Das geozentrische Weltbild

Untertitel: Das fünfte Element

In diesem Abschnitt geht es um das Weltbild der Antike, in dem die Erde den Mittelpunkt des Universums bildete. Dieses Weltbild hatte weit über 1000 Jahre, also bis ins Mittelalter, Bestand.

Vor einigen Tausend Jahren stellte man sich die Erde noch als Scheibe vor, über der sich das Himmelsgewölbe befand. Die „Himmelsscheibe von Nebra„ (folgende Abb.) ist der älteste erhaltene Beleg für dieses Weltbild. Antike Vorstellungen und Erklärungen:

Die mehr 3600 Jahre alte Scheibe von Nebra (links). Die Menschen stellten sich offenbar damals die Erde als Scheibe vor, über der sich der Himmel wölbte (rechts). Eine Barke brachte die untergegangene Sonne wieder an ihren Ausgangspunkt zurück.

Es ist aber ein weit verbreiteter Irrtum, dass Christoph Columbus 1492 mit seiner Fahrt die Kugelgestalt der Erde beweisen wollte. Erstens hätte er das nur mit einer Umrundung machen können, die aber erst Fernando Magellan 1519 gelang. Zweitens glaubte man zur Zeit des Columbus schon lange nicht mehr an eine scheibenförmige Erde (F2).

Ein Beleg für die Kugelgestalt war ja bereits seit der Antike bekannt: Die Erde warf bei jeder Mondfinsternis einen kreisförmigen Schatten (folgende Abb.). Sogar den Erdumfang kannte man in der Antike bereits ziemlich genau.

Der Erdschatten am Mond ist immer kreisförmig.

Andere Belege:
Bei Schiffen taucht zuerst das Segel auf und dann erst der Schiffsrumpf.
Wenn man nach Süden oder Norden reist, dann sieht man andere Sternbilder

Etwa 340 v. Chr. festigte Aristoteles die damaligen Vorstellungen vom Universum. In seinem Weltbild hatte die Erde bereits Kugelgestalt und befand sich ruhend im Mittelpunkt des Weltalls. Man nennt dieses Weltbild daher geozentrisch (gr. geo = Erde; lat. centrum = Mitte). Die Erde war von kristallenen Himmelssphären umgeben, die alle Himmelskörper trugen. Diese sollten perfekte Kugelform haben und sich auf Kreisbahnen bewegen. Die Himmelssphären bestanden aus einem besonders leichten und durchsichtigen Material, dem Äther. Neben Feuer, Wasser, Erde und Luft war dieser Äther das berühmte 5. Element, also die Quintessenz (lat. quintus = der Fünfte). Die Widersprüche rund um diesen sehr eigenartigen Stoff und deren Auflösung führen uns später direkt zur Speziellen Relativitätstheorie.

Das Weltbild des Aristoteles hatte aber Schwächen, denn Planeten beschreiben manchmal Schleifen oder Kurven (F4; siehe folgende Abb.). Diese kann man mit einer einfachen Kreisbahn nicht erklären. Der griechische Astronom Claudius Ptolemäus verfeinerte das aristotelische Weltbild um etwa 150 n. Chr. Unter dem arabischen Titel „Almagest“ ging sein Handbuch der mathematischen Astronomie in die Weltgeschichte ein.

Scheinbare Bewegung des Mars am Himmel von Juli 2005 (rechts unten) bis Februar 2006 (links oben).

Um die Kreisform zu bewahren und trotzdem die Bewegungen der Planeten erklären zu können, führte Ptolemäus die Epizyklen ein. Er dachte sich die Sache so: Die Planeten bewegen sich auf einem kleinen Kreis (Epizykel), dessen Mittelpunkt auf einem weiteren Kreis (dem Deferenten) um die Erde läuft (folgende Abb.a). Durch diese Kombination von Kreisbewegungen kann man auch Kurven und Schleifen erklären. Aber auch dieser Trick genügte nicht immer, um die Planetenbahnen exakt zu beschreiben. Manchmal musste er einen weiteren Epizyklus auf dem Epizyklus annehmen und zusätzlich, dass die Erde nicht im Mittelpunkt des Deferenten lag (b). Die Theorie wurde dadurch zwar immer exakter, aber auch komplizierter. Diese Sichtweise behielt man über 1300 Jahre lang bei.

„Normaler„ Epizyklus (a) und „Doppelepizyklus“ mit exzentrischer Erde (b).

• Im Weltbild der Antike, das bis zum Ende des 15. Jh. beibehalten wurde, war die kugelförmige Erde im Mittelpunkt des Universums.
• Die ebenfalls kugelförmigen Himmelskörper bewegten sich auf Kreisbahnen oder Überlagerungen von Kreisbahnen.