Geschichte der Astronomie

Überblick

Die Astronomie der Frühzeit wurde im Rahmen von Astralkulten betrieben, in denen auch die Astrologie ihren Ursprung hat.

Obwohl das astronomische Wissen der frühen und außereuropäischen Hochkulturen, etwa der Babylonier, der Chinesen oder der Mayas beträchtlich war, erschöpfte sie sich dort in der Astrologie und im Kalenderwesen. Als Wissenschaft erscheint Astronomie erstmals bei den Griechen der Antike.

Die astronomische Forschung in Europa kam, wie viele Wissenschaften, im Mittelalter nahezu zum Erliegen. Die astronomische Erbe der Antike wurde aber von arabischen Astronomen bewahrt und erweitert, von wo aus es während der Renaissance wieder nach Europa kamen.

In der frühen Neuzeit erfuhr die europäische Astronomie durch die Erfindung des Teleskops gewaltigen Aufschwung. Die Erde rückte aus dem Zentrum des Universums (kopernikanische Wende), was eine starke Erschütterung des überkommenen Weltbildes mit sich brachte.

Mit Isaac Newton begann die bis heute immer enger werdende Verbindung von Mathematik und Physik, insofern seine Gravitationstheorie den von Johannes Kepler entdeckten Gesetzen der Planetenbewegung (die rein beschreibend waren) ein physikalisches Fundament gab.

Diese Verbindung wurde im Laufe des 19. und 20. Jahrhunderts immer enger, sodass Astronomie und Kosmologie immer mehr zu Teilbereichen der Physik wurden.

Wichtige Fragestellungen der Astronomie sind heute unter anderem

• die Entstehung des Universums,
• die Entstehung und Entwicklung von Galaxien, Sternen und Planeten,
• die Rolle der dunklen Materie im Aufbau des Universums und
• die Frage nach Leben auf um andere Sterne kreisenden Exoplaneten.

Archaische Astronomie

Das Wissen um die archaische Astronomie, in der Form von Astralkulten, beschränkt sich auf archäologische Erkenntnisse. Bereits in einem der ältesten erhaltenen Kulturdenkmal des Homo sapiens, der Höhle von Lascaux, findet sich eine Zeichnung in der die Plejaden erkannt werden können. Dieser Sternhaufen soll auch auf der Sternenscheibe von Nebra abgebildet sein. Die beeindruckendste prähistorische Kultstätte in Europa ist wohl Stonehenge. Über die in Stonehenge praktizierten Kulte ist nichts überliefert, aber die geographische Ausrichtung des Bauwerks ist offensichtlich astronomischer Natur. Ähnliches lässt sich für Kultbauten aller Epochen auf der ganzen Welt zeigen.

Antike Astronomie

Die Entwicklung der antiken griechischen Astronomie lässt sich bereits an frühen Schriften erahnen. Sowohl Homer als auch Hesiod beschreiben astronomische Vorgänge, lassen aber noch kein tieferes Verständnis erkennen. So beschreiben beide Morgen- und Abendstern als verschiedene Objekte (in Wirklichkeit beides die Venus, was z.B. die Babylonier bereits wussten, die Venus Ischtar nannten). Auch den Tierkreis in seiner heutigen Form beschreibt Homer nur teilweise. Ein weitergehendes Naturverständnis erreichten die Vorsokratiker. (bis zum 5. Jhdt. v. Chr). Sie entwickelten unter anderem zunehmend genauere Zeitmessmethoden, z.B. Sonnenuhren, deren Grundlagen sie wahrscheinlich von den Babyloniern übernahmen. Anaximander "erfindet" gewissermaßen das geozentrische Weltbild, indem er als erster den Himmel als Sphäre, also kugelförmig beschreibt, mit der Erde im Zentrum. Frühere Kulturen hatten den Himmel als Halbkugel nur über der Erdscheibe gesehen, ohne das Problem zu berühren, wo Sterne zwischen Auf- und Untergang seien (außer vielleicht in Mythen). Den Übergang zur Erde als Kugel macht er jedoch noch nicht.

Die griechische Kultur der klassischen Zeit war die erste, die Astronomie ohne kultische oder astrologische Hintergründe, rein aus philosophschen Überlegungen betrieb, also um der Erkenntnis willen. Noch heute berühmt ist die erstaunlich genaue Messung des Erddurchmessers durch Eratosthenes um 220 v. Chr., der die unterschiedlichen Schattenlänge der Sonne am gleichen Tag in Alexandria und Syene, wo sie genau im Zenit stand, auf unterschiedliche Breitengrade auf einer Kugel zurückführte. Weniger bekannt ist der Versuch des Aristarchos von Samos den Abstand zur Sonne im Verhältnis zum Mondabstand zu messen, der zwar aufgrund ungenügender Messgenauigkeit fehlschlug (er wurde um den Faktor 20 zu kurz bestimmt), aber methodisch korrekt war.

Die griechischen Philosophen diskutierten zwar bereits ein heliozentrisches Weltbild, das nicht die Erde, sondern die Sonne als ruhendes Zentrum beinhaltete, konnten aber noch keine unterstützenden Beobachtungen vorlegen, so dass das geozentrische Weltbild das allgemein Anerkannte blieb. Religiöse Eiferer wetterten gegen das heliozentrische Weltbildes und wünschten seinem Verfechter Aristarchos von Samos einen Prozess, die Sache blieb aber, ander als später bei Galileo Galilei, letztlich folgenlos.

Hipparchos von Nicäa entwickelte die astronomischen Instrumente, die bis zur Erfindung des Fernrohres fast zweitausend Jahre später in Gebrauch blieben. Das Werk Ptolemäus' um 150 n. Chr. stellt den Höhepunkt und Abschluss der antiken Astronomie dar. Er entwickelte das ptolemäische Weltbild und gab mit dem Almagest ein Standardwerk der Astronomie heraus, auf dessen Sternkatalog sich Astronomen noch bis über die Renaissance hinaus beriefen. Die Römer schätzten Astronomie als Teil der Bildung, erweiterten sie jedoch nicht weiter. Wenn überhaupt, so betrieben sie eher Astrologie, zogen aber auch hier andere Formen der Zukunftsvorhersage vor. Die antiken Werke werden in den Resten des Oströmischen Reichs bewahrt, der kulturelle Austausch mit dem lateinischen Staaten des Mittelalters kommt aber zum Erliegen.

Arabische Astronomie

Nachdem im Römischen Reich die Astronomie zum Stillstand gekommen war, ergab sich Fortschritt erst wieder mit der islamischen Expansion. Alexandria wurde von Arabern erobert, und seine Bibliothek leitete, zusammen mit indischen Einflüssen, die islamischen Gelehrten an. Die arabischen Leistungen beinhalten genaue Beobachtungen des Himmels, auch zu astrologischen Zwecken (obwohl der Islam die Kenntnis der Zukunft ungern sieht und Astrologie daher eigentlich nicht erlaubt), und Sternkataloge, die wesentlich zu den heute benutzten Sternnamen beitrugen. Ohne Teleskope waren die arabischen Astronomen jedoch nicht zu bedeutenden Erweiterungen der antiken Erkenntnisse in der Lage. Das geozentrische Weltbild wurde allgemein anerkannt, und nur seine Details, wie Epizykeln oder Sphären, wurden diskutiert. Der Entwicklungsstand der arabischen Astronomie ist auch exemplarisch für die chinesische Astronomie, die einen ähnlichen Stand erreichte, aber, ebenfalls ohne Teleskope, nicht darüber hinaus entwickelt wurde.

Die aus heutiger Sicht wichtigste Leistung arabischer Astronomen besteht im Bewahren, Übersetzen und teilweise Erweitern der antiken Arbeiten, wozu die europäische Kultur während des Mittelalters nicht in der Lage war. Das wissenschaftliche Leben im Islam geht im 15. Jahrhundert jedoch stark zurück und vermag der europäischen Astronomie kaum noch Impulse zu geben, zumal nach der Eroberung Konstantinopels durch die Osmanen die Werke durch byzantinischen Emigranten wieder im Original nach Mitteleuropa kommen.

Astronomie der Renaissance

Die europäische Astronomie beginnt mit Nikolaus Kopernikus nach 1500 in der Renaissance wieder aufzuleben. Nach Beobachtungen des Mondes gegen die Sterne zweifelt er am geozentrischen Weltbild, und arbeitet ein heliozentrisches Weltbild aus, das er 1543 in seinem Buch "De Revolutionibus Orbium Coelestium" vorstellt.

Tycho Brahe beobachtet 1572 einen "Neuen Stern" (stella nova), den er als "ein Wunder, wie es seit Anbeginn der Welt nicht gesehen wurde". Zwar war eine solche Erscheinung, eine Supernova, bereits 1054 von Chinesen gesehen worden, aber den europäischen Gelehrten entgangen. Brahe ist ein Meister des Intrumentenbaus und der exakten Beobachtung. Die Genauigkeit seiner Positionsmessungen der Planeten ermöglichen Johannes Kepler die Entdeckung der Gesetze der Planetenbewegung.

Die Erfindung des Fernrohrs zu Beginn des 17. Jahrhunderts besiegelt die Zeitenwende der Astronomie. Galileo Galilei entdeckt mit seiner Hilfe die vier inneren Monde des Jupiter und die Phasen der Venus. Dadurch wird das geozentrische Weltbild unhaltbar. Der darauf folgende Streit mit der Kirche endet zwar mit dem juristischen Sieg der Inquisition gegen Galilei, begründet aber ein problematisches Verhältnis zwischen Kirche und Naturwissenschaften, das bis heute nachwirkt.

Astronomie der Neuzeit

In den folgenden Jahrzehnten verbessern Astronomen ihre Teleskope und beschreiben die Planeten mit immer höherer Genauigkeit. Christiaan Huygens erkennt als erster die wahre Natur der Ringe des Saturn, und Edmond Halley sagt die Wiederkehr des Kometen Halley 1758 voraus, die er allerdings nicht mehr erlebt.

Im März 1781 entdeckt Wilhelm Herschel einen neuen Planeten, der später Uranus genannt wird. Für die Astronomen jener Zeit ist die Entdeckung so bedeutend, dass die Position, an der Uranus entdeckt wurde noch Jahrzehnte darauf in die Sternkarten mit aufgenommen wird. Physikalisch zusammengehörige Doppelsternsysteme führen zu Spekulationen über Planetensysteme um andere Sterne. Um dieselbe Zeit beginnt mit der Spektroskopie der Wandel der Astronomie zur Astrophysik.

Die Entdeckung der Infrarotstrahlung mit Hilfe der Spektroskopie durch Herschel 1801 zeigt, dass das Spektrum nicht auf das visuelle Licht beschränkt ist. Die Himmelsobjekte werden in Klassen eingeteilt, die später auf physikalische Gemeinsamkeiten zurückgeführt werden können und heute noch benutzt werden, wie zum Beispiel das Hertzsprung-Russell-Diagramm für Sterne zeigt.

Der nächste große Schritt war die Ablösung des Auges als Beobachtungsinstrument durch die Fotografie zwischen ca. 1850 und 1900. Dadurch wurden die Beobachtungen nicht nur objektiver, sondern stundenlange Belichtung eröffneten die Möglichkeit lichtschwächere Objekte in wesentlich höherem Detail zu erforschen.

Den endgültigen Übergang zur modernen Astrophysik markieren wohl der Vorschlag Arthur Eddingtons der Kernfusion als Energiequelle der Sterne 1920, und Edwin Hubbles Idee eines sich ausdehnenden Universums (1929), die er nach dem Vergleich der Entfernung zu den Galaxien mit deren Geschwindigkeiten von der Erde weg hatte.

Literatur

• Hamel, Jürgen: Geschichte der Astronomie. 2. Aufl. 2002. ISBN 3-440-09168-6
• Wolfgang R. Dick u. Jürgen Hamel (Hrsg.): Beiträge zur Astronomiegeschichte, Bd.5. Acta Historica Astronomiae. ISBN 3-8171-1686-1
• Bührke, Thomas: Sternstunden der Astronomie.Von Kopernikus bis Oppenheimer. Beck 2001. ISBN 3-406-47554-X
• John North: Viewegs Geschichte der Astronomie und Kosmologie. Berlin 1997. ISBN 3-540-41585-8