Welches Weltbild hatten schon die Babylonier

Weltbilder im Wandel
1. Welches Weltbild hatten schon die Babylonier? (Im 2. Jtsd. v. Chr.)
• Die Erde ist eine Scheibe und steht im Zentrum der Bewegungen der sieben besonderen Gestirne Sonne, Mond, Merkur, Venus,
Erde, Mars, Jupiter und Saturn.
Deren komplizierte Bewegungen konnten die Babylonier mit Hilfe sehr genauer Messwerte genau vorausberechnen.
Sie hatten aber kein geometrisches Modell der Himmelsbewegungen.
• Sie teilten den Kreis am Himmel, auf dem die Sonne im Lauf eines Jahres vor den Fixsternen entlang zieht, in 12 Sternbilder ein
(Tierkreis).
2. Was ist neu bei den Griechen? (Ab dem 7. Jh. v. Chr.)
• Sie entwickeln die Vorstellung, dass die Gestirne vollständig um die Erde herum kreisten.
• Schon vor 400 v. Chr. wurde angenommen, dass die Erde eine Kugel sei.
(Beim Philosophen Platon ist die Kugelform die vollkommenste geometrische Form.)
• Sie entwickelten die Geometrie als erste exakte Wissenschaft und wendeten sie auf die Astronomie an.
Eudoxos erklärt alle Bewegungen am Himmel durch Kreisdrehungen von Kugeln um die Erde.
3. Was lehrte Aristoteles? (4. Jh. v. Chr.)
• Der eine Teil der Welt sind die vier Elemente des Erdbereichs: Erde, Wasser, Luft, Feuer.
Alle Vorgänge auf der Erde sind unregelmäßig und vergänglich.
Das schwerste Element Erde sammelt sich im Zentrum der Welt. Über der festen Erde schichtet sich das leichtere Wasser,
darüber die noch leichtere Luft und schließlich folgt die Feuersphäre, in der Blitze und Kometen entstehen.
• Der andere Teil der Welt ist der Himmel ab der Mondbahn.
Diese himmlische Materie, das fünfte Element (Quintessenz), ist völlig verschieden von den Elementen des Erdbereichs:
Ohne Gewicht, völlig regelmäßig, unvergänglich.
• Im Himmel sind alle Gestirne auf Kugelschalen befestigt. Sie ordnen sich wie „Zwiebelschalen“ um die Erde herum und drehen
sich mit konstanter Geschwindigkeit.
• Gründe für die Kugelgestalt der Erde:
• Alle schwere Materie will von allen Seiten so tief wie möglich zum Zentrum des Weltalls fallen und sich dort vereinen.
• Bei Mondfinsternissen hat der Schatten der Erde auf dem Mond stets eine runde Form.
• Wenn man auf der Erde von Norden nach Süden reist, sieht man immer neue Sterne, während die Sterne des Nordens unter
dem Horizont versinken.
4. Was fand Aristarchos heraus und was schloss er daraus? (260 v. Chr.)
• Er berechnete, dass
• die Sonne von der Erde 19-mal so weit entfernt sein musste wie der Mond,
• ihr Durchmesser auch 19-mal so groß sein musste wie der des Mondes,
• die Erde rund 2,5-mal so groß sein musste wie der Mond und
• die Sonne fast 7-mal so groß sein musste wie die Erde.
Erst 1900 Jahre später fand man bessere Werte:
Heute wissen wir, dass die Sonne 382-mal so weit entfernt ist wie der Mond und ca. 109-mal so groß wie die Erde.
• Aristarchos nahm als erster Astronom an, dass die viel größere Sonne und nicht die Erde im Zentrum des Universums steht.
5. Was fand Eratosthenes heraus? (3. Jh. v. Chr.)
• Er maß als Erster den Umfang und damit auch den Durchmesser der Erdkugel.
Hierzu bestimmte er den Winkel, unter dem der Schatten eines Obelisken in Alexandria auf die Erde fiel, während in Syene
(800 km südlich) die Sonne genau im Zenit stand und den Boden eines Brunnens erleuchtete.
6. Was ist neu bei Hipparchos? (1. Jh. v. Chr.)
• Er entwickelte aus den genauesten Beobachtungen der Babylonier und dem geometrischen Himmelsmodell der Griechen eine
Wissenschaft, die alle Bewegungen am Himmel gut beschreiben konnte.
Dabei verwendete er – um die beobachteten merkwürdigen Schleifenbahnen der Planeten zu erklären – neben den geozentri­
schen Kreisen auch Kreise, deren Mittelpunkte sich auf auf Kreisen bewegten (Epizykel), sowie exzentrische Kreise.
7. Was ist das Verdienst von Claudius Ptolemaios? (2. Jh. n. Chr.)
• Der griechische Astronom fasste alles Wissen im ersten systematischen Handbuch der Astronomie zusammen.
Dieses Werk wurde dem christlichen Europa erst über den Umweg der arabischen Übersetzung unter dem Namen „Almagest″
bekannt und war 1400 Jahre lang das Grundlagenwerk aller Astronomen.
• In seinem geozentrischen Weltbild stand die Erde – wie bei Aristoteles – unbeweglich im Zentrum der Welt.
• Seine Argumente für das geozentrische Weltbild:
• Alle Körper wollen zum Erdmittelpunkt fallen, um dort in Ruhe zu bleiben. Ruhe ist aber nur im Weltmittelpunkt.
• Die schwerelose Himmelsmaterie kann am leichtesten in ewiger Bewegung bleiben und ist am weitesten vom Weltmittelpunkt
entfernt.
• Alles in der Luft würde von Ost nach West driften, wenn sich die Erde von West nach Ost bewegen würde.
• Ein astronomisches Argument gegen eine jährliche Bewegung der Erde um die Sonne herum war, dass keine Fixsternparallaxe
beobachtet wurde.
Bemerkung:
• Nach den Berechnungen von Ptolemaios waren die Fixsterne auf einer Schale aus Himmelsmaterie befestigt, die höchstens
18-mal weiter weg war als die Sonne.
• Erst bei einer Entfernung der Fixsterne von der Erde von mehr als dem 172-fachen der Entfernung Erde Sonne hätte Ptole­
maios keine Fixsternparallaxe beobachten können.
• Ein so großes Weltall schien ihm aber undenkbar bzw. absurd.
8. Was ist das Neue bei Nikolaus Kopernikus? (1473 - 1543 n. Chr.)
• Bei Kopernikus steht die Sonne im Zentrum der Welt.
• Um sie herum kreist die Erde samt allen übrigen bekannten fünf Wandelsternen.
• Die Erde dreht sich täglich um sich selbst.
• Da auch er keine Fixsternparallaxe beobachten konnte, musste er annehmen, dass die Fixsterne viel weiter entfernt sind als
von Ptolemaios angenommen.
• Kopernikus zeigte in seinem 1543 (nach seinem Tod) erschienenen Werk „De revolutionibus orbium coelestium“ (Über die
himmlischen Kreisbewegungen), dass
• im heliozentrischen System die Planetenschleifen einfacher erklärt werden können als im ptolemäischen System.
• Dennoch benötigte auch er viele Epizykel und sonstige Kreise zur genauen Beschreibung der Bewegungen der Himmelskör­
per, die er nach wie vor an Himmelssphären befestigt glaubte.
• Deshalb war seine Astronomie nicht viel einfacher als die des Ptolemaios und fand nur geringe Verbreitung.
• Kopernikus hatte keine neuen philosophischen oder physikalischen Argumente dafür, dass sich die Erde bewegte.
• Die Tabellen der Planetenbahnen, die nach Kopernikus berechnet wurden, waren nicht besser als die 1400 Jahre alten grie­
chischen Tabellen.
9. Warum wurde Giordano Bruno hingerichtet? (1548 - 1600)
• Er stellte sich gegen das geozentrische Weltbild, indem er die Ansicht vertrat, dass das Weltall unendlich sei.
• Er wurde wegen Ketzerei und Magie durch die Inquisition zum Tod auf dem Scheiterhaufen verurteilt. Im Jahr 2000 erklärten
der päpstliche Kulturrat und eine theologische Kommission die Hinrichtung Giordano Brunos für Unrecht.
10. Worin liegt die Bedeutung von Galileo Galilei? (1564 - 1642)
• Er erkannte die Bedeutung der Lehre des Kopernikus und festigte das heliozentrische Weltbild durch Entdeckungen, die er mit
dem 1608 erfundenen Fernrohr machte:
• Der Mond hat Krater und Gebirge wie die Erde.
• Die Sonne hat Flecken, deren Zahl und Größe sich ändert, sie konnte also nicht aus vollkommener Himmelsmaterie bestehen.
• Der Planet Jupiter hat mehrere Monde, d.h. es gibt Himmelskörper, die sich nicht um die Erde bewegen.
• Die Venus zeigt Phasen wie der Mond.
• Es gibt 100- bis 1000-mal mehr Sterne, als man bisher mit bloßem Auge beobachten kann.
• Aber auch Galilei ging noch davon aus, dass sich die Planeten auf Kreisbahnen um die Sonne bewegten.
• Deshalb stimmten die Ergebnisse seiner Berechnungen nicht mit den Beobachtungen überein.
• Die Kirche „erlaubte″ ihm das heliozentrische Weltsystem, das den Lehren der Kirche widersprach, als Hypothese zu lehren,
nicht aber als erwiesene Tatsache. Als er sich über dieses Verbot hinweg setzte, machte sie ihm den Prozess, zwang ihn zum
Widerruf und verurteilte ihn zu lebenslangem Hausarrest.
11. Worin besteht der Beitrag von Tycho Brahe? (1546 - 1601)
• Er verfeinerte noch vor der Erfindung des Fernrohrs in seinem Privatobservatorium auf der Insel Hven (zwischen DK und S) die
Beobachtungstechnik so sehr, dass er die Positionen von Sternen im günstigsten Fall bis auf eine Bogenminute (0,017°) genau
messen konnte. Allerdings starb er als kaiserlicher Hofastronom in Prag, bevor er seine Messungen auswerten konnte.
• In seinem Weltbild umkreisen die Planeten die Sonne, aber die Sonne dreht sich um die im Mittelpunkt der Welt ruhende Erde.
12. Was ist die Leistung von Johannes Kepler? (1571 - 1630)
• Kepler bemühte sich als Assistent und Nachfolger Brahes, aus dessen exzellenten Messungen der Marsbewegung das koperni­
kanische System (mit den Kreisbahnen der Planeten) zu bestätigen.
Dieses Bemühen schlug fehl, und zwar ergab sich der winzige Unterschied von 0,13° zwischen Rechnung und Beobachtung.
• Dies veranlasste ihn, auch kompliziertere Kurven als Kreise in seine Überlegungen einzubeziehen.
Nach langen Überlegungen und Berechnungen landete er bei der Ellipse und konnte aus den Beobachtungsdaten für den Mars
die Ellipsenbahn nachweisen.
• Die drei keplerschen Gesetze fassen seine Ergebnisse zusammen und ermöglichen genaue Berechnungen vergangener und
zukünftiger Planetenpositionen.
• Auch vermutete Kepler als Erster, dass eine riesige Kraft in der Sonne stecken musste, die die Planeten bewegt.
13. Was ist die entscheidende Leistung von Isaac Newton für das heliozentr. Weltbild? (1643 - 1727)
• Er geht in seiner Gravitationstheorie davon aus, dass sich alle Körper – egal ob irdische oder Himmelskörper – aufgrund ihrer
Masse gegenseitig anziehen. Daraus ergeben sich die keplerschen Gesetze als Sonderfall.
• Der Mond „fällt“ (wie ein mit großer Geschwindigkeit waagrecht abgeworfener Stein) um die Erde herum; die Himmelsmecha­
nik und die irdische Mechanik, die seit Aristoteles als streng getrennt zu sehen waren, stimmen in dieser Theorie überein.
Bemerkung: Im Jahre 1838 konnte der Astronom Bessel für einen Stern im Schwan eine Fixsternparallaxe von 0,3 Bogensekunden
nachweisen. Dies entspricht einer Entfernung von 11 Lj.