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Wege zur modernen Astronomie

Kopernikus

Nikolaus Kopernikus (1473 – 1543) stürzte die mittelalterlichen Ansichten über die Erde, indem er feststellte, dass sie nur ein Planet von vielen sei und sich um die Sonne bewege. Ein heliozentrisches Weltbild.

Im März 1543 wurde in Nürnberg Kopernikus Buch "De revolutionibus" gedruckt. Er überlebte die Veröffentlichung seines Hauptwerkes nur um zwei Monate und starb am 24. Mai 1543 an den Folgen eines Schlaganfalls.

Kopernikus war Domherr des Fürstbistums Ermland in Preußen sowie Astronom und Arzt, der sich auch der Mathematik und Kartographie widmete.

Er deutete erstmals die langsame Verschiebung des Frühlingspunktes als Richtungsänderung der Erdachse. Wegen dieser „Präzession“ wandert der Frühlingspunkt auf der scheinbaren Sonnenumlaufbahn (Ekliptik) stetig in westlicher Richtung und benötigt für einen vollen Zyklus etwa 25.800 Jahre.

Die katholische Kirche setzte Kopernikus Buch auf den Index verbotener Schriften und verfolgte die anderen Gelehrten, die sich damit identifizierten.

Kopernikus Theorien werden als der Beginn der Neuzeit angesehen und wurden durch Johannes Kepler, Galileo Galilei und Isaac Newton vollendet.

Kepler

Johannes Kepler (1571 – 1630) erkannte, dass die Planeten sich nicht auf Kreisbahnen, sondern elliptisch um die Sonne bewegen.

Im Dreißigjährigen Krieg verfasste Kepler Horoskope für Wallenstein, den Oberbefehlshaber der kaiserlichen Armee, Darin wurden Wallenstein für dessen Todesjahr 1634 „Schwierigkeiten“ vorhergesagt.

Kepler entdeckte die Gesetzmäßigkeiten, der nach ihm benannten „Keplerschen Gesetze“, gemäß denen sich Planeten um die Sonne bewegen.

1. Keplersches Gesetz:

Die Planeten bewegen sich auf elliptischen Bahnen.

In einem gemeinsamen Brennpunkt der Ellipse liegt die Sonne.

2. Keplersches Gesetz:

Die Verbindungslinie Sonne-Planet überstreicht in gleichen Zeiten gleich große Flächen.

3. Keplersches Gesetz:

Die Quadrate der Umlaufzeiten zweier Planeten verhalten sich wie die dritten Potenzen der großen Halbachsen ihrer Bahnen.

Kepler ging von dem Gedanken ab, das kopernikanische System sei lediglich ein hypothetisches Modell zur einfacheren Berechnung der Planetenpositionen.

Das heliozentrische Weltbild als eine physikalische Tatsache zu sehen, stieß nicht nur bei der katholischen Kirche, sondern auch bei Keplers protestantischen Vorgesetzten (er war mehrere Jahre Mathematiklehrer an der evangelischen Stiftsschule in Graz) auf erbitterten Widerstand. Denn auf beiden kirchlichen Seiten galten die Lehren von Aristoteles und Ptolemäus als unantastbar.

Claudius Ptolemäus (100 – 160 n. Chr.) lebte ebenfalls im ägyptischen Alexandria. Seine drei Werke zur Astronomie, Geografie und Astrologie galten in Europa bis zur frühen Neuzeit als wissenschaftliche Standardwerke. Er sprach sich gegen das damals schon diskutierte heliozentrische Weltbild aus.

Kepler wies auch durch die Einführung in das Rechnen mit Logarithmen seine mathematischen Fähigkeiten nach. Nachdem ihm klar geworden war, welche Vereinfachung die Logarithmen-Methode von Chuquet, Stifel und Bürgi für die umfangreichen und zeitraubenden astronomischen Rechenarbeiten mit sich brachte, wollte er das Verfahren der Allgemeinheit zugänglich machen. Kepler erklärte das Prinzip der Logarithmen und überarbeitete die bereits vorhandenen Logarithmentafeln.

Hinweis:

Beim Logarithmus x = log_b z handelt es sich um den Exponenten x, mit dem eine Basis b potenziert werden muss, um die Zahl z zu erhalten: b^x= z.

Keplers Grab auf dem Regensburger Petersfriedhof wurde im Dreißigjährigen Krieg zerstört. Für seinen Grabstein hatte Kepler die Grabinschrift selbst formuliert:

„Mensus eram coelos, nunc terrae metior umbras. Mens coelestis erat, corporis umbra iacet.“

„Die Himmel hab ich gemessen, jetzt messe ich die Schatten der Erde. Himmelwärts strebte der Geist, des Körpers Schatten ruht hier.“

Eindrucksvolle Worte, welche Ragins Gefühle sehr ansprechen. Ragin strebte im Leben nach Höherem, nach eigentlich nicht möglicher Vollkommenheit und am Ende wartet der Tod, die Dunkelheit und wohl das baldige Vergessen sein.

Galilei

Galileo Galilei (1564 – 1642) entwickelte ein Fernrohr, mit dessen Hilfe er die Sterne der Milchstraße und die Mondoberfläche erkennen konnte.

Mit diesem Teleskop entdeckte Galilei vier Jupitermonde. Diese Entdeckung veröffentlichte er in Form von Reden und Schriften.

Er überarbeitete das heliozentrische Weltmodell von Kopernikus und erklärte öffentlich, dass die Planeten um die Sonne kreisen und die Sonne im Mittelpunkt des Universums stehe.

Galilei übernahm auch die Modelle von Kepler.

Für Aufruhr sorgte sein neues Weltbild vor allem in katholischen Kreisen, denn es widersprach den biblischen Aussagen.

Galilei verfasste die Schrift „Saggiatore“ (Prüfer), eine Polemik gegen einen Jesuitenpater, Berichte und Erkenntnisse über Kometenerscheinungen sowie Abhandlungen zu atomistischen Fragen.

Dieses Buch hatte er in mathematischer Sprache geschrieben, damit der Lesende es ohne Geometrie zu beherrschen, nicht so leicht verstehen sollte.

Seither gilt Galilei als Begründer der modernen, mathematisch orientierten Naturwissenschaften.

Im Saggiatore griff Galilei auf eine Theorie des Aristoteles über Meteore (Sternschnuppen) zurück und interpretierte die Kometen als erdnahe optische Effekte.

Das Buch wurde anonym wegen Verstoßes gegen die kirchlichen Dogmen angezeigt. Daraufhin verbot ihm die Kirche seine Lehre zu verbreiten und ließ ihn verhaften.

Sein legendärer Satz „eppure si muove“ („und sie [die Erde] bewegt sich doch“) ging in die Geschichte ein. Diese Worte soll er trotzig beim Verlassen des Gerichtssaals geflüstert haben.

Um der Inquisition und einer möglichen Verbrennung zu entgehen, hatte er bereits zuvor bekannt, sich in seinem Buch geirrt zu haben.

Was ist wohl vernünftiger, auf seiner Meinung zu beharren und hingerichtet zu werden oder klein beizugeben, um dann sein Wissen und seine Meinung weiter verbreiten zu können?

Newton

Isaac Newton (1643 – 1727) zeigte auf, wie Massen wechselwirken, indem sie Gravitationskraft austauschen.

Als er im Garten seines Elternhauses, unter einem Baum lag, erweckte ein herabfallender Apfel seine Neugier.

Warum fällt der Apfel stets senkrecht nach unten, warum nicht zur Seite? Und warum sind Sonne und Mond oben und sinken nicht auf die Erde?

Daraus leitete er ab, dass sich Massenkörper gegenseitig anziehen und dass die Anziehungskraft dem Quadrat der Entfernung umgekehrt proportional ist.

Was den Mond in seiner Erdumlaufbahn bindet, ist die Zentrifugalkraft, die sich mit der Massenanziehung die Waage hält.

Es wurde Newton klar, dass die Gravitation überall im Kosmos wirkt und er beschrieb erfolgreich, rein theoretisch, die Bahnbewegungen von Planeten und Kometen im Sonnensystem.

Mit seinem Werk „Principia“ konnte er die empirisch gefundenen Keplerschen Gesetze mathematisch bestätigen.