Während der vielen tausend Jahre, in denen Menschen zu den Sternen aufblicken, hat sich unsere Vorstellung vom Aussehen des Universums dramatisch verändert. Einst glaubten die Magier und Weisen der Welt, dass das Universum aus einer flachen Erde (oder einer quadratischen, einer Zigarrut usw.) besteht, die von Sonne, Mond und Sternen umgeben ist. Im Laufe der Zeit wurde den Astronomen der Antike bewusst, dass sich einige Sterne nicht wie die anderen bewegten, und begannen zu verstehen, dass auch diese Planeten Planeten waren.
Mit der Zeit begannen wir auch zu verstehen, dass die Erde tatsächlich rund war, und lieferten rationalisierte Erklärungen für das Verhalten anderer Himmelskörper. Und in der Antike hatten Wissenschaftler Ideen darüber formuliert, wie die Bewegung der Planeten ablief und wie alle Himmelskörper zusammenpassen. Daraus entstand das geozentrische Modell des Universums, ein heute nicht mehr existierendes Modell, das erklärte, wie Sonne, Mond und Firmament um unseren Planeten kreisten.
Die Vorstellung, dass die Erde der Mittelpunkt des Universums war, ist sicherlich verständlich. Für die alten Menschen, die zum Himmel aufblickten, schien es offensichtlich, dass sich die Sonne, der Mond und die Sterne einmal am Tag um die Erde drehten. Für den erdgebundenen Beobachter erschien der Boden, auf dem sie standen, wie ein fester Bezugspunkt, eine flache Ebene, von der aus man den kreisenden Kosmos beobachten konnte.
Und im Laufe der Zeit entstand dank der jahrhundertelangen Aufzeichnungen verschiedener Zivilisationen – von alten babylonischen und ägyptischen Astronomen bis hin zu modernen mediterranen – ein formalisiertes System, das die Erde in den Mittelpunkt aller Dinge stellte. Dies sollte bis weit in das 17. und 18. Jahrhundert hinein Bestand haben, bis zu diesem Zeitpunkt die dem Modell innewohnenden Inkonsistenzen dazu führten, dass es zugunsten der aufgegeben wurde heliozentrischer Modus das.
Ein Vergleich der geozentrischen und heliozentrischen Modelle des Universums. Bildnachweis: history.ucsb.edu
Antikes Griechenland:
Das früheste aufgezeichnete Beispiel eines geozentrischen Universums stammt aus dem 6. Jahrhundert v. Während dieser Zeit schlug der vorsokratische Philosoph Anaximander ein kosmologisches System vor, in dem eine zylindrische Erde im Mittelpunkt von allem gehalten wurde. Inzwischen waren Sonne, Mond und Planeten Löcher in unsichtbaren Rädern, die die Erde umgaben, durch die die Menschen verborgenes Feuer sehen konnten.
Im selben Jahrhundert begannen die Pythagoräer, basierend auf der Beobachtung von Sonnenfinsternissen (und aller Wahrscheinlichkeit nach Beobachtungen des Tierkreises aus verschiedenen Breiten) vorzuschlagen, dass die Erde kreisförmig ist. Im 4. Jahrhundert v. Chr. verband sich diese Idee mit dem Konzept eines geozentrischen Universums, um das kosmologische System zu schaffen, dem die meisten Griechen zustimmten.
Es war auch während des 4. Jahrhunderts v. Chr., dass Platon und Aristoteles Werke über das geozentrische Universum schufen, die seinen Platz als vorherrschende kosmologische Theorie sichern würden. Nach Platon war die Erde eine Kugel und das stationäre Zentrum des Universums. Die Sterne und Planeten wurden auf Kugeln oder Kreisen um die Erde getragen, die in der Reihenfolge der Entfernung vom Zentrum angeordnet waren. Dies waren Mond, Sonne, Venus, Merkur, Mars, Jupiter, Saturn, Fixsterne und die Fixsterne.
Sein System wurde von Eudoxus von Knidos erweitert, einem Zeitgenossen Platons, der eine weniger mythische, eher mathematische Erklärung der Planetenbewegung basierend auf der platonischen Idee von entwickelte gleichförmige Kreisbewegung . Aristoteles arbeitete das System von Eudoxus aus und platzierte eine kugelförmige Erde im Zentrum und alle anderen Himmelskörper, die in konzentrischen kristallinen (d. h. transparenten) Kugeln um sie herum angeordnet waren.
Illustration von Anaximanders Modellen des Universums. Links, tagsüber im Sommer; rechts, Nacht im Winter. Bildnachweis: iep.utm.edu/Dirk L. Couprie
Diese Kugeln bewegten sich alle mit unterschiedlichen gleichmäßigen Geschwindigkeiten, um die Rotation von Körpern um die Erde zu erzeugen, und bestanden aus einer unbestechlichen Substanz namens „Äther“. Er beschrieb sein System weiter, indem er die natürlichen Tendenzen der irdischen Elemente erklärte, die nach zeitgenössischem Glauben Erde, Wasser, Feuer, Luft waren; obwohl Aristoteles ein fünftes Element des „himmlischen Äthers“ einschloss.
Die Erde war das schwerste Element, deshalb bewegte sie sich in Richtung Zentrum; während Wasser, Feuer und Luft Schichten um ihn herum bildeten. Jenseits dieser Schichten lagen die festen Ätherkugeln, in die die Himmelskörper eingebettet waren. Ein weiterer wichtiger Aspekt seines Modells war die Einbeziehung des „Prime Mover“, eine Art deistisches Konzept, bei dem alle Bewegungen im Universum von einem Wesen oder einer Kraft initiiert werden, die selbst „unbewegt“ sind.
Dieses kosmologische Prinzip stützte sich auf eine Reihe anerkannter Theorien. Zum einen glaubten die Gelehrten, dass es eine beobachtbare Veränderung der Positionen der Fixsterne und Konstellationen (aka. stellare Parallaxe ). Dies könnte damit erklärt werden, dass sie entweder bewegungslos oder viel weiter weg waren als angenommen. Natürlich entschieden sie sich für ersteres, da es die einfachere Erklärung war.
Eine weitere Beobachtung, die die geozentrische Theorie stützte, war die scheinbare Beständigkeit der Leuchtkraft der Venus, die so interpretiert wurde, dass sie zu jedem Zeitpunkt die gleiche Entfernung von der Erde hatte. Während dies später damit erklärt werden sollte, dass die Phasen der Venus ihre scheinbare Größe kompensieren, fehlten den alten Astronomen die Mittel, um dies zu beobachten (z. B. Teleskope).
Das kosmologische Modell von Aristoteles, mit einer kugelförmigen Erde im Zentrum, umgeben von Mond, Sonne, Planeten und „Fixsternen“. Bildnachweis: csep10.phys.utk.edu
Ptolemäisches Modell:
Dies bedeutet jedoch nicht, dass das Eudoxian-Artisotelian-Modell ohne Fehler war. Beispielsweise änderte sich die scheinbare Leuchtkraft von Merkur, Mars und Jupiter im Laufe der Zeit. Darüber hinaus war der Durchgang von Mars und Jupiter durch den Himmel abhängig von „ rückläufige Bewegung “, ein Phänomen, bei dem sie scheinbar langsamer werden, sich rückwärts bewegen und sich dann durch den Tierkreis wieder vorwärts bewegen.
All dies widersprach dem Glauben an eine gleichmäßige Kreisbewegung, was bedeutet hätte, dass es Änderungen der scheinbaren Leuchtkraft oder Änderungen der scheinbaren Bewegung des Planeten über den Himmel geben sollte. Die Lösung dieser Probleme und die Standardisierung der vielen Aspekte des aristotelischen Systems würde die Arbeit des ägyptisch-griechischen Astronomen Claudius Ptolemaeus (alias Ptolemäus) werden.
In seiner Abhandlung Almagest , das im 2. Jahrhundert n. Chr. veröffentlicht wurde, enthüllte Ptolemäus sein Konzept für ein geozentrisches Universum, das für die nächsten 1500 Jahre die akzeptierte Ansicht bleiben sollte. Ptolemaios argumentierte, dass sich die Erde im Zentrum des Universums befinde, sich die Planeten und die Sonne um sie kreisen und die Sterne alle in einem bescheidenen Abstand vom Zentrum seien.
Jeder Planet in diesem System wird auch von einem System aus zwei Sphären bewegt – a ehrerbietig und ein Epizykel . Der Deferent ist ein Kreis, dessen Mittelpunkt von der Erde entfernt ist, der verwendet wurde, um die Unterschiede in der Länge der Jahreszeiten zu berücksichtigen. Der Epizykel ist in die deferente Kugel eingebettet und fungiert als eine Art „Rad im Rad“. Der Zweck des Epizykels bestand darin, die rückläufige Bewegung zu berücksichtigen, bei der Planeten am Himmel langsamer werden, sich rückwärts bewegen und dann wieder vorwärts bewegen.
Leider haben diese Erklärungen nicht alle beobachteten Verhaltensweisen der Planeten berücksichtigt. Am auffälligsten war, dass die Größe der retrograden Schleife eines Planeten (insbesondere des Mars) manchmal kleiner und größer war als erwartet. Um das Problem zu lindern, entwickelte Ptolemäus die gleich – ein geometrisches Werkzeug, das sich in der Nähe des Zentrums der Umlaufbahn eines Planeten befindet und ihn mit einer gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit bewegt.
Für einen Beobachter, der an diesem Punkt steht, scheint sich der Epizykel eines Planeten immer mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zu bewegen, während er sich von allen anderen Orten aus mit nicht gleichmäßiger Geschwindigkeit zu bewegen scheint. Während dieses System das akzeptierte kosmologische Modell im römischen Mittelalter blieb Über tausend Jahre lang eine europäische und islamische Welt, war sie nach modernen Maßstäben unhandlich.
Zugegeben, es gelang ihm, Planetenbewegungen mit ziemlicher Genauigkeit vorherzusagen, und es wurde verwendet, um astrologische und astronomische Karten zu erstellen, bis es durch das heliozentrische Modell des Universums ersetzt wurde. Gleichzeitig benötigte jedoch jeder Planet im Modell einen Epizykel, der sich um einen Deferenten dreht und durch einen Equanten versetzt wird, die auch für jeden Planeten unterschiedlich waren. Mit der Zeit würden diese Komplexitäten in Frage gestellt.
Mittelalterlicher Geozentrismus:
Im Mittelalter gewann das geozentrische Modell neue Kraft und wurde mit der christlichen Theologie zu einem wesentlichen Kanon zusammengeführt. Als Teil eines allgemeinen Trends, bei dem das klassische Wissen ab dem 13. Jahrhundert wiederentdeckt wurde, war die Übernahme des aristotelisch-ptolemäischen Modells des Universums Teil einer Ehe zwischen Glauben und Vernunft, die von Gelehrten wie dem hl. Thomas von Aquin verfochten wurden.
Seiten aus Sacroboscos 'Tractatus de Sphere' (1550), die das ptolemäische System zeigen. Quelle: Wikipedia Commons
Zunächst einmal stimmte die Trennung des Universums in den „Himmel“ und die Erde mit der Erde im Zentrum der Schöpfung und dem Himmel darüber hinaus mit der christlichen Sichtweise überein, dass die Menschheit der Gipfel der Schöpfung Gottes ist. Zweitens wurde der Urheber des Kosmos des Aristoteles als Gott der christlichen Theologie interpretiert und die äußerste Sphäre des Urhebers mit dem christlichen Himmel gleichgesetzt.
Infolgedessen war die Infragestellung der Ansicht, dass sich der Himmel um die Erde drehte, nicht nur eine wissenschaftliche Angelegenheit, sondern eine Angelegenheit der Ketzerei. Daher wurde es erst im 16. Jahrhundert mit der Veröffentlichung von . in Frage gestellt Nikolaus Kopernikus ' Kopernikus (Über die Revolutionen der himmlischen Sphären),die er erst posthum veröffentlichte, um Kontroversen zu vermeiden. Dies ist auch der Grund, warum die Unterstützung für das heliozentrische Modell des Universums ebenfalls vorsichtig gemildert und seine Annahme schrittweise erfolgte.
Die geozentrische Sicht des Universums war auch im Mittelalter das akzeptierte kosmologische Modell in der islamischen Welt. Ab dem 10. Jahrhundert n. Chr. gab es jedoch mehrere muslimische Astronomen, die einen oder mehrere Aspekte von Ptolemaios Werk in Frage stellten. Zum Beispiel widersprach der iranische Astronom Abu Sa'id al-Sijzi (ca. 945 – ca. 1020) dem ptolemäischen Modell, indem er behauptete, die Erde drehe sich um ihre eigene Achse und erklärte damit den scheinbaren Tageszyklus und die Rotation der Sterne relativ zur Erde .
Im frühen 11. Jahrhundert schrieb der ägyptisch-arabische Astronom Alhazen eine Kritik mit dem TitelZweifel an Ptolemäus(ca. 1028), in dem er viele Aspekte seines Modells kritisierte. Etwa zur gleichen Zeit diskutierte der iranische Philosoph Abu Rayhan Biruni (973 – 1048) die Möglichkeit, dass sich die Erde um ihre eigene Achse und um die Sonne dreht – obwohl er dies für eine philosophische und keine mathematische Frage hielt.
Illustration aus al-Birunis astronomischen Werken, die die verschiedenen Mondphasen erklärt und darauf hindeutet, dass sich die Erde um ihre Achse dreht. Kredit: Gemeinfrei
Im 11. und 12. Jahrhundert stellten mehrere andalusische Astronomen, die sich im almohaden (maurischen) Gebiet Spaniens befanden, ebenfalls das geozentrische Modell des Universums in Frage. Der Astronom Abu Ishaq Ibrahim al-Zarqali (alias Arzachel) aus dem 11.
Im 12. Jahrhundert schlug der Andalusier Nur ad-Din al-Bitruji (alias Alpetragius) ein Planetenmodell vor, das die equanten, epizyklischen und exzentrischen Mechanismen aufgab. Es folgte die Veröffentlichung seiner Abhandlung durch Fakhr al-Din al-Razi (1149–1209).Matalib, das sich mit Begriffsphysik beschäftigte. Darin lehnte er die Vorstellung von der Zentralität der Erde im Universum ab und schlug stattdessen eine Kosmologie vor, in der es „tausendtausend Welten jenseits dieser Welt …“ gab.
Und am Maragha-Observatorium im Osten des Iran, der Damaskus-Moschee und dem Ulugh Beg (alias Samarkand)-Observatorium im heutigen Kasachstan wurde die Erdrotation zwischen dem 13. und 15. Jahrhundert von mehreren Generationen von Astronomen diskutiert. Obwohl diese weitgehend philosophischer Natur waren und nicht zur Annahme des Heliozentrismus führten, ähnelten viele der vorgebrachten Argumente und Beweise denen, die später von Kopernikus verwendet wurden.
Das heliozentrische Modell:
Im 16. Jahrhundert begann Nicolaus Copernicus mit der Entwicklung seiner Version des heliozentrischen Modells, die den Höhepunkt jahrelanger Forschung darstellte. Wie andere vor ihm baute Kopernikus auf der Arbeit einer Reihe klassischer Astronomen auf, die die geozentrische Sichtweise nicht unterstützten, und zollte der Maragha-Schule und mehreren bemerkenswerten Philosophen aus der islamischen Welt Tribut.
Andreas Cellarius' Illustration des kopernikanischen Systems aus der Harmonia Macrocosmica (1708). Kredit: Gemeinfrei
Bis 1514 Jahrhundert fasste Kopernikus seine Ideen in einer kurzen Abhandlung mit dem Titel zusammen Kommentar („Kleiner Kommentar“), die er an Freunde verbreitete. Dieses 40-seitige Manuskript beschrieb seine Ideen zur heliozentrischen Hypothese, die auf sieben allgemeinen Prinzipien beruhte. Diese Grundsätze besagten:
- Himmelskörper drehen sich nicht alle um einen einzigen Punkt
- Der Erdmittelpunkt ist der Mittelpunkt der Mondkugel – die Umlaufbahn des Mondes um die Erde
- Alle Kugeln drehen sich um die Sonne, die sich in der Nähe des Zentrums des Universums befindet
- Die Entfernung zwischen Erde und Sonne ist ein unbedeutender Bruchteil der Entfernung von Erde und Sonne zu den Sternen, daher wird in den Sternen keine Parallaxe beobachtet
- Die Sterne sind unbeweglich – ihre scheinbare tägliche Bewegung wird durch die tägliche Rotation der Erde verursacht
- Die Erde wird in einer Kugel um die Sonne bewegt, was die scheinbare jährliche Wanderung der Sonne verursacht. Die Erde hat mehr als eine Bewegung
- Die Umlaufbewegung der Erde um die Sonne bewirkt die scheinbar umgekehrte Richtung der Bewegungen der Planeten
Danach sammelte er weiter Daten für eine detailliertere Arbeit, und bis 1532 war er kurz davor, das Manuskript seines Opus magnum fertigzustellen – Kopernikus (Über die Revolutionen der himmlischen Sphären).Darin brachte er seine sieben Hauptargumente vor, jedoch in detaillierterer Form und mit detaillierten Berechnungen, um sie zu untermauern.
Indem er die Umlaufbahnen von Merkur und Venus zwischen Erde und Sonne platzierte, konnte Kopernikus Veränderungen in ihrem Erscheinungsbild erklären. Kurz gesagt, wenn sie sich relativ zur Erde auf der anderen Seite der Sonne befinden, erscheinen sie kleiner, aber voll. Wenn sie sich auf der gleichen Seite der Sonne wie die Erde befinden, erscheinen sie größer und „gehörnt“ (halbmondförmig).
Es erklärte auch die rückläufige Bewegung von Planeten wie Mars und Jupiter, indem es zeigte, dass Erdastronomen keinen festen Bezugsrahmen haben, sondern einen beweglichen. Dies erklärte weiter, wie Mars und Jupiter zu bestimmten Zeiten deutlich größer erscheinen konnten als zu anderen. Im Wesentlichen sind sie in Opposition deutlich näher an der Erde als in Konjunktion.
Aus Befürchtungen, dass die Veröffentlichung seiner Theorien zu einer Verurteilung durch die Kirche führen könnte (und vielleicht auch aus Sorge, dass seine Theorie einige wissenschaftliche Mängel aufweisen könnte), hielt er seine Forschungen bis zu einem Jahr vor seinem Tod zurück. Erst 1542, als er dem Tode nahe war, wurde seine Abhandlung zur Veröffentlichung nach Nürnberg geschickt.
Dank der Erfindung des Teleskops, fortlaufender Beobachtungen über die Bewegungen der Planeten und verfeinerter Berechnungen würden Astronomen verstehen, dass die Erde nicht unbeweglich ist. Trotzdem blieb das geozentrische Modell des Universums über Tausende von Jahren das akzeptierte kosmologische System und wurde verwendet, um die Positionen des Planeten, Finsternisse und andere astronomische Phänomene zu berechnen.
Am Ende erlag das geozentrische Modell des Universums dem gleichen Schicksal wie viele andere akzeptierte Vorstellungen seiner Zeit. Ähnlich wie das wahre Alter der Erde, die biologischen Ursprünge der Menschheit und die Astrologie, überlebte der Glaube, dass die Erde das Zentrum des Universums sei, die Expansion des Lernens im 17. Jahrhundert nicht.
Wir haben viele interessante Artikel über das geozentrische Modell des Universums hier bei Universe Today. Hier ist Was ist der Unterschied zwischen dem geozentrischen und dem heliozentrischen Universum? , Wo ist das Zentrum des Universums , und Die Erde dreht sich um die Sonne?
Astronomy Cast hat auch eine Episode zu diesem Thema mit dem Titel Folge 77: Wo ist das Zentrum des Universums
Weitere Informationen finden Sie auf der Seite des NASA Earth Observatory auf Planetenbewegung , und die Seite des Polaris-Projekts auf der Das ptolemäische Modell .
