Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem 1 Kapitel III: Das Planetensystem.

Präsentation zum Thema: "Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem 1 Kapitel III: Das Planetensystem."—  Präsentation transkript:

1 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem 1 Kapitel III: Das Planetensystem

2 2 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Aristoteles (~350 v.Chr.): Erste zusammenhängende Physik Die Erdkugel ist im Zentrum des Erde Alles Irdische ist aus 4 Elementen zusammengesetzt: Erde, Wasser, Luft und Feuer Jedes dieser Elemente bewegt sich unterschiedlich: Erde: um Zentrum des Universums Feuer: weg vom Zentrum des Universums Wasser und Luft: dazwischen Gegenstände verschiedener Komposition fallen unterschiedlich Konzept der Kraft Bewegungen, die von der natürlichen Bewegung abweichen müssen kontinuierlich von einer Kraft aufrecht erhalten werden. Die Erdkugel ist im Zentrum des Erde Alles Irdische ist aus 4 Elementen zusammengesetzt: Erde, Wasser, Luft und Feuer Jedes dieser Elemente bewegt sich unterschiedlich: Erde: um Zentrum des Universums Feuer: weg vom Zentrum des Universums Wasser und Luft: dazwischen Gegenstände verschiedener Komposition fallen unterschiedlich Konzept der Kraft Bewegungen, die von der natürlichen Bewegung abweichen müssen kontinuierlich von einer Kraft aufrecht erhalten werden.

3 3 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Die Kosmologie des Aristoteles Im Gegensatz zu irdischen Bewegungen sind Bewegungen am Himmel unendlich zwei Arten der Bewegung: begrenzt, geradlinig auf das Zentrum der Erde zu bzw. von ihm weg (irdischer Bereich) Immerwährend auf Kreisbahnen in der Himmelssphäre Himmelskörper können nicht aus irdischen Elementen aufgebaut sein Äther als 5. Element Begrenzte/immerwährende Bewegung auf der Erde/im Himmel spiegelt die Unvollkommenheit/Perfektion der Erde/des Himmels wider Immerwährender und unveränderlicher Himmel Universum ohne Anfang oder Ende Im Gegensatz zu irdischen Bewegungen sind Bewegungen am Himmel unendlich zwei Arten der Bewegung: begrenzt, geradlinig auf das Zentrum der Erde zu bzw. von ihm weg (irdischer Bereich) Immerwährend auf Kreisbahnen in der Himmelssphäre Himmelskörper können nicht aus irdischen Elementen aufgebaut sein Äther als 5. Element Begrenzte/immerwährende Bewegung auf der Erde/im Himmel spiegelt die Unvollkommenheit/Perfektion der Erde/des Himmels wider Immerwährender und unveränderlicher Himmel Universum ohne Anfang oder Ende

4 4 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Retrograde Bewegung des Mars

5 5 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Epizykelmodell

6 6 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Aristarch (~250 B.C.): die Sonne im Zentrum Er kannte in etwa die Größe der Erde Er kannte die Größe des Monds und dessen Abstand zur Erde (Mondfinsternisse) Mittels elementarer Geometrie konnte er somit die Größe der Sonne und ihren Abstand zur Erde bestimmen Er kannte in etwa die Größe der Erde Er kannte die Größe des Monds und dessen Abstand zur Erde (Mondfinsternisse) Mittels elementarer Geometrie konnte er somit die Größe der Sonne und ihren Abstand zur Erde bestimmen

7 7 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Aristarch (~250 B.C.): die Sonne im Zentrum Er kannte in etwa die Größe der Erde Er kannte die Größe des Monds und dessen Abstand zur Erde (Mondfinsternisse) Mittels elementarer Geometrie konnte er somit die Größe der Sonne und Ihren Abstand zur Erde bestimmen Ergebnis: Die Sonne ist 19 mal [richtiger Wert 390 mal] weiter entfernt als der Mond. Da beide gleich groß erscheinen, ist die Sonne folglich 19 mal größer als der Mond und somit auch um ein Vielfaches größer als die Erde Schlussfolgerung: Die Sonne (d.h. das größte Objekt) steht im Zentrum des Kosmos Er kannte in etwa die Größe der Erde Er kannte die Größe des Monds und dessen Abstand zur Erde (Mondfinsternisse) Mittels elementarer Geometrie konnte er somit die Größe der Sonne und Ihren Abstand zur Erde bestimmen Ergebnis: Die Sonne ist 19 mal [richtiger Wert 390 mal] weiter entfernt als der Mond. Da beide gleich groß erscheinen, ist die Sonne folglich 19 mal größer als der Mond und somit auch um ein Vielfaches größer als die Erde Schlussfolgerung: Die Sonne (d.h. das größte Objekt) steht im Zentrum des Kosmos

8 8 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Warum setzte sich in der Antike das Weltmodell des Aristarch nicht durch? Aristarch war Mathematiker, nicht Astronom Sein Modell war in Konflikt mit den Modellen zweier wissenschaftlicher Autoritäten seiner Zeit, Aristoteles und Hipparch. Sein Modell stand im Widerspruch zur Physik seiner Zeit, insbesondere der Physik des Aristoteles. Es gab keine Evidenz für eine rotierende Erde Es gab keine Evidenz für eine sich bewegende Erde Aristarch war Mathematiker, nicht Astronom Sein Modell war in Konflikt mit den Modellen zweier wissenschaftlicher Autoritäten seiner Zeit, Aristoteles und Hipparch. Sein Modell stand im Widerspruch zur Physik seiner Zeit, insbesondere der Physik des Aristoteles. Es gab keine Evidenz für eine rotierende Erde Es gab keine Evidenz für eine sich bewegende Erde

9 9 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Ptolemäus (~100 n.Chr.) setzt das Weltbild für die nächsten 1500 Jahre Fasst das astronomische Wissen seiner Zeit zusammen (weitgehend Aristotelische Kosmologie und Beobachtungen des Hipparch) Almagest (das große System) Er erweiterte und verbesserte das Modell unter teilweiser Aufgabe seiner Einfachheit Thomas von Aquin (1225/26 - 1274) Grundstein der christlichen Doktrin Auffassung, dass alles, was prinzipiell entdeckt werden kann, schon entdeckt worden ist. Fasst das astronomische Wissen seiner Zeit zusammen (weitgehend Aristotelische Kosmologie und Beobachtungen des Hipparch) Almagest (das große System) Er erweiterte und verbesserte das Modell unter teilweiser Aufgabe seiner Einfachheit Thomas von Aquin (1225/26 - 1274) Grundstein der christlichen Doktrin Auffassung, dass alles, was prinzipiell entdeckt werden kann, schon entdeckt worden ist.

10 10 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Probleme des Ptolemäischen Modells Modell zu ungenau, um Beobachtungen zu erklären (z.B. ungleichmäßige Bewegung von Sonne, Mond und Planeten) Alternative A: Erde ist etwas neben dem Zentrum positioniert (exzentrische Kreise) Alternative B: Epizykel auf Epizykel Nichtsdestotrotz hatten sich die Ungenauigkeiten in den vorhergesagten Planetenpositionen um 1400 n.Chr. Auf mehrere Grad akkumuliert weitere Epizykel Modell zu ungenau, um Beobachtungen zu erklären (z.B. ungleichmäßige Bewegung von Sonne, Mond und Planeten) Alternative A: Erde ist etwas neben dem Zentrum positioniert (exzentrische Kreise) Alternative B: Epizykel auf Epizykel Nichtsdestotrotz hatten sich die Ungenauigkeiten in den vorhergesagten Planetenpositionen um 1400 n.Chr. Auf mehrere Grad akkumuliert weitere Epizykel

11 11 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Die Kopernikanische Revolution (~1500) 15tes Jahrhundert: Wiederentdeckung der griechischen Philosophie Größe und Gestalt der Erde wohlbekannt in gebildeten Kreisen (Kolumbus Mythos) Nikolaus Kopernikus De revolutionibus orbium coelestrium: Sonne im Zentrum [inspiriert von den Arbeiten Aristarchs?] Heliozentrischen Weltmodell 15tes Jahrhundert: Wiederentdeckung der griechischen Philosophie Größe und Gestalt der Erde wohlbekannt in gebildeten Kreisen (Kolumbus Mythos) Nikolaus Kopernikus De revolutionibus orbium coelestrium: Sonne im Zentrum [inspiriert von den Arbeiten Aristarchs?] Heliozentrischen Weltmodell

12 12 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Attraktivität des heliozentrischen Modells Es ist einfach Es erklärt einfach, warum sich die inneren Planeten [Merkur und Venus] nie weit (im Winkelabstand) von der Sonne entfernen Reproduziert die Helligkeitsentwicklung der Planeten Einfache Erklärung der Jahreszeiten Einfache Erklärung der retrograden Planetenbewegung ohne Epizykel Es ist einfach Es erklärt einfach, warum sich die inneren Planeten [Merkur und Venus] nie weit (im Winkelabstand) von der Sonne entfernen Reproduziert die Helligkeitsentwicklung der Planeten Einfache Erklärung der Jahreszeiten Einfache Erklärung der retrograden Planetenbewegung ohne Epizykel

13 13 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Heliozentrisches Modell

14 14 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Probleme des heliozentrischen Modells Gegen die christliche Doktrin Neue Entdeckung sagt Fixsternparallaxen vorher damalige Beobachtungen Rotierende Erde Aristotelische Physik Weniger genau als das Ptolemäische Modell verlangt noch mehr Epizykel Frage: Warum publizierte Kopernikus sein Buch erst am Ende seines Lebens? Hatte er Angst vor der Kirchlichen Autorität oder genierte er sich wegen dem Versagen seines Modells? Gegen die christliche Doktrin Neue Entdeckung sagt Fixsternparallaxen vorher damalige Beobachtungen Rotierende Erde Aristotelische Physik Weniger genau als das Ptolemäische Modell verlangt noch mehr Epizykel Frage: Warum publizierte Kopernikus sein Buch erst am Ende seines Lebens? Hatte er Angst vor der Kirchlichen Autorität oder genierte er sich wegen dem Versagen seines Modells?

15 15 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel III: Das Planetensystem Bessere Daten zur Unterstützung des neuen Weltmodells Verbesserungen des Weltmodells Vermarktung des neuen Weltmodells Bessere Daten zur Unterstützung des neuen Weltmodells Verbesserungen des Weltmodells Vermarktung des neuen Weltmodells Tycho Brahe Johannes Kepler Galileo Galilei und …: Zusammenfassung zur modernen Physik Sir Isaac Newton Sir Isaac Newton