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Was die Sonne verrät

Mit Winkelmessern und Wasseruhren zu ersten Beobachtungen

Die Instrumente der Mesopotamier waren denkbar einfach und doch effektiv. Zwar ist nicht allzu viel darüber bekannt, wie genau die frühen Astronomen den Himmel vermaßen, Archäologen vermuten aber, dass man sich bereits damals auf Winkel und Abstandsmessungen zwischen den Himmelskörpern stützte. Nicht viel anders sollten es rund 2.000 Jahre später auch Galileo, Kepler und Kopernikus machen.

Das Foto zeigt den "Place de la Concord" in Paris. Der Obelisk auf dem größten Platz der Stadt wurde 1836 aufgestellt. Er war ein Geschenk des ägyptischen Vizekönigs Muhammad Ali an Frankreich. © Eric Pouhier/ CC-by-sa 2.5

Auf den antiken Observatorien kam dabei unter anderem der Gnomon (griechisch: Schattenzeiger) zum Einsatz – eine heute als Obelisk geläufige Form des Sonnenmessers. Häufig handelte es sich dabei nur um einen einfachen Stab aus Holz, der in die Erde gesteckt wurde. Dabei kam es vor allem auf die Gestaltung der Spitze an. Denn um einen möglichst präzise ablesbaren Schatten zu erhalten, ist der Schattenmesser bis heute mit einer Kugel oder einem spitz zulaufenden Ende ausgestattet.

Der Schatten und seine Information

Ursprünglich wurde der Gnomon zur Messung der Schattenlängen genutzt. Außerdem können zum Beispiel die Sonnenwenden mit ihm bestimmt werden. Dazu wird der vom Gnomon geworfene Schatten jeweils zur Mittagszeit – dem Höchststand der Sonne über dem Horizont- ausgemessen und seine Länge dokumentiert. Am Tag der Winter- und Sommersonnenwende erreicht die gemessene Schattenlänge jeweils ihr jährliches Hoch oder Tief, denn auch die Sonne erreicht an diesen Tagen ihre Extremstände über dem Horizont. Auf der Nordhalbkugel ist dies am 21. Juni bzw. am 21. Dezember eines jeden Jahres der Fall.

Da der Schatten, den die Sonne über dem Gnomon wirft, als Maß für ihren Höhenwinkel gelesen werden kann, lassen sich aus den jährlichen Extremwerten zudem der Winkel der Ekliptik sowie die Tagundnachtgleichen – Äquinoktien – ablesen. Die Ekliptik ist dabei die Sonnenbahn, wie sie von der Erde aus auf dem gedachten Fixsternfirmament zu beobachten ist. Der Höhenwinkel der Sonne an den Äquinoktialtagen ergibt außerdem ein Maß für die geografische Breite auf welcher die Messung durchgeführt wird.

Das Bild zeigt die Rekonstruktion einer Klepsydra - einer antiken Wasseruhr - aus dem späten 5. Jahrhundert vor Christus. Gemeinsam mit Schattenmessern oder den auch nächtlich einzusetzenden Armillarsphären dienten sie den antiken Astronomen dazu ihre Berechnungen zu präzisieren. © Marsyas / CC-by-sa 2.5

Die Klepsydra erleichtert die Messungen

Doch die Babylonier verfolgten nicht nur die Bewegungen der Sonne. Es ist ziemlich wahrscheinlich, dass sie ihre Beobachtungen bereits durch Wasser (Klepsydra)- oder Sanduhren ergänzten. Diese erlaubten es, die während einer Observation sprichwörtlich verflossene Zeit zu bestimmen und so die Berechnungen zu verfeinern. Die Babylonier konnten so einerseits die Bewegung der Sonne über die gedachte Himmelskuppel verfolgen und aufzeichnen und andererseits bestimmen, wie viel Zeit sie dafür benötigte. Diese Kombination aus Bewegungs- und Zeitmessung sollten noch hunderte Jahre später durch den dänischen Astronomen Tyche Brahe angewendet werden und schließlich zu Johannes Keplers revolutionären Gesetzen führen.

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Kathrin Bernard
Stand: 02.02.2013

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Von Göttern und Sternen
Astronomie und Weltbilder in der Antike

Eine stille Revolution
Beginn systematischer Astronomie in Mesopotamien

Was die Sonne verrät
Mit Winkelmessern und Wasseruhren zu ersten Beobachtungen

Mit Geduld zur Erkenntnis
Die Entdeckung der Venusperiode und der Saroszyklen

Von der Arithmetik zur Geometrie
Die Einflüsse mesopotamischer Astronomie auf die antiken Griechen

Die Symphonie des Universums
Vom geozentrischen Kosmos zum harmonischen Klang der Planeten

Der Erfolg einer falschen Theorie
Wie sich das Bild der um die Erde kreisenden Sphären festigen und über Jahrhunderte fortbestehen konnte

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