Die Entfernung zur Sonne wird neu bestimmt

Die Astronomische Einheit basiert auf der Entfernung der Erde zur Sonne. Sie ist nun neu festgelegt worden. Womit eine ellenlange Debatte zu ihrem Ende kommt.

Rolf App
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Acht Minuten braucht das Licht der Sonne, um zur Erde zu gelangen. (Bild: ky/Jean-Christophe Bott)

Acht Minuten braucht das Licht der Sonne, um zur Erde zu gelangen. (Bild: ky/Jean-Christophe Bott)

Wie weit ist es bis zur Sonne? Jahrtausende hat man beobachtet, dann gemessen – und immer blieb die Sache irgendwie ungenau. Jetzt aber setzt die Internationale Astronomische Union einen Schlusspunkt, indem sie einen festen Wert bestimmt. Nämlich 149 597 870 700 Meter.

Eratosthenes vermisst die Erde

Wie kommt sie darauf? Werfen wir einen Blick zurück. Als erster tätig geworden ist Aristarch von Samos. Er nutzt für die Himmelsbeobachtung jene Geometrie, auf die sich auch Eratosthenes stützt. Eratosthenes lebt um 280 bis 200 vor Christus im seit Alexander dem Grossen griechisch beherrschten Ägypten, wo er die Bibliothek von Alexandria leitet, und nutzt die von den Ägyptern gut vermessene Landschaft entlang des Nils, um den Umfang der Erde zu bestimmen.

Eratosthenes weiss, dass es von Syene – dem heutigen Assuan – im Süden nach Alexandria im Norden ziemlich genau 800 Kilometer sind. Am Tag der Mittsommerwende wirft ein senkrecht stehender Stab in Assuan keinen Schatten, die Sonne steht also präzis senkrecht.

In Alexandria aber misst man einen Einfallswinkel von 7,2 Grad. Daraus lässt sich ein Erdumfang von ungefähr 40 000 Kilometer errechnen – in Tat und Wahrheit sind es 40 075 Kilometer.

Diese Messung ist also ziemlich genau gewesen – im Unterschied zu jener, die Aristarch von Samos vornimmt, der zwischen etwa 310 bis 230 vor Christus lebt. Aristarch von Samos will das Distanzverhältnis von Sonne und Mond bestimmen, dazu misst er den Winkel zwischen ihnen bei Halbmond. Sein Fazit: Die Sonne muss mehr als 18mal, aber weniger als 20mal so weit entfernt sein wie der Mond. In Wirklichkeit sind es aber 390mal – ein Wert, den Aristarch so deutlich verfehlt, weil es um sehr kleine Winkelabstände geht.

Neunzehn Jahrhunderte dauert es, bis Johannes Kepler aufgrund seiner Untersuchung zeigt, dass der von Aristarch angegebene Wert um ein Vielfaches zu klein sein muss. Weil sich aus Keplers Gesetzen aber nur das Verhältnis der Planetenbahnen um die Sonne ergibt, ist ein absoluter Massstab erforderlich, um daraus Entfernungen zu machen.

Beobachten und messen

Als solcher Massstab bietet sich die Entfernung der Erde zur Sonne an, im 19. Jahrhundert dann Astronomische Einheit genannt. Um sie zu ermitteln, werden nun detaillierte Beobachtungen etwa von Venusdurchgängen vor der Sonne ausgewertet. Den eigentlichen Durchbruch in der Vermessung des Sonnensystems allerdings bringt erst in den 1960er-Jahren die Radioastronomie. Nun ist es möglich, Radiopulse zu Planeten oder Asteroiden zu schicken und zu messen, wann sie zurück sind. 1964 wird daraus ein Wert von 149 600 000 Kilometer für die Distanz zur Sonne errechnet.

Die ideale Kreisbahn

Allerdings sind die Astronomen nun genauer als die Natur, weil die Bahn der Erde leicht elliptisch verläuft und überdies durch den Einfluss anderer Planeten – insbesondere des Jupiters – immer wieder gestört wird. 1976 konstruiert man deshalb eine ideale Kreisbahn eines Objekts vernachlässigbarer Masse, dessen Umlaufzeit ein Jahr beträgt. Allerdings muss dazu das Jahr präzis definiert werden, und es muss eine Konstante eingeführt werden.

Längerfristig zu überzeugen vermag das nicht. Deshalb hat die Internationale Astronomische Union jetzt einen neuen radikalen Versuch unternommen: Die Astronomische Einheit wird zum festen Zahlenwert, der sich auf die besten Messwerte unter der vorherigen Definition stützt.

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