Von der Mythologie zum modernen Weltbild der

Astronomie – Teil I

Max Camenzind

Akademie HD

März 2016

Astronomie =

Überleben

Aufgehen des Sirius

Kündigt Nilschwemmen

Auswandern zum Mars ?

Spätmittelalterliche Astronomen unter der Anleitung der Muse Astronomia

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Astronomie = Überwachen

Astronomie muss nicht teuer sein!

MEarth-South Array (Harvard): 8 x 40 cm Teleskope robotisch

The MEarth Project consists of

two robotically controlled

observatories. The MEarth-North

telescope array observes from the

Fred Lawrence Whipple

Observatory (FLWO) on Mount

Hopkins, just south of Tucson,

Arizona. The MEarth-South

telescope array observes from the

Cerro Tololo Inter-American

Observatory (CTIO) on Cerro

Tololo, just east of La Serena,

Chile. By having observatories in

both the Northern and Southern

hemispheres, we can cover the

entire sky in our search for

exoplanets transiting the closest M

dwarfs. Both arrays of telescopes

are controlled remotely from our

offices in Cambridge, MA.

Inhalt

• Himmelsbeobachtungen in der Bronzezeit

• Die Welt der Griechen – heliozentrisches Weltbild, Almagest – der erste Sternkatalog

• Astronomie der Renaissance Durchbruch

• Das 18. Jahrhundert: Messier Katalog NGC

• Das 19. Jahrhundert: Refraktoren & Physik

• Das 20. Jahrhundert: Astronomen erobern das Universum mit Spiegelteleskopen

• Das 21. Jahrhundert: junger Kosmos, Planeten und Leben, Gravitationswellen, …

Was ist Astronomie ?

• Die Astronomie, Himmelskunde (oder

Sternkunde) ist die Wissenschaft von der

räumlichen Anordnung, der Bewegung und

der physikalischen Beschaffenheit der

Himmelskörper und des gesamten

Universums.

• Astronomie ist heute auch Kosmologie, die

Lehre von Aufbau und Entwicklung des

Universums Anfang mythologisch !

Einige Historische Marksteine • Anfänge in China im 3. Jahrtausend v.Chr. mit Beobachtungen von

Kometen und Sonnenfinsternis.

• Die Inder und Babylonier berechneten 2000 v.Chr. die wichtigsten Himmelserscheinungen.

• Die Griechen entwickelten im 5. Jahrhundert v.Chr die Astronomie zur Wissenschaft. Ptolemäus faßte 130 n.Chr. das astronomische Wissen des Altertums zum geozentrischen Weltbild zusammen. Dieses Weltbild hat im Abendland bis ins 15. Jahrhundert Gültigkeit!

• Nikolaus Kopernikus (1473-1545) entwickelt im 16. Jahrhundert das heliozentrische Weltbild.

• Tycho Brahe (1571-1630), Johannes Kepler und Galileo Galilei (1564-1642) belegen mit ihren Forschungen dieses Weltbild.

• Isaac Newton (1643-1727) liefert mit seiner Theorie der Gravitation die himmels-mechanische Begründung für die Bewegung der Gestirne. Bis in das 17. Jahrhundert war fast ausschließlich das Sonnensystem Gegenstand der Astronomie.

• Seit dem Ende des 18. Jahrhunderts kennt man das System der Fixsterne, das Milchstraßensystem (F. Wilhelm Herschel (1738-1822)).

• Im 20. Jahrhundert ist man in der astronomischen Forschung, nicht zuletzt mit Hilfe der Raumfahrt, bis zu den Grenzen des Weltalls vorgestoßen.

• Joseph von Fraunhofer (1787-1826): Der Physiker stellte als erster große Objektive für Fernrohre sowie Beugungsgitter her. die nach ihm benannten Fraunhofernschen Linien (Absorptionslinien) im Sonnenspektrum.

• Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899), Chemiker und Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) Physiker entwickelten die Spektralanalyse und schufen damit die Grundlage der Astrophysik.

• Ejnar Hertzsprung (1873-1967) und Henry Norris Russel (1877-1957), beide Astrophysiker, erarbeiten das Hertzsprung-Russel-Diagramm, das die Beziehung zwischen Leuchtkraft (Helligkeit) und Spektralklasse (Temperatur und Farbe) der Fixsterne nachweist.

• Edwin Powell Hubble (1899-1953): Der Astronom und Astrophysiker löste die Randpartien des Andromedanebel in Einzelsterne auf und erkannte somit, dass die bisher als Spiralnebel bezeichneten Galaxien selbständige Sternsysteme sind. Außerdem entdeckte Hubble in den Spektren der Galaxien eine Rotverschiebung proportional zu ihrer Entfernung, was als Expansion des Weltalls gedeutet wird. Die Beziehung zwischen Entfernung und Fluchtgeschwindigkeit der Galaxien infolge dieser Expansion nennt man den Hubble-Effekt.

• Albert Einstein (1879-1955) stellte 1905 die spezielle, 1915 die allgemeine Relativitätstheorie auf. Die Arbeit Einsteins hatte enormen Einfluß auf die Wissenschaft des 20. Jahrhunderts, insbesondere seine Relativitätstheorien, auf die Astronomie und Kosmologie.

Grundlagen der Astrophysik

Erste Himmelsbeobachtungen

Astronomische Deutung einer 18.000 Jahre alten Jagdszene

in der Höhle von Lascaux als Großes Sommerdreieck ?

[Grafik: Wikipedia]

Wega = ?

Deneb = ?

Altair = ?

Sonnenobservatorium Goseck sog. Kreisgrabenanlage

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.

Sonnenauf- und untergang

zur Wintersonnenwende

ca. 4800 v.Chr.

• 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.

Die Interpretation zu Goseck

Der Sonnenstand

ca. 180 Grad

Him

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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

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 Orts-

bestimmung. 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

Löchern versehen. N2

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

Zu besichtigen im

Nebra Museum

Wangen (Sachsen-Anhalt)

Stonehenge

Megalithe der Steinzeit

3000 – 2000 v. Chr.

Stonehenge – Megalithe 3000 v.Chr.

s. diverse Videos auf YouTube zu „Stonehenge“

Stonehenge - Rekonstruktion

Stonehenge Grabanlage & Observatorium

Sonnenuntergang

Wintersonnenwende

Sonnenaufgang

Sommersonnenwende

Winter- und

Sommersonnenwende

Manhattenhenge im Juni

eine Methode der Zeitmessung

Wikipedia: Ein Henge (auch henge monument) ist eine

spezielle Art von neolithischem Erdwerk. Es sind runde

oder ovale Flächen mit einem Durchmesser von 20–480 m,

die von einem Erdwall mit zumeist innenliegenden Graben

begrenzt waren. Die meisten Henges haben einen einzelnen

Graben; ein paar haben zwei und drei konzentrische oder

gar keine Gräben. Der Begriff wurde 1932 von Sir Thomas

D. Kendrick (1895–1979) geprägt, der später Kustos für die

British Antiquities im British Museum wurde. Er benutzte

dabei den Suffix von Stonehenge. Der Begriff henge

stammt aus dem Angelsächsischen und bezeichnet eine

torartige Struktur. Das 1925 entdeckte Woodhenge, ein

Class I Henge (mit einem Zugang) und mit sieben

konzentrischen Pfostenringen im Zentrum, wurde

aufgrund seiner Ähnlichkeit mit Stonehenge so benannt.

Was ist ein Henge ?

• Erbaut wurde Stonehenge, diese weltberühmte Anordnung von Megalithen, ab etwa 2200 v.Chr. 3000 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 achtzehnten 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 - Grabmal oder

Beobachtungsinstrument?

• Untersuchungen anderer Steinkreise in Großbritannien sowie in Stonehenge selbst zeigten jedoch, dass die meisten dieser Ausrichtungen rein zufälliger Natur sind und von den Menschen der Jungsteinzeit und Bronzezeit, die diese Steine aufrichteten, nicht beabsichtigt waren. Ausrichtungen hatten ihrer Absicht nach eher Symbolgehalt als wissenschaftliche Grundlage, obwohl sie in vielen Fällen ganz allgemein mit der Richtung des Sonnenaufgangs und -untergangs verbunden waren. Der Gebrauch von Stonehenge als astronomische Beobachtungsstätte der vorgeschichtlichen Zeit wird weiterhin eine Sache der Mutmaßung bleiben.

Astronomie der Griechen

Die Erde als Scheibe

• Das Bild der Erde als Scheibe war in frühen Kulturen, zum Beispiel bei den alten Ägyptern vor Tausenden von Jahren, verbreitet. In ihrer Vorstellung bestand die Erde aus drei Ebenen: In der Unterwelt befanden sich die Verstorbenen, in der Mitte lebten die Menschen des "Diesseits" - darüber lag der himmlische "Ort der Götter". Die Menschen damals fürchteten, dass man vom "Ende der Welt" aus in die Unterwelt stürzen könnte. Durch Beobachtungen der Erde und des Alls glaubten aber mit der Zeit immer weniger Menschen an das scheibenförmige Modell der Erde.

C. Flammarion

1842-1925

Sicht des 15. Jh.

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)

m1 m2 2,5log10f1

f2

f: Energiefluss der Sterne 1 und 2

m: scheinbare Helligkeit auf der Erde der Sterne 1 & 2

Hellere Sterne haben einen kleineren

scheinbaren Magnitudenwert.

Für Stern 2 einen

Standard wählen

Da

s E

rb

e d

er

Gr

iec

he

n

Absolute Magnitude - Distanzmodul

m M 2,5log10f

F

5log

d

10pc

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.

f D

d

2

F

Absolute Magnitude M ist die scheinbare Magnitude m bei

einer vorgegeben Entfernung von 10 pc

Da

s E

rb

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Gr

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he

n

Standard Helligkeitssysteme

• im optischen “Standardbänder”: UBVRI (Ultraviolett,

Blau, Visuell, Rot, Infrarot), danach JHKLM

Durchlässigkeit des Filters als Funktion der Wellenlänge

werden von vielen Teleskopen/Instrumenten reproduziert;

aber auch andere Syteme gebräuchlich

Unser Heimat-Stern - die Sonne

Mittlere Distanz: 149’597’870 km = 1AE

Radius: 695’700 km= 1R

Masse: 1,988 x 1030 kg = 1 M

Leuchtkraft: 3,846 x 1026 W

Alter: 4,6 Mia. Jahre

Absolute Helligkeit: +4,83 mag

Scheinbare Helligkeit: -26,74 mag

Effektivtemperatur: 5770 K

Kerntemperatur: 15,7 Mio. Grad Kelvin

Ein

ige

Za

he

ln