Astronomie

Was ist Astronomie?

Die Astronomie oder Sternkunde ist die Wissenschaft der Gestirne. Sie erforscht mit naturwissenschaftlichen Mitteln die Positionen, Bewegungen und Eigenschaften der Objekte im Universum: Himmelskörper wie Planeten, Monde, Asteroiden, Sterne (einschließlich der Sonne), Sternhaufen, Galaxien und Galaxienhaufen, dazu die interstellare Materie und die Strahlung im Weltall. Sie möchte auch das Universum als Ganzes verstehen – seine Entstehung und seinen Aufbau. Die Astronomie ist nur an wenigen Schulen ein eigenes Fach, stößt aber auf großes öffentliches Interesse und ist als Amateurastronomie ein verbreitetes Hobby. Wichtig zur Abgrenzung: Die Astronomie ist eine Naturwissenschaft auf empirischer Basis, während die Astrologie – die aus der Stellung der Gestirne auf irdische Geschehnisse schließen will – eine Pseudowissenschaft ist. Wegen der ähnlichen Namen werden beide von Laien oft verwechselt. An den Universitäten wurde die Astronomie um etwa 1800 eine eigene Studienrichtung, wird heute aber oft dem Physikstudium zugeordnet; seit 2018 gilt sie in der deutschen Hochschulpolitik (mit der Astrophysik) als mittelgroßes Fach.

Geschichte

Die Astronomie gilt als eine der ältesten Wissenschaften. Ihre Anfänge liegen im Nachdenken über Himmelserscheinungen, in der kultischen Verehrung der Gestirne sowie in der Kalender- und Zeitbestimmung. In einem jahrtausendelangen Prozess – besonders erkennbar in der Himmelskunde Mesopotamiens und Griechenlands – trennten sich zunächst Astronomie und („Natur“)-Religion, später Astronomie und Meteorologie, in der Frühmoderne dann Astronomie und Astrologie. Wesentliche Meilensteine: die Erfindung des Fernrohrs vor etwa 400 Jahren, die die kopernikanische Wende vollendete, und im 19. Jahrhundert die Einführung der Fotografie und Spektroskopie. Seit den 1960er-Jahren ermöglicht die Raumfahrt (bemannt und unbemannt), die Erdatmosphäre zu überwinden – ohne Luftunruhe und in allen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums – und Objekte erstmals direkt zu besuchen. Parallel dazu werden immer größere Teleskope für bodengebundene Beobachtungen gebaut.

Fachgebiete

Die Astronomie gliedert sich nach untersuchten Objekten und nach der Art der Forschung (theoretisch oder beobachtend). Wichtige Grundgebiete sind die beobachtende Astronomie, die Astrophysik, die Astrometrie und die Himmelsmechanik. Die theoretische Astronomie entwickelt analytische und numerisch-physikalische Modelle für Himmelskörper und kosmische Phänomene. Bedeutende Untersuchungsgebiete: die Physik des Sonnensystems (mit Sonnenphysik, Planetologie und Meteorastronomie), die Erforschung anderer Planetensysteme und Exoplaneten, die Galaktische Astronomie (Milchstraße, ihre Struktur und ihr Zentrum), die Extragalaktische Astronomie (Aufbau anderer Galaxien, aktive Kerne, Gammablitze als energiereichste Vorgänge im Universum), die relativistische Astrophysik (z. B. Schwarze Löcher), die Stellarastronomie (Geburt, Entwicklung und Tod der Sterne, mit Spektralanalyse und Stellarstatistik), die Kosmologie (Entwicklung und Struktur des gesamten Universums, auch mit Quantenphysik im atomaren und subatomaren Bereich) und die Kosmogonie (Entstehung des Universums; Teildisziplin der Kosmologie). Da viele Messmethoden kombiniert werden, teilt man die beobachtende Astronomie immer weniger nach Wellenlängenbereichen ein (Radio-, Infrarot-, Visuelle, Ultraviolett-, Röntgen- und Gammaastronomie). Die klassische Astronomie (Positionsastronomie, Himmelsmechanik, Stellarstatistik, Sternkataloge, Bahnbestimmungen, Ephemeriden) ist bis heute als Basis unentbehrlich; die Astrophysik erforscht dagegen die Physik der Objekte. Die Raumfahrt kann als experimentelle Astronomie gelten, die Kosmologie als theoretische Disziplin.

Astronomie und andere Wissenschaften

Sehr eng verbunden ist die Astronomie mit Physik und Mathematik – die Fachgebiete haben sich vielfach befruchtet und sind im Studium eine Einheit. Das Universum dient oft als Laboratorium der Physik, weil viele Theorien nur dort, an heißen und energiereichen Objekten, getestet werden können. Die aufwändigen astronomischen Berechnungen trieben zudem die moderne numerische Mathematik und Datenverarbeitung voran. Traditionell kooperiert die Astronomie mit der Geodäsie (Astrogeodäsie, Orts- und Zeitbestimmung, Bezugsysteme, Navigation), der Zeit- und Kalenderrechnung (Astronomische Chronologie) sowie der Optik (Instrumente und Sensoren); auch Bezüge zur Technik und Raumfahrt sind stark. Geodätische Methoden bestimmen das Gravitationsfeld und die Figur anderer Himmelskörper. Jüngere Verbindungen: Geologie und Geophysik (Überschneidung mit der Planetologie), Mineralogie (Gesteinsanalyse), Kosmochemie (Entstehung und Verteilung chemischer Elemente im Universum) und Astrobiologie (Entstehung und Existenz von Leben im Universum). Auch mit Geisteswissenschaften gibt es Schnittstellen: die Astronomiegeschichte, die Archäoastronomie (astronomische Deutung vor- und frühgeschichtlicher Bauten) sowie Berührungspunkte mit Theologie und Philosophie bei Fragen nach Entstehung, Entwicklung und Ende des Universums. Beispiele: Das Osterdatum wird seit dem Konzil von Nicäa (325 n. Chr.) am ersten Sonntag nach dem ersten Frühlingsvollmond gefeiert, was astronomische Kenntnis von Sonnen- und Mondzyklen voraussetzt. Die gregorianische Kalenderreform von 1582 unter Papst Gregor XIII. (umgesetzt maßgeblich durch den Jesuiten Christophorus Clavius) führte eine genauere Schaltregel ein; die 1891 von Leo XIII. gegründete Vatikanische Sternwarte betreibt heute mit der University of Arizona das Vatican Advanced Technology Telescope (VATT). Carl Friedrich Gauß entwickelte um 1800 die Gaußsche Osterformel zur algorithmischen Berechnung des Osterdatums, die bis heute in kirchlichen und weltlichen Kalenderberechnungen verwendet wird.

Literatur und weiterführende Angebote

Für Prüfungsvorbereitung und Vertiefung gibt es Standardwerke wie Unsöld/Baschek: Der neue Kosmos; Weigert/Wendker/Wisotzki: Astronomie und Astrophysik. Ein Grundkurs (Wiley-VCH, 2010); Bennett u. a.: Astronomie. Die kosmische Perspektive (Hrsg. Harald Lesch, 5. Auflage 2010); Herrmann: dtv-Atlas Astronomie (15. Auflage 2005) sowie Keller: Kompendium der Astronomie (6. Auflage, Stuttgart 2019). Wichtige Zeitschriften sind Sterne und Weltraum (Monatszeitschrift), Sternenbote (österreichisch), Astronomie + Raumfahrt und Orion (Schweiz). Im Netz bietet die NASA ADS eine Datenbank astronomischer Forschungsliteratur, das „Weltraumbild des Tages“ (APOD) eine deutschsprachige Bildseite, und Wikibooks Lern- und Lehrmaterialien zur Astronomie. Es gibt außerdem Videobeiträge der Fernseh-Sendereihe alpha-Centauri, etwa „Warum betreiben wir Astronomie?“ (1998) und „Quo vadis Astronomie?“ (2002).