Die Planetenbewegung (Geschichte)

Die Planetenbewegung
Die Beschäftigung mit dem Sternenhimmel reicht weit in die Geschichte der Menschheit zurück. Dabei
haben die Sonne, der Mond und die Planeten eine besondere Rolle gespielt. In bezug auf die Bewegungen
dieser Himmelskörper waren schon sehr früh einige Beobachtungen gemacht worden:
1. Die Sonne beschreibt für einen irdischen Beobachter im Gegensatz zu den Fixsternen nicht immer die
gleiche Bahn am Himmelsgewölbe, sondern sie geht im Sommer an anderen Stellen des Horizontes auf
bzw. unter und erreicht eine größere Höhe über dem Horizont als im Winter. Sie führt also eine doppelte
Bewegung aus:
a) Die tägliche Bewegung des Himmelsgewölbes wird von der Sonne mitgemacht.
b) Gleichzeitig verändert sie ihre Stellung gegenüber den Fixsternen laufend und bewegt sich während
eines Jahres durch die 12 Sternbilder des Tierkreises.
1. Die Planeten führen am Himmelsgewölbe noch verwickeltere Bewegungen aus:
a) Sie machen zunächst ebenfalls die tägliche Bewegung des Himmelsgewölbes mit.
b) Sie zeigen ferner ähnliche Veränderungen ihrer Bahn, wie sie bei der Sonne erwähnt wurden.
c) Dazu kommt aber noch die weitere Besonderheit, daß sie zeitweise am Himmel stillstehen oder
sogar rückläufige Bewegungen, d.h. Bewegungen entgegen ihrer gewöhnlichen Richtung, ausführen.
Diese rückläufigen Bewegungen werden nach einiger Zeit wieder aufgegeben: nach einem erneuten
Stillstand führen die Planeten dann wieder die ursprüngliche rechtläufige Bewegung aus. Dabei können
eigentümliche schleifenartige Bahnen von wechselnden Formen auftreten.
Die rückläufige Bewegung
der Planeten und die
Schleifenbildung
Die Entstehung der Epizykloiden
durch eine Kombination von
Kreisbewegungen
Man hat sich bereits im Altertum bemüht, eine Erklärung für diese Beobachtungen zu geben und die
zugrundeliegenden Gesetze aufzufinden.
PTOLEMÄUS
Das gesamte astronomische Wissen jener Zeit wurde von CL. PTOLEMÄUS (85—165 n.Chr.) in dem Buche
Almagest zusammengefasst. Dieses Buch blieb 1400 Jahre für die Himmelskunde maßgebend. Der Lehre
von PTOLEMÄUS liegen die beiden Annahmen zugrunde:
1. Die Erde steht im Mittelpunkt der Welt.
2. Die Himmelskörper bewegen sich mit konstanten Bahngeschwindigkeiten auf kreisförmigen Bahnen.
Diese beiden Grundannahmen sind durch die Astronomen des Altertums einmal aus den Beobachtungen
der täglichen Gestirnbewegungen, die den Eindruck erwecken, als ob die Erde ruhend im Mittelpunkt der
Welt stünde, abgeleitet worden. Zum anderen sind sie aber auch ein Ausdruck mythischer Vorstellungen,
nach denen man in den Himmelskörpern göttliche Wesen sah, denen nur die vollkommenste aller
Bewegungen angemessen sein sollte. Als vollkommenste Bewegung betrachtete man damals die
Kreisbewegung.
Wenn nun bei bestimmten Himmelskörpern, wie den Planeten, Abweichungen von der Kreisbahn
beobachtet wurden, so kombinierte man mehrere Kreisbewegungen miteinander, indem man sich vorstellte,
dass der Planet P eine kreisförmige Bewegung um einen gewissen Punkt beschreibt, der sich seinerseits
wieder auf einer Kreisbahn um die Erde E bewegt. Die so entstehenden Kurven bezeichnet man als
Epizyklolden ) und diese Theorie der Planetenbewegung als Epizyklentheorie. Durch geeignete Wahl der
Radien und der Umlaufzeiten gelang es PTOLEMÄUS, die charakteristischen Schleifen der
Planetenbewegung mit großer Annäherung darzustellen. Er berechnete auf dieser Grundlage die Bahnen
der Planeten und stellte Tafeln hierüber auf, die in dem genannten Almagest enthalten sind und die mit
wiederholten Verbesserungen bis zum Ausgang des Mittelalters benutzt wurden. Um die Berechnungen in
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Übereinstimmung mit den Beobachtungen zu halten, mussten schon von PTOLEMÄUS zu den oben
genannten Annahmen weitere Hypothesen hinzugenommen werden, wie etwa Epizykloiden zweiter
Ordnung, durch die die Ptolemäische Theorie der Planetenbewegung immer komplizierter und trotz ihrer
großen Leistungen unbefriedigender wurde.
Man nennt die hier kurz skizzierte Lehre, nach der die Erde der Mittelpunkt der Welt und insbesondere des
Planetensystems sein sollte, das geozentrische oder das Ptolemäische Weltbild.
N. KOPERNIKUS
Eine neue Vorstellung über die Planetenbewegung bahnte sich an, als N. KOPERNIKUS (1473— 1543) im
Jahre 1543 sein Werk „De revolutionibus orbium coelestium“ veröffentlichte. Der grundlegende Unterschied
gegenüber der Lehre von PTOLEMÄUS besteht darin, dass die Erde ihre bevorzugte Stellung als ruhender
Mittelpunkt der Welt verliert und sich ebenso wie die übrigen Planeten um die Sonne bewegt. Der Lehre von
KOPERNIKUS liegen die beiden Annahmen zugrunde:
1. Die Erde dreht sich täglich einmal um ihre eigene Achse.
2. Die Erde und die Planeten bewegen sich auf Kreisbahnen um die Sonne.
Man bezeichnet die Lehre von KOPERNIKUS, nach der die Sonne der Mittelpunkt der Welt und
insbesondere des Planetensystems sein sollte, als das heliozentrische oder das Kopernikanische Weltbild.
Die von KOPERNIKUS vertretene Lehre von einer bewegten Erde war nicht völlig neu, sondern bereits von
einigen griechischen Philosophen ausgesprochen worden. Sie war aber in Vergessenheit geraten und wurde
erst von KOPERNIKUS zur Grundlage einer umfassenden Theorie der Planetenbewegung gemacht. Um
diese Leistung von KOPERNIKUS voll zu würdigen, muss man sich vor Augen halten, dass seine Lehre
nicht nur den Bruch mit einer im geistigen Leben der damaligen Zeit fest verwurzelten Auffassung
bedeutete, sondern dass er auch die aus der unmittelbaren Beobachtung sich ergebende Bewegung der
Himmelskörper als Schein erklären und sie als Widerspiegelungen der Erdbewegung auffassen musste.
Erschwerend kam noch hinzu, dass die kopernikanische Theorie rechnerisch keine bessere
Übereinstimmung mit den Erfahrungswerten lieferte als die des PTOLEMÄUS. Um Verbesserungen zu
erreichen, musste auch KOPERNIKUS schließlich wieder Zuflucht zu Epizyklen nehmen, ohne allerdings
das Grundprinzip seines Systems aufzugeben. Es ist deshalb nicht verwunderlich, dass die kopernikanische
Lehre zunächst auf großen Widerstand stieß und auch von vielen Fachgelehrten jener Zeit nicht anerkannt
wurde. Dies gilt z. B. von dem durch seine umfassenden Himmelsbeobachtungen bekannt gewordenen
Astronomen TYCHO BRAHE (1546—1601), der mit allen möglichen Argumenten das neue heliozentrische
System zu widerlegen versuchte.
Aber auch KOPERNIKUS selbst konnte sich noch nicht völlig von den überlieferten Anschauungen frei
machen. Er hielt nach wie vor an der Vorstellung fest, dass allein die Kreisbewegung als die vollkommenste
Bewegung für die Himmelskörper in Frage komme.
Trotzdem bleibt es das überragende Verdienst von KOPERNIKUS, die Vorstellung von der
beherrschenden Stellung der Erde als ruhendem Mittelpunkt der Welt überwunden zu haben.
http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/kopernikus.html
WIDERSTÄNDE UND BEWUNDERUNG
Es ist heute kaum noch vorstellbar was die Lehre von KOPERNIKUS für eine Zumutung für das Denken der
damaligen Zeit war, die Erde aus dem ruhenden Zentrum zu verlagern und mit den übrigen Planeten um die
Sonne kreisen zu lassen. Dazu war es notwendig, das Weltbild des reinen Augenscheines, das mehr als
ein Jahrtausend hindurch das wissenschaftliche Denken beherrscht hatte, aufzugeben und an seine Stelle
eine recht abstrakte Deutung der Bewegungsvorgänge am Himmel zu setzen. Darüber hinaus bedeutete
diese Lehre einen schweren Schlag gegen alle Versuche, das wissenschaftliche Denken mit dem damaligen
religiösen Glauben in Einklang zu bringen. Um die Größe der durch KOPERNIKUS eingeleiteten geistigen
Umstellung zu kennzeichnen, sollen hier einige Sätze von J. W. VON GOETHE zitiert werden:
„Doch unter allen Entdeckungen und Überzeugungen möchte nichts eine größere Wlrkung auf
den menschlichen Geist hervorgebracht haben als die Lehre von KOPERNIKUS. Kaum war die
Welt als rund anerkannt und in sich selbst abgeschlossen, so sollte sie auf das ungeheure
Vorrecht verzichten, der Mittelpunkt des Weltalls zu sein. Vielleicht ist noch nie eine größere
Forderung an die Menschheit geschehen, denn was ging nicht alles durch diese Anerkennung
uz Dunst und Rauch auf: ein zweites Paradies, eine Welt der Unschuld, Dichtkunst und
Frömmigkeit, das Zeugnis der Sinne, die Überzeugung eines poetisch-religiösen Glaubens.
Kein Wunder, dass man dies alles nicht wollte fahren lassen, dass man sich auf alle Weise
einer solchen Lehre entgegensetzte, die denjenigen, der sie annahm, zu einer bisher
unbekannten, ja ungeahnten Denkfreiheit und Großheit der Gesinnung berechtigte und
aufforderte.“
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Kirche
Ein besonders heftiger Gegner der neuen Lehre war die Kirche. Sie führte die Bibel gegen KOPERNIKUS
ins Feld, wobei unter anderem auf eine Stelle im Buche Josua (Kapitel 10, Vers 12—13) verwiesen wurde;
dort heißt es:
„Da redete Josua mit dem Herrn des Tages, da der Herr die Amoriter dahingab vor den Kindern
Israel, und sprach vor dem gegenwärtigen Israel: ‚Sonne stehe still zu Gibeon und Mond im Tal
Ajalon!‘
Da stand die Sonne und der Mond still, bis dass sich das Volk an seinen Feinden rächte.“
Die wörtliche Interpretation dieser Bibelstelle führte zu der Überzeugung, dass die plötzlich stillstehende
Sonne sich vorher um die Erde bewegt hätte. Die Kirche sah sich damals veranlasst, die der Bibel und dem
Glauben scheinbar widersprechende Lehre von KOPERNIKUS zu verbieten. Das 1616 herausgegebene
Dekret sagte hierzu:
„Die Behauptung, die Sonne stehe unbeweglich im Mittelpunkt der Welt, ist töricht,
philosophisch falsch und, weil ausdrücklich der Heiligen Schrift zuwider, förmlich ketzerisch.
“
Das Verbot der kopernikanischen Lehre wurde erst 1835 wieder aufgehoben. Damals entschied das
Kardinalskollegium, dass die inzwischen allgemein anerkannte Lehre von KOPERNIKUS in Wort und Schrift
frei verkündet werden dürfte.
Galileo Galilei
Dass es dahin gekommen ist, war nicht zuletzt das Verdienst der beiden bedeutenden Physiker G. GALILEI
(1564—1642) und J. KEPLER (1571— 1630). Beide bekannten sich nicht nur zu der neuen Lehre, sondern
sie trugen durch eigne Gedanken und Argumente dazu bei, die Lehre von KOPERNIKUS in ihren
Grundlagen zu festigen und zu vertiefen. Es sollte zulässig sein, einmal daran zu erinnern, wie bedeutende
Forscher schon in früherer Zeit wegen ihrer wissenschaftlichen Überzeugung verfolgt worden sind: Als
GALILEI im Jahre 1613 ein Buch über die Sonnenflecke veröffentlichte, in dem er sich offen und ohne
Einschränkung zu der Lehre von KOPERNIKUS bekannte, rief er damit einen Sturm der Entrüstung hervor.
Von den Kanzeln wurde GALILEI angefeindet, und vor dem Heiligen Offizium wurde ihm der Prozess
gemacht, der 1616 damit endete, dass die Auffassungen, nach denen die Sonne im Mittelpunkt der Welt
stehe und die Erde sich bewege, als absurd, philosophisch falsch, theologisch häretisch und irrig verurteilt
wurden und GALILEI Schweigen auferlegt wurde. Trotzdem veröffentlichte GALILEI 1632 ein weiteres Buch
„Dialog über die beiden Weltsysteme“, in dem er die Ergebnisse seiner 4ojährigen Arbeit zusammenfasste
und wichtige Argumente für die Lehre von KOPERNIKUS lieferte. Dieses Buch fand viel Beachtung und rief
die Feinde GALILEI5 erneut auf den Plan. Sie erreichten, dass gegen ihn in Rom ein Inquisitionsverfahren
eingeleitet wurde, in dem er 1633 unter Androhung der Folter zum Widerruf seiner Lehre gezwungen wurde.
Als 70jähriger, durch Krankheit geschwächter Greis fand er nicht mehr die Kraft, den Drohungen zu
widerstehen und schwor der neuen Lehre ab. Wenn berichtet wird, dass GALILEI am Ende dieses
Prozesses im Hinblick auf die Erde erklärt haben soll „Und sie bewegt sich doch“, so ist dies eine Legende.
Aus den vom Vatikan freigegebenen Akten ist zu schließen, dass er diese Worte nicht gesagt hat; man darf
aber davon überzeugt sein, dass er so gedacht hat.
Der Prozess gegen GALILEI und seine Verurteilung haben trotz der Wirren des 30jährigen Krieges unter
den Gelehrten jener Zeit großes Aufsehen erregt. Es ging dabei ja nicht nur um die Person GALILEIS,
sondern um die grundlegende Frage des Verhältnisses zwischen der Naturforschung und dem religiösen
Glauben, sowie um die weitere Frage, ob und inwieweit die Bibel in Fragen der Naturerkenntnis zuständig
und maßgebend sein könne. Heute ist diese Frage übereinstimmend dahingehend entschieden, dass die
Bibel kein naturwissenschaftliches Lehrbuch ist und dass sie sich in allen naturwissenschaftlichen
Äußerungen der Vorstellungen und der Sprache ihrer Zeit bedient. Damals aber war man ganz anderer
Meinung. Indem die amtlichen Stellen der Kirche gegen GALILEI entschieden, wurde eine Entwicklung
angebahnt, die sich in der Folgezeit als recht unglücklich erweisen sollte. Während die Orden und Klöster
bis dahin eine wichtige Pflegestätte der Naturforschung gewesen waren, vollzog sich die immer schneller
werdende Entwicklung der Naturwissenschaften von jetzt ab zu einem wesentlichen Teil außerhalb der
Kirche. Äußerlich machte sich dies dadurch bemerkbar, dass Italien und Rom, die im Mittelalter führende
Zentren des geistigen Lebens waren, auf dem Gebiete der neuzeitlichen Naturforschung bei weitem nicht
mehr die gleiche Rolle wie früher spielten. Die Führung auf diesen Gebieten verlagerte sich vielmehr in
starkem Maße nach dem Norden. Die von den Naturwissenschaften geprägten Bereiche des geistigen
Lebens entwickelten sich außerhalb der Kirche, sie wurden zunächst kirchenfremd und schließlich sogar
kirchenfeindlich.
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KEPLER
Durch KEPLER wurde die Lehre von KOPERNIKUS zum endgültigen Siege und zur allgemeinen
Anerkennung gebracht. Bei seinem unermüdlichen Kampf für die neue Lehre konnte er sich auf das
umfangreiche Beobachtungsmaterial stützen, das T. BRAHE in jahrelanger Arbeit gesammelt hatte und
durch dessen Auswertung es KEPLER gelang, die Vorstellungen von KOPERNIKUS weiterzuentwickeln.
KOPERNIKUS hatte sich nämlich trotz der Neuartigkeit seiner Gedanken noch nicht vollständig von den
überlieferten Anschauungen frei machen können. So hielt er nach wie vor an der Vorstellung fest, dass für
die Himmelskörper allein die Kreisbewegung, die damals als die vollkommenste aller Bewegungen galt, in
Frage käme. Nach langwierigen und mühevollen Rechnungen konnte KEPLER demgegenüber nachweisen,
dass die Planeten sich nicht auf Kreisen um die Sonne bewegen. Damit war dann auch der letzte Rest der
alten Vorstellungen, nämlich die bevorzugte Stellung der Kreisbahnen, gefallen. Gleichzeitig ergab sich die
weitere Frage, welche Art von Bahnen mit den Beobachtungen am besten in Einklang zu bringen sei.
Grundsätzlich musste KEPLER dabei eine große Zahl von Kurven in Betracht ziehen. Dabei waren Irrwege
unvermeidlich. Schließlich fand KEPLER dann nach sechsjähriger Rechenarbeit die beiden folgenden nach
‚ihm benannten Gesetze:
http://solarviews.com/germ/homepage.htm
http://www.wappswelt.de/tnp/nineplanets/nineplanets.html
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Geschichtlicher Überblick
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