Planeten, Sterne, Universum: 100 Bilder - 100 Fakten: Wissen auf einen Blick

Von Bernhard Mackowiak

Faszination Weltall!

100 fundierte, gut verständliche Texte sowie 100 eindrucksvolle Bilder vermitteln "auf einen Blick" alles Wissenswerte über die Erforschung des Weltalls und die letzten Rätsel des Universums. Der renommierte Wissenschaftsjournalist und Buchautor Bernhard Mackowiak liefert die Grundlagen zum Verständnis der neuesten Erkenntnisse in Astronomie und Raumfahrt.

- Mit spektakulären Aufnahmen der astronomischen Observatorien, Weltraumteleskope und Raumsonden
- Durchgehend illustriert und mit informativer Zeitleiste und umfangreichem Glossar
- Fundierte, leicht verständliche Texte und einprägsame Bilder

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Naumann & Göbel Verlag
• Erscheinungsdatum: 27. Feb. 2012
• ISBN: 9783815578049

Buchvorschau

Wissenschaft.

Der Himmel über uns

Ein Dom voller Sterne

Der Blick ins All

Bereits vor Jahrtausenden blickten unsere Vorfahren in den nächtlichen Himmel über sich. Und nutzten dabei die einzigen „Instrumente", die sie besaßen – die Augen. Doch was konnten die Menschen mit ihnen in einer sternenklaren Nacht sehen? Dinge, die für unsere Vorfahren allnächtlich waren, für uns Städter aber fremd geworden sind.

Spaziergang am Nachthimmel

Schon kurz nach Sonnenuntergang erscheint manchmal im Rot der Abenddämmerung kurz über dem Horizont nicht allzu weit vom Sonnenuntergangspunkt ein helles Gestirn – der Planet Merkur. Wegen seiner Sonnen- und damit Horizontnähe ist er nur äußerst schwer zu beobachten. Auffälliger, ja wegen Helligkeit ins Auge springend, ist dagegen ein viel höher stehendes Gestirn, das als Abendstern bekannt ist. Es ist die Venus, der zweite Planet des Sonnensystems. Beide werden einige Wochen später höher am Himmel stehen oder ganz verschwunden sein. Denn obwohl sie wie Sterne erscheinen, sind sie keine.

Weißt du, wie viel Sternlein stehen?

Diese Frage können die Astronomen heute sehr genau beantworten. Vorausgesetzt, der Mond steht nicht am Himmel, kann das bloße Auge etwa 2500 Sterne erkennen. Insgesamt gibt es am Himmel etwa 6000 Sterne. Verwendet man einen Feldstecher, werden es 10 000; in einem kleinen Fernrohr 100 000 und in den Großteleskopen geht die Sternenzahl in die Millionen bis Milliarden.

Während die übrigen Sterne, die sich nun langsam aus dem tiefer werdenden Blau des Himmels herausschälen, untereinander immer an derselben Stelle stehen, sodass die Alten sie zu Sternbildern verbinden konnten, wandern Merkur und Venus zwischen diesen festgehefteten Sternen weiter. Die Griechen sprachen deshalb auch von Wandelsternen. Wir nennen sie heute Planeten und meinen damit Gestirne, die sich nicht nur unter den übrigen Fixsternen bewegen, sondern auch nicht selbst leuchten. Während die Fixsterne ferne Sonnen sind, also selbstleuchtende heiße Gaskugeln wie unsere Sonne, handelt es sich bei Planeten um eigentlich dunkle Gesteinskugeln, die das Licht der Sonne wie ein Spiegel zurückstrahlen. Zu diesen beiden werden sich später noch der rötlich leuchtende Mars, der gelblich leuchtende Jupiter und der Saturn gesellen. Die zunehmende Sichel unseres Erdtrabanten, des Mondes, leuchtet schon hoch am Himmel. Sie wird in den nächsten Tagen noch breiter werden – eindrucksvoller lässt sich nicht verfolgen, wie ein Himmelskörper im geborgten Licht der Sonne leuchtet.

In der Tiefe des Weltalls

Inzwischen ist es stockdunkel geworden. Neben vielen hellen und noch viel mehr schwächeren Sternen schält sich ein mattleuchtendes Sternenband heraus, das sich hoch am Himmel entlangzieht. Es ist die Milchstraße, die Ebene unseres scheibenförmigen Sternsystems, unserer Galaxis. Hier stehen die Sterne am dichtesten, ist unsere Sonne nur ein Stern unter Milliarden.

Plötzlich scheinen auf einmal mehrere kleine Sterne zur Erde zu fallen, gefolgt von einem kurz aufleuchtenden zischenden Feuerball: Minimeteoriten, Sternschnuppen genannt, und ein Großmeteorit sind in die Erdatmosphäre eingedrungen; der große ist vielleicht sogar irgendwo niedergegangen.

Es wird langsam Morgen. In der Dämmerung zeigt sich ein Schweifstern, ein Komet. Wieder einmal hat einer dieser aus gefrorenem Staub und Wasser bestehenden Vagabunden vom äußeren Rand des Sonnensystems zu uns gefunden und bildet den krönenden Abschluss dieser wunderbaren Nacht.

Romantik pur und auch heute noch möglich: der Mond im braungrauen Licht und Venus am Horizont. Hier auf einem Gemälde von Caspar David Friedrich „Zwei Männer in Betrachtung des Mondes".

(c) picture-alliance (KPA/HIP/Ann Ronan Picture Library)

Wie der Große Bär zum Großen Wagen wurde

Sternbilder und ihre Geschichte

Auf die Frage, welches Sternbild sie kennen, werden die meisten Leute: „Der Große Wagen, der Kleine Wagen und der Orion!" antworten oder eines der Tierkreissternbilder nennen, das sie vom Horoskop her kennen. Geht es aber ans Zeigen, so werden viele es noch beim Großen Wagen und Orion können, mit dem Kleinen Wagen ihre Schwierigkeiten haben und bei den Tierkreissternbildern kapitulieren.

Denn leider stimmt die Form der meisten Sternbilder nicht mit der benannten Figur überein. Der Große und Kleine Wagen sowie Orion bilden eben deutliche Ausnahmen. Leicht lässt sich in den sieben Sternen ein großer und kleiner vierrädriger Wagen mit einer von drei Pferden gezogenen Deichsel erkennen, und die sieben Sterne des Orion ergeben einfach einen gegürteten Jäger. Schwieriger, ja unmöglich wird es, im vereinfachten volkstümlichen Großen Wagen das ursprüngliche Sternbild Großer Bär zu erkennen oder im w-förmigen Sternbild Kassiopeia eine äthiopische Königin: Zu sehr haben wir uns mit unserer Zivilisation vom Nachthimmel entfernt.

Bilderbuch am Firmament

Anders dagegen sah es für unsere Vorfahren aus: Sie lebten noch unter einem wirklich dunklen Nachthimmel. Mit seinen Sternen wanderten oder navigierten sie, maßen die Zeit nach dem Sonnen- und Mondlauf, richteten nach diesen Gestirnen ihren Kalender und damit Aussaat und Ernte. Nicht zuletzt sahen sie über sich ein gewaltiges Bilderbuch für Geschichten über Götter und Helden; meinten sie, in der Stellung von Sonne, Mond sowie den Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn auf den Willen der Götter schließen zu können. Praktische und religiöse Gründe führten also zur Beobachtung des Himmels und Erfindung der Sternbilder.

Gezählte Figuren

Seit 1922 gibt es 88 international anerkannte Sternbilder. Sie sind babylonisch-griechischen Ursprungs – soweit sie den Nordhimmel und die in Europa und im Orient sichtbaren Teile des Südhimmels betreffen. Die erst durch die Entdeckungsfahrten bekannt gewordenen Sternbilder der südlichsten Teile des Südsternhimmels tragen dagegen zum Teil technische Namen, wie Teleskop oder sogar Luftpumpe. Den Himmel der nördlichen Halbkugel schmücken 32, den der südlichen 47, und 9 Sternbilder erstrecken sich teilweise über beide Himmelshälften.

Der Tierkreis entsteht

Vor allem die Landwirtschaft betreibenden und Überschüsse erwirtschaftenden Hochkulturen in den Schwemmlandebenen von Euphrat und Tigris, Nil sowie Indus und Ganges waren gezwungen, sich mit dem Himmel zu beschäftigen. Nicht umsonst sind die ältesten Sternbilder, nämlich die des Tierkreises, babylonischen Ursprungs. Die Babylonier hatten herausgefunden, dass sich Sonne, Mond und die fünf sichtbaren Planeten während eines Jahres in einer ganz bestimmten Zone des Himmels aufhalten. Sie hatten sie entsprechend ihrem Zahlensystem in zwölf gleiche Abschnitte unterteilt und mit mythologischen Figuren, zumeist aus dem Tierreich, besetzt.

Die Griechen übernahmen das System und bauten es aus, indem sie die übrigen Regionen des sichtbaren Himmels mit Gestalten und Gegenständen aus ihrer Sagenwelt ausschmückten. So gibt es neben dem Schwan oder Herkules auch eine Leier und eine Waage. Bis heute haben sich diese Sternbilder erhalten, auch wenn sie in modernen Sternatlanten nicht mehr als Figuren, sondern nur noch als geometrische Linien eingezeichnet sind.

Ein Kupferstich vom Beginn des 18. Jhs. zeigt die Sternbilder beider Hemisphären als Figuren.

(c) picture-alliance (akg-images)

Unter dem Kreuz des Südens

Der südliche Sternhimmel

Was früher nur wagemutigen Entdeckern wie Magellan und Cook oder Aussteigern wie Gauguin vorbehalten blieb, ist seit dem Beginn des Jet-Zeitalters und Massentourismus längst Allgemeingut: die Nächte unter dem südlichen Sternhimmel mit dem berühmten Kreuz des Südens. Sie sind wirklich anders als bei uns auf der Nordhalbkugel.

Der Polarstern ist weg!

Die Veränderungen beginnen schon, wenn wir uns dem Äquator nähern. Da wir auf einer Kugel leben und von der oberen Hälfte – von uns aus gesehen – auf die untere wechseln, ändert sich die Höhe der sichtbaren Sterne und Sternbilder am Himmel. Das wird vor allem an den dem Himmelsnordpol nahen Sternbildern Großer und Kleiner Wagen sowie Kassiopeia deutlich: Sie sinken immer mehr dem Horizont entgegen, bis sie schließlich, wenn wir den Äquator überschritten haben, ganz verschwunden sind.

Das extremste Beispiel ist dabei der Hauptstern am Ende der Deichsel des Kleinen Wagens, der als Polarstern den nördlichsten Punkt des Himmels und damit seinen Drehpunkt markiert. Eine derartige Markierung gibt es auf der Südhalbkugel nicht, weshalb sich die ersten europäischen Seefahrer für ihre Navigation auf ihren Entdeckungsreisen einen Ersatz suchen mussten. Es ist das dem Himmelssüdpol nahe stehend einfach zu erkennende Kreuz des Südens.

Das Kreuz des Südens ist auch eine der vielen neuen Konstellationen, die dem Reisenden in den südlichsten Gefilden begegnen (ab 60° südlicher Breite), mit Namen wie Teleskop, Chemischer Ofen, Luftpumpe, Indianer, Tukan sowie Gold- oder Schwertfisch. Diese Namen sind von den Europäern geschaffen worden und spiegeln Entdeckungen und Erfindungen des 15. bis 17. Jhs. wider.

Altbekanntes und Verblüffendes

Allerdings, einige vertraute Dinge gibt es doch: So sind auch hier die Sternbilder des Tierkreises zu sehen, manche davon aber besser und schöner, weil höher stehend als auf der Nordhalbkugel. Zu ihnen gehört der Skorpion: Während bei uns nur seine Scheren über dem Horizont erblickt werden können, zieht er sich hier in voller Länge über den Himmel! Das gilt auch für das Sternbild Schütze, in dem das Zentrum der Milchstraße, unserer Galaxis, liegt – überhaupt, die Milchstraße steht ebenfalls heller und höher am Himmel. Auch das uns bekannte Sternbild des Orion ist zu finden, denn durch seinen Gürtel verläuft der Himmelsäquator. Aber der Orion erscheint hier nicht als aufrechtstehender Jäger, sondern liegend wie ein Schmetterling, weshalb das Sternbild bei einigen Völkern auch so genannt wird.

Andere nur auf der Südhalbkugel zu bewundernde Objekte sind die Große und Kleine Magellansche Wolke sowie der Kohlensack in der Nähe des Himmelssüdpols. Dabei handelt es sich um zwei unsere Galaxis begleitende Minigalaxien und eine dunkle Staubwolke. Eine weitere einschneidende Veränderung ist der Lauf der Gestirne. Sie gehen zwar wie bei uns im Osten auf und im Westen unter, erreichen jedoch ihren höchsten Stand (die Kulmination) nicht im Süden, sondern im Norden!

Der schwimmende Mond

In der Nähe des Äquators zeigt der Mond ein für uns seltsames Bild. Die inzwischen nur noch wenigen Menschen geläufige Regel, aus der zunehmenden Phase ein altes deutsches Z formen zu können, dagegen aus der abnehmenden ein deutsches A, hat hier keine Gültigkeit mehr. Ja es scheint, als schwämme in Äquatornähe die Mondsichel am Himmel wie eine Barke auf dem Wasser.

Das auch bei uns bekannte Sternbild Kreuz des Südens dominiert zusammen mit der Dunkelwolke Kohlensack diesen Teil des südlichen Sternhimmels.

(c) Yuri Beletsky

Geheimnisvolles Stonehenge

Astronomie in der Steinzeit?

Auch wenn die bis zu 50 t schweren Steine von Stonehenge längst nicht mehr alle aufrecht stehen: Die Silhouette ist so unverkennbar historisch, dass man meint, in eine ferne Vergangenheit geraten zu sein. Wer hat dieses Monument errichtet? Wie wurde diese technische Meisterleistung vollbracht – und: warum?

Eine titanische Konstruktion

Stonehenge, in der englischen Grafschaft Wiltshire, besteht aus einer Grabenanlage, die eine ringförmige Ansammlung megalithischer Steine umschließt. Diese Konstruktion wird aus mehreren konzentrischen Steinkreisen gebildet. Ihre beiden auffälligsten sind ein äußerer Kreis auf Pfeilersteinen, die von Decksteinen überbrückt werden, sowie eine innere hufeisenförmige Struktur aus ursprünglich fünf sogenannten Trilithen – jeweils zwei Tragsteine, auf denen ein Deckstein liegt. Dazwischen befinden sich weitere Strukturen aus kleineren Steinen sowie Löchern im Boden. Ferner gibt es in unmittelbarer Nachbarschaft zahlreiche Hügelgräber, einen sogenannten Cursus sowie die Erdwall-Rundgraben-Anlagen (Henges) von Woodhenge und der Siedlung Durrington Walls, verbunden durch Wege zum Fluss Avon, und nicht zuletzt Spuren eines Dorfes.

Ein Generationenprojekt

Stonehenge wurde über einen Zeitraum von rund 1500 Jahren errichtet. Etwa 3100 v. Chr. entstanden Wall und Graben, gefolgt von hölzernen Palisaden. 2500 v. Chr. wurden Paare von bis zu 4 t schweren, blauschimmernden Steinen aufgestellt, die aus dem 400km entfernten Wales herangeschafft wurden. Das geschah per Boot und auf Rollen mit Hebelwirkung durch Menschenkraft. Einige Zeit später entstand der 5m hohe innere Sarsenkreis aus 30 bearbeiteten Steinen, innerhalb derer die fünf Tritlithen aufragen. Etwa 1500 v. Chr. wurde die Anlage dann vermutlich aufgegeben.

Niemand kennt bis heute Stonehenges genaue Bedeutung, obwohl im Laufe der Jahrhunderte zahllose Theorien entwickelt wurden. Sicher ist nur, dass es zu einer Zeit entstand, als der Mensch das Jäger- und Sammlerdasein aufgab, um zum Ackerbauern und Viehzüchter zu werden, und zwar im Neolithikum. Die Beobachtung des Sonnenlaufs, aber auch des Standes der beiden Sternhaufen Hyaden und Plejaden, worauf die berühmte Himmelsscheibe von Nebra hinweist, lieferten die Grunddaten für den in der neuen Lebensweise notwendigen Kalender. Sicher ist, dass ungeheure technische und logistische Anstrengungen nötig waren, um Stonehenge zu errichten. Und auch diplomatisches Geschick – es mussten ja mehrere Stammesgebiete durchquert und Menschen unterschiedlichster Herkunft zur Mitarbeit motiviert werden.

Den Sonnenlauf im Visier

Ob durch Zufall oder aus Notwendigkeit: Stonehenge ist an den Winkeln des Sonnenaufgangs zur Zeit der Sommersonnenwende und des Sonnenuntergangs zur Zeit der Wintersonnenwende ausgerichtet. Dagegen fängt der südliche Kreis innerhalb der Anlage von Durrington Walls den Sonnenaufgang zur Zeit der Wintersonnenwende ein, „Daten", die für einen Kalender wichtig sind! Andererseits stand möglicherweise die Sommersonnenwende für das Ende des Lebens und die Wintersonnenwende für dessen Anfang. Symbolisierte also vielleicht, wie eine umstrittene Theorie behauptet, der südliche Kreis in Durrington Walls das Reich der Lebenden und Stonehenge das Reich der Toten?

Stonehenge, die im Süden Englands gelegene Megalithanlage, fasziniert nicht nur Wissenschaftler – jedes Jahr treffen sich dort Hunderte von Menschen zu Sonnwendfeiern.

(c) NASA (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington)

Die Astronomie begann in Babylon

Die himmelskundlichen Zentren des Altertums

Zwar ist der Turm zu Babel durch die Bibel als Sinnbild menschlicher Vermessenheit berühmt geworden, aber dieser wolkenkratzerartige Stufenturm war im Land zwischen Euphrat und Tigris nicht allein. Archäologen haben etwa 25 derartige Bauwerke entdeckt, die sich perlschnurartig über das ganze Zweistromland verteilen. „Zikkurat oder „Schiggorat werden die typischen pyramidenartigen Stufenbauwerke im Babylonischen genannt, was so viel heißt wie „hoch aufragend, „aufgetürmt, „Himmelshügel oder „Götterberg. Und damit ist die hauptsächliche Funktion schon klar: Die Zikkurate waren abgestufte Tempel, Höhenheiligtümer, errichtet von Menschen, die ihre Götter ursprünglich von Bergen aus anbeteten, dann aber, nachdem sie in die fruchtbaren Schwemmlandebenen gesiedelt waren, sich einen künstlichen Ersatz schaffen mussten.

Die drei Weisen

Wenn man die biblische Geschichte vom Weihnachtsstern als wahr nimmt, kamen die drei Weisen aus Babylon. Es lag östlich von Bethlehem und hatte die am höchsten entwickelten himmelskundlichen Kenntnisse. Seine Priesterastronomen hatten im Jahr 7 v. Chr. möglicherweise ein dreifaches, äußerst seltenes enges Zusammentreffen der beiden Planeten Jupiter und Saturn im Sternbild der Fische beobachtet und das als Hinweis für die Geburt eines neuen Königs im Lande der Juden gedeutet.

Ein frühes Observatorium?

Darüber hinaus gab es noch eine weitere Bedeutung, die zumindest beim Zikkurat von Borsippa nachgewiesen ist: Jede Stufe war einem der damals sieben bekannten Planeten (Wandelsterne) geweiht, zu denen auch Sonne und Mond gezählt wurden. Vom Dach des Gebäudes aus wurden wahrscheinlich auch Sternbeobachtungen vorgenommen. Die Sternkunde kontrollierte den Kalender und untermauerte astrologische Zukunftsprognosen, die sich einzig und allein auf das Herrscherhaus und das Reich bezogen und nicht auf den Einzelnen. Astronomie und Astrologie waren für die Bewohner Mesopotamiens untrennbar miteinander verbunden und nur die Priester durften diese Geheimwissenschaft studieren.

Verblüffende Erkenntnisse

Und die Priester der beiden in dieser Region rivalisierenden Mächte Assyrien und Babylonien – nennen wir sie der Einfachheit halber „Chaldäer" – kamen zu Erkenntnissen, die seit 700v. Chr. noch in unsere moderne Astronomie hineinragen: Die Chaldäer bestimmten nicht nur den scheinbaren Lauf von Sonne und Mond sowie der sichtbaren Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn, beobachteten ihre Begegnungen am Himmel (Konjunktionen); sie schufen auch die noch heute gültigen Sternbilder des Tierkreises; und sie entdeckten, dass sich Sonnen- und Mondfinsternisse in einem bestimmten Zyklus wiederholen. Diese Erkenntnisse gelangten zu den Griechen und von diesen an die Römer. Daher die enorme Bedeutung der chaldäischen Himmelskunde für uns, obwohl sich Inder, Chinesen und Maya ebenfalls fundierte astronomische Kenntnisse erarbeitet hatten.

Die alten Ägypter, die, wenn auch nicht so stark, die Griechen und später die Römer ebenfalls auf diesem Gebiet beeinflussten, hatten eigene Sternbilder und einen eigenen Kalender. Bei ihnen stand vor allem ein Stern im Mittelpunkt: Sirius. Das Erscheinen dieses hellen Sternes (Hauptstern des Sternbildes Großer Hund) in der Morgendämmerung kurz vor Sonnenaufgang fiel ungefähr mit der Nilschwelle zusammen, jener Flut, die den fruchtbaren Schlamm auf die Felder brachte. In unserem Begriff „Hundstage" lebt diese Erkenntnis fort.

Diese Rekonstruktion zeigt eine Zikkurat, die unter Nebukadnezar II. (er herrschte von 605–562 v. Chr) in Babylon errichtet wurde – als babylonischer Turm fand das Gebäude Eingang in die Bibel.

(c) picture-alliance (akg-images)

Die gläsernen spiegelnden Augen

Fernrohre – das wichtigste Handwerkszeug der Astronomen

„Sechzehnhundertzehn, zehnter Januar: Galileo Galilei sah, dass kein Himmel war", schreibt Bertolt Brecht in seinem Schauspiel über diesen Gelehrten. Neben der von Nikolaus Kopernikus 1543 veröffentlichten heliozentrischen Theorie war die Einführung des Fernrohrs die zweite große Revolution in der Astronomie. Bis zu diesem Zeitpunkt war die Himmelskunde eine Wissenschaft des bloßen Auges gewesen. Nun konnte der Himmel in seinen Einzelheiten untersucht werden, waren die Gestirne zwar weiterhin ferne, ewige, aber keine göttlichen Objekte. Sie schienen – zumindest, was die damals bekannten Mitglieder des Sonnensystems anging – Welten ähnlich der Erde. Seitdem ist das Fernrohr, das Teleskop, aus der Astronomie nicht mehr wegzudenken.

Zwei Systeme

Auch wenn es seit den Zeiten Galileis zahlreiche quantitative und qualitative Wandlungen erfahren hat und durch weitere Beobachtungsinstrumente wie das Radioteleskop ergänzt wurde: Ein Großteil und der interessanteste, ja populärste Teil der astronomischen Beobachtungen wird im optischen Bereich von der Erde mit Fernrohren ausgeführt. Es sind zwei Systeme im Einsatz, die fast zeitgleich erfunden wurden: Beim Linsenfernrohr (Refraktor) wird das Licht durch Linsen gebrochen und zum Beobachter gelenkt, während beim Spiegelfernrohr (Reflektor) das Licht von Spiegeln eingefangen und ins Auge des Betrachters umgelenkt wird. Beide Fernrohrtypen haben am hinteren Ende eine Linse zum Schauen: das Okular.

Die das Licht sammelnde Fläche (egal ob Linse oder Spiegel) heißt Objektiv. Sein Durchmesser