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Die Geschichten von Herodot (484 v. Chr. Bis 425 v. Chr.) bieten ein bemerkenswertes Fenster in die Welt, wie sie den alten Griechen Mitte des 5. Jahrhunderts v. Chr. bekannt war. Fast so interessant wie das, was sie wussten, ist jedoch das, was sie nicht wussten. Dies bildet die Grundlage für die bemerkenswerten Fortschritte in ihrem Verständnis in den nächsten Jahrhunderten - einfach unter Berufung auf das, was sie mit eigenen Augen beobachten konnten.
Herodot behauptete, Afrika sei fast ausschließlich vom Meer umgeben. Woher wusste er das? Er erzählt die Geschichte phönizischer Seeleute, die von König Neco II. Von Ägypten (um 600 v. Chr.) entsandt wurden, um im Uhrzeigersinn vom Roten Meer aus um das kontinentalen Afrika herum zu segeln. Diese Geschichte erzählt, wenn sie wahr ist, die früheste bekannte Umrundung Afrikas, enthält aber auch einen interessanten Einblick in das astronomische Wissen der Antike.
Die Reise dauerte mehrere Jahre. Nachdem die Seeleute die Südspitze Afrikas umrundet hatten und einem Westkurs folgten, beobachteten sie, dass sich die Sonne auf ihrer rechten Seite über dem nördlichen Horizont befand. Diese Beobachtung war zu dieser Zeit einfach nicht sinnvoll, da sie noch nicht wussten, dass die Erde eine Kugelform hat und dass es eine südliche Hemisphäre gibt.
1. Die Planeten umkreisen die Sonne
Einige Jahrhunderte später waren große Fortschritte zu verzeichnen. Aristarchos von Samos (310 v. Chr. Bis 230 v. Chr.) argumentierte, dass die Sonne das „zentrale Feuer“ des Kosmos sei, und platzierte alle damals bekannten Planeten in der richtigen Reihenfolge ihrer Entfernung um sie herum. Dies ist die früheste bekannte heliozentrische Theorie des Sonnensystems.
Leider ist der ursprüngliche Text, in dem er dieses Argument vorbringt, für die Geschichte verloren gegangen, so dass wir nicht sicher wissen können, wie er es ausgearbeitet hat. Aristarchus wusste, dass die Sonne viel größer war als die Erde oder der Mond, und er könnte vermutet haben, dass sie daher die zentrale Position im Sonnensystem haben sollte.
Trotzdem ist es ein umwerfender Befund, besonders wenn man bedenkt, dass er erst im 16. Jahrhundert von Nicolaus Copernicus wiederentdeckt wurde, der Aristarchus sogar während der Entwicklung seines eigenen Werkes anerkannte.
2. Die Größe des Mondes
Eines der überlebenden Bücher von Aristarchus handelt von den Größen und Entfernungen von Sonne und Mond. In dieser bemerkenswerten Abhandlung legte Aristarchus die frühesten bekannten Berechnungsversuche der relativen Größen und Entfernungen zu Sonne und Mond vor.
Es war lange beobachtet worden, dass Sonne und Mond am Himmel die gleiche scheinbare Größe zu haben schienen und dass die Sonne weiter entfernt war. Sie erkannten dies an Sonnenfinsternissen, die dadurch verursacht wurden, dass der Mond in einer bestimmten Entfernung von der Erde vor der Sonne vorbeizog.
In dem Moment, in dem sich der Mond im ersten oder dritten Quartal befindet, argumentierte Aristarchus, dass Sonne, Erde und Mond ein rechtwinkliges Dreieck bilden würden.
Da Pythagoras einige Jahrhunderte zuvor festgestellt hatte, wie die Seitenlängen des Dreiecks zusammenhängen, schätzte Aristarchus anhand des Dreiecks, dass der Abstand zur Sonne zwischen dem 18- und 20-fachen des Abstandes zum Mond liegt. Er schätzte auch, dass die Größe des Mondes ungefähr ein Drittel der Größe der Erde betrug, basierend auf dem sorgfältigen Timing der Mondfinsternisse.
Während seine geschätzte Entfernung zur Sonne zu gering war (das tatsächliche Verhältnis beträgt 390), ist der Wert für das Verhältnis der Größe der Erde zum Mond überraschend genau (der Mond hat einen 0,27-fachen Durchmesser der Erde.
Heute kennen wir die Größe und Entfernung zum Mond auf verschiedene Weise genau, einschließlich präziser Teleskope, Radarbeobachtungen und Laserreflektoren, die Apollo-Astronauten auf der Oberfläche hinterlassen haben.
3. Der Erdumfang
Eratosthenes (276 v. Chr. Bis 195 v. Chr.) war Chefbibliothekar der Großen Bibliothek von Alexandria und begeisterter Experimentator. Zu seinen vielen Errungenschaften gehörte die früheste bekannte Berechnung des Erdumfangs. Pythagoras wird allgemein als der früheste Befürworter einer kugelförmigen Erde angesehen, wenn auch nicht ihrer Größe. Eratosthenes´ berühmte und doch einfache Methode beruhte auf der Messung der unterschiedlichen Schattenlängen, die von Stangen geworfen wurden, die mittags zur Sommersonnenwende in verschiedenen Breiten vertikal in den Boden steckten.
Die Sonne ist so weit entfernt, dass ihre Strahlen, wo immer sie auf die Erde gelangen, praktisch parallel sind, wie zuvor von Aristarchus gezeigt wurde. Der Unterschied in den Schatten zeigte also, wie stark sich die Erdoberfläche gekrümmt hat. Eratosthenes schätzte damit den Erdumfang auf ca. 40.000 km. Dies liegt innerhalb einiger Prozent des tatsächlichen Wertes, wie er durch die moderne Geodäsie (die Wissenschaft der Erdform) festgestellt wurde.
Später verwendete ein anderer Wissenschaftler namens Posidonius (135 v. Chr. Bis 51 v. Chr.) eine etwas andere Methode und kam zu fast genau der gleichen Antwort. Posidonius lebte einen Großteil seines Lebens auf der Insel Rhodos. Dort beobachtete er, dass der helle Stern Canopus sehr nahe am Horizont liegen würde. In Alexandria in Ägypten stellte er jedoch fest, dass Canopus etwa 7,5 Grad über dem Horizont aufsteigen würde.
Angesichts der Tatsache, dass 7,5 Grad 1/48 eines Kreises sind, multiplizierte er die Entfernung von Rhodos nach Alexandria mit 48 und erreichte einen Wert von ebenfalls ungefähr 40.000 km.
4. Der erste astronomische Rechner
Der älteste erhaltene mechanische Taschenrechner der Welt ist der Antikythera-Mechanismus. Das erstaunliche Gerät wurde 1900 in einem alten Schiffswrack vor der griechischen Insel Antikythera entdeckt.
Das Gerät ist jetzt im Laufe der Zeit fragmentiert, aber wenn es intakt wäre, wäre es als Kasten mit Dutzenden fein bearbeiteter Bronze-Zahnräder erschienen. Bei manueller Drehung durch einen Griff überspannen die Zahnräder außen Zifferblätter, die die Mondphasen, den Zeitpunkt der Mondfinsternisse und die Positionen der fünf damals bekannten Planeten (Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn) unterschiedlich anzeigen Zeiten des Jahres. Dies war sogar für ihre rückläufige Bewegung verantwortlich - eine illusionäre Veränderung in der Bewegung von Planeten durch den Himmel.
Wir wissen nicht, wer es gebaut hat, aber es stammt aus der Zeit zwischen dem 3. und 1. Jahrhundert v. Chr. Und könnte sogar das Werk von Archimedes gewesen sein. Die Getriebetechnologie mit der Raffinesse des Antikythera-Mechanismus wurde tausend Jahre lang nicht mehr gesehen.
Leider ging die überwiegende Mehrheit dieser Werke der Geschichte verloren und unser wissenschaftliches Erwachen verzögerte sich um Jahrtausende. Als Instrument zur Einführung wissenschaftlicher Messungen sind die Techniken von Eratosthenes relativ einfach durchzuführen und erfordern keine spezielle Ausrüstung, so dass diejenigen, die gerade erst mit ihrem Interesse an der Wissenschaft beginnen, einige der ersten Schritte verstehen, experimentieren und den ersten Wissenschaftlern folgen können.
