Weltbilder im Umbruch
Werbung
Weltbilder im Laufe der Zeit Max Camenzind - Bad Kissingen - 2017 Der Mensch ist Teil des Universums das Universum ist Teil des Menschen • 16.2.2017: Weltbilder im Laufe der Zeit – vom mythologischen Weltbild zur Kopernikanischen Wende • 20.2.2017: Wie die Milchstraße entziffert wurde die Milchstraße ist eine normale Spiralgalaxie sie ist unsere Heimat • 23.2.2017: Unser Universum expandiert – das moderne Weltbild der Astronomie Das, was die meisten Menschen „Universum“ nennen, ist nur der von der Erde aus mit bloßen Augen sichtbare Teil … Das mit Bloßen Augen sichtbare Universum täuscht Teleskope erweitern den Horizont Bild: Potsdam Modernste Observatorium der Welt Bild: ESO Doku 150 S. s/w A4 Format gebunden Inhalt Teil I • Himmelsbeobachtungen in der Steinzeit Stonehenge – der erste Mondkalender? • Das Weltbild der Griechen – geozentrisches Weltbild, Almagest – der erste Sternkatalog • Stagnation im Mittelalter Entsäkularisierung. • Die Kopernikanische Wende Durchbruch und Neuanfang, Gravitation Universum • Das 18. Jahrhundert: Das Universum der Nebel und Kometen Messier Katalog • Das 19. Jahrhundert: Beobachtung mit ersten Teleskopen, Vorstellungen zur Milchstraße. Himmelsbeobachtungen sind tief verwurzelt in der Menschheit Nicht jeder Steinhaufen deutet auf ein „altes Observatorium“ hin Astronomische Deutung einer 17.000 Jahre alten Jagdszene in der Höhle von Lascaux als Plejaden? [Grafik: Wikipedia] Der Jäger Orion verfolgt Plejaden Diese Kombination in vielen Kulturen Töchter des Atlas und der Plejone Plejaden: Offener Sternhaufen 100 Mio. Jahre alt Töchter des Atlas und der Plejone Dichter Hesiod 800 BC: Wenn das Gestirn der Plejaden, der Atlastöchter, heraufsteigt, fanget die Ernte an, die Saat dann, wenn sie hinabgehen. Sonnenobservatorium Goseck sog. Kreisgrabenanlage 4800 BC Burgenlandkreis in Sachsen-Anhalt Kreisstadt Naumburg mit Dom Das Sonnenobservatorium Goseck • Die Kreisgrabenanlage liegt auf einem Plateau oberhalb des Saaletals und besteht aus einem deutlich erkennbaren, annähernd kreisrunden Ringgraben von etwa 71 m Durchmesser. Es konnte ein flacher Erdwall rund um den Graben nachgewiesen werden. Die Anlage hat drei grabengesäumte Zugangswege, die nach Norden, Südwesten und Südosten ausgerichtet sind. Im Inneren befinden sich Spuren zweier konzentrischer Palisaden (ca. 56 und 49 m Durchmesser) mit gleich ausgerichteten, zum Zentrum hin schmaler werdenden Toren. Sonnenobservatorium Goseck – Ringgraben an SW Seite Sonnenobservatorium Goseck – SW Seite Sonnenobservatorium Goseck - Interpretation Meridian @ 4800 v.Chr. Sonnenaufgang und -untergang zur Wintersonnenwende ca. 4800 v.Chr. Winkel ~ 120° Die Interpretation zu Goseck • Nach Untersuchungen des Astroarchäologen Wolfhard Schlosser vom Astronomischen Institut der Ruhr-Universität Bochum, der früher schon die Himmelsscheibe von Nebra interpretiert hatte, sind die beiden südlichen Tore und Zugangswege vom Mittelpunkt der Anlage aus gesehen mit einer Genauigkeit von drei bis vier Tagen auf den Sonnenaufgang und -untergang zur Wintersonnenwende um 4800 v. Chr. ausgerichtet, das nördliche Tor weist annähernd genau auf den astronomischen Meridian, also nach Norden. Dass es sich um ein Observatorium zur Bestimmung der Wintersonnenwende handelt, gilt daher als wahrscheinlich. Sonnenlauf im Laufe eines Jahres Meridian Zenith Horizont Sonnenlauf Sommersonnenwende Sonnenlauf Äquinoktium Sonnenlauf Wintersonnenwende Erdbahn – die Erde ist ein träger Kreisel Der Sonnenstand Horizont ca. 115 Grad Stonehenge Mondkalender der Steinzeit 3000 – 1800 v. Chr. Stonehenge Stonehenge in der Nähe von Amesbury Stonehenge – Megalithe 3000 v.Chr. s. diverse Videos auf YouTube zu „Stonehenge“ Stonehenge – Megalithe bis zu 50 t schwer, 4,6 – 5 m hoch Stonehenge – Sarsen- & Blausteine 5 Trilithe & 1 Altarstein • Erbaut wurde Stonehenge, diese weltberühmte Anordnung von Megalithen, ab etwa 3000 v.Chr. 2000 v.Chr. Wahrscheinlich existierte an gleicher Stelle schon vorher ein Heiligtum der Megalithkultur. Über die genaue Bedeutung, die Riten und Feste denen es diente, weiß man nur wenig. Seit dem frühen 18. Jahrhundert weiß man, dass die Achse des Kreises aus Sarsensteinen etwa auf einen Punkt weist, von dem aus ein Beobachter im Zentrum von Stonehenge den Sonnenaufgang am längsten Tag des Jahres in seiner am Horizont am weitesten nördlich liegenden Stellung sehen konnte. Der Eingang wurde ebenfalls während der Zeit der Benutzung von Stonehenge geringfügig neu ausgerichtet, um astronomische Veränderungen des Sonnenaufgangs zur Zeit der Sommersonnenwende über Jahrhunderte hin zu kompensieren. Stonehenge – Fersensteine Richtung Sommersonnenwende Stonehenge – 30 Sarsensteine Kreisteilung des Horizonts ? Stonehenge Sarsensteine waren weiß Beobachtung des Sonnenlaufs Horizont „Manhattenhenge“ im Juni eine Methode der Jahreszählung Sonnenlauf im Laufe eines Jahres Meridian Zenith Horizont Sonnenlauf Sommersolstitien Sonnenlauf Äquinoktium Sonnenlauf Wintersolstitien Der Sonnenstand in unseren Breiten Horizont 180 Grad Aufgang Sommersonnenwende Untergang Wintersonnenwende Stonehenge Sonnenaufgang Sommersonnenwende Grabanlage & Observatorium Aubrey Löcher D: 70 m Sarsensteine D: 30 m Blausteine D: 27 m 5 Trilithe Hufeisen Sonnenuntergang Wintersonnenwende Südlicher Hügel Stonehenge - Winter- und Sommersonnenwende Orientierung am Sonnenlauf Die Achse wird nach Sonnenwenden festgelegt Die Sarsen- und die Blausteine repräsentieren vor allem auch jeweils ein reines Sonnenjahr (12×30 = 360 + 5) und ein Mondjahr (6×59 = 354 Tage). 6 Steine = 1/5 x 30 = 72 Grad Himmelsscheibe von Nebra ~ 2000 v. Chr. Himmelsscheibe von Nebra Hier ein Bild aus der Wikipedia, wo Sie viel über Fundgeschichte, Alter und Interpretation finden: Material: Bronze und Gold Herstellungszeit ca. 2100 bis 1700 v. Chr. Vergraben ca. 1600 v. Chr. Gefunden bei Raubgrabung 1999 Am 9.10.2008: Münze und Briefmarke mit dem Abbild erschienen… Scheibendurchmesser: 32 cm, maximale Dicke: 4,5 mm Dauerhafter Ausstellungsort im Landesmuseum für Vorgeschichte in Halle Himmelsscheibe von Nebra Wiki: Die annähernd kreisrunde, geschmiedete Bronzeplatte hat einen Durchmesser von etwa 32 Zentimetern und eine Stärke von 4,5 Millimetern in der Mitte bzw. 1,7 Millimetern am Rand, sie wiegt ca. 2,3 Kilogramm. Das Kupfer der Legierung stammt vom Mitterberg bei Mühlbach am Hochkönig in den Ostalpen. Das Verhältnis der im Kupfer enthaltenen radiogenen Blei-Isotope ermöglicht diese Ortsbestimmung. Neben einem geringen Zinnanteil von 2,5 Prozent weist sie einen für die Bronzezeit typisch hohen Gehalt von 0,2 Prozent Arsen auf. Sie wurde offenbar aus einem gegossenen Bronzerohling getrieben und dabei wiederholt erhitzt, um Spannungsrisse zu vermeiden bzw. zu beseitigen. Dabei verfärbte sie sich tiefbraun bis schwarz. Die heutige, von einer Korrosionsschicht aus Malachit verursachte Grünfärbung ist erst durch die lange Lagerung in der Erde entstanden. N1 Ungewöhnlich für ein archäologisches Artefakt ist die Tatsache, dass an der Scheibe in der Zeit ihrer Nutzung mehrfach Änderungen vorgenommen wurden, was anhand der Überlagerungen von Bearbeitungen rekonstruiert: Anfänglich bestanden die Goldapplikationen aus 32 runden Plättchen, einer größeren, runden sowie einer sichelförmigen Platte. Sieben der kleinen Plättchen sind etwas oberhalb zwischen der runden und der sichelförmigen Platte eng gruppiert. Später wurden am linken und rechten Rand die so genannten Horizontbögen angebracht, die aus Gold anderer Herkunft bestehen, wie dessen chemische Verunreinigungen zeigen. Um Platz für die Horizontbögen zu schaffen, wurde ein Goldplättchen auf der linken Seite etwas zur Mitte versetzt, zwei auf der rechten Seite wurden überdeckt, so dass jetzt noch 30 Plättchen zu sehen sind. Die zweite Ergänzung ist ein weiterer Bogen am unteren Rand, wiederum aus Gold anderer Herkunft. Diese so genannte Sonnenbarke ist durch zwei annähernd parallele Linien strukturiert, an ihren Außenkanten wurden feine Schraffuren in die Bronzeplatte gekerbt. Als die Scheibe vergraben wurde, war sie ein drittes Mal modifiziert worden: Es fehlte bereits der linke Horizontbogen und die Scheibe war am Rand mit 40 sehr regelmäßig ausgestanzten, etwa 3 Millimeter großen N2 Löchern versehen. 1. Zustand mit Plejaden 2. Zustand: + Horizontbögen 3. Zustand: + Sonnenbarke Beschädigungen / Wikipedia Astronomische Interpretation Auf den ersten Blick kann man die beiden Großobjekte als Sonne und Mond definieren, jedoch ist es wahrscheinlicher, dass die Objekte den Voll- und den Sichelmond darstellen. Dies ergibt sich aus einem astronomischen Zusammenhang mit den Plejaden. Befanden sich diese morgens am Westhimmel, so wurden sie innerhalb von zwei bis drei Tagen in der Dämmerung unsichtbar. Dies trat jeweils, nach heutigem Kalender, um den 10. März und den 17. Oktober ein. Diese Daten bezeichnen noch heute den Anfang und das Ende des bäuerlichen Jahres. Im Frühjahr war dabei meistens der Sichelmond in Plejadennähe sichtbar, während im Herbst der Vollmond bei den Plejaden stand. Die Plejaden im Fernglas Eigennamen der hellsten Sterne: 1 - Asterope 2 - Taygete 3 - Celaino 4 - Elektra 5 - Maia 6 - Merope 7 - Alkyone 8 - Pleione 9 - Atlas Bedeckung der Plejaden durch Mond 13.11.2008 7.1.2009 Die Position des Mondes am 12.3.2008 von rechts unten nach links oben 19:00, 20:00 und 21:00 Uhr Der Sonnenstand Horizont 82 Grad am Mittelberg Jahreslauf mit Scheibe von Nebra Sommersonnenwende: Durch Ausrichtung vom Mittelberg zum Brocken wird die Scheibe justiert. Dargestellt ist der Sonnenuntergang. Grafik: Wikipedia Herbst- und Frühlingsanfang: Blick auf den Sonnenuntergang zur Tagundnachtgleiche. Die Sonne geht zu dieser Zeit 41° weiter südlich unter – die Ausrichtung der Scheibe ist unverändert. Wintersonnenwende: Der Sonnenuntergang hat seinen südlichsten Punkt erreicht und befindet sich nun 82° links seines nördlichsten Punkts – die Ausrichtung auf den Brocken ist unverändert. Nach der Interpretation von Meller und Schlosser stellen die Plättchen Sterne dar, die Gruppe der sieben kleinen Plättchen vermutlich den Sternhaufen der Plejaden, die zum Sternbild Stier gehören. Die anderen 25 sind astronomisch nicht zuzuordnen und werden als Verzierung gewertet. Die große Scheibe wurde zunächst als Sonne, mittlerweile auch als Vollmond interpretiert und die Sichel als zunehmender Mond. Mond und Plejaden stehen nach Meller und Schlosser für zwei Termine der Sichtbarkeit der Plejaden am Westhorizont. Die Plejaden hatten gemäß Schlosser um 1600 v. Chr. ihren Untergang am 10. März greg. sowie ihren heliakischen Untergang am 17. Oktober greg. Schlossers chronologischen Ansetzungen der Plejadenuntergänge wird in der Fachliteratur mehrfach widersprochen, da aufgrund der Witterungs- und Sichtbedingungen die jeweiligen Untergänge an verschiedenen Tagen beobachtet wurden. Die Schwankungsbreite liegt bei etwa sechs Tagen. N3 Astronomie = Überleben Aufgehen des Sirius Kündigt Nilschwemmen im Alten Ägypten an Weltbild der Griechen Aristoteles Alles fällt zum Zentrum der Erde Also ist die Erde das Zentrum des Kosmos ! • Doch warum fallen Steine zur Erde, während eine Flamme in die Höhe lodert? Warum stehen der Mond und die Sonne am Himmel und stürzen nicht auf die Erde herab? Diese Fragen beantworte Aristoteles mit seiner Lehre von den vier (oder fünf, unter Hinzurechnung des Äther) Elementen: Ihre gesonderten Eigenschaften bestehen vor allem in ihrem unterschiedlichen gravitativen Verhalten. Zwei davon, Wasser und Erde, sind schwer, sie fallen herab. Die beiden anderen, Luft und Feuer, sind leicht, sie steigen auf, bewegen sich vom Weltmittelpunkt weg. Zuletzt geht es dabei also um die Gravitation. C. Flammarion 1842-1925 Sicht des 15. Jh. Das Erbe der Griechen Scheinbare Magnitude Im alten Griechenland wurden die Sterne in sechs Klassen aufgeteilt; die hellsten in Klasse 1, die schwächsten noch von Auge sichtbaren Sterne gehörten in Klasse 6 (Almagest von Ptolemäus). Aus der Biologie: fast jede Sinnesempfindung des Menschen ist dem Logarithmus des Reizes proportional (Weber-Fechner-Gesetz) f1 m1 m2 2,5log10 f 2 Für Stern 2 einen Standard wählen f: Energiefluss der Sterne 1 und 2 m: scheinbare Helligkeit auf der Erde der Sterne 1 & 2 Hellere Sterne haben einen kleineren scheinbaren Magnitudenwert. Das Erbe der Griechen Absolute Magnitude - Distanzmodul Scheinbare Magnitude m gibt an, wie hell ein Stern dem Beobachter auf der Erde erscheint. Energiefluss f, der auf der Erde ankommt, hängt von der intrinsischen Helligkeit und der Entfernung des Sterns ab. D 2 f F d Absolute Magnitude M ist die scheinbare Magnitude m bei einer vorgegeben Entfernung von 10 pc f d m M 2,5log10 5log 10 pc F Griechen: Alle Körper bewegen sich auf Kreisbahnen um die Erde Das geozentrische Weltbild in einer Darstellung von 1661 Geozentrisches Weltbild – Kristallsphären Geozentrisches Die Erde steht still undWeltbild das Universum rotiert Claudius Ptolemäus, 100 - 170 AD 6 Planeten Mond Erde Venus Sonne Mars Jupiter Saturn FixsternSphäre ist noch heute in Gebrauch …“das ist die natürliche Bewegung der Erde ….ist in Richtung des Zentrums des Universums; deshalb muss die Erde das Zentrum sein.” Aristoteles, “De Caelo” Das Problem mit der Marsbahn Weltbild von Ptolemäus (145 n. Chr) Epizyklen bewegen sich entlang eines grossen Kreises (Deferent) Video: Ptolemäisches Modell des Universums Weltbilder wurden entsäkularisiert Spätmittelalterliche Astronomen unter der Anleitung der Muse Astronomia Die Kopernikanische Revolution Kometen gehören zum Sonnensystem Protagonisten der Kopernikanischen Revolution 1543 - 1687 Das heliozentrische Weltbild Kopernikus: De Revolutionibus Das heliozentrische Weltbild Grafik: Wikimedia … löst das Problem der Marsbahn Tycho Brahe auf Insel Ven 1546 - 1601 Observatorium Stjerneborg unweit von Uraniborg Tycho de Brahe der Beobachter ohne Fernrohr 1546-1601 Stjerneborg heute König Friedrich II. von Dänemark und Norwegen finanzierte die Sternwarten Uraniborg und Stjerneborg auf der damals noch dänischen Öresundinsel Ven vor Landskrona, an denen Brahe 21 Jahre lang forschte. Brahe baute nicht nur alle benötigten Instrumente selbst, sondern druckte auch seine eigenen Bücher. Tycho Brahes Mauerquadrant Tycho Brahe in Hamburg Wandsbek Tychos Supernova von 1572 430 Jahre später (Calar Alto) Tycho Brahe und Kepler in Prag • Nach dem Tode von Frederick II. zankte sich Tycho Brahe mit dem dänischen Hof. • 1597 verließ er die Insel Ven Wandsbek • 1599 wurde er Hofmathematiker in Prag • 1600 kam Kepler dorthin als sein Assistent • Brahe starb am 22. Oktober 1601 • Zwei Tage später wurde Kepler zu seinem Nachfolger ernannt. Zwei Welt-Systeme werden „abgewagt“ Die heliozentrische Theorie von Kopernikus wird für zu leicht befunden gegenüber Ricciolis Modell, in dem der Mond, die Sonne, Jupiter und Saturn die Erde umkreisen und Merkur, Venus und Mars die Sonne. [Almagestum novum von Giovanni Riccioli 1651] Prag 1600 Kepler publiziert 1627 Tychos Daten Johannes Kepler, 1571-1630: Platonist, Mathematiker, Astronom s. Sterne & Weltraum März 2016, S. 82 * Weil der Stadt Keplers Wohnhaus in Linz Das Kepler Museum in Weil der Stadt Die Ellipse Großer Durchmesser Entfernung zum Brennpunkt = R2 Entfernung zum Brennpunkt = R1 R1 + R2 = Großer Durchmesser 2a 2. Flächensatz Die von der Sonne zum Planeten gezogene Verbindungslinie überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen. Aus dem Energieerhaltungssatz folgt: Je näher der Planet der Sonne ist, desto geringer ist seine potenzielle Energie – also desto höher ist seine kinetische Energie und damit seine Geschwindigkeit. Der Flächensatz langsam schnell Die von der Sonne zum Planeten gezogene Verbindungslinie überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen. Beweis: Bahn des Kometen Halley Lang gestreckte Ellipse: P = 76 Jahre Komet Halley 3. Gesetz der Umlaufzeiten Das Verhältnis aus den 3. Potenzen der großen Halbachsen und den Quadraten der Umlaufzeiten ist für alle Planeten konstant. T1 T2 a1 a2 (a1 / a2)3 = (T1 / T2)2 T2/a3 = C = Konstante für jedes Planetensystem Gesetz der Umlaufzeiten Die äußeren Planeten laufen langsamer: Jupiter braucht 11,8 Jahre, Neptun 165 Jahre Die 6 Bahnelemente der Planeten Bahnelemente der 8 Planeten Planet Halbachse a Merkur 0,387 Venus 0,723 Erde 1,0 AE Mars 1,523 Jupiter 5,203 Saturn 9,537 Uranus 19,191 Neptun 30,068 Exzentrizität e 0,205 0,006 0,0167 0,093 0,048 0,054 0,047 0,0085 Video: Planetenbewegung BahnPeriode 0,2048 0,6152 1,0 a 1,8808 11,863 29,447 84,02 164,79 Inklination i 7,005 ° 3,39 ° 0,00005 1,850 ° 1,305 ° 2,484 ° 0,777 ° 1,769 ° Mittlere Geschw 47,8 35,02 29,78 24,13 13,07 9,672 6,835 5,478 Bahnelemente Zwergplaneten Ein Himmelskörper ist ein Planet, wenn er … sich auf einer Bahn um die Sonne befindet eine ausreichende Masse hat (Eigengravitation) die Umgebung seiner Bahn bereinigt hat. ZwergPlanet Ceres Pluto Humaea Makemake Eris Halbachse a 2,766 39,499 43,342 45,660 68,146 Exzentrizität e 0,078 0,248 0,189 0,156 0,432 BahnPeriode 4,601 248,246 285,3 a 308,54 562,55 Inklination i 10,58 ° 17,16 ° 28,19 ° 28,99 ° 43,74 ° Mittlere Geschw 17,88 4,75 4,52 4,40 3,43 Isaac Newton 1687 Isaac Newton erklärt Kepler-Gesetze Isaac Newton Gravitation 1687 Alle Körper ziehen sich an • Das Jahr 2009 war das Internationale Jahr der Astronomie. Anlass war das 400jährige Jubiläum von zwei Ereignissen, die die moderne Astronomie begründet haben: • Im Jahr 1609 nutzte Galileo Galilei zum ersten Mal ein Fernrohr zur Himmelsbetrachtung • Im selben Jahr veröffentlichte Johannes Kepler sein Buch "Astronomia Nova", in dem er grundlegende Gesetze der Planetenbewegung aufzeigte. Galileo Galilei * 15. Februar 1564 in Pisa; 1592-1610 Padua; † 8. Januar 1642 in Arcetri bei Florenz • Teleskope neue Erkenntnisse: • Struktur der Mondoberfläche • Sonne hat Flecken (!) • Venus zeigt Phasen • Jupiter hat Monde • Milchstraße aus Sternen Die ersten Refraktoren Kepler Fernrohr Galilei Fernrohr Galilei´s erste Teleskope Vertreter der Kirche weigerten sich durchs Teleskop zu schauen Galileo Galilei – der erste Experimentalphysiker Zum Nachdenken: Was hat Galilei bei der schiefen Ebene herausgefunden? Zum Nachdenken: Was hat Galilei beim Pendel herausgefunden? Sidereus Nuncius (Sternenbote) 1610 Autor: Galileo Galilei Die erste Publikation von Daten, die mit Teleskopen erfasst worden sind. Sonnenflecken: Illustration von Attanasius Kircher (1664) Die Sonne vom 3.3.2016 Aktivität klingt ab Solarer Fleck Venus Phasen Die Phasen der Venus von der Erde aus gesehen. Nur mit dem Fernrohr erkennt man, dass Venus Phasen wie der Mond zeigt. Wir sehen sie als große, schmale Sichel, wenn sie zwischen Erde und Sonne steht, und als kleine, wenn sie jenseits der Sonne steht. Venus Phasen (Amateur) Die Galilei`schen Monde Die Galileischen Monde (v. l. n. r.: Io, Europa, Ganymed und Kallisto) Was unsere Vorfahren nicht wussten Das Sonnensystem ist viel größer! Erde Sonne Planetare Region < 50 AE Kuiper Gürtel Oortsche Wolke 10.000 AE Was unsere Vorfahren nicht wussten Millionen kleine Körper im Sonnensystem Erde Mars Nächster Montag: Milchstraße ?
