Astronomie

Weltraumforschung

Astronomie

Die Astronomie ist die älteste Wissenschaft. Kein Wunder: Die sichtbaren Bewegungen der Himmelskörper - Sonne, Mond und Planeten - begleiteten das Schicksal der Menschen ebenso dauerhaft wie die scheinbar unveränderlichen Sterne am Nachthimmel.

Was uns die Sterne sagen

Seit alters her fragten sich die Menschen, was ihnen die Sterne zu sagen haben und ob sie womöglich direkte Hinweise auf die Zukunft geben können. So entstand die Astrologie. Die modernen Naturwissenschaften dagegen suchen nicht nach Zusammenhängen zwischen Sternenkonstellationen, Geburtsdaten und persönlichen Schicksalen - sie wollen etwas über die Geschichte des Universums und seine Bewegungsgesetze erfahren.

Ein Ausschnitt der Erde aus dem Weltraum vor dem Sternenhimmel als Hintergrund

Schon früh waren die Sterne am Nachthimmel Orientierungshilfe

Der Lebensrhythmus der Menschen richtet sich immer noch nach dem Auf- und Untergang der Sonne. Auch wenn wir mit modernen Lichtquellen die Nacht zum Tag machen und dank Heizung und Klimatisierung von jahreszeitlichen Schwankungen unabhängig sind - unsere "biologische Uhr" richtet sich - ohne dass wir einen Einfluss darauf hätten - immer noch nach dem Lauf der Erde um die Sonne.

Alle Kulturen lebten davon, die Rhythmen von Sonne und Mond den menschlichen Lebensrhythmen zuzuordnen und so wichtige Abläufe planen zu können: Aussaat und Ernte, die Wanderungen der Tiere, das Auftreten von Ebbe und Flut und vieles mehr. Für die Navigation auf See waren die Sterne eine unentbehrliche Orientierung.

Eigentlich nicht verwunderlich, dass die Menschen bis heute sowohl den sogenannten Wandelsternen - dazu zählen Sonne, Mond und Planeten - als auch den immer am gleichen Ort aufzufindenden Fixsternen und ihren Figuren, den Sternzeichen, einen direkten Einfluss auf Schicksale und Charaktere zuschreiben.

Im Mittelpunkt der Mensch

Mittelalterliche Zeichnung mit der Erde im Mittelpunkt, um die zahlreiche, beständig größer werdende Kreise gezeichnet sind, die die Bahnen der Planeten und der Sonne symbolisieren

Lange Zeit galt die Erde als Zentrum der Welt

Ob die Menschen Sonne, Mond und Sterne für die Einteilung ihrer Zeit und ihres Kalenders nutzten oder über die Rätsel der unerreichbar fernen Sterne nachdachten - zunächst erschien es ihnen selbstverständlich, dass sich die Himmelskörper um sie herum bewegten. Die Vorstellungen der antiken Kulturen Griechenlands, Ägyptens, Chinas oder Roms unterschieden sich darin nicht vom Weltbild der mittelalterlichen Kirche.

Die Ferne und Unerreichbarkeit einerseits, die gesetzmäßigen Abläufe der Himmelserscheinungen andererseits ließen das Firmament als bevorzugten Ort für die Götter erscheinen. Sei es im englischen Stonehenge, der jüngst an der Saale ausgegrabenen Anlage von Goseck oder auch in den Kultstätten der Maya - in den ältesten uns bekannten Observatorien verbanden sich die frühen Messungen des Sonnenstandes mit mythischen Vorstellungen und Ritualen.

Schon vor etwa 2500 Jahren sahen griechische Philosophen die Erde als Kugel an und dachten über Größenverhältnisse und Planetenbewegungen nach, aber die von Aristoteles proklamierte Vorstellung einer geozentrischen Welt mit der Erde im Mittelpunkt wurde nie bezweifelt und von dem etwa 100 bis 170 nach Christus in Alexandria lebenden Claudius Ptolemäus theoretisch gefestigt. Als Dogma der katholischen Kirche hatte das geozentrische Weltbild über Jahrhunderte Bestand.

Von der Himmelsscheibe zum Hubble-Teleskop

Eine alte monochrome Zeichnung, auf der ein Astronom mit Hilfe eines großen Teleskops den Sternenhimmel beobachtet.

Die Erfindung des Teleskops war Voraussetzung für die moderne Astronomie

Seit wann es Messungen und Darstellungen der Himmelskörper gibt, ist schwer zu sagen. Eine aus Holz gebaute Anlage mit exakt den höchsten und niedrigsten Sonnenständen angepasster Ausrichtung wurde 1991 in Sachsen-Anhalt bei Goseck entdeckt. Ihr Alter wird auf 10.000 Jahre geschätzt - älter als die im englischen Stonehenge. Etwa 3500 Jahre alt ist eine Bronzescheibe mit Darstellungen von Sonne, Mond und Sternen, die nur 25 Kilometer entfernt davon in Nebra gefunden wurde. Mit ihrer Hilfe konnten vermutlich unsere Vorfahren schon einfache Berechnungen ausführen.

Mit der Erfindung und raschen Entwicklung des Teleskops im 16. Jahrhundert begann ein neues Zeitalter der Sternenkunde, die moderne Astronomie erhielt gewaltige Schubkraft. Was Galileo Galilei um 1600 mit einem von ihm selbst verbesserten Teleskop sehen konnte, findet heute jeder mit einem einfachen Fernglas, das etwa zehnfach vergrößert.

Schon mit so simplen Hilfsmitteln aber war es möglich, die Theorie zu bestätigen, nach der die Erde nicht im Mittelpunkt des Sonnensystems steht. Die Berechnungen und Beobachtungen von Nikolaus Kopernikus, Tycho Brahe, Johannes Kepler und Galileo Galilei revolutionierten das Weltbild: Die Sonne war das Zentrum, um die sich die Erde wie die anderen Planeten bewegte.

Seither wurde das Instrumentarium der Astronomie immer besser, die Berechnungen so genau, dass die Weltraumfahrt begonnen und sogar im Weltraum ein Teleskop installiert werden konnte. Es trägt den Namen des englischen Astronomen Edwin Hubble. Gleichzeitig schreitet die Entwicklung der auf der Erde stationierten Riesenteleskope weiter voran.

Röhren und Spiegel

Hubble in seiner Umlaufbahn um die Erde

Das Weltraumteleskop "Hubble"

Ursprünglich bestanden Fernrohre aus einer konvexen (Sammel-) und einer konkaven (Zerstreuungs-)Linse. Johannes Kepler verwendete in seiner verbesserten Konstruktion nur Sammellinsen. Der Vorteil: In den Strahlengang dieses Fernrohrs konnte ein Zielkreuz eingebaut werden, was die genaue Ortsbestimmung der beobachteten Objekte sehr erleichterte. Alle Linsenfernrohre zeigen allerdings Abbildungsfehler. Schon wenige Jahre nach dem Bau der ersten Kepler-Teleskope waren auch erste, technisch noch wenig befriedigende Spiegelteleskope in Gebrauch.

Die entscheidenden Verbesserungen wurde ab 1668 von Isaac Newton vorgenommen. Nun waren die Spiegelteleskope den Linsenfernrohren bezüglich der Bildqualität ein ganzes Stück voraus. In den folgenden Jahrhunderten wurden immer mächtigere Teleskope mit immer größeren Spiegeln gebaut. Die Keck-Teleskope auf dem Mauna Kea auf Hawaii mit zehn Meter Spiegeldurchmesser und das Gran Telescopio auf den Kanarischen Inseln mit 10,4 Metern sind heute die größten der Welt.

Solche "Riesenaugen" müssen mit raffinierten Techniken hergestellt und an Standorten mit geringer Luftverschmutzung, weit entfernt von störenden Lichtquellen, installiert werden. Luftbewegungen der Atmosphäre verzerren die Sternbilder, aber eine so genannte "adaptive Technik" korrigiert dieses Flimmern.

Das im Weltraum stationierte "Hubble" hat zwar nur einen Spiegeldurchmesser von 2,4 Metern, es kann aber ohne den störenden Einfluss der Erdatmosphäre arbeiten. Teleskope mit noch größeren Spiegeln werden folgen.

Die Jäger der Asteroiden

Luftaufnahme des Barringer-Krater in der Wüste Arizonas

Zeuge eines Asteroideneinschlags: der Barringer-Krater in der Wüste Arizonas

Sonne, Mond und Sterne beflügeln die Fantasie von Romantikern. Meteoriten und Kometen die der Propheten des Weltuntergangs. Tatsächlich gibt es für uns eine Bedrohung aus dem All: die Asteroiden, auch Planetoiden genannt. Sie bewegen sich wie die Planeten um die Sonne. 90 Prozent der Asteroiden befinden sich im sogenannten Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter.

Es gibt aber auch Asteroide, deren Bahnen die der Erde kreuzen. In der Vergangenheit gab es katastrophale Zusammenstöße. Das Aussterben der Saurier soll die Folge einer solchen Einschlags sein. Meist wird die dichte Annäherung eines Asteroiden erst spät bemerkt - zu spät, um eine mögliche Kollision noch abwenden zu können.

Dennoch beobachten die Astronomen intensiv die gefährlichen Wanderer. Künftig will man mit einer Vorwarnzeit von 30 Jahren Zusammenstöße vorhersagen, um Gegenmaßnahmen, zum Beispiel durch den Beschuss des Asteroiden mit großen Raketen, ergreifen zu können.

Weiterführende Infos

Autor: Immo Sennewald

Stand: 25.08.2015, 06:00

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