aussahen. Um Verwirrungen zu vermeiden, beschloss er diese statischen Nebel zu katalogisieren, also ihre genaue Position und ihr Erscheinungsbild am Himmel zu notieren. Es entstand der berühmte Messier-Katalog. Er ist heute noch sehr beliebt, vor allem bei Hobbyastronomen, denn er bietet viele schöne Objekte auch für kleinere Teleskope: die Andromedagalaxie M31, den Ringnebel M57, den Kugelsternhaufen M13 und viele mehr. 20 Jahre hat Messier an dieser Sammlung gearbeitet und dabei auch noch 20 Kometen entdeckt.

von Humboldts Planeten

Etwa zur gleichen Zeit, 1781, entdeckte Willhelm Herschel bei der Vermessung von Fixsternparallaxen den Planeten Uranus. Ab 1801 wurden nach und nach sehr viele Objekte gefunden, die wir heute als Asteroiden kennen, die damals aber noch für Planeten gehalten wurden. Prominente Objekte sind hier Ceres, Pallas, Juno und Vesta. Als 1846 Johann Galle an der von Urbain Le Verrier und John Adams berechneten Stelle einen weiteren Planeten, nämlich den Neptun aufspürte, hatte unser Sonnensystem zeitweilig 13 Planeten. 1851 waren es noch mehr, und dem Herrn Alexander von Humboldt wahrscheinlich zu viele. Er reichte den Vorschlag ein, den Planetenstatus von der Größe abhängig zu machen. Diese Mindestgröße hatten viele der zuvor entdeckten Objekte nicht, nur Uranus und Neptun blieben.

Einsteins Weltbild

Und damit sind wir auch schon im 20. Jahrhundert angekommen, dem Jahrhundert, in dem unsere moderne Astrophysik ihren Anfang nahm und die Menschheit in den Weltraum vordrang. Die Ereignisse haben sich in diesen 100 Jahren quasi überschlagen, politisch wie wissenschaftlich. 1905 und 1915 veränderte Albert Einstein nicht nur das Weltbild der Astronomie, sondern führte ganz neue Denkweisen in die Physik ein. Man braucht Einsteins Theorie heute vor allem um kosmologische Effekte zu beschreiben, wie z. B. die Gravitationslinsen, aber man kann sie auch für ganz praktische Sachen gebrauchen: Die GPS-Satelliten würden ohne eine relativistische Korrektur vollkommen falsche Daten liefern. Edwin Hubble wies in den 1920ern die extragalaktische Natur des Andromeda-Nebels und einiger ähnlicher Gebilde nach und entdeckt die Beziehung zwischen Rotverschiebung und der Entfernung von Galaxien. Etwa zur gleichen Zeit publiziert auch Georges Lemaitre seine Arbeit zur Expansion des Weltalls. Der Nobelpreis für Physik geht 1978 an Arno Penzias und Robert Wilson, für die Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung im Jahr 1964. Das ist jene 3K-Strahlung, die von der Urknall-Theorie vorhergesagt wird, als Überbleibsel der ersten Tage des Universums.

Unsere Augen ins All

Zuvor, 1949, wurde das große Spiegelteleskop auf dem Mount Palomar in Betrieb genommen. Mit seinen fünf Metern Spiegeldurchmesser war es bis 1975 das größte Teleskop der Welt und das erste der modernen Riesenteleskope. Es sollten viele folgen, u.a. die Keck-Teleskope auf Hawaii und das Very Large Telescope der ESO auf dem Mount Paranal in Chile. Seit den 1930ern, als man die erste außerirdische Radioquelle, einen Pulsar, entdeckte, wurden auch viele Radioteleskope gebaut. Und 1990 schickte man Hubble auf seine Umlaufbahn. Das Weltraumteleskop mit seinem 2,4-Meter-Spiegel schießt wohl die schönsten Bilder von Nebeln und Galaxien, die wir kennen. Noch viele wissenschaftliche Errungenschaften folgten. Aber eine sei zu guter Letzt noch erwähnt: 1995 entdeckt Michel Mayor den ersten Exoplaneten um einen sonnenähnlichen Stern: 51 Pegasi. Damit tut sich, neben der Kosmologie, ein weiterer Zweig aktueller astronomischer Forschung auf.

Armstrongs großer Sprung

Aber während sich die Wissenschaftler mit ihren Formeln und Diagrammen herumschlugen, versuchten andere, direkt ins All zu kommen. Hier seien zwei der ganz großen Namen genannt: Sergei Koroljow und Wernher von Braun. Mit Spuntik 1 schickte Koroljow 1957 den ersten Satelliten ins All. Ein Meilenstein. Und schon vier Jahre später umrundet Juri Gagarin als erster Mensch in einem Raumschiff die Erde. In den 60ern wurde das Apollo-Programm aufgenommen, unter technischer Leitung von Werher von Braun. Das Ziel: einen Menschen zum Mond bringen. 1969 ist es mit Apollo 11 soweit: Neil Armstrong betritt als erster Mensch den Mond. Daneben wurden im Orbit Raumstationen gebaut. Anfangs kleine aus ausgebrannten Trägerraketen, später kam die MIR (was übrigens übersetzt “Frieden” heißt) und heute haben wir die ISS, die ja vor kurzem ihr letztes Sonnensegel bekommen hat. Um näher an andere Planeten heran zu kommen, flogen Sonden dahin. Die ersten zur Venus, dann diverse zum Mars, unvergessen auch der Absturz der Jupitersonde Galileo auf dem Gasriesen, aber die berühmtesten sind wohl Voyager 1 und 2. Einige der besten Bilder der großen Gasplaneten stammen von diesen Sonden und heute ist Voyager 1 das am weitesten entfernte Flugobjekt der Menschheit. Weit weg zieht sie ihre Bahnen, am Rand des Sonnensystems.

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