Astronomie: Was die alten Griechen schon damals wussten

Wäre so manches antikes Wissen nicht verloren gegangen, sähe unsere Zivilisation heute vielleicht anders aus. Vieles von dem, was griechische Astronomen schon im Altertum wussten, brauchte zwei Jahrtausende, um wiederentdeckt zu werden.

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So arbeiteten antike griechische Astronomen – Hipparchos von Nicäa im Observatorium von Alexandria, Bild: Ventura Pacific Ltd.

Bereits der griechische Geschichtsschreiber Herodot berichtete im 5. Jahrhundert vor Christus von erstaunlichen Erkenntnissen über unsere Welt. Dabei standen den Griechen keine Technologien zur Verfügung, wie wir sie heute haben. All ihr Wissen stammte lediglich aus der Beobachtung ihrer Umgebung.

Herodot schrieb beispielsweise, dass Afrika ausschließlich vom Meer umgeben sei. Aber woher konnte er das wissen? Er erzählt hier vermutlich die Geschichte von phönizischen Seeleuten, die auf Befehl des ägyptischen Königs Neco II. vom Roten Meer ausgehend entsandt wurden, um den afrikanischen Kontinent im Uhrzeigersinn zu umsegeln. Wenn diese Geschichte stimmt, ist dies die früheste bekannte Umrundung Afrikas. Hierbei wird außerdem einmal mehr das astronomische Wissen der Menschen in der Antike deutlich.

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Fragmente von Herodot’s Schriften, Bild: Wikimedia Commons

Die beschwerliche Reise hätte mehrere Jahre gedauert. Nachdem sie die Südspitze Afrikas passierten, müsste den Seeleuten aufgefallen sein, dass die Sonne nun auf ihrer rechten Seite über dem nördlichen Horizont stand. Diese Beobachtung ergibt jedoch keinen Sinn, wenn die Menschen nicht wissen, dass die Erde eine Kugel ist und eine südliche Hemisphäre besitzt. Ohne dieses Wissen hätten die Seeleute keine sinnvollen Schlüsse aus ihrer Beobachtung ziehen können, um nachfolgend richtig zu handeln. Sie wüssten einfach nicht, warum die Dinge so sind, wie sie sind.

Die Planeten umkreisen die Sonne

Wir wissen mit Sicherheit, dass Aristarchos von Samos (310 v. Chr. – 230 v. Chr.) die Sonne als „zentrales Feuer“ des Kosmos ansah und die damals bekannten Planeten bereits in der richtigen Reihenfolge um sie herum anordnete. Er wusste, dass die Sonne viel größer sein musste, als die Erde oder der Mond. Deshalb war für ihn nicht die Erde, sondern die Sonne der Mittelpunkt unseres Sonnensystems. Aristarchos formulierte das älteste bekannte heliozentrische Weltbild.

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Die Büste von Aristarchos von Samos, Bild: Prabook

Leider ist der ursprüngliche Text von Aristarchus verloren gegangen. Deshalb können Wissenschaftler heute nicht mehr vollständig nachvollziehen, wie der griechische Astronom und Mathematiker seine Theorien im Einzelnen ausgearbeitet hat. Forscher sind jedoch mit Aristarchus‘ Grundgedanken vertraut, weil andere Astronomen im Laufe der Geschichte über ihn berichtet und sein Wissen aufgegriffen haben. So wurde Aristarchus im 16. Jahrhundert, also etwa 1.800 Jahre später, von Nikolaus Kopernikus zitiert.

Die tatsächliche Größe des Mondes

Einige Originalwerke von Aristarchus haben die Geschichte jedoch überdauert. Eine dieser Schriften behandelt die Größen von Sonne und Mond bzw. ihre Entfernung zu unserer Erde. Es sind die frühesten bekannten Berechnungsversuche dieser Art.

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Die Kopie eines Diagramms aus dem 10. Jahrhundert, das Aristarchus für seine Berechnungen verwendet hat, Bild: Wikimedia Commons

Die alten Griechen erkannten, dass die Sonne weiter von der Erde entfernt sein musste als der Mond, obwohl beide Gestirne mit bloßem Auge beobachtet gleich groß aussehen. Die antiken Astronomen zogen diesen Schluss, da sie bei Sonnenfinsternissen verstanden, dass der Mond vor der Sonne vorbeizog.

Aristarchus argumentierte, dass Sonne, Mond und Erde ein rechtwinkliges Dreieck bilden, wenn sich der Mond im ersten oder dritten Quartal befindet. Da Pythagoras einige Jahrhunderte zuvor erforscht hatte, wie die Seitenlängen des Dreiecks zusammenhängen, verwendete Aristarchus das Dreieck, um zu schätzen, dass der Abstand zur Sonne zwischen dem 18- und 20-fachen des Abstandes zum Mond betrug. Er schätzte auch, dass die Erde dreimal so groß wie der Mond sein musste, basierend auf der Beobachtung von Mondfinsternissen.

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So arbeiteten antike griechische Astronomen – Hipparchos von Nicäa im Observatorium von Alexandria, Bild: Science Photo Library

Aristarchus‘ geschätzte Entfernung zur Sonne fiel insgesamt zu gering aus. Das tatsächliche Verhältnis beträgt 390. Der Wert für das Verhältnis der Größe der Erde zum Mond ist jedoch überraschend genau. Der Mond besitzt den 0,27-fachen Durchmesser der Erde.

Der Erdumfang

Eratosthenes (276 v. Chr. – 195 v. Chr.) war Chefbibliothekar der Großen Bibliothek von Alexandria und ein begeisterter Experimentator. Zu seinen zahlreichen Errungenschaften gehörte die früheste bekannte Berechnung des Erdumfangs. Pythagoras wird im Allgemeinen als der früheste Befürworter einer kugelförmigen Erde angesehen. Er hat jedoch nie die Größe des Planeten ermittelt. Eratosthenes‘ berühmte und doch einfache Methode beruhte auf der Messung der unterschiedlichen Schattenlängen, die von Stangen geworfen wurden, die mittags zur Sommersonnenwende in verschiedenen Abständen vertikal im Boden steckten.

Die Sonne ist so weit entfernt, dass ihre Strahlen überall auf der Erde praktisch parallel sind, wie Aristarchus zuvor gezeigt hatte. Der Unterschied in den Schatten zeigte also, wie stark sich die Erdoberfläche krümmte. Eratosthenes schätzte damit den Erdumfang auf ungefähr 40.000 Kilometer. Dies liegt innerhalb einiger Prozent des tatsächlichen Wertes, wie er durch die moderne Geodäsie („Wissenschaft von der Ausmessung und Abbildung der Erdoberfläche“) festgestellt wurde.

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Esatosthenes lehrt in Alexandria, Gemälde von Bernardo Strozzi (1635), Bild: Montreal Museum of Fine Arts

Etwas später verwendete ein anderer Wissenschaftler namens Posidonius (135 v. Chr. – 51 v. Chr.) eine etwas andere Methode und kam zu fast genau demselben Ergebnis. Posidonius lebte einen Großteil seines Lebens auf der Insel Rhodos. Dort beobachtete er, dass der helle Stern Canopus sehr nah am Horizont stand. Im ägyptischen Alexandria stellte er jedoch fest, dass Canopus etwa 7,5 Grad über dem Horizont aufstieg.

Angesichts der Tatsache, dass 7,5 Grad 1/48 eines Kreises sind, multiplizierte er die Entfernung von Rhodos nach Alexandria mit 48 und erreichte einen Wert von ebenfalls ungefähr 40.000 Kilometern.

Die erste astronomische Uhr

Der „Mechanismus von Antikythera“ ist die bisher älteste erhaltene mechanische astronomische Uhr der Welt. Sie wurde 1900 in einem alten Schiffswrack vor der griechischen Insel Antikythera entdeckt.

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Es wurde lange gerätselt, um was es sich bei diesem mysteriösen Artefakt handelt, Bild: Alexandros Michailidis

Das antike Gerät ist mit der Zeit in mehrere Stücke zerbrochen. Ursprünglich bestand die Uhr aus dutzenden fein gearbeiteten Bronze-Zahnrädern. Bei manueller Drehung greifen die Zahnräder ins Zifferblatt und zeigen die Mondphasen, bevorstehende Mondfinsternisse und die Position der damals fünf bekannten Planeten (Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn) zu unterschiedlichen Zeiten im Jahr an.

Forscher können heute nicht mehr feststellen, wer dieses Gerät konstruiert hat. Es stammt aber mit Sicherheit aus dem 3. – 1. Jahrhundert v. Chr. und könnte sogar das Werk von Archimedes gewesen sein. Die Getriebetechnologie mit der Raffinesse des Antikythera-Mechanismus wurde tausend Jahre lang nicht mehr gesehen.

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Die aus dem Mittelalter stammende, astronomische Uhr am Rathaus von Ulm, Bild: Gerhard Giebener

Leider gingen viele dieser erstaunlichen antiken Technologien im ausgehenden Altertum und zu Beginn des Mittelalters verloren. Das „wissenschaftliche Erwachen“ der Menschheit sollte sich zum Teil um Jahrtausende verzögern. Heute kann nur spekuliert werden, wie weit unsere Zivilisation mittlerweile sein könnte, wäre das Wissen der Antike damals nicht abhandengekommen.


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