Lehrmittelsammlung MINT - außerschulische Projekte
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Universalität: In der Physik lehrt man seit Newton, dass alle Bezugssysteme äquivalent sind, d.h. Newton propagierte eine Universalität der Physik.

Anders formuliert: Überall im Universum gelten die gleichen Naturgesetze und wir dürfen für unsere mathematischen Beschreibungen der Welt unser Koordinatensystem ganz beliebig wählen. Die Naturgesetze gelten in jedem Fall - egal, ob wir den Koordinatenursprung in die Sonne oder in die Erde legen oder auf alpha Centauri.

 Was heißt das?

In der Astronomie ist dieses Wissen latent schon seit Jahrhunderten verankert. Wir benutzen nämlich mehrere verschiedene Koordinatensysteme, die sich relativ zu einander bewegen: das Horizontsystem und das Äquatorsystem sind die wichtigsten davon. 

Beim Horizontsystem liegt der Ursprung aller Koordinaten im Beobachter selbst. Die Grundebene des Systems ist sein lokaler Horizont. Gemessen wird dann die Sternkoordinate "Azimut"(winkel) als Abstand von Süd nach West, also in Richtung der täglichen scheinbaren Drehung des Himmels. In Folge dieser Drehung ändert sich auch die Höhe h des Sterns über lokalen Horizont des Beobachters.

 

 

Äquatorsysteme

Will man langfristig stabile Sternkoordinaten angeben, dann misst man besser ihren relativen Abstand zu einander oder zu einer (fiktiven) mitgedrehten Linie am Himmel. Hierfür bietet sich an, den Erdäquator an als Himmelsäquator an die gedachte Himmelskugel zu projizieren:

 

 

Auf dem Himmelsäquator kann man dann entweder wiederum einen fiktiven Punkt als Nullmeridian definieren. Hierfür bieten sich zwei ausgezeichnete Punkte an, nämlich die Schnittpunkte des Himmelsäquators mit der scheinbaren Sonnenbahn, der Ekliptik. Sie sind beide nicht durch helle Sterne markiert, aber die Sonne steht dort einmal pro Jahr. Man wählte den Frühlingspunkt als Startpunkt der Zählung. Von da ab zählt man in Richtung des scheinbaren Jahreslaufs der Sonne, also vom Frühlingspunkt nach Osten und nennt diese Koordinate "Rektaszension" α (lat. für "richtiger Aufstieg"), also tatsächliche/ wahre/ richtige Aufstiegsrichtung der Sonne im Jahreslauf.

Man kann den lokalen Azimutwinkel in das Äquatorsystem transformieren und erhält dann als Koordinate den Stundenwinkel τ, der also von Süden nach Westen gezählt wird. Die Sternzeit θ ist die Summe aus Rektaszension und Stundenwinkel, wie man an den Vektoren in der obigen Zeichnung leicht einsieht.

 

Wir lernen: 

Aufgrund der Äquivalenz der Bezugssysteme (beide sind erlaubt, keins ist physikalisch "bevorzugt") ist es in manchen Zusammenhängen erlaubt, geozentrisch zu denken.

Jeder einzelne Beobachter auf der Erde hat das Gefühl, Zentrum der Himmelskugel zu sein, aber jeder sieht sie ein bißchen anders.

Entfernen wir uns einen Schritt von der Erde und betrachten sie von außen, dann erscheint uns das Zentrum der Erde als Zentrum der Himmelskugel.

Das heißt nicht, dass das heliozentrische Bild unseres Sonnensystems falsch wäre und es heißt auch nicht, dass das Universum einen Mittelpunkt hätte, sondern es heißt nur, dass wir von der Erde aus nicht unterscheiden können, dass irgendein Punkt als Zentrum mehr ausgezeichnet wäre als ein anderer. (das überlegten sich Philosophen bereits seit der Antike)

 

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