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ARTICLE: Entdecker des Sonnensystems
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Notizen zum gleichnamigen Vortrag von Tom Müller
gehalten am 14. Oktober 2000 im Vereinslokal der AAL in Düdelingen
(L)
1. Vorbemerkung
Tip:
Wa Fändelen
uewen lenks
am Eck sin
kann een
d'Sprooch
wielen
Die folgende Vortragsnotiz fasst die wichtigsten Konzepte und
wissenschaftlichen Entdeckungen (in bezug auf das Sonnensystem)
zusammen, die im Laufe der letzten fünfhundert Jahren ausgearbeitet und
überliefert wurden.
Dabei wird bewußt darauf verzichtet, im Detail auf die jeweiligen politischen
und religiösen Hintergrunde einzugehen, die im Laufe dieser Zeit
vorherrschten und sich teilweise hemmend, teilweise fördernd auf die
Entwicklung der Astronomie und der Naturwissenschaften im allgemeinen
ausgewirkt haben. Die eigentliche Abhandlung wird durch zahlreiche
Fussnoten ergänzt, die sich vor allem an jüngere Leser und Neulinge auf dem
Gebiet der Astronomie richten, sowie durch einen mathematischen Anhang im
Anschluss an den Hauptteil abgerundet.
INTELLIG
Internet Se
pr
fri
SOME LINKS
+ Hubble Heritage Projec
Page/Image of the Month
+ Teleskope: Eine Einfüh
zum Kauf
+ The night sky in the Wo
monitoring of the artificia
brightness and the stellar
+ The Encyclopedia of As
Astronomy, and Spaceflig
+ Pluto - Kuiper Belt Mis
+ SETI@Home BOINC C
for Luxembourg (by BOIN
+ Asteroid/Comet Connec
+ Gallery of the Great 200
(Communications in Mars
japanese site (in english)
+ MOFI Info, german site
+ Polarlichtseuche (PLS)
Kriterien
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WEATHER
2. Das Sonnensystem
Als Sonnensystem bezeichnen wir den Raum, welcher der gravitionellen
Wirkung (1) der Sonne so stark unterworfen ist, dass die in ihm enthaltenen
Körper einer Umlaufbahn um die Sonne nachgehen. Die Sonne ist dabei als
Fixstern anzusehen. Die sie umrundenden Körper unterteilen sich in vier
größere Gruppen:
Größere Planeten (9)
Monde (oder Satelliten) von Planeten
Kleinere Planeten (Asteroiden, Planetoiden)
Kometen
Aufgrund einfacher Überlegungen (z.B. aufgrund des Newton´schen
Gravitationsgesetzes) können wir annehmen, dass das eigentliche
Sonnensystem Kugelgestalt besitzt, wobei sein Radius auf etwa 7.10 hoch 15
m (d.h. 7000000000000000 m (15 Nullen) geschätzt wird.
Im Folgenden tritt ebenfalls die sogenannte Astronomische Einheit (AE) als
Maßeinheit auf, was der mittleren Distanz zwischen der Erde und der Sonne,
also etwa 150 000 000 km, entspricht. Die Gesamtmasse des Sonnensystems
beläuft sich auf etwa 2.10 hoch 30 kg, wobei die Sonne selbst mehr als 99%
dieser Masse ausmacht.
Die Sonne ist außerdem der einzige Himmelskörper im Sonnensystem, der (im
optischen Spektrum) selbstleuchtend ist, d.h. der sein eigenes sichtbares Licht
produziert. Alle anderen Objekte sind nur aufgrund ihres Albedos (d.h. wegen
ihrer Fähigkeit das Sonnenlicht zu reflektieren) für den Menschen sichtbar.
Die Tabelle 1 zeigt einige physikalische und geometrische Daten der
wichtigsten Objekte des Sonnensystems.
3. Die Entdeckung des Sonnensystems und seiner Gesetze
Im Jahre 1543 wurde in Nürnberg ein Buch veröffentlicht, das die
Weltanschauung des Abendlandes (und später der gesamten Welt) nachhaltig
beeinflussen sollte. Das Buch mit dem Titel „ De revolutionibus orbium
coelestium” enthielt das geometrische Modell eines Sonnensystems, d.h.
eines Systems in dem die Planeten (und damit auch die Erde) um die fest im
Mittelpunkt stehende Sonne revoltieren (2).
Hinzu kam auch die Idee, dass sich die Erde zusätzlich um ihre eigene Achse
drehen sollte, was die Erscheinungen von Tag und Nacht erklären würde.
Autor dieses Werkes war der Domherr von Frauenburg (Preussen) Nikolaus
Kopernikus (1473 – 1543).
Der Geistliche hatte aus eigenen astronomischen Beobachtungen Argumente
zusammengelegt, die das, damals allgemein anerkannte Ptolemäische Weltbild
(3) in Frage stellten und für ein heliozentrisches (4) System sprachen.
Gewidmet war das Buch dem damaligen Papst. Die kopernikanischen Ideen,
die im großen und ganzen unserer heutigen Sicht des Sonnensystems
entsprachen, wurden später von Galilei und Kepler aufgegriffen, denen neue
Entdeckungen gelangen, welche dem geozentrischen (3) System einen
definitiven Todesstoß versetzten.
So hatte der florentinische Gelehrte Galileo Galilei (1564 – 1642), der heute
allgemein als Vater der heutigen Physik gilt, gezeigt, dass alle Körper auf der
Erde mit der gleichen Geschwindigkeit fallen, eine Tatsache die von
Aristoteles bestritten wurde.
Dieser war nämlich der Meinung gewesen, dass schwere Dinge schneller zu
Boden fallen müssten als leichte. Aufgrund der von Galilei aufgestellten
Pendelgleichung gelang es diesen Irrtum zu widerlegen. Galilei war ebenfalls
der erste, der das in den Niederlanden (vom Brillenmacher Hans Lippershey)
entwickelte Fernglas verbesserte und für astronomische Beobachtungen
verwendete. Im Jahre 1610 richtete er seinen Refraktor (5) auf den Jupiter ;
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Another Forum
was er dort sah war ein erstes Erdbeben, das sich an den Fundamenten des
Aristotelischen Weltgebäudes zu schaffen machte.
Zum Einen zeigte sich Jupiter als klar auflösbare Scheibe (und nicht wie die
Fixsterne als bloße Lichtpunkte), zum anderen wurde der Planet von vier
schwächeren Lichtpunkten begleitet, die sich auf einer Achse um ihn
versammelten.
Nach wiederholten Beobachtungen, bei denen Galilei die relativen Positionen
der fünf Gestirne ständig verändert vorfand, kam er zum Schluss, dass die vier
Sterne „ Monde” des Jupiters sein müssen.
Zu Ehren des Herzogs von Florenz, der dem Hause der Medici angehörte,
taufte Galilei die neuentdeckten Himmelskörper „ Medicische Sterne” , ein
Name, der sich allerdings nie so recht durchsetzen konnte ; heute sind die vier
Objekte unter den Namen „ Io” , „ Europa” , „ Callisto” und „ Ganymed”
bekannt.
Zum ersten Mal war es gelungen, Himmelskörper zu beobachten, die in erster
Linie nicht um die Erde revoltierten. Außerdem entdeckte er, dass die Venus,
ähnlich wie der Mond, ein Phasenphänomen aufweist, also nicht immer als
vollständige Scheibe erscheint.
Hinzu kommt, dass der scheinbare Durchmesser (6) der Venus sich mit den
Phasen ständig verändert und zwar ist er bei „ Vollvenus” am kleinsten (der
Planet also am weitesten von der Erde entfernt), während er kurz vor dem
„ optischen Verschwinden” des Planeten sein Maximum aufweist ; ein
Beweis für eine Revolution der Venus um die Sonne. Bei seinen
Saturnbeobachtungen entdeckte er, dass „ Saturn von zwei kleineren
Gestirnen an seinen Flanken” begleitet wurde.
Um diese „ Gestirne” als Ring zu deuten, reichte die Auflösung seines
Teleskopes nicht aus.
Die Ehre den Saturnring, genau wie den größten Saturnsatelliten (7) , Titan,
entdeckt zu haben (1655/56), gebührt dem niederländischen Astronomen und
Physiker Christiaan Huygens (1629 – 1695), dem ebenfalls die erste
Bestimmung der Rotationsdauer des Mars (die etwa 24 Stunden beträgt)
gelang.
Galilei entdeckte außerdem Gebirge auf dem Mond und beobachtete Flecken
auf der Oberfläche der Sonne, was Aristoteles aufgrund der göttlichen Natur
aller außerhalb der Erde bestehenden Objekte ausgeschlossen hatte.
Dank der Bewegung der Sonnenflecken stellte Galilei ebenfalls fest, dass die
Sonne rotiert und knapp 25 Tage benötigt um sich einmal um sich selbst zu
drehen.
Seine Resultate, die bewiesen, dass das alte Model wesentlich gravierendere
Fehler enthielt, als die geometrischen Probleme, die Ptolemäus mit seinem
Epizyklenmodell zu lösen versucht hatte, veröffentlichte Galilei in seinen
zahlreichen Büchern, wie dem „ Siderius Nuntius” (Latein, 1610), dem „ Il
Saggiatore” (Italienisch, 1623) und dem „ Dialogo sopra I due massimi
sistemi del mondo” (Italienisch, 1632), Werke die später zu den Grundlagen
der Vertreter des kopernikanischen Systems wurden.
Die Bestrebungen Galileis, Beweise für Kopernikus´ Behauptungen zu finden
und die gefundenen zu veröffentlichen, brachten ihn in Konflikt mit der
katholischen Kirche, die sich versessen darum bemühte, das alte Ptolemäische
Weltbild aufrecht zu erhalten, setzte dieses doch den Menschen als Krone der
göttlichen Schöpfung in den Mittelpunkt des Universums (was der Kirche
natürlich ihre Glaubwürdigkeit und Berechtigung sicherte), während das neue
System mit dieser uralten Ansicht brach und den Menschen zu einem
„ unwichtigen” Bewohner eines die Sonne umrundenden Planeten machte.
Florenz, im Wirkungsraum des Vatikans liegend, lieferte Galilei aus, so dass
dieser 1633, nachdem man ihm die Foltergeräte gezeigt und ihn an des
Schicksal Giordano Brunos (8) erinnert hatte, in Rom zum Abschwören seiner
Theorien bewegt werden konnte.
Den Rest seines Lebens verbrachte er unter Hausarrest in einer kleinen Villa in
Arcetri nahe Florenz, was ihn jedoch nicht davon abbringen konnte weiter an
seinen Theorien zu arbeiten. Es gelang ihm sogar ein letztes Werk aus dem
Land schmuggeln zu lassen : Seine „ Discorsi e dimostrazioni interno a due
nuove science” erschienen 1638 in den Niederlanden und waren das letzte
bedeutende wissenschaftliche Werk vor Newtons Naturphilosophie. Johannes
Kepler (1571 – 1630), ein Zeitgenosse Galileis, der mit letzterem auch in
Briefkontakt stand, war der Gehilfe des dänischen Astronomen Tycho Brahe
(9) (1546 - 1601), der in seinen letzten Jahren Hofastronom Kaiser Rudolfs II.
in Prag und nach seiner Veröffentlichung über die Supernova (10) von 1572 in
ganz Europa bekannt geworden war. Tycho hatte Nacht für Nacht die genauen
Positionen des Planeten Mars bestimmt und alle möglichen Daten gesammelt.
Diese erlaubten Kepler die Sonnenumlaufbahn des roten Planeten (11) zu
bestimmen.
Dabei gelangte er zu einer verblüffenden Einsicht :
Mars bewegte sich nicht wie bisher angenommen auf einer Kreisbahn, sondern
auf einer Ellipsen-Trajektorie in deren einem Brennpunkt sich der Mittelpunkt
der Sonne befindet. Ebenfalls fiel ihm das regelmäßige physikalische
Verhalten des Planeten auf : je näher Mars an der Sonne war um so schneller
bewegte er sich.
Ähnliche Erscheinungen konnten auch bei den anderen Planeten beobachtet
werden, was Kepler dazu verleitete die Planetenbewegungen auf drei
grundlegende geometrisch – physikalische Gesetze, die heute seinen Namen
tragen, zurückzuführen.
Veröffentlicht hat Kepler seine Ergebnisse in der „ Astronomia Nova” (1609)
und den „ Harmonices Mundi” (1619).
Das theoretische Fundament für die Entdeckungen Keplers (und Galileis)
entwickelte der Engländer Isaac Newton (1643 - 1727).
Er arbeitete auf fast allen Gebieten der damaligen Physik und Mathematik,
doch zu seinen wichtigsten Arbeiten zählen sicherlich die Schriften über Optik
und sein Jahrtausendwerk über die Mechanik mit dem Titel „ Philosophiae
naturalis principia mathematica” („ Mathematische Grundlagen der
Naturphilosophie” ) aus dem Jahre 1687.
Er formulierte das sogenannte Newton´sche Gravitationsgesetz, das die
Anziehungskraft zwischen zwei Massen beschreibt und somit erlaubt das
physikalische Verhalten von massiven Körpern (also auch der Planeten) zu
bestimmen. Neu war dabei das Konzept der sogenannten kontaktlosen Kraft,
d.h. die beiden Massen stehen nicht in direkter Berührung zueinander und
trotzdem wirken sie gegenseitig aufeinander ein. Das Gravitationsgesetz
erlaubte den mathematischen Beweis des dritten Kepler´schen Gesetzes zu
liefern (siehe Anhang), das besagt, dass für alle Planeten, welche die Sonne
umrunden, die Umlaufzeit im Quadrat proportionell zur dritten Potenz der
großen Halbachse der Umlaufbahn sein muss. Doch damit nicht genug, es
erlaubt sogar das dritte Gesetz auf alle Himmelkörper des Sonnensystems, die
eine periodische Umlaufbahn besitzen, zu übertragen.
Wir verdanken Newton ebenfalls die Entwicklung des ersten brauchbaren
Spiegelteleskops, auf dessen grundlegenden Prinzipien auch heute noch alle
großen Teleskopen der Welt beruhen. Newton hatte so den theoretischen und
praktischen Grundstein für die eigentliche Entdeckung des heute bekannten
Sonnensystems gelegt. So wurde es nach langer Zeit auch wieder möglich
Teile des Sonnensystems auszumessen : Man kannte ja seit der Antike die
ungefähren geometrischen Eigenschaften des Systems Erde – Sonne – Mond.
(So hatte Erathostenes den Erdumfang (und den Erdradius) bestimmt, während
Aristarchos von Samos die Entfernung Erde – Sonne aus einer geometrischen
Messung ableitete. Schließlich ermittelte Hipparchos mit einer noch heute
angewendeten Parallaxenmethode die Entfernung Erde – Mond.)
Somit war es ein Leichtes die Konstante des dritten Kepler´schen Gesetzes für
die Erde zu bestimmen, die folglich auch für alle anderen Planeten ihre
Gültigkeit besaß. Gelang es nun die synodischen Umlaufszeiten der Planeten
zu bestimmen, konnte man ihre mittlere Entfernung zur Sonne leicht
berechnen. Eine weitere bedeutende Anwendung der Newton´schen
Himmelsmechanik leistete der englische Naturwissenschaftler Edmund
Halley. Dieser berechnete 1705 die Bahnen von 24 Kometen (12) , die in den
drei vorigen Jahrhunderten beobachtet worden waren und kam zu einer
verblüffenden Erkenntniss :
die Kometen, die 1531, 1607 und 1682 beobachtet worden waren, besaßen fast
identische elliptische Bahnen um die Sonne, was die Vermutung nahe legte,
dass die drei Erscheinungen durch einen einzigen Kometen erzeugt worden
waren, der alle 76 Jahre wiederkehrte. Seinen nächsten Vorübergang an der
Sonne sagte Halley für das Jahr 1759 voraus. Halley konnte die Richtigkeit
seiner Aussage leider nicht mehr überprüfen, da er im Jahre 1742 starb. Der
Komet kehrte jedoch wie berechnet zurück und wurde Weihnachten 1758 von
einem jungen deutschen Amateurastronom wiederentdeckt. Seitdem trägt der
Komet den Namen „ Halley” . Die letzte Sonnennähe erreichte der
Halley´sche Komet im Jahre 1986, seine nächste Rückkehr wird für das Jahr
2061 erwartet.
Nach 1759 brach eine richtige Kometenjagd in der Welt der Astronomie aus,
die bis heute anhält. Zu den erfolgreichsten „ Jägern” zählen heute die
Franzosen Charles Messiers (1730 – 1817) (13 Kometen), Jean – Louis Pons
(1761 – 1831) (37 Kometen), sowie das amerikanische Ehepaar Carolyn und
Eugene Shoemaker (zweite Hälfte des XX. Jhd).
Heutzutage sind über 3000 Kometen bekannt, wovon jedoch nur die wenigsten
ausreichend lichtstark wurden, um die Aufmerksamkeit des breiten Publikums
auf sich zu ziehen.
4. Neue Himmelskörper
Seit dem Altertum sind sieben „ bewegliche” Himmelskörper vor der Kulisse
der Fixsterne bekannt : Sonne, Mond, Merkur, Venus, Mars, Jupiter und
Saturn. Galilei hatte 1610 vier neue Objekte entdeckt, Huygens 1655 den
Saturnsatellit Titan. Warum sollte es denn keine weiteren interessanten Dinge
im Sonnensystem zu entdecken geben?
Zuerst waren es die bekannten Planeten, die die Aufmerksamkeit der
ambitionierten Astronomen der ganzen Welt auf sich zogen. So beschäftigte
sich der italienische Astronom Giandomenico Cassini (1625 – 1712) mit
ausführlichen Beobachtungen des Saturns. Dabei fiel ihm auf, dass der
zwanzig Jahre zuvor durch Huygens beschriebene Ring, durch einen dunklen
Einschnitt in zwei verschiedene Teile getrennt wird. Heute ist diese dunkle
Trennlinie nach ihrem Entdecker benannt. Cassini entdeckte außerdem vier
weitere größere Satelliten des Saturn : Japet (1671), Rhea (1672), sowie Dione
und Thetys (1684). Die erste bedeutende Neuentdeckung geht jedoch auf den
in England lebenden Musiklehrer und Amateurastronomen William Herschel
(1738 – 1822) zurück.
Auf der Suche nach Doppelsternen, kartographierte er systematisch den
Himmel, als ihm am 17. März 1781 ein besonderes Objekt auffiel, das sich bei
zunehmender Vergrösserung in seinem 16-cm-Reflektor als Scheibe auflösen
ließ.
Nach einer anfänglichen Vermutung, es könnte sich hierbei um einen
Kometen handeln, zeigte der schwedische Mathematiker Anders Lexell (1740
– 1784), dass die Bahnelemente des Himmelskörpers denen eines Planeten
entsprachen.
Die Entdeckung dieses bisher unbekannten Planeten machte Herschel
weltberühmt. Er erhielt eine Anstellung als Astronom am englischen Hof, was
ihn wohl auch dazu veranlasste den neuen Planeten „ Georgium Sidus” (zu
Ehren des englischen Königs George III) zu nennen.
Der heute gebräuchliche Name „ Uranus” wurde vom deutschen Astronomen
Johann Bode (1747 – 1826), von dem im folgenden noch öfters die Rede sein
wird, eingeführt.
Wenig später gelang es Herschel auch noch zwei Satelliten des Uranus,
Oberon und Titania (1787), sowie zwei weitere Trabanden des Saturns
(Mimas und Epimetheus (1789) ) zu entdecken. Man hatte lange Zeit nach
einer Verteilungsfunktion für die Planeten gesucht. Dem deutschen
Mathematiker Johann Tietz (1729 – 1796), genannt Titius, war es als Erstem
gelungen, eine solche Funktion zu konstruieren. Titius Resultate wurden
später von Bode veröffentlicht.
Das Gesetz von Titius – Bode ist eine Zahlenfolge, welche die mittlere
Sonnenentfernung D der einzelnen Planeten in AE widerspiegelt :
D=0,4+0,3x2n
Die Variable n ist dabei für jeden Planeten wohlbestimmt, wie folgenden
Tabelle zeigt :
n
D(AE)
Name
¥
0,4
Merkur
0
0,7
Venus
1
1,0
Erde
2
1,6
Mars
4
5,2
Jupiter
5
10,0
Saturn
6
19,6
Uranus
Wir sehen dass für n = 3, also zwischen Mars und Jupiter, kein Planet bekannt
war. Die Entdeckung des Uranus hatte die Richtigkeit der Zahlenfolge gezeigt.
Folglich musste ein von Titius und Bode in einer Sonnenentfernung von etwa
2,8 AE vorausgesagter Himmelskörper existieren. Zahlreiche systematischen
Beobachtungen wurden angestrengt um den „ verlorenen” Planeten zu
entdecken, alle jedoch ohne Erfolg. Erst am Neujahrsabend von 1801 gelang
es dem italienischen Astronomen Guiseppe Piazzi (1746 – 1826), der damals
Direktor des Observatoriums von Palermo war, ein Objekt zu beobachten, das
ständig seine relative Position bezüglich den anderen Sternen veränderte.
Piazzi glaubte zuerst, es handle sich um einen Kometen, jedoch gelangte man
Dank der Umlaufbahnberechnungen von Bode und Carl Friedrich Gauss (1777
– 1855) bald zur Einsicht, dass es sich um einen planetenähnlichen Körper
handelte, der auf einer elliptischen Bahn um die Sonne revoltierte. Interessant
dabei ist, dass seine mittlere Sonnenentfernung mit der für n = 3 berechneten
übereinstimmt. Piazzi selbst taufte das Objekt auf den Namen „ Ceres” . Nun
dauerte es nicht lange bis in der gleichen Region des Sonnensystems weitere
kleinere Planeten entdeckt wurden: Im März 1802 gelang Wilhelm Olbers
(1758 – 1840) die erste Beobachtung des Planetoiden „ Pallas” . Zwei Jahre
später folgte die Entdeckung von „ Junon” durch Carl Harding (1765 –
1834). Heute weis man, dass sich zwischen Mars und Jupiter ein richtiges
Planetoiden – Feld mit mehreren Zehntausenden von Objekten befindet.
Die rasche Evolution des Teleskops, sowie auch die Weiterentwicklung der
mathematischen Mittel zur Berechnung der Bahnelemente der Himmelskörper,
vor allem durch Lexell, Bode und Gauss vorangetrieben , erlaubten immer
exaktere Beobachtungen und Verausberechnungen der Positionen der
einzelnen Objekte am Nachthimmel. Für Uranus trat jedoch ein Problem auf :
auch wenn man alle bekannten Objekte im Sonnensystem berücksichtigte, so
wich der Planet doch stets deutlich vom berechneten Kurs ab. So entstand bald
die Vermutung es könnte einen weiteren großen Planeten „ hinter” Uranus
geben, der dessen Bahnbewegung störte.
Fast zeitgleich berechneten der englische Astronom John Couch Adams und
der Franzose Urbain Leverrier die Bahn des Phantom – Planeten, letzterer
schickte seine Resultate schließlich an den deutschen Astronomen Johann
Galle, der am 23. September 1846 tatsächlich in der von Leverrier
vorausgesagten Himmelsregion den Planeten als erster bewusst beobachten
konnte. Bewusst deshalb, da man nach späteren genaueren Bahnberechungen
herausfand, dass es sich bei einem 1613 durch Galilei aufgezeichneten Objekt
bereits um den neuen Planeten handelte ; dieser hatte ihn jedoch bloß für einen
Fixstern gehalten. Im gleichen Herbst 1846 entdeckte der Engländer William
Lassell den größten Satelliten des mittlerweile auf den Namen Neptun
getauften Planeten und nannte ihn Triton, nach dem Meeresgott aus der
antiken Mythologie. Es bleibt noch zu bemerken, dass für Neptun das Gesetz
von Titius und Bode nicht mehr zutrifft, denn der Planet befindet sich deutlich
näher an der Sonne als der Abstand, den man in obiger Formel für n = 7
ausrechnet (vgl. Anhang 1). Mitte des neunzehnten Jahrhunderts wurde dann
auch eine weitere bedeutende Technik entwickelt, welche später die gesamte
Astronomie revolutionieren sollte, und heute gar nicht mehr wegzudenken ist :
die Fotografie.
Sie erlaubt es in einer einzigen Nacht ganze Himmelsregionen optisch exakt
abzulichten, was natürlich zu ständig neuen Entdeckungen von Satelliten,
Planetoiden und Kometen führte. Allein zwischen 1875 und 1951 wurden so
dreizehn neue Monde, darunter die beiden Begleiter des Mars (Hall 1877),
gefunden. Wir wollen hier doch lediglich näher auf eine 1930 getätigte und
ausschließlich der Astrofotografie zu verdankenden Entdeckung eingehen. Die
Vorgeschichte dazu beginnt jedoch wie bereits für Neptun in der Mitte des
vorigen Jahrhunderts. Zu Neptuns Entdeckung hatte ja eine Unstimmigkeit in
der Bahnberechnung des Uranus geführt. Weitere Messungen machten jedoch
deutlich, dass Uranus immer noch nicht den Berechnungen folgte, und auch
Neptun schien sich dem Willen der Mathematik nicht unterwerfen zu wollen.
Es lag also nah, die Existenz eines weiteren Planeten zu postulieren. Allen
Berechnungen und systematischen Suchen zum Trotz versteckte sich das
Objekt jedoch mehr als 80 Jahre lang vor den neugierigen Blicken der
Astronomen. Erst die bis dahin umfangreichste astrofotografische
Untersuchung brachte am 18. Februar 1930 den gewünschten Erfolg. Der
Amerikaner Clyde W. Tombaugh kartographierte vom Lowell-Observatorium
in Flagstaff (Arizona) aus, in mehr als 7000 Arbeitsstunden, über 90 Millionen
Sterne, ehe er das gesuchte Objekt in der Nähe des Sternes d - Gem aufspürte.
Der neue Planet erhielt den Namen „ Pluto” , nach dem Herrscher der
Unterwelt in der antiken Mythologie, da er soweit von der Sonne entfernt ist,
dass seine Umgebung extrem kalt und dunkel (und somit lebensfeindlich) ist.
Tombaughs Untersuchung hatte jedoch auch noch andere Resultate
aufzuweisen :
So wurden nebenbei noch 1600 Planetoiden entdeckt, 1887 veränderliche
Sterne (13) registriert und die Positionen von 29548 Spiralnebel (14) bestimmt.
Erst 1978 wurde herausgefunden, dass Pluto eigentlich ein Zweikörpersystem
ist, und der größere Körper (Pluto) von einem Trabanten begleitet wird, der
etwa halb so groß wie das Hauptobjekt ist. Beide Körper sind nur 19600 km
von einander entfernt und weisen eine im Sonnensystem einmalige
Eigenschaft auf: Die Revolutionsperiode des Satelliten ist mit der
Rotationsperiode des Planeten identisch. ein Entdecker, der Astronom James
Christy, taufte den Satelliten auf den Namen „ Charon” nach dem getreuen
Diener des Pluto, der die Toten über den Fluß des Vergessens in die Unterwelt
schiffte. Heute nimmt man aufgrund der stark elliptischen Bahn des
Plutosystems, die unteranderem auch die Bahn des Neptuns kreuzt, an, dass es
sich bei den beiden Körpern eher um „ entflohene Satelliten” des Neptuns
handelt, als um ein eigenständig entstandenes Planetensystem.
Die letzte große Entwicklung, die einen erneuten Durchbruch in der
Sonnensystemsforschung bedeutete und eine wahre Informationsflut mit sich
brachte, war die gegen Ende der 50er Jahre des zwanzigsten Jahrhunderts
aufkommende Raumfahrt. Sie erlaubte es den Astronomen sich die Objekte
des Sonnensystems mittels Sonden und künstlicher Satelliten aus nächster
Nähe anzusehen und so bedeutende Kenntnisse über Zusammensetzung und
physikalische Eigenschaften der einzelnen Himmelskörper zu erringen. Die
bedeutendsten Raumfahrtprojekte (im Hinblick auf gemachte Entdeckungen
im Sonnensystem) waren sicherlich die beiden Voyager Missionen (1977 –
1990), die uns einen einmaligen Einblick in die Welten von Jupiter, Saturn,
Uranus und Neptun vermittelten, nebenbei noch zahlreiche soweit unbekannte
Objekte in diesen Regionen entdeckten, darunter zahlreiche kleinere Satelliten
der vier Gasriesen und die Ringsysteme des Jupiters und des Uranus, die von
der Erde aus nicht beobachtbar sind.
Sie lieferten auch den optischen Beweis, dass ein solches Ringsystem eine
dichte Ansammlung unzähliger Mini-Satelliten ist. Aber auch die ApolloMissionen mit den sechs gelungenen Mondlandungen (1969 – 1972), haben
zahlreiche Erkenntnisse auf dem Gebiet der Mond-Geologie gebracht, genau
wie die Sonden Viking 1 und 2 (1976) und Pathfinder (1997) erste Eindrücke
von der Marsoberfläche nach Hause funkten.
Im März 1982 bekam die Venus Besuch von den beiden Raumsonden, Venera
13 und 14, die jedoch aufgrund der extremen Druck- und
Temperaturverhältnisse auf der Oberfläche des Planeten ihre Tätigkeit nach
kurzer Zeit aufgeben.
1985 wurde die Raumsonde Giotto gestartet, die im folgenden Jahr die ersten
Bilder des Kerns der Halley´schen Kometen schoss, als dieser sich nach 1910
wieder in Erdnähe befand. Im Jahr 1995 trat der Sonnenbeobachtungssatellit
SOHO seine Arbeit an und liefert seitdem den Astronomen wichtige
Messungen über unser Zentralgestirn.
Weitere vielversprechende Sonden sind geplant oder bereits unterwegs und es
bleibt abzuwarten, welche Geheimnisse sie unserem Sonnensystem entlocken.
Fussnoten
1) Die Gravitationskraft, auch Massenanziehung genannt, ist die Kraft, die zum Beispiel
bewirkt, dass ein Apfel vom Baum fällt, oder aber das Gewicht eines Menschen auf der Erde
größer ist als auf dem Mond.
2) Mit dem Begriff „ Revolution” bezeichnen Astronomen die Umrundungsbewegung eines
Himmelskörpers um einen anderen, im Gegensatz zur „ Rotation” , die eine Drehbewegung
eines Körpers um seine eigene Achse (bzw. Schwerpunkt) bezeichnet.
3) Claudius Ptolemäus (75 – 160 n. Chr.) hatte das von Platon und Aristoteles ausgearbeitete
geozentrische Weltbild dahingehend weiterentwickelt, dass es die beobachteten geometrische
Gegebenheiten (z.B. Rückläufigkeiten der Planeten) weitgehend erklärte und voraussagtbar
machte. Dabei spielte die sogenannte Epizykeltheorie, d.h. dass die Planeten sich auf ihren
großen Kreisbahnen zusätzlich noch auf weiteren kreisförmigen Bahnen bewegen, eine
wichtige Rolle.
4) Ein heliozentrisches System sieht vor, dass die Sonne sich im Mittelpunkt des Systems
befindet, während diese Rolle in einem geozentrischen System der Erde zufällt (geo = Erde ;
helios = Sonne ; zentrum = Mittelpunkt). Bei letzterem wird angenommen, dass das gesamte
Himmelsgewölbe sich im Laufe eines Tages einmal vollständig um die Erde herumdreht,
während die Planeten zusätzlich eigene Bewegungen durch den Sternenhimmel ausführen. Die
Dauer, welche die Sonne, für eine ganze „ Sternenrunde” benötigt definierte man als Jahr.
5) Linsenteleskop, im Gegensatz zu dem von Newton entwickelten Spiegelteleskop
(Reflektor)
6) d.h. der im Fernrohr beobachtete Durchmesser ; dieser wird in Bogenmaß ( ° , ´, ´´ )
angegeben.
7) Der Begriff „ Satellit” wurde von Kepler eingeführt um die Monde der Planeten zu
bezeichnen. Dieses hat den Vorteil, dass man mit „ Mond” lediglich den natürlichen
Erdsatelliten bezeichnen kann und somit eventuellen Missverständnisse aus dem Weg geht.
8) Der Nolaner Philosoph Giordano Bruno (1548 – 1600) ließ sich in seinen Anschauungen
unteranderem auch von Kopernikus beeinflussen. Seine zahlreichen Veröffentlichungen, in
denen er von einer undenkbar großen Anzahl von Sonnensystemen mit von verschiedensten
Wesen bewohnten Planeten schrieb, wurden von den damaligen kirchlichen Instanzen als
ketzerisch angesehen. Bruno wurde von einem Kirchengericht zum Tode verurteilt und in
Rom auf dem Scheiterhaufen hingerichtet.
9) Der Vollständigkeit halber muss an dieser Stelle erwähnt werden, dass Tycho Brahe kein
Vertreter des kopernikanischen Weltbildes war und stattdessen ein von ihm selbst
entwickeltes geozentrisches System vertrat.
10) Bei einer Supernova handelt es sich um die „ Explosion” eines Sterns. Auf der Erde
macht sich dieses äußerst seltene und nicht vorhersagbare Phänomen durch das plötzliche
Erscheinen eines besonders hellen Lichtpunktes, also eines neuen „ Sterns” (nova = neu) an
einer zuvor eher dunklen Stelle am Himmel bemerkbar. Die Helligkeit nimmt dann langsam
wieder ab, bis der Lichtpunkt nach einiger Zeit ganz verschwindet.
11) Mars besitzt an seiner Oberfläche Gestein von überwiegend roter und bräunlicher Farbe,
so dass er im Fernrohr als rötlich schimmernde Scheibe erscheint ; daher der Name „ roter
Planet” .
12) Kometen (Haarsterne) sind äußerst seltsame Mitglieder des Sonnensystems. Wir nehmen
heute an, dass sie zum größten Teil aus Wassereis mit einigen Silikateinschlüssen bestehen,
d.h. sie sind riesige „ schmutzige” Schneebälle. Als seltsam sind sie anzusehen aufgrund der
Form ihrer Bahnen : Sie bewegen sich entweder auf extrem lang gestreckten Ellipsen
(periodische Kometen), oder aber auf offenen Bahnen in Parabel– oder gar Hyperbelform
(einmalige Kometen). Besonders auffallend sind die meisten Kometen aufgrund der
Ausbildung eines deutlichen Schweifes in Sonnennähe.
13) Ein Stern wird „ veränderlich” genannt, wenn seine optische Helligkeit starken
Schwankungen unterworfen ist, d.h. wenn er nicht immer gleich hell scheint. Diese
Leuchtkraftschwankungen sind in den meisten Fällen periodische Phänomene, die z.B. durch
regelmäßige Bedeckungen eines dunkleren Begleitkörpers (ähnlich wie bei einer
Sonnenfinsterniss) entstehen können. Es gibt aber noch zahlreiche andere Ursachen weshalb
ein Stern seine Helligkeit wechselt.
14) Spiralnebel bilden die Hauptklasse der Galaxien. Als Galaxie bezeichnet man eine zum
Zentrum hin sich verdichtende Ansammlung von Sternen. Die Milchstraße, in der ja auch das
Sonnensystem liegt, ist ein solcher Spiralnebel, genau wie der bekannte Andromedanebel.
15) Aus Platzgründen werden hier nur einige wichtige Beispiele aufgegriffen. Eine detailierte
Ausführung der Raumfahrt würde aufgrund der überwältigenden Masse an Ergebnissen ganze
Bücher füllen. Der interessierte Leser sei hierdurch an weiterführende Literatur verweisen.
Anhang zu Entdecker des Sonnensystems:
Download here (Word doc)
Physikalische und geometrische Daten einiger Objekte des Sonnensystems:
Download here (Word doc)
About the Author - Tom Müller
Language may vary from the one used in the article.
Tom is currently studying math at the Uni Trier
AAL member since 1996
Special interests: our solar system and science history in general
SPECIAL TOPICS HISTORY
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May 2008 De Summerstärenhimmel
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LU
PDF=2005.7kB
September Ein aussergewöhnlicher Abend
2006
mit John Dobson in Saarlouis
DE
April
2006
LU
Total Solar Eclipse 2006
May 2004 Venus Transit 2004
EN
April/May Die Roche’ sche Grenze
2002
DE
Apr/May
2001
Das Foucault'sche
Pendelexperiment
DE
Feb/Mar
2001
The Hertzsprung-Russell
Diagram
EN
PDF=827.2kB
Jan 2001
Die Jagd nach Exo-Planeten
EN
PDF=544.4kB
Sep/Oct
2000
Entdecker des Sonnensystems
EN
Jun/Jul
2000
Comet Linear Special
EN
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Apr/May
2000
The Adventurous Search For
The Astronomical Unit
EN
Mar 2000 Why the moon always shows us EN
the same face
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