Jahrtausende lang waren die Sterne für die Menschen unerreichbar. Sie befanden
sich in einer fernen, unbekannten Sphäre. Menschen konnten sie nur beobachten
und sich die Welt der Gestirne mit Phantasie ausmalen und so zu erklären
versuchen. Heute erlaubt uns die moderne Technik Einblicke in ungeahnte Tiefen
des Alls, und die Raumfahrt ermöglicht uns Reisen in unsere nähere kosmische
Umgebung. Doch noch immer sind viele der faszinierenden Rätsel des Universums
ungelöst.
Anfänge
Wahrscheinlich haben schon unsere
frühesten Vorfahren den Blick zum Himmel gerichtet und über Sonne, Mond und
Gestirne gestaunt. Mit dem Sesshaftwerden der Menschen und dem Beginn der
Ackerbaukulturen kam die Himmelskunde besondere Bedeutung zu. In den
Hochkulturen der Sumerer, der Babylonier oder der alten Ägypter zeichneten
Sternenkundige auf, wann die Sonne auf- und unterging, wie die Mondphasen einen
Monat unterteilten, wie die Sonne von Tag zu Tag immer an einem anderen Punkt
auf und unterging und dabei offenbar einen bestimmten Jahreszyklus durchlief.
Auf der Basis solcher Beobachtungen schufen die alten Himmelskundigen den ersten
Kalender – ein wichtiges Hilfsmittel, um in den Agrargesellschaften den
günstigsten Zeitpunkt für Aussaat und Ernte
festzulegen.
Zyklen
Frühe Beobachter stellten auch schon
fest, dass es von Zeit zu Zeit besondere Himmelsereignisse wie Sonnen-oder
Mondfinsternisse gibt und dass auch sie in festen Intervallen wiederzukehren
schienen. Im Laufe eines Jahres schien die Sonne zwölf verschiedene
Sternenkonstellationen zu passieren. Diese Konstellationen malte man sich als
Sternbilder aus und erfand Mythen und Geschichten, die sie erklären, ihre
Herkunft oder ihre Bedeutung charakterisieren sollten. Chinesische Astronomen
der Zhou-Zeit (11. Jahrhundert bis 221 vor unserer Zeit) berechneten bereits,
dass ein Jahr rund 365 Tage umfasst. Außerdem beobachteten sie Kometen,
Supernovae (besonders helle, spektakuläre Sternexplosionen) und entdeckten, dass
sich einzelne Sterne am Himmel bewegten. Sie stellten auch Überlegungen zur
Natur dieser “Wandelsterne”, die man später Planeten nennen wird, an. Die Mayas
bauten Tempel und Pyramiden, die astronomischen Zwecken dienten, und sie schufen
einen Kalender, der sich an den Bahnbewegungen der Venus
orientierte.
Geozentrisches Weltbild
Die meisten alten
Weltmodelle gingen davon aus, dass sich Sonne, Mond und alle Sterne um den
Mittelpunkt der Welt, die Erde, drehen. Der wichtigste Astronom, der ein solches
Weltbild zeichnete, war Claudius Ptolemäus. Gleichwohl leisteten die alten
Astronomen schon Erstaunliches. Schon um 300 vor Christus wusste man in
Griechenland, dass die Erde eine Kugel sein musste. Der Astronom Aristarch
vermutete sogar schon, die Erde kreise um die Sonne, konnte es allerdings nicht
beweisen. Hipparch stellte einen umfangreichen Sternenkatalog zusammen und
berechnete die Entfernung des Mondes von der
Erde.
Kopernikanische Wende
Eine wichtige Wende
kam mit Nikolaus Kopernikus (1473 bis 1543). Er war der erste Sternbeobachter
der neueren Geschichte, der erklärte, nicht die Erde, sondern die Sonne stehen
im Mittelpunkt unserer kosmischen Umgebung. Johannes Kepler formulierte etwas
später die Gesetze zur Bewegung der Planeten. Kurze Zeit später begann Galileo
Galilei systematische Himmelbeobachtungen mit Hilfe eines Fernrohrs und
entdeckte dabei unter anderem die vier größten der Jupitermonde und andere
Himmelserscheinungen.
Mit den Forschungen Isaac Newtons wurde die
Himmelsmechanik weiter geklärt. Auf der Basis von Keplers Gesetzen und Newtons
Erkenntnissen war es dann möglich, die Größenverhältnisse im Sonnensystem exakt
zu bestimmen und die Bewegungen von Planeten; Monden, Kometen und anderen
Himmelskörpern exakt zu berechnen und vorherzusagen.
Im 18. und 19.
Jahrhundert erlaubten immer größerer und bessere Teleskope ständig weitere
Blicke ins Universum und brachten viele neue Erkenntnisse. Astronomen entdeckten
bis dahin unbekannte Objekte, die Planeten Uranus und Neptun. Man konnte nun
Sternhaufen und galaktische Nebel erkennen. Nun erkannte man auch, dass es
verschiedene Sterntypen gibt.
Die Moderne
Im 20 Jahrhundert brachte
zunächst die theoretische Physik und Astrophysik die Forschung voran: Albert
Einsteins allgemeine und spezielle Relativitätstheorie revolutionierte das
Weltbild und war ein riesiger Schritt zum Verständnis des Kosmos.
Vom Beginn
der Raumfahrt-Ära an bekam die Astronomie wiederum eine neue Qualität. Menschen
bewegten sich erstmals durch das All, besuchten den Erdmond und nahmen
Bodenproben. Unbemannte Sonden flogen zu Mars, Venus, Jupiter, Saturn und zu
vielen Planeten. Roboter untersuchten den Marsboden, andere analysierten die
Atmosphäre der Venus, maßen den Sonnenwind, kartographierten Mondoberflächen
oder erforschten die Magnetfelder von Planeten. Beobachtungsposten außerhalb der
Erdatmosphäre wie das Weltraumteleskop Hubble erlaubten Blicke in ungeahnte
Tiefen des Universums.
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Was ist das Universum? Die Suche
nach der Weltformel
Das Universum ist aus nur vier fundamentalen Kräften
aufgebaut – nur: Wie genau?
Wie lautet die Formel, die die Welt beschreibt? Physiker versuchen, dem dem
Kosmos die letzten Geheimnisse zu entlocken – wenn es ihnen gelingt. So
vielgestaltig und bunt sich das Universum um uns herum auch zeigt – Physiker
unterscheiden darin nur vier fundamentale Kräfte. Diese bilden gemeinsam das
Standardmodell der Teilchenphysik. Darin vereint sind die Gravitation, die
elektromagnetische Kraft, die Starke Kraft sowie die Schwache Kraft. Doch man
weiß nicht genau, wie sie zusammen gehören wollen.
Das Universum ist von Dunkler Materie durchzogen.
Das Universum ist von Dunkler Materie durchzogen wie von einem Spinnennetz.
Astronomen der Universität Pierre und Marie Curie in Paris haben zwei Millionen
Galaxien in sieben Milliarden Lichtjahren Entfernung von der Erde beobachtet und
die Dunkle Materie anhand verzerrter Lichtmuster dahinter liegender Galaxien
identifiziert. Die Suche nach der Dunklen Materie ist eine der drängendsten
Fragen der Astrophysik.
“Die Materie, aus der der Mensch besteht, umfasst zusammen mit den
Sternen, Planeten und dem Gas nicht einmal vier Prozent des Alls”, sagte der
Astronom. “Wir wollen verstehen, was den großen Rest ausmacht.” Dieser Rest sei
überwiegend Dunkle Materie und Dunkle Energie. Die Dunkle Energie sei dafür
verantwortlich, dass sich das Weltall in Zukunft immer schneller ausdehne.
“Die Dunkle Materie bewirkt, dass sich die gewöhnliche Materie – Sterne,
Planeten, Gas, Staub – innerhalb der vergangenen 13,6 Milliarden Jahre zu
Galaxien und Galaxienhaufen verdichtet hat”, erläuterte Mannheim. Dies betreffe
letztlich auch die Entstehung des Sonnensystems und der Erde. Mit Hilfe von
neuartigen Teleskopen versuchten die Wissenschaftler, dieses Phänomen näher zu
beleuchten. Dazu würden Messgeräte unter anderem in Tunneln, in der Tiefsee,
aber auch in der Antarktis aufgebaut. “Diese Teleskope sind nicht für sichtbares
Licht ausgelegt, sondern für andere Teilchen wie Neutrinos.”
Neutrinos
seien Verwandte der Dunklen Materie, weil sie kein Licht aussendeten. Sie
könnten jedoch bereits im Labor untersucht werden. “Wenn die Neutrinos im Kosmos
nachgewiesen werden können, hoffen wir, dass uns das Aufschlüsse über die Dunkle
Materie liefert”, sagen die Astrophysiker. Ziel sei, zu verstehen, wo der Platz
des Menschen im Universum sei und wie Mikro- und Makrokosmos – die Welt des
winzig Kleinen und die Welt des riesig Großen – im Urknall miteinander verbunden
seien.
SCHWERELOSIGKEIT
Dichter schwärmten in Hymnen von ihr, Rockbands besangen sie: Die
Schwerelosigkeit. Dabei bekommt kaum ein Mensch sie je am eigenen Leib zu spüren
- wenn er nicht gerade Astronaut von Beruf ist. Die Schwerkraft der Erde hält
jeden von uns fest am Boden der Tatsachen. Und das ist auch gut so: Auf lange
Sicht ist der menschliche Körper nicht für die Schwerelosigkeit geschaffen.
>> Wem der Apfel auf die Birne fällt: Isaac Newton und das
Prinzip der Schwerkraft
>> Die Schwerkraft hält uns am Boden
>> Schwerelosigkeit auf der Erde: Falltürme und Parabelflüge
>> Glücklich, aber geschwächt: Der Mensch in der Schwerelosigkeit
>> Mikrochips und Kaulquappen: Forschung in der Schwerelosigkeit
>> Mediziner hoffen auf Inspiration aus dem All
Isaac
Newton (1643-1727) erkannte als erster das Prinzip der Schwerkraft
Wem der Apfel auf die Birne fällt: Isaac Newton und das Prinzip der
Schwerkraft
Wissenschaft fällt manch einem in den Schoß, genauer gesagt:
knapp daneben. Jedenfalls wenn man folgender Legende trauen darf: Demnach machte
Isaac Newton um 1666 eine der bedeutendsten Entdeckungen der Physik, als er faul
unter einem Baum im Garten saß. Plötzlich schreckte ihn ein herunterfallender
Apfel aus den Gedanken. Dieses Erlebnis soll den damals erst 23-jährigen zu
seinem Gravitationsgesetz inspiriert haben, das er Jahre später in seiner
“Philosophia Naturalis Principia Mathematica” darlegte.
Newton hatte
erkannt, dass es das gleiche Prinzip ist, welches den Apfel zu Boden fallen
lässt und den Mond in seiner Bahn hält: Alle Körper ziehen sich an. Das fällt
aber erst dann auf, wenn ein Körper kosmische Ausmaße hat. Je größer die Masse
eines Körpers, desto größer seine Anziehungskraft (auch Schwerkraft oder
Gravitation genannt). Die Erde hat beispielsweise eine sechs Mal so große
Schwerkraft wie der Mond. Dass der Mond nun als kleinerer Himmelskörper nicht
auf die größere Erde stürzt, liegt an seiner schnellen Bewegung um die Erde
herum. Dadurch entwickelt er starke Fliehkräfte, die der Gravitation
entgegenwirken: Fliehkraft und Schwerkraft halten sich die Waage, der Mond
bleibt in seiner Bahn.
Die Schwerkraft hält uns am Boden
Im
täglichen Leben spüren wir die Schwerkraft, indem wir auf der Erde bleiben und
nicht davonfliegen. Schwerelos dagegen sind alle Körper, die frei und ohne
Eigenbeschleunigung (also etwa ohne Raketenantrieb) unter Einfluss der
Schwerkraft fallen: Etwa Newtons berüchtigter Apfel – oder wir, wenn wir in die
Luft springen. Allerdings ist die Dauer eines Luftsprungs zu kurz, als dass wir
uns darüber bewusst würden. Newtons Gravitationsgesetz besagt, dass die
Schwerkraft der Erde schwächer wird, je weiter wir uns von ihr entfernen. Ein
Körper, der auf der Erde 100 Kilo wiegt, würde demnach 10.000 Kilometer von der
Erde entfernt nur noch 15 Kilo auf die Waage bringen. Doch auch Astronauten in
200 Kilometer Höhe bewegen sich schon schwerelos in ihrer Raumkapsel. Dabei
wirkt in dieser Höhe die Anziehungskraft der Erde noch zu 94 Prozent. Das
Geheimnis liegt wiederum in der schnellen Kreisbahn des Satelliten um die Erde:
Die dabei entstehende Fliehkraft hebt die Anziehungskraft der Erde auf, Satellit
und Astronaut sind schwerelos.
Schwerelosigkeit auf der
Erde: Falltürme und Parabelflüge
Grundsätzlich gilt: Schwerelosigkeit lässt
sich nicht abschalten, da sie eine Eigenschaft aller Massen ist. Die
Wissenschaftler können die Effekte der Schwerkraft nur kompensieren – indem sie
Situationen des freien Falls herstellen und damit Schwerelosigkeit simulieren.
In Bremen gibt es beispielsweise einen 110 Meter hohen Fallturm, der die
Reaktionen verschiedener Materialien auf den schwerelosen Zustand testet. Die zu
analysierenden Proben fallen in einem luftleeren Schacht frei herab und sind
dabei für gut vier Sekunden schwerelos.
Viele Experimente benötigen
allerdings mehr Zeit. Die Wissenschaftler greifen in solchen Fällen auf
Höhenforschungsraketen zurück. Während einer parabelförmigen,
beschleunigungslosen Flugphase erfahren die eingebauten Proben Schwerelosigkeit
von bis zu 13 Minuten. Über Videomikroskope können die Experimente während des
Flugs beobachtet werden. Auch unter Wasser kann ein Teil der Eigenschaften von
Schwerelosigkeit simuliert werden. Weltraumfahrer trainieren daher häufig im
Wasser, bevor sie ins All fliegen. Der Astronaut wird dabei durch kleine
Gewichte ausbalanciert. Durch den hydrostatischen Druck auf die Körperoberfläche
entsteht ein Gleichgewicht: Der Astronaut schwebt.
Zuständig für
unser Gleichgewicht: Sinneshärchen im Innenohr
Glücklich, aber
geschwächt: Der Mensch in der Schwerelosigkeit
Astronauten berichten nach
ihrer Rückkehr auf die Erde oft von einem ungeheuren Glücksgefühl, das sie
während ihrer Schwerelosigkeit empfunden haben. Grundsätzlich jedoch ist der
menschliche Körper nicht fürs Schweben geschaffen: Muskeln und Knochen werden in
der Schwerelosigkeit so wenig beansprucht, dass sich viele Astronauten bei ihrer
Erdlandung kaum auf den Beinen halten können. Um massivem Muskelschwund
vorzubeugen, müssen sie deshalb in ihrer Kapsel täglich aufs Laufband um kräftig
zu bleiben.
In den ersten Tagen im All leiden die meisten Astronauten unter
der so genannten Raumkrankheit. Ihr Orientierungssinn ist massiv gestört: Im
Gleichgewichtsorgan des Innenohrs üben winzige Kristalle einen Druck auf die
Sinneshärchen aus, welche so die Richtung der Schwerkraft anzeigen. In der
Schwerelosigkeit können die Kristalle diesen Druck nicht mehr ausüben: Es gibt
also kein oben und kein unten mehr. Der Organismus reagiert mit Erbrechen und
Schweißausbrüchen. Nach einigen Tagen passt sich der Körper jedoch an – die
Symptome verschwinden. Von nun an orientieren sich die Astronauten vor allem
visuell, da ihr Gleichgewichtssinn keine nützlichen Informationen mehr liefert.
Mikrochips und Kaulquappen: Forschung in der Schwerelosigkeit
Schwerelosigkeit beeinflusst nicht nur den Menschen, sondern auch
verschiedenste Materialien. Wissenschaftler erzielen bestimmte Effekte, indem
sie im All Metallproben schmelzen und mit anderen mischen: Leichtere und warme
Materialien steigen nicht mehr nach oben. Metallteile mit sehr verschiedener
Dichte, zum Beispiel Aluminium und Blei, lassen sich legieren. Die Forscher
können also die Auswirkung von Vermischungen studieren, die auf der Erde nicht
möglich sind. Besonders interessant ist das für industrielle Prozesse. In der
Schwerelosigkeit wachsen zum Beispiel Kristalle schneller und regelmäßiger, was
sich die Computerindustrie zunutze machen könnte: Reinere Kristalle ergeben
bessere Mikrochips.
Auch Biologen forschen mit Pflanzen und Tieren im All.
So testete eine Gruppe von Wissenschaftlern die Entwicklung des
Gleichgewichtssinns von Kaulquappen in der Schwerelosigkeit.
Mediziner hoffen auf Inspiration aus dem All
Mediziner
interessieren sich in zweierlei Hinsicht für Weltraumforschung: Zum einen geht
es um die Behandlung von Astronauten im All. Herzmassagen oder eine künstliche
Beatmung etwa stellen Probleme dar, da Patient und Behandelnder erst einmal in
der richtigen Position fixiert werden müssen. Solche Schwierigkeiten nehmen mit
weiteren Expeditionen zu: Auf dem Weg zum Mars wäre die Besatzung etwa zwei
Jahre unterwegs ohne die Möglichkeit zu haben, vorher zurückzukehren.
Zum
anderen erhoffen sich die Ärzte Erkenntnisse für Krankheiten auf der Erde: Viele
Reaktionen des Körpers auf die Schwerelosigkeit sind Krankheiten ähnlich.
Beispiel Muskelschwund: Weil das menschliche Knochengerüst regelmäßige
Erschütterung braucht, müssen Astronauten aufs Schüttelbrett. Vielleicht ist es
eines Tages auch selbstverständlich, dass Frauen und andere Risikogruppen
täglich für kurze Zeit ein solches Brett besteigen um der Osteoporose
vorzubeugen.
Lichtgeschwindigkeit und Expansion des
Universums.
Geburt
und Tod des Universums – MyVideo
Insbesondere in den Außenbezirken von Scheibengalaxien, zu denen auch di
Denn jüngsten
Satellitenbeobachtungen ergaben, dass an den Galaxienrändern durchaus neue
Sterne entstehen – sie sind nur zu leicht, um H-Alpha-Strahlung abzugeben. Das
Zahlenverhältnis von 1 zu 230 für schwere und leichte neue Sterne stimmt den
Bonner Forschern zufolge daher nur im Zentrum einer Galaxie, nicht jedoch an
deren Rand. Dort können auf einen einzigen schweren neuen Stern tausend und mehr
leichte Sterne geboren werden.
Dem neuen Sternentstehungsmodell der
Forscher zufolge ist die Sternengeburtsrate also nicht gleichmäßig über eine
Galaxie verteilt. Im Zentrum, wo sich große Sternenhaufen versammeln, entstehen
die großen massereichen Sternenbabys, während in den kleineren Haufen am
Galaxienrand überproportional häufig leichtere Sterne entstehen.
Für
unsere Milchstraße, in der pro Jahr zehn neue Sterne gebildet werden, ergibt
sich dadurch aber kein neuer Wert – was unter anderem daran liegt, dass die
Daten schon zuvor relativ zuverlässig waren. Denn Sternengeburten in unserer
eigenen Galaxie können besser beobachtet werden, wie Kroupa der
Nachrichtenagentur ddp erläuterte.
Die Milchstraße – unsere eigene Galaxie
In sehr klaren, dunklen Nächten
können Sie die Milchstraße deutlich sehen: Als helles, wolkiges Band, das sich
über den gesamten Himmel zieht. Es ist unsere eigene Galaxie, die Sie da sehen -
oder besser: ein Teil von ihr. “Verschüttete Milch”, (gálaktos: griech. für
Milch) sahen die alten Griechen in ihr, von der Göttin Hera über den Himmel
verspritzt, als sie beim Erwachen plötzlich Herakles an ihrem Busen trinken sah
- den unehelichen Sohn ihres Göttergatten Zeus. Im Sprachgebrauch hat sich
“Galaxis” für die Milchstraße erhalten, während wir als “Galaxien” andere
Sternsysteme bezeichnen. “Galaktisch” sind die Objekte oder Phänomene innerhalb
der Milchstraße, alles außerhalb ist “extragalaktisch”.
Das Band der Milchstraße sind mit unter circa über 30 Galaxien
vertreten.
Artikel:
von Dirk Poque` Para und UFO-Forscher (UFOSETI AACHEN) /Germany – Meine-Homepage und UFO-Meldestelle /www.dasreinstewunder.de
