Heute feiern wir den Welttag der Weltraumforschung:
Es gilt das sinnfreie Feiertagsdekret

Weltraumforschung umfasst die Beobachtung von astronomischen Phänomenen, den Start von Raumsonden zu Planeten, Monden und Asteroiden und die Durchführung von Experimenten an Bord von Raumstationen. In dieser Artikelserie erhaltet ihr verblüffende Infos Rund um die Erforschung des Weltraums:

Meilensteine unseres Verstehens der physikalischen Welt durch die Erforschung des Weltraums

• Was ist Zeit?

Lange schon hatten die Astronomen Pendelschwingungen benutzt, um die Dauer einer Erscheinung zu bestimmen. 1657 schuf Christian Huguyens die erste Pendeluhr, und nun konnte man bald Minuten und Sekunden messen. 1771 wurde in Genf die erste Sternwarte der Schweiz unter der Direktion von Jacques-André Mallet gegründet. Neben meteorologischen Beobachtungen förderte das Institut durch seine Chronometer-Wettbewerbe ab 1790 die Genfer Uhrenindustrie. Erst 1928 wurde vereinbart, als einheitliche Weltzeit „Greenwich Mean Time“ (GMT) zu verwenden, die mittlere Sonnenzeit der Londoner Sternwarte. Auch heute noch orientiert sich die koordinierte Weltzeit „Universal Time Coordinated“ (UTC) an Greenwich, doch wird die UTC nicht mehr von Astronomen bestimmt, sondern von Atomuhren erzeugt.

• Was ist die Erde?

Durch die Orientierung an den Sternen gelang es Magellan mit seiner Weltumrundung im 16. Jhr zu beweisen, dass unsere Erde rund ist.

• Wie funktioniert unser Sonnensystem?

Ab dem 17. Jhr. etablierte sich Nikolaus Kopernikus‚ Beobachtung, dass die Sonne der Mittelpunkt unseres Sonnensystems ist. Johannes Kepler entdeckte durch seine Berechnungen, dass die Bahnen um die Sonne nicht kreisrund sind, wie angenommen, sondern Ellipsen, also flache Kreise.

• Wie sieht unser Sonnensystem aus?

1609 wurde unsere Galaxie die Milchstrasse erstmals von Galileo Galilei erkannt. Beobachtungen von William Herschel und anderen Forschern zeigten, dass sich die Sonne in einem ausgedehnten, scheibenförmigen System befindet, das nach heutiger Schätzung aus ca. 100 bis 300 Milliarden Sternen besteht.

• Wo befinden wir uns?

1919 gelangte Harlow Shapley zu realistischen Abschätzungen der Größe des Milchstraßensystems und zu der Erkenntnis, dass die Sonne nicht im Zentrum der Galaxis sitzt. 1995 bestimmte man exakt die Position unseres Sonnensystems innerhalb der Milchstraße. Es befindet sich 68 Lichtjahre oberhalb der Mittelachse der Milchstraße und ist von deren Zentrum 25.000 Lichtjahre entfernt.

• Was ist unser Universum?

Im 20. Jahrhundert wurde erkannt, dass die Milchstraße nur eine von zahlreichen anderen Galaxien im Universum ist: 1923 bestimmte Edwin Hubble* die Entfernung zum Andromedanebel und stellte fest, dass dieser zu weit entfernt ist, um zu unserer Galaxis zu gehören, also eine eigene Galaxie darstellt. Die Expansion des Universums wurde wenige Jahre danach ebenfalls von ihm beobachtet. Das Hubble Teleskop zeigt nun Jahrzehnte später: das Universum besteht zu 23 Prozent aus Dunkler Materie, zu 72 Prozent aus Dunkler Energie und nur zu 4,6 Prozent aus der sichtbaren Materie (0,4 Prozent steuern Strahlungsteilchen wie Photonen und Neutrinos bei) und wir wissen deshalb: Aufgrund der beschleunigten Ausdehnung des Alls durch die Dunkle Energie währt die kosmische Expansion ewig.

• Wann sind wir?

Das klassische Modell vom Urknall wurde durch die Inflation von Alan H. Guth 1981 ergänzt: An den Urknall schloss sich eine kurze Phase überlichtschneller Expansion an. 2009 bewies das Hubble Teleskop: Die Urexplosion ereignete sich vor 13,7 Milliarden Jahren, die ersten Sterne darin bildeten sich vor 13,5 Milliarden Jahren. Damit war die Guths Theorie bewiesen.

• Wie funktioniert das alles?

Parallel zur kosmologischen Forschung wurden und werden Theorien und Thesen postuliert um auf deren Basis Vermutungen anzustellen. Als wichtigste Vordenker sind hier sicher Edison, Einstein und Higgs zu nennen.

*Hubble selbst setzte sich immer dafür ein, den Physikpreis auch für Astronomen zugänglich zu machen. Als das Kommitee endlich bereit dazu war, konnte Hubble nicht mehr davon profitieren. Er starb kurz bevor ihm der Nobelpreis für Physik des Jahres 1953 verliehen werden konnte.