All dies geschieht über unseren Köpfen
Die Entfernung zu den Sternen
Von Michel Gravereau
Mit modernen Ortungsgeräten, insbesondere GPS, ist es heutzutage ein Leichtes, unseren genauen Standort zu bestimmen.
Sobald wir die Erde verlassen, scheinen die Entfernungen jedoch beträchtlich zuzunehmen, und die auf der Erde üblichen Entfernungseinheiten wirken im Weltraum geradezu bedeutungslos. Auf der Erde, wo wir wie ein Legionär in Französisch-Guayana bei einer Tiefseemission eine topografische Linie hinter uns herziehen, reichen die Markierungen auf unseren Straßen, das Maßband des Vermessers usw. nicht mehr aus.
Wie können wir die Entfernung zwischen der Erde und einem Planeten oder einem Stern bestimmen?
Für das menschliche Auge erscheinen Sterne unser ganzes Leben lang relativ zueinander feststehend. Dies ist jedoch nur eine Illusion, denn nahe beieinander liegende Sterne bewegen sich über die Himmelskugel, wenn wir sie im Abstand von sechs Monaten beobachten.
In Wirklichkeit ist diese sehr geringe Bewegung allein auf die Bewegung der Erde in ihrer Umlaufbahn um die Sonne zurückzuführen, vergleichbar damit, wenn man mit dem Zug fährt und die Landschaft „vorbeizieht“. Diese scheinbare Bewegung ist ein Segen für Astronomen: Selbst die kleinste Abweichung ermöglicht es ihnen, die Entfernung zu nahen Sternen zu messen.
Stellen Sie sich vor, Sie spazieren durch die Landschaft und entdecken in der Ferne einen Baum vor einer noch weiter entfernten Kulisse. Wie bestimmen Sie seine Entfernung?
Ganz einfach: Bewegen Sie sich ein Stück und messen Sie die scheinbare Positionsänderung des Baumes. Dazu verwenden wir einen Kompass. Nehmen wir an, der Baum zeigt anfänglich in Richtung der Magnetnadel, also genau nach Norden. Bewegen wir uns 50 Meter nach Westen, ist der Baum nicht mehr auf die Nadel ausgerichtet, sondern hat sich um einen bestimmten Winkel von ihr entfernt.
Dieser Winkel entspricht seiner scheinbaren Positionsänderung. Kennt man unsere eigene Verschiebung und misst diesen Winkel, kann man durch einfache Division die Entfernung zwischen uns und dem Baum berechnen.
Dieselbe Methode lässt sich auch auf nahe Sterne anwenden. In diesem Fall bewegt sich jedoch die Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne. Der Baum ist der nahe Stern vor dem Hintergrund ferner Sterne. Astronomen nehmen alle sechs Monate Messungen vor. In dieser Zeit hat die Erde, der Wanderer, die Hälfte ihrer Umlaufbahn zurückgelegt und befindet sich nun am gegenüberliegenden Ende ihrer Bahn, ausgehend von ihrer ursprünglichen Position relativ zur Sonne.
Die scheinbare Verschiebung des Sterns alle sechs Monate wird als extrem kleiner Winkel gemessen. Die Hälfte dieses Winkels ist die Parallaxe des Sterns. Durch Messung dieser Parallaxe und Kenntnis des Radius der Erdumlaufbahn von 150 Millionen Kilometern können Astronomen die Entfernung zwischen uns und dem Stern bestimmen.
Ist der Stern zu weit entfernt (mehr als 1.000 Lichtjahre), ist keine scheinbare Bewegung messbar. Astronomen verwenden dann eine andere Methode.
Ganz einfach: Bewegen Sie sich ein Stück und messen Sie die scheinbare Positionsänderung des Baumes. Dazu verwenden wir einen Kompass. Nehmen wir an, der Baum zeigt anfänglich in Richtung der Magnetnadel, also genau nach Norden. Bewegen wir uns 50 Meter nach Westen, ist der Baum nicht mehr auf die Nadel ausgerichtet, sondern hat sich um einen bestimmten Winkel von ihr entfernt.
Dieser Winkel entspricht seiner scheinbaren Positionsänderung. Kennt man unsere eigene Verschiebung und misst diesen Winkel, kann man durch einfache Division die Entfernung zwischen uns und dem Baum berechnen.
Dieselbe Methode lässt sich auch auf nahe Sterne anwenden. In diesem Fall bewegt sich jedoch die Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne. Der Baum ist der nahe Stern vor dem Hintergrund ferner Sterne. Astronomen nehmen alle sechs Monate Messungen vor. In dieser Zeit hat die Erde, der Wanderer, die Hälfte ihrer Umlaufbahn zurückgelegt und befindet sich nun am gegenüberliegenden Ende ihrer Bahn, ausgehend von ihrer ursprünglichen Position relativ zur Sonne.
Die scheinbare Verschiebung des Sterns alle sechs Monate wird als extrem kleiner Winkel gemessen. Die Hälfte dieses Winkels ist die Parallaxe des Sterns. Durch Messung dieser Parallaxe und Kenntnis des Radius der Erdumlaufbahn von 150 Millionen Kilometern können Astronomen die Entfernung zwischen uns und dem Stern bestimmen.
Ist der Stern zu weit entfernt (mehr als 1.000 Lichtjahre), ist keine scheinbare Bewegung messbar. Astronomen verwenden dann eine andere Methode.
Was zu Beginn dieses Textes vielleicht völlig verrückt geklungen hat – die Entfernung zu Sternen zu messen – dürfte nun Erinnerungen an die Schulzeit wecken. Erinnern Sie sich: In Geometriebüchern gab es ein Kapitel über die trigonometrischen Eigenschaften eines rechtwinkligen Dreiecks: die Ankathete (Entfernung Erde-Sonne), den Kosinus eines Winkels und die Hypotenuse (Entfernung Erde-Stern).
Seit wann können wir diese Entfernungen berechnen?
Aufgrund der begrenzten Leistung und Präzision von Teleskopen datiert die erste genaue Berechnung der Parallaxe eines Sterns weniger als zwei Jahrhunderte zurück: 1838 gelang es dem deutschen Astronomen Friedrich Bessel, die Parallaxe des Sterns 61 im Sternbild Schwan zu messen. Er leitete daraus eine Entfernung von etwa 11 Lichtjahren ab. Angesichts der damaligen Technologie war dies eine bemerkenswerte Leistung, da der Verschiebungswinkel des Sterns zwischen den beiden Messungen kaum mehr als ein Zehntausendstel Grad betrug.
Heute werden die Kartierung des Himmels und die Berechnung der Entfernungen zu Sternen Satelliten anvertraut, insbesondere Hipparcos, das auf die Messung großer Sternentfernungen spezialisiert ist. Zur Erinnerung: Die Entfernung zu Sternen wird in Lichtjahren gemessen. Das ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Bei einer Lichtgeschwindigkeit von etwa 300.000 km pro Sekunde entspricht dies 10 Billionen km.
Der nächste Stern zu unserem Sonnensystem ist Proxima Centauri im Sternbild Zentaur. Er ist 4,3 Lichtjahre entfernt. Polaris (der Nordstern) ist 440 Lichtjahre entfernt. Sirius, der hellste Stern, ist bis Mitte Mai am Abendhimmel sichtbar und 8,9 Lichtjahre entfernt.
Zum Vergleich: Unsere Sonne ist 150 Millionen km entfernt, was nur 8 Minuten und 23 Sekunden Lichtzeit entspricht.
Seit wann können wir diese Entfernungen berechnen?
Aufgrund der begrenzten Leistung und Präzision von Teleskopen datiert die erste genaue Berechnung der Parallaxe eines Sterns weniger als zwei Jahrhunderte zurück: 1838 gelang es dem deutschen Astronomen Friedrich Bessel, die Parallaxe des Sterns 61 im Sternbild Schwan zu messen. Er leitete daraus eine Entfernung von etwa 11 Lichtjahren ab. Angesichts der damaligen Technologie war dies eine bemerkenswerte Leistung, da der Verschiebungswinkel des Sterns zwischen den beiden Messungen kaum mehr als ein Zehntausendstel Grad betrug.
Heute werden die Kartierung des Himmels und die Berechnung der Entfernungen zu Sternen Satelliten anvertraut, insbesondere Hipparcos, das auf die Messung großer Sternentfernungen spezialisiert ist. Zur Erinnerung: Die Entfernung zu Sternen wird in Lichtjahren gemessen. Das ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Bei einer Lichtgeschwindigkeit von etwa 300.000 km pro Sekunde entspricht dies 10 Billionen km.
Der nächste Stern zu unserem Sonnensystem ist Proxima Centauri im Sternbild Zentaur. Er ist 4,3 Lichtjahre entfernt. Polaris (der Nordstern) ist 440 Lichtjahre entfernt. Sirius, der hellste Stern, ist bis Mitte Mai am Abendhimmel sichtbar und 8,9 Lichtjahre entfernt.
Zum Vergleich: Unsere Sonne ist 150 Millionen km entfernt, was nur 8 Minuten und 23 Sekunden Lichtzeit entspricht.
Anstehende Ereignisse
Dieser Abschnitt informiert Sie über anstehende Veranstaltungen in den Bereichen Astronomie und Weltraumforschung. Artemis 2: Start zum Mond – Ankunftsdatum : 1. April. Fortsetzung folgt. Normalerweise befindet sich Artemis 2 zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Artikels in der Umlaufbahn des Mondes.
Astronomische Ereignisse
7. und 8. Mai: Sonnenuntergang unter dem Arc de Triomphe von der Place de la Concorde aus.
9., 10. und 11. Mai: Sonnenuntergang unter dem Arc de Triomphe vom Kreisverkehr Champs-Élysées aus.
21. Juni: Sommersonnenwende.
31. Juli, 1., 2. und 3. August: Sonnenuntergang unter dem Arc de Triomphe vom Kreisverkehr Champs-Élysées aus.
3., 4. und 5. August: Sonnenuntergang unter dem Arc de Triomphe von der Place de la Concorde aus.
12. August: Totale Sonnenfinsternis, in Frankreich als partielle Phase sichtbar.
Perseiden-Meteorstrom.
28. August: Partielle Mondfinsternis in Frankreich.
14. September: Venus erscheint hinter dem Mond.
23. September: Herbst-Tagundnachtgleiche.
21. Dezember: Wintersonnenwende.
Ursiden-Meteorstrom.
Weltraumforschung
ISS: Die französische Astronautin Sophie Adenot ist zur Besatzung der ISS gestoßen.
Sie ist die elfte französische Astronautin und die zweite Frau im Weltraum, nach Claudie Aigneré.