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4.2 Astronomie und Geographie der griechischen und römischen Antike

4.2.1 Griechische Kosmologie

Die griechischen Vorstellungen zur Organisation des Kosmos zeichnen sich durch eine geometrische Auffassung der Himmelsbewegungen aus. Schon in der vorsokratischen Periode finden sich dabei erste Vorstellungen, die Sternenbewegungen als physikalische Prozesse darstellen. So beschreibt Anaximander die Gestirne als Öffnungen in feuergefüllten

Abb. 4.45 Weltmodell des Philolaos mit einem Zentralfeuer, um das sich Erde und Gegenerde bewegen, woran sich dann die Bahnen von Mond, Sonne und den Planeten anschließen

Rädern, die in verschiedenen Abständen um die im Zentrum der Welt schwebende Erde rotieren. Pythagoras hatte beobachtet, dass der bei einer Mondfinsternis von der Erde auf den Mond geworfene Schatten gekrümmt ist, woraus er ableitete, dass die Erde eine Kugelgestalt habe. Entsprechend beschrieben die Pythagoreer dann auch die Erde und analog die anderen Himmelskörper als Kugeln. Anaxagoras hatte beschrieben, dass der Mond selbst kein Licht ausstrahlte, sondern sein Licht von der Sonne erhielt. Dies leitete er daraus ab, dass der Mond, der bei der Mondfinsternis zwischen Sonne und Erde stand, eben selbst kein Licht produzierte. Er blieb von der Erde beschattet. Der pythagoreischen Vorstellung zufolge bewegten sich Sonne, Mond und die fünf Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn in gleichförmigen Kreisbewegungen um die Erde. Aus dem Verhältnis der Geschwindigkeiten der sieben sich um die Erde bewegenden Himmelskörper entstünde dann die Sphärenharmonie. Philolaos von Kroton in Unteritalien (etwa 465–385), der wegen Unruhen zuerst nach Lukanien und dann nach Theben geflohen sein soll, gilt als der Erste, der die pythagoreischen Lehren schriftlich fixiert hat. Er variierte die Idee eines geozentrischen Weltbildes, da der Kosmos, seiner Auffassung nach, auf das Edelste der Elemente zu beziehen war. So setzte er das Feuer als das vornehmste Element in den Mittelpunkt der Welt. Um dieses so den Weltmittelpunkt markierende Zentralfeuer kreisten für ihn dann Erde und eine von ihm postulierte Gegenerde; auf diese folgten dann die Umlaufbahnen von Mond, Sonne und den fünf Planeten. Die geometrische Konstruktion zeigt sich hier als eine Deduktion der aus Prinzipien gefolgerten Gestalt des Kosmos, wobei die Kosmologie dann einem geometrischen Ideal folgend den Aufbau der Welt konstruierte (Abb. 4.45).

Den Kosmos als ein Ideal zu konstruieren, in dem sich die harmonischen Beziehungen alles Seins auszudrücken vermochten, blieb Ziel der pythagoreischen Analyse. Demnach waren für die kosmologischen Gestalten dann auch nur ideale Formen, und das waren für Körper die Kugel und für die Bewegung die Kreisbahn, anzunehmen Diese pythagoreische Idee von der Vollkommenheit der kosmischen Formen wurde von Platon übernommen und – insbesondere in seinem Dialog Timaios – noch weiter ausgeführt. Ihm zufolge lagen die Bahnen der Himmelskörper Mond, Sonne Venus, Merkur Mars, Jupiter und Saturn in den Proportionen 1, 2, 3, 4, 8, 9 und 27 hintereinander. In der hellenistischen Astronomie wurden diese Verhältnisse aber umgestellt, und so standen dann mit Aristoteles die Himmelskörper in der Folge Mond – Merkur – Venus – Sonne – Mars – Jupiter und Saturn über der Erde.

Schon zu Platons Zeiten erkannte man, dass nur die tägliche Umdrehung des Fixsternhimmels eine gleichförmige Kreisbewegung sei, wohingegen sich die Himmelskörper zur Erde eben nicht in einfachen Kreisbahnen zu bewegen schienen. Platon stellte nun die Frage, inwieweit diese scheinbar nicht kreisförmigen Bewegungen dann nicht doch auf die ideale Form der Kreisbahn zurückgeführt werden konnten. Lösungsversuche hierzu finden wir zunächst bei Eudoxos, der die Kombination verschiedener Kreisbewegungen dazu nutzte, die unregelmäßigen Bewegungen der Planeten nun doch in Kreisbahnen darzustellen, die er dann allerdings zu einer komplexen Bewegung kombinierte. Aristoteles baute auf der schon beschriebenen Konzeption des Eudoxos auf, demzufolge die Planeten sich auf homozentrischen Sphären bewegten. So konnte dann Aristoteles annehmen, dass ein Planet auf dem Äquator einer gleichförmig rotierenden Kugel platziert wäre, deren Achse auf der Oberfläche einer sie einschließenden Kugel befestigt war, die ihrerseits nun aber in einer anderen Orientierung selbst wieder gleichförmig rotierte. Dieses Konzept wurde – wie beschrieben – von Kallippos verfeinert. Aristoteles vereinheitlichte die Sphärengeometrie des Eudoxos, indem er dessen Einzeldarstellungen zu einem Gesamtmodell zusammenfügte. Dabei begriff er die Sphären nun nicht mehr einfach als Modellkonstruktionen, sondern als eine physikalische Realität. Für ihn waren die Sphären reale, aus Äther aufgebaute Objekte am Himmel. Und aus diesen ätherischen Kalotten setzte er nun ein einheitliches geozentrisches System zusammen.

Schon im vierten Jahrhundert hatte allerdings Herakleides Pontikos ein gänzlich anderes Modell konzipiert. Er hatte angenommen, dass die inneren Planeten Merkur und Venus die Sonne umkreisten, während diese selbst um die Erde lief. So finden wir einen Hauptkreis, auf dem sich die Sonne bewegte und die Nebenkreise, auf denen die Planeten um die Sonne und mit ihr um die Erde kreisten.

Apollonios von Perge entwickelte im Anschluss an solche Überlegungen die schon beschriebene Epizykeltheorie, die dann über Ptolemaios bis in die frühe Neuzeit hinein als das adäquate Modell der Himmelsmechanik begriffen wurde. Th von Smyrna schreibt, dass Eudemos in seiner Geschichte der Astronomie erzählt, dass Oinopides von Chios, ein Mathematiker und Astronom aus der 2. Hälfte des fünften Jahrhunderts vor Chr., als Erster den Gürtel des Tierkreises gefunden habe. In Olympia soll er einen astronomischen Kalender auf Grund eines 59 Jahre-Zyklus aufgestellt haben. Die Länge des Jahres gab er mit 365 22/59 Tagen an. Zudem soll er die Neigung der Ekliptik bestimmt haben. Wobei anzunehmen ist, dass er den Himmelsglobus auf ein regelmäßiges Fünfzehneck projizierte. In diesem regelmäßigen Fünfzehneck suchte er nun Sternenpositionen und Bewegungsbahnen in einer geometrisch zu rekonstruierenden Weise anzutragen Die Ekliptik (die scheinbare Bahn, auf der sich die Sonne um die Erde zu bewegen scheint) konnte er dann als Kreisbogen über der Sehne eines regelmäßigen Fünfzehnecks beschreiben. Proklos berichtet später, dass Euklid die Konstruktion des regelmäßigen Fünfzehnecks wegen dieser astronomischen Bedeutung in die Darstellung seiner Elemente aufgenommen habe.

 
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