Das Solarplanetenmodell von Galileo Galilei

Galileo Galilei (1564 – 1642) leistete so bedeutende Beiträge zum menschlichen Verständnis des Kosmos und des Platzes der Erde darin, dass ihm oft Anerkennung zuteil wird Heliozentrismus, die Ansicht, dass sich die Erde um die Sonne dreht und nicht umgekehrt.

Was Galileo tatsächlich tat, war eine Beobachtungsunterstützung für eine aufgestellte Theorie des polnischen Astronomen Nicolaus Copernicus (1473 – 1543), der zwanzig Jahre vor Galileis gestorben ist geboren.

Kopernikus beendete seine Abhandlung kurz vor seinem Tod und wurde von der katholischen Kirche verboten, aber Dennoch brachte es eine Bewegung hervor, die schließlich zur Annahme des Heliozentrischen führte Modell. Die Bewegung wurde als kopernikanische Revolution bekannt und dauerte etwa 100 Jahre.

Galileis Hauptbeitrag zur Revolution waren Beobachtungsdaten, die er mit einem selbstgebauten Teleskop erhielt. Er war der erste Astronom, der den Himmel mit einem lichtvergrößernden Instrument abtastete und wird manchmal als Vater der beobachtenden Astronomie bezeichnet. Er veröffentlichte seine Beobachtungen, und sie waren so bedeutsam, dass die katholische Kirche ihn als Ketzer verurteilte und ihn für den Rest seines Lebens unter Hausarrest hielt.

Um Galileis Leistungen ins rechte Licht zu rücken, hilft es, das politische und gesellschaftliche Klima zu verstehen, das während seines Lebens vorherrschte. Die Kirche war eine mächtige konservative Institution, und ihr Einfluss war in ganz Europa spürbar. Es hatte die Ansicht vertreten, dass die Erde seit seiner Gründung der Mittelpunkt des Universums war, und wollte sich nicht ändern. Jeder, der die Ansicht in Frage stellte, wurde gefoltert und hingerichtet.

Es gibt Beweise dafür, dass ein griechischer Astronom, Aristarchos von Samos (c. 310 v. Chr. – c. 230 v. Chr.), glaubte, dass sich die Erde um die Sonne dreht. Keine seiner Schriften hat überlebt, aber er wird von den griechischen Philosophen Archimedes, Plutarch und Sextus Empiricus erwähnt. Seine Ansicht, wie die von Demokrit, der an Atome glaubte, stand im Widerspruch zu Aristoteles und Platon, deren Philosophien das westliche Denken während der ersten 1500 Jahre der christlichen Ära dominierten.

Die aristotelische Ansicht war, dass die Erde im Zentrum des Universums steht und von einer Reihe konzentrischer Kugeln umgeben war, von denen jede einem der Planeten entsprach. Christliche Denker mochten diese Ansicht, vielleicht weil sie Schöpfungsgeschichten in der Bibel unterstützte, aber sie leistete keine sehr gute Arbeit Erklärung der Bewegungen der Planeten, insbesondere der rückläufigen Bewegungen, wenn die Planeten ihre Richtung umzukehren scheinen Bewegung.

Entlang kam der persische Astronom Ptolemäus (c. 100 CE – c. 170 CE), um vorzuschlagen, dass sich jeder Planet sowohl in einem großen Kreis um die Erde als auch um einen kleineren mit seinem Zentrum auf dem großen Kreis dreht. Er nannte den großen Kreis den ehrerbietig und der kleinere die Epizykel. Darüber hinaus könnte das Zentrum des Deferenten von der Erde um einen Betrag versetzt sein, der als bekannt ist gleich.

Kombiniert man diese zu einem komplizierten Schema, das zum ptolemäischen System wurde, wurden die Positionen der Planeten konnten einigermaßen gut vorhergesagt werden, und Astronomen verwendeten dieses Modell, bis Kopernikus kam entlang.

Wie alle Wissenschaftler und Philosophen suchte Kopernikus nach den einfachsten Antworten darauf, warum das Universum so ist, wie es ist, und das ptolemäische System alles andere als einfach war. Er erkannte, dass ein kleiner Perspektivwechsel alles war, was nötig war, um das zu beheben – zumindest das meiste davon.

Mit einer Danksagung an Aristarchos von Samos (die er später strich) veröffentlichte Kopernikus seine Abhandlung De Revolutionibus Orbium Coelestium (Über die Revolutionen der himmlischen Sphären) im Jahr 1543, seinem Todesjahr.

Im kopernikanischen Modell steht die Sonne im Zentrum des Universums, nicht die Erde. Dadurch wurde die Notwendigkeit von Epizykeln und Equanten weitgehend beseitigt, aber nicht vollständig, da Kopernikus glaubte, dass Planetenbahnen kreisförmig sind. Die Wahrheit ist, dass sie elliptisch sind, aber das wurde nicht bekannt, bis Johannes Kepler 1605 es herausfand.

Da er kurz nach der Veröffentlichung seiner Abhandlung starb, musste sich Kopernikus keiner Gegenreaktion der Kirche stellen. Wahrscheinlich hat er es so geplant. Sein Buch wurde tatsächlich 1616 von der Kirche verboten und blieb bis 1835 auf der Verbotsliste. Giordano Bruno, ein italienischer Astronom und Mathematiker, der an der kopernikanischen Sichtweise festhielt, hatte nicht so viel Glück: Er wurde 1600 auf dem Scheiterhaufen verbrannt, weil er sich weigerte, seine kopernikanischen Philosophien zu widerrufen.

Galilei war freimütig, extravagant und kreativ, und ihm werden viele Errungenschaften zugeschrieben, darunter die Bestätigung der kopernikanischen Theorie.

Als Galileo 1608 von der Erfindung des Teleskops durch die Holländer hörte, baute er sein eigenes, das zu einer 30-fachen Vergrößerung fähig war. Er benutzte es, um Jupiter zu studieren, den noch nie jemand aus der Nähe gesehen hatte, und bemerkte vier Sterne, die ihn umgeben. Er erkannte, dass es sich um Monde handelte und veröffentlichte 1610 eine kurze Abhandlung mit dem Titel Siderius Nuncius (The Starry Messenger), was dem aristotelischen Weltbild widersprach und ihn zu einer Berühmtheit machte.

In dem Dokument nannte er die Monde die "Medician Stars", um beim Großherzog der Toskana, Cosimo II. de Medici, Gunst zu gewinnen. Cosimo II. war nicht über Schmeicheleien erhaben, und er verlieh Galilei den mächtigen Posten des Mathematikers und Philosophen bei den Medici, was ihm eine Plattform gab, um seine Theorien zu vertreten.

Galilei machte drei weitere Beobachtungen, die wichtige Bestätigungen der kopernikanischen Theorie waren, und er nutzte seinen Posten, um sie zu veröffentlichen. Der erste war, dass der Mond Berge hatte, und der zweite, dass die Sonne dunkle Bereiche hatte, die Sonnenflecken genannt wurden. Beides widersprach Aristoteles, der lehrte, dass die Planeten perfekt und makellos sind.

Die dritte Beobachtung lieferte vielleicht die wichtigste von allen für Galileis Unterstützung der heliozentrischen Theorie: Er konnte beobachten, dass Venus wie der Mond Phasen hatte. Dies könnte nur erklärt werden, wenn die Planeten die Sonne umkreisen, nicht die Erde.

Als die Kirche 1616 das Buch von Kopernikus verbot, berief sie Galilei nach Rom und verbot ihm, heliozentrische Theorie zu lehren. Er stimmte zu, aber 1632 veröffentlichte er ein weiteres Buch, in dem er die geozentrischen und heliozentrischen Theorien verglich. Er behauptete, neutral zu sein, aber niemand ließ sich täuschen.

Die Kirche berief ihn nach Rom zurück und forderte seinen Rücktritt unter Folterstrafe. Galileo war damals 70 Jahre alt und wusste, was mit Bruno passiert war, also stimmte er ein zweites Mal zu. Die Kirche verurteilte ihn für den Rest seines Lebens zu Hausarrest.

Nachdem er sein "Fernglas" konstruiert hatte, wie man damals Teleskope nannte, machte Galileo seine wichtigen Beobachtungsentdeckungen. Alle diese Beobachtungen zusammengenommen waren für ihn der Beweis dafür, dass die Sonne im Zentrum des Universums stand. Wir wissen jetzt, dass es sich tatsächlich im Zentrum des Sonnensystems befindet, aber dieser Ausdruck war noch nicht geprägt.

Während er Sonnenflecken beobachtete, von denen er nicht wusste, dass sie gefährlich waren, bemerkte er, dass sie sich über das Gesicht der Sonne bewegten, und das inspirierte eine revolutionäre Idee. Die Sonne dreht sich um ihre Achse. Die Tatsache, dass die Erde eine axiale Rotation hat, war Teil der kopernikanischen Theorie, aber die Entdeckung, dass sich auch die Sonne dreht, war neu.

Seine Beobachtungen der Phasen der Venus waren der Beweis dafür, dass die Venus die Sonne umkreist, aber das war den Wissenschaftlern der damaligen Zeit nicht gerade neu. Obwohl sie die Phasen nie beobachtet hatten, vermuteten sie es bereits und nahmen einfach an, dass sowohl Venus als auch Merkur die Sonne umkreisen, während die Sonne die Erde umkreist. Zusammen mit seinen anderen Beobachtungen war die Beobachtung der Venusphasen jedoch ziemlich schlüssige Unterstützung für die Idee, dass alle Planeten die Sonne umkreisen, nicht nur die Venus.

Galileo ist für eine Vielzahl weiterer wissenschaftlicher Durchbrüche bekannt. Er entwickelte ein Experiment, um die Lichtgeschwindigkeit zu messen. Die meisten Menschen glaubten damals, dass die Lichtgeschwindigkeit unendlich sei, aber nicht Galileo, der glaubte, dass sich Licht zwar sehr schnell fortbewegt, seine Geschwindigkeit aber endlich und messbar ist. Er hat sich ein Experiment ausgedacht, es aber nie ausprobiert (und es hätte wahrscheinlich auch nicht funktioniert).

Obwohl er das Teleskop nicht erfunden hat, hat Galileo eine Reihe von Messgeräten erfunden, die bis heute verwendet werden, darunter den Kompass und eine Art Thermometer, das die Temperatur anhand der Höhe von hängenden Ethanolbehältern in einem großen vertikalen Rohr misst, das mit Wasser.

Galileo war der erste, der erkannte, dass fallende Körper alle der gleichen Beschleunigungskraft unterliegen und ohne Luftwiderstand mit der gleichen Geschwindigkeit fallen. Er war der erste, der erkannte, dass die Flugbahn einer Kanonenkugel vertikale und horizontale Komponenten hat, die in einem Diagramm dargestellt und getrennt analysiert werden können.

Galileis Extravaganz kann einer der Gründe sein, warum er der heliozentrischen Theorie so viel Anerkennung zollt. Trotzdem war er zeitlebens ein glühender Katholik. Hier sind einige andere Fakten über Galileo:

War Galileo ein Priester? Die Antwort ist ja und nein. Als er jung war, studierte er Medizin in einem Jesuitenkloster, wo er seine Priestergelübde ablegte. Nicht lange danach entschied er jedoch, dass seine wahre Berufung darin bestand, Mönch und nicht Priester zu sein. Er wurde entlassen, und sein Vater zog ihn aus dem Kloster zurück.

War Galilei verheiratet? Galilei hatte eine bürgerliche Frau, und sie hatten zusammen drei Kinder, aber weil er seine Frau nie heiratete (vielleicht weil er seine priesterlichen Gelübde immer noch ernst nahm), waren seine Kinder unehelich. Er konnte seinen Töchtern keine Mitgift zur Verfügung stellen, so dass sie ihr ganzes Leben in Klöstern leben mussten.

Galileo hatte einen "Me Too"-Moment. Vielleicht ein wenig zu extravagant und kreativ, wurde Galileo vorgeworfen, seinen Studenten gegenüber unangemessen zu sein, und seine Professur an der Universität von Pisa wurde gekündigt. Trotzdem hat er immer noch Fans, darunter Albert Einstein, der Galileo als den Vater der modernen Physik und der modernen Wissenschaft im Allgemeinen bezeichnete.

Das Experiment "Schiefer Turm" ist ein Mythos. Eine der berühmtesten Geschichten von Galileo besagt, dass er zwei Kugeln vom Turm von Pisa fallen lässt, um seine Theorie der Schwerkraft zu bestätigen. Obwohl Galilei in Pisa geboren wurde und dort unterrichtete, gibt es nur wenige Beweise dafür, dass dies tatsächlich geschah. Es war eher ein Gedankenexperiment.

Wurde Galileo bestätigt? Obwohl er unter Hausarrest starb, wurde Galileo definitiv von der Geschichte bestätigt. Als die NASA 1989 eine Sonde zur Erforschung des Jupiter schickte, hieß sie Galileo. Interessanterweise hat der Vatikan drei Jahre später Galileo freigesprochen.