Douglas Palmer - Big Ideas. Das Wissenschafts-Buch

Dennoch tauchten nach den akribischen Beobachtungen des dänischen Astronomen Tycho Brahe (1546–1601) bald neue Probleme mit der Vorhersagegenauigkeit des kopernikanischen Modells auf: Er zeigte, dass es die Planetenbewegungen nicht adäquat beschrieb. Brahe versuchte, die Abweichungen mit einem eigenen Modell zu beschreiben, in dem die Planeten sich um die Sonne bewegten, Sonne und Mond aber eine Bahn um die Erde beschrieben. Erst Brahes Schüler Johannes Kepler fand die wahre Lösung – elliptische Bahnen.

Dass der Kopernikanismus sechs Jahrzehnte später zum Sinnbild für die Rückständigkeit der Kirche wurde, hing hauptsächlich mit dem Streit um Galileo Galilei zusammen. 1610 untersuchte er die Phasen der Venus und die Sichtbarkeit der Jupitermonde. Er kam zu der Überzeugung, das heliozentrische Modell sei korrekt, und er brachte seine glühende Unterstützung später in seinem Dialog über die beiden hauptsächlichen Weltsysteme von 1632 zum Ausdruck. Seine Überzeugung brachte Galilei jedoch in Konflikt mit dem Papst. Ein Ergebnis davon war 1616 die nachträgliche Zensur von umstrittenen Passagen in De Revolutionibus . Dieser Bann wurde erst über zwei Jahrhunderte später aufgehoben.

»So lenkt in der Tat die Sonne, auf dem königlichen Throne sitzend, die sie umkreisende Familie der Gestirne. «

Nikolaus Kopernikus

Während sich die Erde um die Sonne bewegt,scheint sich die Position der Sterne in verschiedenen Entfernungen durch die sogenannte Parallaxe zu ändern. Da die Sterne aber so weit entfernt sind, ist der Effekt sehr klein und lässt sich nur mit dem Teleskop nachweisen.

Nikolaus Kopernikus

Kopernikus wurde 1473 als jüngstes von vier Kindern eines reichen Kaufmanns in Thorn (heute Toruń, Polen) geboren. Sein Vater starb, als Nikolaus zehn Jahre alt war. Ein Onkel nahm ihn bei sich auf und sorgte für seine Ausbildung an der Universität Krakau. Nach einigen Jahren in Italien, wo er Medizin und Rechtswissenschaften studierte, kehrte er 1503 zurück und wurde Domherr unter seinem Onkel, jetzt Fürstbischof von Ermland.

Kopernikus beherrschte sowohl Sprachen als auch Mathematik, übersetzte mehrere wichtige Werke und entwickelte Ideen sowohl zur Ökonomie als auch zur Astronomie. Die in De Revolutionibus skizzierte Theorie war mathematisch sehr komplex. Daher wurde ihre Bedeutung zwar anerkannt, für praktische Zwecke wurde sie aber nur selten verwendet.

Hauptwerke

1514 Commentariolus

1543 De Revolutionibus Orbium Coelestium (Über die Kreisbewegungen der Weltkörper)

IM KONTEXT

GEBIET

Astronomie

FRÜHER

150 n. Chr.Ptolemäus von Alexandria schreibt den Almagest . Er geht dabei von einem Modell des Universums aus, bei dem die Erde im Zentrum steht, umkreist von Sonne, Mond, Planeten und Sternen, die an festen Himmelssphären hängen.

16. Jh.Die Idee eines Universums mit der Sonne im Mittelpunkt gewinnt nach Kopernikus’ Tod neue Anhänger.

SPÄTER

1639Jeremiah Horrocks kann anhand von Keplers Gedanken einen Venustransit vor der Sonnenscheibe vorhersagen und beobachten.

1687Isaac Newtons Bewegungsgesetze und das Gravitationsgesetz geben den Kepler‘schen Gesetzen ihre physikalische Grundlage.

Kopernikus’ Werk über die Himmelssphären von 1543 brachte überzeugende Hinweise für das heliozentrische Modell des Universums mit der Sonne im Mittelpunkt, das System litt aber unter Problemen. Kopernikus hatte sich nicht von der antiken Idee lösen können, die Himmelskörper hingen an Kristallsphären, und daher behauptete er, die Planeten liefen auf Kreisbahnen um die Sonne. Um ihre Unregelmäßigkeiten zu berücksichtigen, musste er eine Reihe von Komplikationen einführen.

In der zweiten Hälfte des 16. Jahrhunderts führte der dänische Adlige Tycho Brahe Beobachtungen durch, die sich für die Lösung des Problems als wesentlich herausstellen sollten. 1572 widerlegte eine helle Supernova (Sternexplosion) im Sternbild Cassiopeia Kopernikus’ Idee, das Universum jenseits der Planeten sei unveränderlich. 1577 zeichnete Brahe die Bewegung eines Kometen auf. Kometen galten als lokale Erscheinungen, näher als der Mond, doch nach Brahes Beobachungen musste der Komet weit hinter dem Mond liegen und sich zwischen den Planeten bewegen. Auf einen Schlag zerstörten diese Erkenntnisse die Vorstellung der »himmlischen Sphären«. Dennoch blieb Brahe bei der Idee von Kreisbahnen in seinem geozentrischen Modell.

1597 wurde Brahe nach Prag berufen, wo er seine letzten Jahre als Hofmathematiker für Kaiser Rudolf II. arbeitete. Sein Assistent war Johannes Kepler, der Brahes Werk nach dessen Tod weiterführte.

Als Kepler aus Brahes Beobachtungen eine neue Marsbahn berechnete, kam er zu der Überzeugung, die Bahn müsse eher eiförmig als echt kreisrund sein. Kepler formulierte ein heliozentrisches Modell mit eiförmigen Bahnen, doch auch dies stimmte nicht mit den Beobachtungen überein. 1605 schloss er, Mars müsse sich auf einer Ellipse um die Sonne bewegen, einem »gestreckten Kreis« mit der Sonne in einem der beiden Brennpunkte. In seiner Astronomia Nova (Neue Astronomie) von 1609 skizzierte er zwei Gesetze der Planetenbewegung. Nach dem ersten Gesetz ist jede Planetenbahn elliptisch und nach dem zweiten Gesetz überstreicht die Verbindungslinie zwischen dem Planeten und der Sonne in gleichen Zeiten gleiche Flächen. Demnach nimmt die Geschwindigkeit eines Planeten zu, je näher er der Sonne ist. Ein drittes Gesetz von 1619 verbindet das Planetenjahr mit dem Abstand zur Sonne: Das Quadrat der Umlaufzeit (Jahr) ist proportional zur dritten Potenz der Entfernung von der Sonne. Ein Planet, der doppelt so weit von der Sonne entfernt ist wie ein anderer, hat also eine fast dreimal so lange Umlaufzeit. Welche Kraft die Planeten auf ihrer Bahn hält, blieb damals aber noch unklar. Kepler glaubte an eine Art von Magnetismus. Erst Newton zeigte 1687, dass es die Gravitation ist.

Nach den Kepler’schen Gesetzenist die Umlaufbahn der Planeten eine Ellipse, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht. In jedem bestimmten Zeitraum t überstreicht die Verbindungslinie von einem Planeten zur Sonne gleiche Flächen ( A ) der Ellipse.