Die Astronomie gilt als die älteste Wissenschaft der Menschheit.
Autor: Tilman Kaiser
Frühzeit und Antike
Seit dem 8. Jhd. v. Chr. wurden in Babylon systematische Beobachtungen von Sternen und Planeten durchgeführt. Arithmetische Methoden der Interpolation ermöglichten den Babyloniern sogar die Vorhersage von Finsternissen. Dieses Wissen wurde teilweise in die griechische Kultur überliefert. Hier wurden wiederum viele Vorstellungen in Philosophie, Physik und Astronomie entwickelt, die im Mittelalter aufgegriffen bzw. in der Neuzeit wieder entdeckt wurden.
Platons (427-347 v.Chr.) Harmonielehre sieht in der Kugel einen göttlichen Körper und prägt so die Vorstellung von kreisförmigen Planetenbahnen als entsprechendes zweidimensionales Pendant. Außerdem bevorzugt Platon die gleichförmige Bewegung.
Mit der Physik des Aristoteles (384-322 v.Chr.) war nur eine im Bewegungszentrum ruhende Erde vereinbar. Sowohl Mond, Sonne, Planeten als auch Fixsterne kreisen um die Erde mittels sich bewegenden, kristallinen, konzentrischen Sphären. Die Bewegung wird von außen durch den ersten Beweger (“Primum Mobile”) auf die Fixsternsphäre und von dort etwas langsamer auf die Planetensphären übertragen. Veränderungen (z.B. Kometen) treten nur innerhalb der sublunaren Sphäre und nicht in den höheren, ätherischen Sphären auf, in denen die Planeten und die Fixsterne kreisen.
In den Kreisen der Pythagoräer gab es noch andere geometrische Vorstellungen vom Weltsystem. So entwickelte der griechische Astronom Aristarch von Samos 280 v.Chr. ein heliozentrisches Weltbild mit einer bewegten Erde in einer kreisförmigen Umlaufbahn. Leider ist hierzu bisher keine genaue Ausarbeitung gefunden worden.
Als Alternative zum rein geozentrischen System des Aristoteles entsteht in Alexandria das so genannte Ägyptische System. Hier drehen sich Mond, äußere Planeten und Sonne um die Erde, während die inneren Planeten um die Sonne kreisen. Ein ähnliches System wird in der Neuzeit von Tycho Brahe favorisiert. Die Rückläufigkeit der Planeten im geozentrischen System wird von Appolonius schon 200 v. Chr. mit Epizykeln und Deferenten erklärt.
Für eine genaue Berechnung der Sonnenbahn nimmt der Astronom Hipparch (190-125 v.Chr.) aufgrund der Ungleichheit der Jahreszeiten eine Exzenterstellung der Erde an, das heißt die Erde sitzt nicht genau im Zentrum der kreisförmigen Sonnenbahn.
(Bild: Wikipedia)
Eine umfassende Theorie der Mond-, Sonnen- und Planetenbewegung im geozentrischen System entwickelt der Astronom Ptolemäus (130 n.Chr.) aufbauend auf früheren Arbeiten von Appolonius und Hipparch mit Erweiterung der einfachen Kreisbahn durch Exzenter, Äquanten und Epizykel. Der Äquant oder Ausgleichspunkt ist der Punkt auf der Apsidenlinie, bei dem die Winkelgeschwindigkeit des umlaufenden Körpers konstant ist. Liegt dieser Punkt nicht im Zentrum, so ist die Bahngeschwindigkeit nicht konstant und erreicht Extrema in Perihel und Aphel. Für einen (göttlichen) Betrachter, der im Äquanten sitzt, ist die gleichförmige Kreisbewegung nicht aufgehoben.
Epizykel und Deferent: Der Mittelpunkt des Epizykelkreises, auf dem der Planet läuft, bewegt sich um den Deferentenkreis, in dessen Zentrum der Zentralkörper steht. Die Charakteristik der Bahnform des Planeten ist vollständig durch das Verhältnis der beiden Radien und die beiden Umlaufgeschwindigkeiten festgelegt.
Bei den Modellen des Ptolemäus ging es um die genaue Vorhersage der Himmelsbewegung ohne Verletzung der anerkannten Prinzipien der gleichförmigen Kreisbewegung oder der aristotelischen Physik bzw. des Geozentrismus. Trotzdem ist das Ptolemäische System durch seine komplexen Bewegungsabläufe sehr weit vom Platonischen Grundsatz der einfachen Kreisbewegungen entfernt. Hier deutet sich der Beginn einer Tradition der Trennung von Physik und Astronomie an, die noch im 16. Jhd. zu erkennen ist. Erst Johannes Kepler rüttelt im 17. Jhd. an den physikalischen Prinzipien der gleichförmigen und kreisförmigen Bewegung.