Die Astronomie beschäftigt sich mit der Beobachtung und Untersuchung aller Phänomene außerhalb der Erdatmosphäre. Sie konzentriert sich dabei nicht nur auf Sterne, Planeten und Galaxien, sondern auch auf viele andere Strukturen und Phänomene, die im Universum auftreten, wie Monde, Nebel, Supernovae und schwarze Löcher.

Der Begriff „Astronomie“ wird in seiner modernen Bedeutung oft synonym mit „Astrophysik“ verwendet, dem Wissenschaftsgebiet, das sich speziell mit den physikalischen Eigenschaften von Himmelskörpern beschäftigt und nicht mit ihrer Position und Bewegung im Raum.

Die Astronomie ist eine der ältesten Naturwissenschaften. Die frühen Zivilisationen in der aufgezeichneten Geschichte machten methodische Beobachtungen des Nachthimmels. Dazu gehört insbesondere die Ägyptische Astronomie aber auch die Analysen der alten Babylonier, Griechen, Inder, Chinesen, Maya und vieler indigener Völker Amerikas. In der Vergangenheit umfasste die Astronomie so unterschiedliche Disziplinen wie Astrometrie, Himmelsnavigation, Beobachtungsastronomie und die Erstellung von Kalendern.

Etymologie

Astronomie (vom griechischen aus astron, "Stern" und -nomia (nomos), "Gesetz" oder "Kultur") bedeutet "Gesetz der Sterne" (oder "Kultur der Sterne", je nach Übersetzung). Die Astronomie sollte nicht mit der Astrologie verwechselt werden, dem Glaubenssystem, das behauptet, dass menschliche Angelegenheiten mit den Positionen von Himmelsobjekten korreliert sind. Obwohl die beiden Bereiche einen gemeinsamen Ursprung haben, sind sie heute völlig unterschiedlich.

Fachgebiete

Die astronomische Wissenschaft gliedert sich nach den untersuchten Objekten und der Art der Forschung, die entweder theoretischer oder beobachtender Natur ist. Die bedeutendsten Untersuchungsgebiete der Astronomie umfassen:

Sonnenphysik

Die Sonnenphysik befasst sich mit der Sonne, die aus offensichtlichen Gründen der am besten erforschte Stern ist. Es handelt sich um einen typischen Hauptreihenstern der Spektralklasse G2V mit einem Alter von etwa 4,6 Milliarden Jahren. Die Sonne gilt nicht als veränderlicher Stern, weist aber dennoch periodische Verhaltensweisen auf. Das auffälligste davon ist der Sonnenfleckenzyklus, eine 11-jährige Schwankung der Anzahl der Sonnenflecken. Sonnenflecken sind Regionen mit einer unterdurchschnittlichen Temperatur und stehen mit intensiver magnetischer Aktivität in Zusammenhang.

Planetenastronomie

Das astronomische Fachgebiet der Planetenastronomie untersucht Planeten, Monde, Zwergplaneten, Kometen, Asteroiden und andere Objekte, die die Sonne umkreisen, sowie Exoplaneten. Das Sonnensystem ist relativ gut erforscht, zunächst mit Hilfe immer leistungsfähigerer Teleskope und dann vor allem mit Hilfe von Raumsonden.

Sternphysik

Die Untersuchung von Sternen und ihrer Entwicklung ist für unser Verständnis des Universums von grundlegender Bedeutung. Die Astrophysik der Sterne wurde durch Beobachtungen und theoretische Modelle sowie Computersimulationen ihres Inneren kartiert. Die Sonnenphysik (siehe oben) kann als Teil der Sternphysik betrachtet werden.

Galaktische Astronomie

Bei der galaktischen Astronomie geht es um die Milchstraße, die Galaxie, in der sich das Sonnensystem befindet. Die Milchstraße ist eine Balkengalaxie und eines der prominentesten Mitglieder des Lokalen Galaxienhaufens. Eine Galaxie ist eine enorme rotierende Masse aus Gas, Staub, Sternen und anderen Objekten, die durch eine gemeinsame Gravitationskraft zusammengehalten wird. Da sich die Erde in den staubigen äußeren Armen befindet, sind große Teile der Milchstraße für Beobachtungen verborgen.

Extragalaktische Astronomie

Die Untersuchung von Objekten außerhalb unserer eigenen Galaxie ist ein Zweig der Astronomie, der sich mit der Entstehung von Galaxien, ihrer Morphologie und Klassifizierung sowie der Untersuchung aktiver Galaxien und Galaxienhaufen befasst. Dies ist wichtig für das Verständnis der großräumigen Struktur des Universums.

Die meisten Galaxien werden in einem Klassifizierungssystem in unterschiedliche Formen unterteilt. Am häufigsten sind Spiralgalaxien, elliptische und irreguläre Galaxien.

Kosmologie

Kosmologie (aus dem Griechischen kosmos „Welt, Universum“ und logos „Wort, Studium“) kann als das Studium des Universums als Ganzes betrachtet werden.

Beobachtungen großräumiger Strukturen im Universum haben zu der Annahme geführt, dass wir ungefähr wissen, wie sich das Universum entwickelt hat und wie es möglicherweise entstanden ist. Grundlegend für die moderne Kosmologie ist die allgemein anerkannte Theorie des Urknalls, nach der das Universum zu einem einzigen Zeitpunkt entstand und sich anschließend im Laufe etwa 14 Milliarden Jahren zu dem Universum ausdehnte, das wir heute sehen. Die Idee hinter dem Urknall geht auf die Entdeckung der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung im Jahr 1965 zurück.

Die wissenschaftliche Revolution

In der Renaissance schlug Nikolaus Kopernikus in seinem Buch „De revolutionibus orbium coelestium“ ein heliozentrisches Modell des Sonnensystems vor, in dem die Sonne und nicht die Erde im Mittelpunkt steht. Sein Werk wurde von Johannes Kepler und Galileo Galilei verteidigt, weiterentwickelt und korrigiert. Galilei revolutionierte die Astronomie, indem er Teleskope einsetzte, um seine Beobachtungen zu verbessern. Unter anderem entdeckte er die 4 größten Monde des Jupiters, die ihm zu Ehren heute als Galileische Monde bezeichnet werden, und stellte fest, dass der Planet Venus Phasen aufweist, die denen des Erdmondes ähneln. Beide Beobachtungen stärkten die Beweise für die heliozentrische Theorie.

Kepler war der erste, der ein System entwickelte, das die Bewegungen der Planeten um die Sonne genau beschrieb, und zwar mit Hilfe der akribischen Beobachtungen von Tycho Brahe. Kepler gelang es jedoch nicht, eine Theorie hinter den von ihm aufgeschriebenen Gesetzen zu formulieren. Dies gelang Isaac Newton, der die Gesetze der Bewegung und der Schwerkraft entdeckte, um die Bewegung der Planeten zu erklären. Newton entwickelte auch das Spiegelteleskop.

Weitere Entdeckungen folgten, als die Größe und Qualität der Teleskope zunahm. Lacaille erstellte umfassendere Kataloge von Sternen. Der Astronom Herschel erstellte eine detaillierte Tabelle von Nebeln und Sternhaufen und entdeckte auch den Planeten Uranus. Die Entfernung zu einem anderen Stern wurde erstmals 1838 berechnet, als Friedrich Bessel die scheinbare Bewegung von 61 Cygni im Vergleich zu entfernten Hintergrundsternen maß, während sich die Erde um die Sonne bewegt. Das heißt, während sich die Erde um die Sonne bewegt, sehen wir den Messstern in leicht unterschiedlichen Winkeln zum Hintergrund. Dieser Winkel wird als Parallaxe bezeichnet und steht in direktem Zusammenhang mit der Entfernung zum Stern.

Im 19. Jahrhundert beschäftigten sich Astronomen wie Euler, Clairaut und D'Alembert intensiv mit dem Dreikörperproblem, was zu genaueren Vorhersagen der Bewegungen von Mond und Planeten führte. Diese Arbeit wurde von Lagrange und Laplace weiter verfeinert, die die Massen der Planeten und Monde anhand von Störungen ihrer Bahnbewegungen bestimmten.

Berühmte Astronomen und Astrophysiker

Bedeutende Mathematiker und Physiker, die zum Wissen über die Himmelskörper und die Funktionsweise des Kosmos beigetragen haben.

  1. Avicenna
  2. André-Marie Ampère
  3. Johannes Bayer
  4. Friedrich Bessel
  5. Tycho Brahe
  6. Annie Cannon
  7. Anders Celsius
  8. Nikolaus Kopernikus
  9. Albert Einstein
  10. Mohammed al-Fazari
  11. Galileo Galilei
  12. George Hale
  13. Stephen Hawking
  14. Edwin Hubble
  15. William Huggins
  16. Christian Huygens
  17. Jacobus Cornelius Kapteyn
  18. Johannes Kepler
  19. Omar Khayyam
  20. Gustav Robert Kirchhoff
  21. Mohammad ibn-Musa al-Kwarizmi
  22. Henrietta Leavitt
  23. Charles Messier
  24. Johan Maurits Mohr
  25. Isaac Newton
  26. Jan Hendrik Oort
  27. Anton Pancake
  28. Claudius Ptolemäus
  29. Carl Sagan
  30. Fred Hoyle
  31. Maarten Schmidt
  32. Neil deGrasse Tyson