Lehrbuch Astronomie 6. Klasse

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1 Lehrbuch Astronomie 6. Klasse Autor: Prof. Lucia Stand: Herbst 2012 Zu verwenden für den Astronomie Unterricht auf

2 Lehrbuch der Astronomie, 6. Klasse - Sternbilder und Sternzeichen Abb. 1 Alter Holzschnitt des Sternenhimmels Lange vor der Zeit der modernen Forschung und der Teleskope blickten unsere Vorfahren bereits zum Himmel. Mit bloßen Augen, ohne technische Hilfsmittel. Die wohl ersten Völker dieser Erde die sich mit der Astronomie, der Wissenschaft des Universums, befassten wahren die Babylonier und die Griechen. Sie entdeckten die ersten 6 Planeten (Merkur, Venus, natürlich die Erde, Mars, Jupiter und Saturn) und berechneten schon 500 v.chr. ihre Bahnen, fanden heraus, dass sie Erde mit Nichten eine Scheibe ist (auch wenn es lange brauchte, bis diese Überzeugung in die Köpfe des Volkes gelangte) und kartierten den Nachthimmel. Mit den genauen Positionen der Sterne zueinander, den Sternbildern, werden wir uns in diesem Kapitel befassen. Schon während der Jungsteinzeit und vielleicht noch davor sollen Sterne in Gruppen zu kleinen Bildern zusammen gefasst worden sein. Unsere heutigen 88 offiziellen Sternbilder mit den 12 Sternzeichen (oder Tierkreiszeichen) gehen im Wesentlichen auf die Babylonier und Altägypter zurück. Damit eng verflochten waren, und sind es noch heute, zahlreiche Legenden und Geschichten über das Geschehen am Nachthimmel. Viele andere Kulturen hatten ebenfalls ihre eigene Vorstellung der Geschehnisse am Himmel und somit auch ihre eigenen Sternbilder. Abb. 2 Ein Sternbild ist zweifellos etwas Menschengemachtes. Es liegt in unserer Natur in scheinbar zufälligen Anordnungen von Objekten Muster und Strukturen zu erkennen. In dieser Hinsicht sind Sternbilder eigentlich nichts anderes als Wolkenformen. Auch dabei handelt es sich um zufällige Anordnungen in denen wir Muster oder Formen erkennen. Der einzige Unterschied besteht in der Veränderung. Während ein Wolkenschaf nur ein paar Minuten benötigt um zu verschwinden dauert dieser Vorgang bei Sternbilder bedeutend länger, mehrere Hundert Jahre. Der etwas veraltete Ausdruck Himmelszelt gibt weitere Aufschlüsse über unsere Wahrnehmung der Sterne. Von der Erde aus wirken sie alle wie in einer Ebene, eben wie helle Punkte auf einem dunklen Zelt. Die Realität sieht anders aus. Auch der Weltraum ist dreidimensional. Während auf der Erde das 3D sehen unserer Augen noch gut funktioniert, versagen sie bei so großen Entfernungen wie denen der Sterne. Somit liegen Sterne die am Himmel direkt nebeneinander scheinen möglicherweise über 1000 Lichtjahre voreinander entfernt. So geben Sternbilder eigentlich keinen Aufschluss über den Aufbau des Universums. Für die moderne Astronomie haben Sternbilder und Sternzeichen daher an Bedeutung verloren, sie dienen lediglich zur Orientierung am Nachthimmel. Wozu sie schon in der Vergangenheit, vor allem bei der Seefahrt wo eine andere Art der Orientierung 1

3 unmöglich war, benutzt wurden. Dieses Kapitel gliedert sich in drei Abschnitte, Sternbilder der nördlichen und der südlichen Hemisphäre, sowie den Tierkreiszeichen. Wir beginnen jedoch zunächst mit der Frage, warum man von der Nordhalbkugel der Erde nicht den gleichen Blick auf die Sterne hat, wie von der Südhalbkugel. Vergleicht man den Nachthimmel der nördlichen mit dem der südlichen Erdhalbkugel fallen schnell Unterschiede auf. Von der Südhalbkugel aus gesehen blickt man in eine andere Region des Universums und sieht dementsprechend auch andere Sterne und Sternbilder. Doch der Nachthimmel verändert sich nicht nur bei einem Ortswechsel auf der Erde. Auch im Laufe eines Jahres lassen für die jeweilige Jahreszeit charakteristische Sternbilder erkennen. Das liegt zum einen an der geneigten Erdachse, die unseren Winkel zur Sonne und auch zu anderen Sternen im Sommer und Winter verändert (so können wir im Sommer am Horizont Sternbilder beobachten, die eigentlich zum südlichen Himmel zählen), zum anderen an der Bewegung der Erde um die Sonne. Während die Erde um die Sonne kreist legt sie eine weite Strecke zurück. Von den verschiedenen Positionen, die die Erde im Laufe eine Jahres hat lassen sich unterschiedliche Sterne beobachten, sie ein halbes Jahr vorher noch hinter der Sonne waren und somit von ihr überstrahlt wurden. Von der Erde aus gehen liegen diese Sternbilder genau auf der Bahn der Sonne. Dieses Bahn, nahe der sich auch alle Planeten bewegen wird Ekliptik genannt. Sternbilder, die darauf liegen werden als Sternzeichen oder Tierkreiszeichen bezeichnet. Abb. 3 Und schließlich spielt die Eigendrehung der Erde auch eine Wichtige Rolle für unseren Blick auf die Sterne. Wie die Sonne durch die Erddrehung über den Himmel zu laufen scheint, so scheinen sich auch die Sterne zu bewegen, ebenfalls von Osten nach Westen. 2

4 Sternbilder der nördlichen Hemisphäre Die bekanntesten Sternbilder unserer Breitengrade sind wohl der große und der kleine Wagen. Eigentlich handelt es sich dabei um größere Sternbilder (großer und kleiner Bär), die am besten sichtbarsten Sterne bilden hierbei die uns wohlbekannten Wagen. Zusammen mit Kassiopeia, Drache und Kepheus zählen sie zu den Sternbilder die sich am nächsten am Himmelsnordpol befinden, um den sich der Sternenhimmel zu drehen Abb. 4 scheint. Diese fünf sind die einzigen Die Sternbilder Orion und großer Hund in voller Pracht Sternbilder, die in Mitteleuropa das ganze Jahr durchgehend zu jeder Uhrzeit beobachtet werden können (Weiter nördlich kommen noch Perseus und Fuhrmann dazu, während in südlicheren Breitengraden Teile des Großen Wagens zu bestimmten Zeiten unsichtbar bleiben können.), auch Zirkumpolarsternbilder genannt. Außerdem ermöglichen sie eine gute Orientierung am Nachthimmel. Von besonderer Bedeutung ist hierfür der Polarstern, der sich im Sternbild kleiner Wagen am Himmelnordpol befindet und somit immer nach Norden zeigt, was vor allem für die Seefahrt eine wichtige Rolle spielte. Für die nächtliche Sternorientierung eignen sich der große und Abb. 5 der kleine Wagen besonders als Startpunkte zum Der große und der kleine Bär Himmelhüpfen. Verlängert man die Hinterachse des großen Wagens fünfmal, landet man automatisch beim Polarstern und somit auch beim kleinen Wagen. Verfolgt man diese Linie etwas abgelenkt Richtung Milchstraße weiter trifft man auf Kassiopeia, das Himmels-W. Besonders im Sommer fallen noch ein Paar weitere sehr helle Sterne auf, z. B. Deneb im Kopf des Schwans und Wega im Sternbild Leier. Zur kalten Jahreszeit fällt dagegen der Jäger Orion mit seinen beiden Jagdhunden (einer davon mit einem weiteren hellen Stern, Sirius) auf. Von der Nordhalbkugel aus betrachtet sieht man die Milchstraße bei guten Bedingungen als blasses Sternenband am Himmel. Ein viel spektakulärer Anblick bietet sich dagegen von der Südhalbkugel aus (siehe Sternbilder der südlichen Hemisphäre). Das hängt damit zusammen, dass man von der Nordhalbkugel aus auf die Außenbereiche der Milchstraße blickt, während von der Südhalbkugel das viel hellere Zentrum zu sehen ist. Wer sich genauer mit dem Sternenhimmel befassen will, sollte sich eine drehbare Sternkarte anschaffen. Diese ermöglicht durch Drehung den Sternenhimmel zu jeder Tages- und Jahreszeit Abb. 6 darzustellen und ist für die nächtliche Orientierung ein unschätzbares Hilfsmittel. Der große Wagen In der folgenden Tabelle finden sich die wichtigsten Sternbilder des Nordhimmel mit ihren jeweiligen hellsten Sternen und deren Helligkeit, sowie ihre Beobachtungszeit (in Mitteleuropa) wieder. 3

5 Name des Sternbilds Sichtbarkeit Hellster Stern / Helligkeit Beobachtungszeit Sterne < 3 mag Großer Wagen bis 17 S Alioth 1,76 mag ganzjährig 6 Kleiner Wagen bis 10 S Polarstern 1,97 mag ganzjährig 2 Kassiopeia bis 12 S Schedir 2,24 mag ganzjährig 4 Drache bis 15 S Etamin 2,23 mag ganzjährig 3 Bärenhüter bis 50 S Arktur - 0,04 mag Nov. bis Sept. 3 Andromeda bis 37 S Sirrah 2,06 mag Sommer 3 Herkules bis 39 S Herculis 2,78 mag Frühling, Sommer 2 Leier bis 42 S Wega 0 mag Sommer 1 Schwan bis 29 S Deneb 1,25 mag Sommer 5 Perseus bis 31 S Mirfak 1,79 mag Herbst 5 Fuhrmann bis 34 S Capella 0,08 mag Winter 5 Orion* 79 N bis 67 S Rigel 0,12 mag Winter 8 * Das Sternbild Orion erstreckt sich über den Himmeläquator und kann daher in Breitengraden über 79 Nord nicht vollständig beobachtet werden. Neben den Sternbildern liegen im Bereich der nördlichen Hemisphäre weitere interessante Beobachtungsobjekte, wie z. B. der Andromedanebel (unsere nächste Nachbargalaxie) oder die Plejaden im Sternbild Stier (ein prachtvoller junger Sternhaufen). Gelegentlich ergänzen helle Planeten (wie Venus oder Jupiter), die die hellsten Sterne weit überstrahlen, dieses Bild. Konstellationen einiger Sternbilder: Kleiner Wagen Großer Wagen Kassiopeia Schwan Leier Orion 4

6 Sternbilder der südlichen Hemisphäre Um die Sternbilder der südlichen Hemisphäre unter die Lupe zu nehmen müssen wir nicht unbedingt eine weite Reise machen. Auch in unseren Breitengraden lassen sich gelegentlich südliche Sternbilder oder Teile davon, wie beispielsweise der große Hund, beobachten. Geht man weiter südlich bietet sich ein völlig neuer ungewohnter Blick auf die Sterne. Von der Südhalbkugel aus gesehen blickt man direkt ins Zentrum der Abb. 7 Milchstraße, die somit viel prachtvoller am Himmel steht. Des Weiteren lassen gibt es etwas mehr helle Sterne aus an der Das Kreuz des Südens nördlichen Hemisphäre. Unter anderem der hellste Stern am Himmel überhaupt (Sirius mit - 1,46 mag Helligkeit) und unser nächster Nachbarstern nach der Sonne (Alpha Centauri, etwa 4,34 Abb. 8 Die australische Flagge mit den Kreuz des Südens Lichtjahre entfernt). Nun zurück zu unserem eigentlichen Thema, den Sternbilder. In dieser Hinsicht hat der Südhimmel neben der leuchtenden Luftpumpe und dem chemischer Ofen auch noch ein Teleskop, ein mit Sternen gespicktes Winkelmaß und noch ein Paar weitere Kuriose Sternbilder zu bieten. Diese Namen hängen mit der späten Entstehung der Sternbilder zusammen. Sie sind nicht, wie die meisten nördlichen Sternbilder, so stark von zahlreichen Sagen und Legenden geprägt, die schon lange vor Christus entstanden, sondern wurden teilweise erst viel später (teilweise etwa ab dem 17. Jahrhundert) festgelegt. Oft wurden sie nach damals modernen Neuerungen (wie die Luftpumpe oder das Teleskop), häufig von Europäern wie z. B. Nicolas Louis de Lacaille (auf den die technischen Sternbilder zurückzuführen sind), benannt. Es ist gut möglich, dass sich Urvölker im Süden Afrikas, Südamerika oder Australien ebenfalls eigene Legende und Sagen um wiederum eigene Sternbilder hatten, doch sind uns diese leider kaum überliefert. Dafür verantwortlich ist unteranderem das unmenschliche Vorgehen der Entdecker, die aus Europa kommend zu dieser Zeit um die Welt reisten um sich möglichst viel Land (in Form von Kolonien) unter den Nagel zu reißen. Für die Kultur der Einwohner interessierte sich niemand, sie wurden weitgehend als Sklaven missbraucht. So wissen wir heute kaum etwas über die alten Kulturen der Mayas und Inkas in Südamerika. Dabei waren diese Kulturen durchaus hoch entwickelt, auch auf astronomischem Gebiet. Kommen wir zurück zu den Sternbildern. Eines der bekanntesten ist sicherlich das Kreuz des Südens, dass sich sogar in der australischen Flagge wieder findet. Eine wichtige Rolle spielen außerdem Schiff Argo (heute unterteilt in Achtereck des Schiffes, Segel des Schiffes und Kiel des Schiffes) und die Magellanschen Wolken (Dabei handelt es sich um zwei Zwerggalaxien, die sich in Abb. 9 unmittelbarer Nähe unserer Galaxis, der Zeichnung des nicht mehr gebräuchlichen Sternbilds Schiff Argo Milchstraße, befinden). Mit 5,47 mag kaum zu sehen ist dagegen der Polarstern des Südhimmels, Sigma Octantis. Er ist der sichtbare Stern, der sich am nächsten am Himmelssüdpol befindet. 5

7 In der folgenden Tabelle sind einige der wichtigsten Sternbilder noch einmal aufgeführt. Die Beobachtungszeit bezieht sich hier ebenfalls auf Mitteleuropa. Name des Sternbilds Sichtbarkeit Hellster Stern / Helligkeit Beobachtungszeit Sterne < 3 mag Kreuz des Südens bis 25 N Acrux 0,77 mag nicht beobachtbar 4 Südliches Dreieck bis 19 N Atria 1,91 mag nicht beobachtbar 3 Kiel des Schiffes bis 10 N Canopus - 0,62 mag nicht beobachtbar 6 Segel des Schiffes bis 33 N Suhail 1,75 mag nicht beobachtbar 5 Achtereck des Schiffes bis 39 N Naos 2,14 mag teils Winter 4 Großer Hund bis 57 N Sirius - 1,44 mag Winter 5 Zentaur bis 25 N Alpha Centauri - 0,01 mag teils Frühling 7 Kranich bis 34 N Al Nair 1,74 mag teils Okt. Nov. 2 Konstellationen einiger Sternbilder: Zentaur, Kreuz des Südens Großer Hund Südliches Dreieck Kiel des Schiffes Achtereck des Schiffes Segel des Schiffes 6

8 Sternbilder der Ekliptik (Sternzeichen) In diesem letzten Abschnitt beschäftigen wir uns mit den Sternbildern der Ekliptik, auch Sternzeichen oder Tierkreiszeichen genannt. Dabei handelt es sich um die wohl bekanntesten Sternbilder überhaupt. Beim Blättern durch irgendein Magazin fällt schnell das eine oder andere (mehr oder weniger geistreiche) Horoskop auf. Den Tierkreiszeichen werden je bestimmte Fähigkeiten und Charaktereigenschaften zugeschrieben. Dieses Gebiet wird als Astrologie bezeichnet, und hat rein ganz nichts nicht der Astronomie zu tun, die eine richtige Wissenschaft ist. Bei den angegebenen Zeiträumen (z. B. Fische ) handelt es sich nicht etwa um die Zeit, während der das Sternbild am Himmel steht. Es befindet sich gerade hinter der Sonne und ist zu diesem Zeitpunkt von der Erde Der aus unbeobachtbar. Wer also an seinem Tierkreis Geburtstag sein Sternzeichen sucht, sucht vergeblich. Seit der Antike haben alle Sternbilder etwas verschoben, so kommt es auch, dass das Kreuz des Südens schon den alten Griechen bekannt war, obwohl es doch relativ südlich steht. Der Sonnendurchlauf eines Tierkreiszeichens hat sich heute um etwa einen Abb. 10 Monat nach hinten verschoben, so laufen beispielsweise die Fische vom bis zum hinter der Sonne vorbei und nicht schon von bis zum Im Vergleich handelt es sich bei den Tierkreiszeichen um sehr alte Sternbilder. Die Wurzeln finden sich im antiken Ägypten, Babylonien und Griechenland. Wobei auch in anderen Kulturen ähnliche System entstanden, wie beispielsweise in China. Wenden wir uns nun wieder unserem eigentlichen Thema zu, die Betrachtung der Tierkreiszeichen aus astronomischer Sicht. Insgesamt kennen wir heute 12 Tierkreiszeichen: Steinbock, Wassermann, Fische, Widder, Stier, Zwillinge, Krebs, Löwe, Jungfrau, Waage, Abb. 11 Skorpion und Schütze. Hinzu käme eigentlich der, nur leicht nördlicher der Ekliptik liegende Schlangenträger, Der Skorpion der jedoch schon seit der Antike von den Tierkreiszeichen ausgeschlossen wurde. Das könnte damit zusammenhängen, dass man dann plötzlich 13. Sternzeichen gehabt hätte, was natürlich nicht so eine schöne Zahl ist wie 12. Am den prächtigsten Anblick bieten vor allem die Sternbilder Stier, Skorpion, Zwillinge und Löwe. Die restlichen Tierkreiszeichen sind eher unscheinbar. Besonders auffallend sind das große rote Auge, der Stern Aldebaran, und die beiden Sternhaufen Hyaden und Plejaden des Stiers und der prachtvolle Skorpion. Abb. 12 Die 12 Tierkreiszeichen 7

9 In der folgenden Tabelle sind die auffälligsten Sternbilder mit ihrer Beobachtungszeit in Mitteleuropa zusammengestellt: Name des Sternbild Sichtbarkeit Hellster Stern / Helligkeit Beobachtungszeit Sterne < 3 mag Skorpion bis 44 N Antares 1,06 mag teils Sommer 11 Schütze bis 55 N Kaus Australis 1,79 mag Sommer 7 Jungfrau 67 N bis 76 S Spica 0,98 mag Frühjahr 2 Löwe 83 N bis 57 S Regulus 1,36 mag Winter, Frühling 5 Stier 89 N bis 59 S Aldebaran 0,85 mag Winter 4 Zwillinge bis 55 S Pollux 1,16 mag Winter 4 Widder bis 51 S Hamal 2,01 mag Herbst 2 Konstellationen einiger Sternbilder: Skorpion Stier Löwe Zwillinge Schütze Jungfrau 8

10 Der Sternenhimmel in Mitteleuropa Die Sternkarten zeigen den Himmel in Mitteleuropa zur Sommer- und Winterzeit. Der Winterhimmel Der Sommerhimmel 9

11 Begriffsregister - Ekliptik: Siehe Abb. 3, Bahnebene aller Planeten und der Sonne - Hemisphäre: Himmelshalbkugel - Himmelsäquator: Siehe Abb. 3, auf die scheinbare Himmelskugel übertragener Äquator der Erde - Scheinbare Himmelskugel: Siehe Abb. 2, Scheinbare Kugel um die Erde, auf der die Sterne zu stehen scheinen. Vergleichbar mit dem Himmelszelt, auf das die Sterne aufgemalt sind. - Lichtjahr: Distanz, die Licht aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit von km/s in einem Jahr zurücklegt, also etwa 9,5 Billionen Kilometer. - mag: Scheinbare Helligkeit eines Sterns, je kleiner der Wert, desto heller Stern Stern. Es handelt sich um eine logarithmische Skala, d. h. die Sternhelligkeit nimmt pro Helligkeitsstufe um einen bestimmten Faktor (hier historisch bedingt etwa 2,5) zu oder ab. Ein Stern der Helligkeit 1 mag ist 100 mal so hell, wie ein Stern der Helligkeit 6 mag (nicht sechsmal so hell). - Zirkumpolar: Sternbilder, die in einer bestimmten Region (z. B. Mitteleuropa) das ganze Jahr über um jede Uhrzeit vollständig zu sehen sind. Bildnachweise - Titelblatt: - Abb. 1: - Abb. 2 und 3: eigene Grafiken Nördliche Sternbilder: - Abb. 4: - Abb. 5: - Abb. 6: kokee_state_park_in_hawaii.jpg - Großer Wagen: - Kleiner Wagen: - Kassiopeia: - Leier: - Schwan: - Orion: Südliche Sternbilder: - Abb. 9: - Abb. 7: - Abb. 8: - Zentaur: - Großer Hund: constellation_map.png - Südliches Dreieck: constellation_map.png - Kiel des Schiffes: - Segel des Schiffes: - Achtereck des Schiffes: 10

12 Sternzeichen: - Abb. 10: Dates_Names_Move_DE.svg - Abb. 11: - Abb. 12: - Skorpion: - Löwe: - Stier: - Zwillinge: - Schütze: - Jungfrau: Himmelskarten (Mitteleuropa): - Sommer: - Winter: Lucia Härer, bzw. Mitglied Lucia auf Vor der Weiterverwendung bitte anfragen: sternenkram@arcor.de 11