Astronomie

 

Die Drei Keplerschen Gesetze

I. Einleitung

Johannes Keplers Gesetze aus den Jahren 1609 (Gesetz 1 und 2) und 1619 (Gesetz 3) beschreiben die Bewegungen der Planeten – und anderer Objekte – um die Sonne und stellen damit die erste wissenschaftlich korrekte Beschreibung dieser Bewegungen dar.
Er veröffentlichte sie in seinen beiden Werken „Astronomia Nova" (Neue Astronomie) und „Harmonices Mundi" (Weltharmonik).
BraheMöglich gemacht wurden ihm diese Berechnungen durch die ausgezeichneten Beobachtungsergebnisse des dänischen Astronomen Tycho Brahe, dessen Mitarbeiter Kepler von 1600 bis zum Tod Tychos war. Brahe ging den Eigenheiten des Planeten Mars nach und so konnte Kepler mit den Beobachtungen von dessen stark exzentrischer Bahn eine verbesserte Theorie über die Form der Umlaufbahnen aufstellen.


Historisches

Kepler widmete sich mit seiner Forschung nach der Planetenbewegung einem seit dem Altertum ungelösten Problem. Schon damals machte man sich Gedanken über das richtige Weltbild. Der griechische Astronom und Mathematiker Ptolemäus (ca. 155 n. Chr.) Epizykelstellte ein lange Zeit bestehendes Weltbild auf, demzufolge die Planeten sich auf Kreisbahnen um die ruhende Erde bewegen sollten. Doch schon zu Zeiten der Antike fiel den Wissenschaftlern auf, dass sich die Schleifenbewegungen – die man erkennen kann, wenn man die von der Erde aus beobachteten Bewegungen der Planeten unseres Sonnensystems relativ zum Fixsternhimmel aufzeichnet – nicht mit dieser Theorie erklären lassen. Also bediente man sich einiger „Hilfskonstruktionen“: Man versuchte diese Bewegungen damit zu erklären, dass jeder Planet auf einer kleinen Kreisbahn, dem so genannten Epizykel („Hilfskreis“), rotiere, dessen Mittelpunkte auf einer Bahn, dem so genannten Deferent („Hauptkreis“), um die Erde kreise. Um die Planetenbewegung aber nun wiedergeben zu können musste man bis zu 40 Epizykel einführen, wodurch die Theorie recht kompliziert wurde, die Mängel und Widersprüchlichkeiten aber immer noch nicht vollständig behoben werden konnten.
Revolutionär war dann die Idee des polnischen Astronoms Nikolaus Kopernikus zu Beginn des 16. Jahrhunderts: Sein Weltbild sah vor, dass alle Planeten – auch die Erde – um die Sonne kreisen (heliozentrisches Weltbild), die Erde werde nur vom Mond umkreist. Doch auch seine Theorie stimmte nicht mit dem Schauspiel am Himmel überein und so griff auch Kopernikus auf Epizykel zurück.
Diese Schwierigkeiten, ein passendes Weltbild zum realen Himmelsbild zu finden, rühren von den Fehleinschätzungen bezüglich der Art und Weise der Bewegung der Planeten. So korrigierte und verbesserte Johannes Kepler das kopernikanische System mit seinen „Kreisbahnen“, indem er die ellipsenförmige Bewegung der Planeten um die Sonne feststellte, mit deren Hilfe sich die Planetenbahnen verstehen lassen.

 

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