Astronomie in der Antike Mehr Sonne bitte!

Hauptsache gigantisch, lautete das Motto der Römer, selbst wenn sie Sonnenuhren bauten. Sogar das Pantheon soll einer neuen Theorie zufolge dem Studium des Gestirns gedient haben. Zu Meister-Astronomen wurde aber ein anderes Volk der Antike, das Raffinesse vor Größe setzte: die Griechen.

Die Bahnen von Planeten und Sternen zu berechnen, gehörte schon früh zum Repertoire der Menschheit. Um 4800 vor Christus bauten neolithische Bauern nahe der heutigen Stadt Goseck in Sachsen-Anhalt eine Ringgrabenanlage, deren Südtore auf den Sonnenauf- und -untergang zur Wintersonnenwende ausgerichtet waren. Sie gilt als das älteste bekannte Sonnenobservatorium der Welt.

Rund 2200 Jahre später schleppten auf dem britischen Festland engagierte Sonnenbeobachter tonnenschwere Felsbrocken von Wales in die Ebene von Salisbury, um dort die Steinkreise von Stonehenge zu errichten. Zu annähernd gleicher Zeit arbeiteten am anderen Ende der bekannten Welt ägyptische Priester mit einem 365-Tage-Kalender, der auf der Sichtbarkeit des Doppelsterns Sirius basierte. Und um 1000 vor Christus jonglierten babylonische Astronomen bereits so geschickt mit der Berechnung von Himmelsphänomenen, dass sie verlässliche Aussagen über deren Auftreten treffen konnten.

Eine Sonnenuhr zu bauen, ist nicht besonders schwer. Man steckt einen Stock in die Erde und markiert um ihn herum im Verlauf des Tages die Richtung des geworfenen Schattens. Wer das ganze Jahr über auch noch die Positionen der Schattenspitze festhält, weiß dann im kommenden Jahr genau, wann der Sommer seinen Höhepunkt erreicht hat und ab wann die langen Nächte des Winters wieder kürzer werden.

Tag- und Nachtgleiche im Pantheon

Auch die Römer bauten Sonnenuhren. Aber sie sind nicht gerade dafür bekannt, dass sie sich mit Stöcken in der Erde behalfen, wenn sie stattdessen auch einen Prachtbau in die Landschaft stellen konnten. Kaiser Augustus nahm zum Zweck der Vermessung des Jahres einen fast 30 Meter hohen Obelisken, den er nach einem erfolgreichen Feldzug den Ägyptern stibitzt hatte. Der wurde zum Zeiger seiner monumentalen Sonnenuhr auf dem Marsfeld in Rom - weithin für jeden sichtbar.

Doch es ging noch größer. Unweit der augustäischen Anlage ließ der Feldherr und Politiker Marcus Agrippa 27 bis 25 vor Christus das Pantheon errichten - ebenfalls zu Ehren des Augustus. Zwar steht heute in Rom nur noch der Wiederaufbau des Tempels aus dem Jahr 128 nach Christus - der ist aber wohl dem ersten Entwurf in seinen Grundzügen ähnlich. Und war - wie der neuseeländische Archäologe Robert Hannah in seinem gerade erschienenen Buch "Time and Antiquity" ausführt - möglicherweise ebenfalls eine überdimensionale Sonnenuhr.

Da weder Wände noch Kuppel Markierungen für besondere Daten tragen, sind Forscher erst in den vergangenen Jahren auf diese Möglichkeit aufmerksam geworden. Der Bau gilt gemeinhin immer noch als Tempel für "alle Götter", wie die Übersetzung des griechischen Wortes "Pantheon" lautet. "Kein Wunder - antike Sonnenuhren kamen meistens ohne Gebrauchsanweisung", verteidigt Hannah die Sonnenuhr-Theorie. "Sie waren Teil der Kultur und benötigten keine Erklärung."

Von außen wirkt das Gebäude klobig. Tritt man aber durch den Vorbau in den 43 Meter hohen Kuppelsaal, wird das Ausmaß des Tempels vollends klar. Die geräumige Leere ohne tragende Pfeiler wirkt auch auf heutige Betrachter noch überwältigend. Beleuchtet wird der Raum einzig durch ein Loch im Dach, das "Auge". Durch ihn fällt ein Sonnenstrahl, der als Lichtpunkt auf der Wand den Tageslauf der Sonne nachzeichnet - der Finger der Sonnenuhr.

Während des Winterhalbjahres wandert der Lichtpunkt innen im Kuppeldach entlang. Wenn aber im Sommerhalbjahr die Strahlen in einem steileren Winkel einfallen, bewegt er sich über die Wände und den Fußboden. Nur zweimal im Jahr, an den beiden Tag- und Nachtgleichen, überstreicht das Mittagslicht die Nahtstelle zwischen Wand und Kuppel - und fällt dabei durch ein Gitter über der Tür in den Vorraum.

Römische Größe und griechische Raffinesse

Die Römer mochten es groß und pompös, die Griechen ersannen hingegen immer kleinere und vor allem viel raffiniertere Instrumente zur Vermessung des Himmels. 206 vor Christus verfasste der damalige Direktor der Bibliothek von Alexandria und Brieffreund des Archimedes, Erathosthenes von Kyrene, einen Katalog mit 675 Sternen und berechnete mit Hilfe von Sonnenuhren den Erdumfang. Dazu maß er den Unterschied im Einfallswinkel der Sonnenstrahlen und verrechnete diesen mit der ihm bekannten Distanz zwischen den beiden Stätten Alexandria und Syene, dem heutigen Assuan. Er kam auf 252.000 Stadien (rund 40.384 Kilometer) - und lag damit nur 384 Kilometer daneben.

Um den Lauf der Sterne noch genauer messen zu können, arbeitete Eratosthenes mit einer Armillarsphäre, wie sie in einfacher Form wohl auch schon seine babylonischen Kollegen benutzt hatten. Solch ein Modell des Sternenhimmels besteht aus einer variierenden Anzahl von Ringen auf einer Kugeloberfläche, die man gegeneinander verdrehen kann. Jeder Ring steht für eine bestimmte Bahn: zum Beispiel der Sonnenstand zu den Tagundnachtgleichen (Äquinoktien), die Wendekreise des Krebses und des Steinbocks oder die Polarkreise.

Präzession der Erdachse gemessen

Der Betrachter denkt sich dabei in den Mittelpunkt des Gebildes. Mit der Armillarsphäre bekamen Astronomie und Navigation ihr wohl wichtigstes Messinstrument für die kommenden Jahrhunderte. Noch die Portugiesen setzen im 15. Jahrhundert ein solches Modell des Sternhimmels auf ihre Nationalflagge als Symbol für ihre Entdecker- und Reisetätigkeiten in aller Welt.

Im Vergleich zu den komplizierten Ringen der Armillarsphäre mutete ein anderes Gerät geradezu genial einfach an: die Dioptra. Sie ist eine Erfindung des Hipparchos (etwa 190 bis 120 vor Christus). Der Astronom, Mathematiker und Geograf gilt als der Vater der wissenschaftlichen Astronomie. Von Rhodos aus beobachtete er die Sterne, stellte dabei als erster die Richtungsänderung der Erdachse fest (Präzession). Er berechnete die Dauer eines Jahres bis auf 6,5 Minuten genau und katalogisierte etwa 900 Sterne geordnet nach Helligkeit.

Die Dioptra des Hipparchos besteht aus einem Stab mit einer Skala, auf den ein rundes Plättchen aufgezogen ist. Den Stab richtet der Betrachter auf das zu vermessende Objekt. Dann verschiebt er das Plättchen so lange, bis es das Objekt vollständig bedeckt. An der Skala lässt sich dann der Winkeldurchmesser ablesen. Die Dioptra ist ein Vorgänger des Theodoliten, der noch heute in der Vermessungstechnik im Einsatz ist.

Nur unwesentlich später tauchte in den Astronomie-Schulen der Astrolab auf - eine Konstruktion aus gegeneinander verschiebbaren Scheiben, mit denen man mit Hilfe von Uhrzeit und Datum die Positionen von Sternbildern bestimmen kann. Spätere arabische Quellen schrieben seine Erfindung - wohl zu Unrecht - dem alexandrinischen Sternbeobachter Ptolemaios (circa 100 bis 160 nach Christus) zu. Angeblich ließ jener während eines Eselrittes einen Himmelsglobus fallen. Das Tier trat drauf und quetschte das Himmelsgewölbe in zwei Dimensionen zusammen - fertig war der Astrolab.

Die Scheiben wurden noch durch Markierungen zur Winkelmessung ergänzt, die wiederum Aufschluss über die geografische Position gab, auf der sich der Beobachter gerade befand - eine äußerst nützliche Hilfe zum Beispiel bei langen Reisen oder Seefahrten. Damit war das Standardset der astronomischen Geräte schon im alten Griechenland komplett. Und sollte es für lange Zeit bleiben. Den Astrolab konnte in der Navigation erst im 18. Jahrhundert der Sextant verdrängen. Die Römer mögen zwar mit der Sonnenuhr des Augustus und dem Pantheon die imposanteren Messgeräte gebaut haben als ihre griechischen Vorgänger - essentiell Neues erfunden haben sie jedoch nicht.

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