Das Geozentrisches Weltbild

Im geozentrischen Weltbild (altgriechisch γεοκεντρικό geokentrikó „erdzentriert“) steht die Erde im Zentrum des Universums. Mond, Sonne und Planeten umkreisen die Erde geometrisch auf Kurvenbewegungen. Bis zu seiner Ablösung in der Renaissance durch das Heliozentrische Weltbild war es etwa 1800 Jahre lang (200 v. Chr. bis 1600 n. Chr.) die vorherrschende Auffassung.


Geozentrisches Weltbild im Mittelalter aus der Schedelschen Weltchronik um 1493

Beim homozentrischen System als einer der Spielarten der Geozentrik erfolgt die Bewegung der Gestirne in verschiedenen, von innen nach außen konzentrisch angeordneten Sphären. Die Achsen der Kreisbahnen gehen dabei durch das Erdzentrum.[1] Diese Sphären wurden teilweise als durchsichtige Hohlkugeln aufgefasst. Die äußerste Sphäre wird von den Fixsternen besetzt. Nach der Epizykeltheorie steht die Erde zwar weiterhin im Zentrum, die Planeten beschreiben um sie aber keine vollkommene Kreisbahn mehr.

Das geozentrische Weltbild ist nicht identisch mit dem Konzept einer flachen Erde. Seit Aristoteles (384–322 v. Chr.) wurde überwiegend eine Kugelform der Erde im Rahmen eines geozentrischen Weltbildes vertreten. Es ist das Resultat langer systematischer Beobachtungen und exakter Berechnungen.

Griechische Antike
Die Erde im Zentrum

Das geozentrische Weltbild wurde im klassischen Altertum in Griechenland eingeführt und setzte sich gegen frühe Meinungen z. B. des Aristarchos von Samos (310–230 v. Chr.)[2] durch, der meinte, nicht die Erde, sondern die Sonne (Heliozentrisches Weltbild) stehe im Mittelpunkt des Kosmos. Bis zum Ende des Mittelalters war das geozentrische Weltbild in Europa allgemein verbreitet. Auch im alten China und in der islamischen Welt wurde es gelehrt. Ob es bereits vor den Griechen in Mesopotamien vertreten wurde, ist nicht sicher. Das geozentrische Weltbild basiert auf der Annahme, dass die Erde und damit mittelbar auch der Mensch im Zentrum des Universums sei, und dass alle Bewegungen des Mondes, der Sonne und der Planeten geometrisch auf Kurvenbewegungen abliefen um die als ruhend oder um ihre Achse rotierend gedachte Erde. Beim homozentrischen System des Eudoxos von Knidos (ca. 390–338 v. Chr.) findet diese Kurvenbewegung auf Kreisbahnen statt, deren Achsen durch das Erdzentrum gehen und somit perfekt erscheinen.[3] Bereits Apollonios von Perge (262–190 v. Chr.) und Hipparchos (ca. 190–120 v. Chr.) nahmen für ihre Modelle der planetarischen Bewegungen Exzentern und Epizykeln zu Hilfe. Ptolemäus (ca. 100–160 n. Chr.) arbeitete mit Ausgleichspunkten um fiktive, exzentrisch gelegene Punkte unter Einschluss von Exzentern und Epizykeln zu erhalten. Herakleides Pontikos (ca. 390–322 v. Chr.) wird teilweise ein System zugeschrieben, bei dem sich die Planeten Merkur und Venus um die Sonne drehen, die sich ihrerseits wie der Mond und die Fixsternsphäre um die in ihrer Zentralstellung bewahrte Erde dreht.[4] Dies würde einen Kompromiss zwischen dem geozentrischen und dem heliozentrischen Weltsystem darstellen. In der neueren Forschung ist das Weltsystem des Herakleides allerdings heftig umstritten.[5] Die wichtigste Begründung für die Annahme des geozentrischen Weltbildes war die Beobachtung der Schwerkraft, die sich damit erklären ließ, dass alles Schwere seinem natürlichen Ort, dem Mittelpunkt der Welt, zustrebe. Auch Aristoteles war ein einflussreicher Verfechter des geozentrischen Weltbilds. Die Aristotelische Physik verträgt sich aber streng genommen nicht mit den Hilfsannahmen von Exzentern, Epizyklen und Ausgleichspunkten. Am besten harmoniert sie mit der homozentrischen Variante. Von der Sonne und den Planeten nahm man teilweise an, sie bestünden aus einem überirdischen „fünften Element“, der Quintessenz, dessen natürliche Bewegung die Kreisbahn sei.

Ptolemäisches Weltbild

Das Werk des Claudius Ptolemäus Mathematices syntaxeos biblia XIII hat das geozentrische Weltbild für fast 1500 Jahre festgeschrieben. Er verwendete die sogenannte Epizykeltheorie, insoweit wird dann auch vom Ptolemäischen Weltbild gesprochen. Eine Herausforderung für das geozentrische Weltbild war die plötzliche scheinbar rückwärtige Bewegung der äußeren Planeten, beispielsweise des Jupiters, gegen den Sternenhintergrund. Sie führt insgesamt aus der Erdperspektive zu einer scheinbaren Schleifenbewegung des Planeten. Dieses auch als „retrograde Bewegung“ bezeichnete Phänomen tritt gerade dann auf, wenn der Planet der Erde am nächsten ist. Um die astronomischen Beobachtungen mit dem geozentrischen Weltbild in Einklang zu bringen, wurde es notwendig, einen Teil der Himmelskörper auf ihren Bahnen weitere Kreise um diese Bahn ziehen zu lassen. Dies sind die sogenannten Epizykel.[6] Danach bewegen sich die äußeren Planeten in einer Kreisbahn um einen gedachten Punkt, der wiederum die Erde umkreist. Ein Planet bewegt sich zunächst auf einem gleichförmig durchlaufenen Tragekreis (Deferent). Auf diesem rotiert gleichförmig ein zweiter Kreis, der sogenannte Aufkreis (Epizykel). Der Planet selbst läuft gleichförmig auf dem Aufkreis um. Das Zentrum des Aufkreises rotiert gleichförmig um den Mittelpunkt des Tragekreises. Damit stellt sich der von der Erde aus beobachtete Planetenumlauf als Überlagerung dieser Bewegungen dar. Teilweise wurden dann auch noch weitere Bahnen um diese Kreise modelliert. Berechnungen innerhalb dieses Modells waren sehr kompliziert. Durch den Einsatz von etwa 80 solcher Bahnen konnte Ptolemäus die damals möglichen Beobachtungen der Planetenbewegungen in Einklang mit der Geozentrik bringen. Bei der Sonne tritt keine Retrogression auf. Die Ptolemäische Astronomie verknüpfte die Planetenbewegung mit dem Sonnenumlauf unter der Prämisse der Geozentrik und ermöglichte mit ihrem komplexen Modell weitgehend zutreffende Vorhersagen. Im heliozentrischen Weltbild lässt sich die retrograde Bewegung ohne Epizyklen erklären.

Die christlichen Kirchen

Das geozentrische Weltbild war nahe an der alltäglichen Erfahrung des Beobachters und widersprach nicht der Bibel. Die christlichen Kirchen übernahmen und verteidigten es entschieden. Es ging zunächst auf die griechischen Kirchenväter wie zum Beispiel Basilius den Großen (330–379) über. Er behandelte in neun Homilien exegetisch den Schöpfungsbericht und zeichnete ein Naturbild, das unmittelbar an die Antike anknüpfte.[7] Seine Fastenpredigten beeinflussten seinen Freund Ambrosius von Mailand (340–397). Über diesen wurde es auch Augustinus von Hippo bekannt, der ein Schüler des Ambrosius war. Die Originaltexte des Ptolemäus lagen dem Westen im Mittelalter nicht vor, seine und des Aristoteles Theorien waren hauptsächlich durch lateinische Kompendienliteratur bekannt. Die wenigsten Mönchsgelehrten beherrschten überhaupt noch das Griechische. Auch die Scholastiker des 13. Jahrhunderts sahen in der Erde das absolute Zentrum, mit dem die Stellung des Menschen definiert sei. Dagegen befinde sich in der höchsten Sphäre des Himmels das Reich Gottes und der Heiligen: das Empyreum.
Frühneuzeitliche Gegenkonzepte

Das geozentrische Weltbild wurde im Mittelalter und auch in der beginnenden Renaissance nicht hinterfragt. Nachhaltige Zweifel daran kamen erst mit Nikolaus Kopernikus auf, Giordano Bruno und Galileo Galilei wurden schließlich wegen Befürwortung des heliozentrischen Systems des Kopernikus von der Inquisition wegen Häresie angeklagt.
Die Fälle Bruno und Galilei

Kopernikus selbst (De revolutionibus orbium coelestium, 1543) war noch nicht in offenen Widerspruch mit dem Dogma der Kirche geraten, diese war im Geiste der Renaissance seinerzeit durchaus aufgeklärt und interessiert an wissenschaftlicher Erkenntnis. Erst als die Reformation für Rom bedrohlich wurde (Gegenreformation ab 1545), wurden solche Anschauungen zunehmend bekämpft: Stünde die Erde nicht mit Mittelpunkt, stünde folglich auch die Stadt Rom (oder Jerusalem) keinesfalls im Mittelpunkt. Der Willkür der Ansichten wäre nach Standpunkt der katholischen Kirche dann Tür und Tor geöffnet.

Giordano Bruno veröffentlichte 1584 De l’Infinito, Universo e Mondi (Über die Unendlichkeit, das Universum und die Welten), in denen er die Grundkonzepte moderner Kosmologie andachte, darunter, dass alle Sterne auch Sonnen seien und das Weltall unendlich. Er wurde daraufhin hingerichtet. Als Galilei Anfang Januar 1610 als erster mit dem Fernrohr die vier größten Monde des Planeten Jupiter entdeckte, und bewies, dass diese um den Jupiter kreisen, wirkte dies schockierend. Es widerlegte endgültig die Vorstellung, die Erde sei der Mittelpunkt aller Himmelsbewegungen. Auf Anraten des Kardinals Robert Bellarmin wurde im Auftrag des Papstes ein theologisches Gutachten eingeholt, das zu folgenden Ergebnissen kam:

„1. Die Sonne ist der Mittelpunkt der Welt und steht völlig unbeweglich im Raum. Kritik: Nach allgemeiner Auffassung ist dieser Satz philosophisch töricht und absurd, und formal ist er ketzerisch, insofern er der ausdrücklichen Meinung der Heiligen Schrift, wie sie an vielen Stellen aufscheint, widerspricht, und zwar ihrem Wortlaut an sich wie auch den anerkannten Auslegungen dieser Stellen und den Meinungen der Kirchenväter und der Theologie.
2. Die Erde ist weder der Mittelpunkt der Welt noch unbeweglich, sondern bewegt sich als ganze und befindet sich in einer täglichen Bewegung. Kritik: Alle sagen, für diesen Satz gelte in philosophischer Hinsicht das gleiche wie für den vorigen, und hinsichtlich der theologischen Wahrheit ist er zumindest glaubensmäßig irrig.“

– Päpstliches Gutachten 1616[8]


Die Inquisition zwang Galilei zum Widerruf seiner Thesen, mit denen er die Erkenntnis des Kopernikus bejaht hatte, dass sich die Erde um die Sonne drehe. Im 17. Jahrhundert folgten von katholischer Seite noch zahlreiche Versuche, die Geozentrik zu verteidigen. Ein namhafter Hauptvertreter war dabei der Jesuit Giovanni Battista Riccioli, der in Ferrara Professor für Philosophie, Theologie und Astronomie war.[9] Galileis Bücher standen bis 1835 auf dem Index der verbotenen Bücher (Index Librorum Prohibitorum). Erst 1992 wurde er offiziell rehabilitiert, Giordano Bruno erst 2000.

Tycho Brahe

Tycho Brahe identifizierte den gedachten Punkt des Ptolemäus mit der Sonne, blieb aber grundsätzlich noch beim geozentrischen Weltbild. In seinem System kreisen Mond und Sonne um die Erde, die anderen Planeten um die sich bewegende Sonne. Es handelt sich um einen Kompromiss zwischen dem geozentrischen und dem heliozentrischen Weltsystem.
Nachfolgemodelle des geozentrischen Weltbildes
Heliozentrisches Weltbild
→ Hauptartikel: Heliozentrisches Weltbild

Erst durch die Vorarbeiten von Nikolaus Kopernikus und vor allem nachdem Johannes Kepler durch Aufgabe der Theorie der Kreisbewegung zu sehr einfachen mathematischen Gesetzen der elliptischen Planetenbewegung gekommen war, erwies sich das geozentrische Weltbild als überholt. Es wurde durch das letztlich einfachere und mathematisch leichter benutzbare heliozentrische Weltbild ersetzt, das sich etwas später mit Isaac Newtons Gravitations­theorie auch hervorragend theoretisch erklären ließ. Die Unterscheidung zwischen irdischer und himmlischer Materie konnte somit entfallen.

Moderne Kosmologie und Relativität des Beobachtungsortes


Standpunkt des gemeinsamen Schwerpunkts zweier ungleich schwerer Himmelskörper

Die Newtonschen Gesetze führten zu einer weiteren Präzisierung des heliozentrischen Modells. Demnach ist der Mittelpunkt der Sonne nicht das Zentrum des Sonnensystems, sondern rotiert um dessen Baryzentrum (die Sonne „eiert“ etwas um den Schwerpunkt des Sonnensystems). Hauptsächlich durch die Masse des Jupiter liegt es etwa soweit vom Sonnenmittelpunkt entfernt, wie diese Durchmesser hat, also in der Gegend ihrer Oberfläche. Dieser baryzentrische Standpunkt bildet die Basis aller himmelsmechanischen Überlegungen. Aber erst Mitte des 20. Jahrhunderts wurde eine Rechengenaue in der Modellierung des Sonnensystems erreicht, die den heliozentrischen Standpunkt unbrauchbar macht.

Bereits Galileo Galilei hatte gesehen, dass der Nebel der Milchstraße – in der auch unser Sonnensystem liegt – aus Sternen besteht. Der 1738 in Hannover geborene Wilhelm Herschel stellte auf der Grundlage der Beobachtungen von Charles Messier einen Katalog mit 2500 Nebeln zusammen. Diese Gebilde entpuppten sich dann zum größten Teil als Galaxien, ähnlich unserer Milchstraße. Nach der Entdeckung des Aufbaus und der Rotation der Milchstraße konnte auch die Sonne nicht mehr als Mittelpunkt des Universums gelten. Das Massenzentrum unserer Milchstraße wird als galaktisches Zentrum bezeichnet. Daraus folgt, dass die Sonne um dieses Zentrum kreist. Dass die Milchstraße nur eines von vielen rotierenden Systemen ist, geht erst auf Edwin Hubble in den 1920ern zurück.

Der modernen wissenschaftlichen Kosmologie und der Einsteinschen Relativitätstheorie (1905, 1916) zufolge ist kein Punkt im Raum fundamental ausgezeichnet, wodurch sich die Frage nach einem absoluten Zentrum erübrigt.
Heutige Verwendung des geozentrischen Standpunktes

In praktischen Anwendungen können heute je nach Bedarf verschiedene Perspektiven eingenommen werden. Die Mittelpunktsfrage ist rein rechentechnischer Natur, man verlegt ihn dorthin, wo er die brauchbarste Darstellung ergibt.

In der beobachtenden Astronomie, wo es ein zweckmäßiger Zwischenschritt der Rechenverfahren ist, spricht man vom geozentrischen Koordinatensystem (auf den Erdmittelpunkt bezogen) in Abgrenzung zu topozentrischen Anblicksproblemen (denen auf den Oberflächen rotierender Körper), also dem tatsächlichen Standpunkt des Beobachters. In der subjektiven Wahrnehmung des Beobachters auf der Erde bewegen sich Sonne, Mond und Planeten um seinen relativen Beobachtungsstandpunkt (Koordinatenursprung): „Morgens geht die Sonne auf“, und des nachts ebenso die Sterne für den beobachtenden Astronomen. Daher rechnen Nachführungen von Teleskopen oder Steuerungen eines Planetariums streng topozentrisch. Moderne analytische Planetentheorien wie die VSOP oder die Mondtheorie ELP sind in geozentrischer, heliozentischer oder baryzentrischer Fassung ohne und mit relativistischen Effekten ausformuliert, sodass je nach Anwendung in Astronomie und Raumfahrt möglichst wenig Rechenaufwand notwendig ist. Die zwischenzeitlichen Erklärungsversuche kleinerer Schwankungen wie die Epizyklen der Planeten in Bezug zur Erde sind dort dann in Form periodischer Terme enthalten. Besonders die Probleme der erdnahen Raumfahrt (wie Satelliten) werden naturgemäß rein geozentrisch gerechnet und die anderen Himmelskörper, einschliesslich der Sonne, als je nach Fall unterschiedlich genau zu berücksichtigende sich bewegende Bahnstörung aufgefasst. Anwendungen wie die Vermessung des Schwerefeldes der Erde aus Satellitendaten oder GPS-Navigation wären ohne Modell einer feststehenden Erde nicht lösbar. Bei genauer Rechnung ist aber die exakte Lokalisierung des Geozentrums (Erdmittelpunkts) je nach Anwendung zu berücksichtigen (Erdkörpermodelle).

Ungeachtet der wissenschaftlichen Debatten stimmen bei Umfragen in westlichen Gesellschaften regelmäßig 20–30 % der Befragten der Aussage zu, dass „sich die Sonne um die Erde drehe“.[10] Erstaunlicherweise wird diese Aussage – 100 Jahre nach Einsteins Beleg ihrer Zulässigkeit – gerade unter Astronomen als „unwissenschaftlich“ gesehen.[11] Auch in zeitgenössischer populärwissenschaftlicher Fachliteratur wird bis heute das heliozentrische Weltbild oft als „richtig“ genannt.[12]

Siehe auch

Geographike Hyphegesis
Kosmologie des Mittelalters

Quelle - literatur & einzelnachweise