Geschichte der Astronomie: Von Al-Chwarizmi bis Galileo

Wichtige Persönlichkeiten der Astronomie und Mathematik

Frühe Mathematiker und ihre Beiträge

• Al-Chwarizmi: Namensgeber der Algebra und des Algorithmus. Er leistete zahlreiche mathematische Fortschritte.
• Al-Battani: Realisierte jährliche Erneuerungen im Aphel.
• Chudschandi: Entwickelte den Sextanten, eine natürliche Weiterentwicklung des Astrolabiums.
• Abu Mansur: Entwickelte den Sinus.
• Al-Biruni: Der erste indische Mathematiker, der Zahlen einführte.

Die Kopernikanische Wende (15. und 16. Jahrhundert)

Bis zum 15. Jahrhundert (Kopernikus) gab es einen Durchbruch mit der Wiederbelebung und Neuentdeckung der klassischen griechisch-römischen Wissenschaft in Europa, was zu neuen Forschungsergebnissen führte.

Nikolaus Kopernikus: Das Heliozentrische Modell

Der wichtigste Fortschritt in der Astronomie wurde von Kopernikus vollbracht, der in Polen geboren wurde und in Krakau, Bologna und Padua studierte. Er spielte auch eine wichtige Rolle in Schlachten und Verhandlungen zwischen Polen und Germanen.

Kurz vor seinem Tod veröffentlichte er sein Werk über die Revolutionen der Himmelskörper (Titel auf Latein in der Anzeige). Das Buch schlug ein heliozentrisches Modell des Universums vor:

• Sowohl die Erde als auch das Universum sind rund.
• Das Universum ist sehr groß, weshalb keine stellare Parallaxe sichtbar ist.
• Die Bewegung der Sterne ist ewig, gleichförmig und kreisförmig.
• Es wird eine korrekte planetarische Ordnung angegeben.

Die Bewegungsarten im Universum sind:

1. Die Rotation der Erde um sich selbst in 24 Stunden.
2. Eine translatorische Bewegung um die Sonne (jährliche Bewegung).
3. Die Drehbewegung des Mondes.
4. Die Bewegung der Planeten, die hilft, die Retrograde Bewegung zu erklären.

Das Buch wurde 1543 veröffentlicht (Manuskripte existieren seit 1510, Entwurf von 1530) und ist in sechs Kapitel unterteilt. Das erste kritisiert das geozentrische Modell. Das zweite ist theoretisch-mathematisch und dient zur Aufstellung des Sternkatalogs. Das dritte behandelt die Sonnenbewegung, das vierte den Mond, und das fünfte und sechste testen das heliozentrische Modell.

Der Verleger fügte vor der Veröffentlichung eine Vorbemerkung hinzu, die besagte, dass es sich um ein mathematisches Modell zur Beschleunigung der Berechnungen und nicht um ein realistisches Modell des Universums handele. Obwohl 1543 veröffentlicht, kam es 1584 auf den Index der verbotenen Bücher und wurde erst im 19. Jahrhundert wieder freigegeben.

Tycho Brahe: Der letzte große Beobachter vor dem Teleskop

Brahe (Däne): Er war ein Adliger mit großem Vermögen, der zwei Observatorien baute: die Burg des Himmels und die Burg der Sterne.

• Er beobachtete 1572 eine Supernova, die für einige Monate wichtig war und als unbekannter Stern galt.
• Seine wichtigste Arbeit war die Bestimmung der Position von über tausend Sternen mit bis dahin unbekannter Genauigkeit. Er nutzte Sextanten und veröffentlichte seinen Katalog im 16. Jahrhundert.
• Er widmete sich der Beobachtung des Mars, um genaue Daten zu erhalten, was später für Keplers Arbeit wichtig wurde.

Brahe überzeugte sich nicht vom kopernikanischen Modell. Sein Modell sah vor, dass die Erde feststeht, während Sonne und Mond die Erde umkreisen und die anderen Planeten die Sonne. Dieses Modell wurde von der Kirche akzeptiert, da es der Bibel nicht widersprach.

Johannes Kepler: Die Gesetze der Planetenbewegung

Kepler (Deutscher): Im 17. Jahrhundert veränderte er alle Vorstellungen vom Universum. Er studierte und lehrte Mathematik in Tübingen, bis er von Brahe aufgefordert wurde.

Nach Brahes Tod erbte Kepler dessen Beobachtungen und Entdeckungen und wurde 1604 kaiserlicher Mathematiker. Er sagte den Durchgang der Venus vor der Sonne für 1631 voraus.

Keplersche Gesetze

Es gibt drei Gesetze der Planetenbewegung:

1. Erstes Gesetz: Planeten beschreiben elliptische Bahnen, wobei die Sonne in einem Brennpunkt liegt. (Die geringe Exzentrizität macht die Ellipsen mit bloßem Auge kaum sichtbar.)
2. Zweites Gesetz: Die Linie, die Sonne und Planet verbindet, überstreicht gleiche Flächen in gleichen Zeiten. (Dies erklärt, warum die Erde im Perihel schneller läuft und der Winter kürzer ist.)
3. Drittes Gesetz: Das Quadrat der Umlaufzeit eines Planeten ist proportional zur dritten Potenz der großen Achse der Ellipse (mittlere Entfernung zur Sonne). Dieses Gesetz ermöglichte eine relative Messung der Entfernungen zur Sonne.

Keplers Gesetze waren die Grundlage für Newtons Theorie der universellen Gravitation.

Galileo Galilei: Der Vater der modernen Wissenschaft

Galileo studierte in Pisa und arbeitete hauptsächlich in Florenz. Er gilt zusammen mit Bacon als Schöpfer der wissenschaftlichen Methode, da er stark experimentell arbeitete.

Wichtige Entdeckungen und Erfindungen

• Pendelgesetz: Er beobachtete, dass eine Lampe in der Kirche immer die gleiche Zeit für jede Schwingung benötigte, was zur Entwicklung genauer Uhren führte.
• Er erfand den Thermographen (zur Messung relativer Wärme).
• Er erklärte das Gesetz des freien Falls und die beschleunigte Bewegung.
• Teleskop: Er baute ein Teleskop, nachdem er von einer niederländischen Erfindung gehört hatte, und widmete sich der Himmelsbeobachtung.

Astronomische Beobachtungen

• Mond: Er entdeckte, dass der Mond nicht perfekt ist, sondern Berge und Täler besitzt, und erstellte die erste Mondkarte.
• Sterne: Er entdeckte, dass die Milchstraße aus unzähligen Sternen besteht und dass Objekte wie Andromeda keine Sterne, sondern Sternhaufen sind.
• Jupiter: Er entdeckte die vier größten Monde (Io, Europa, Ganymed und Kallisto), die Jupiter umkreisen.
• Sonne: Er beobachtete Sonnenflecken und erkannte, dass die Sonne nicht perfekt ist.
• Saturn: Er beobachtete eine seltsame Zeichnung mit „Ohren“, konnte die Ringe aber nicht identifizieren.

All diese Erkenntnisse stärkten seine Verteidigung des kopernikanischen heliozentrischen Modells. Er schrieb den Dialog über die beiden wichtigsten Weltsysteme, in dem drei Charaktere (ein kluger Kopernikaner, ein ungeschickter Geozentriker und ein neutraler) debattieren, wobei der Kopernikaner gewinnt. Ein Jahr später wurde er als Ketzer verurteilt und 1633 verhört.