Astronomia nova
Kepler erbte 1601 von Tycho Brahe eine Fülle von sehr genauen Datenreihen über die gemessenen Positionen der Planeten am Fixsternhimmel. Wie das nebenstehende Bild beispielhaft zeigt, bewegen sich die Planeten gegenüber dem Fixsternhimmel nicht nur mit variierender Geschwindigkeit und Höhe über dem Horizont, sondern zeitweise auch rückläufig in einer Art Schleife. Das liegt nach dem heliozentrischen Weltbild zum Teil daran, dass die Erde, von der die Bewegungen der Planeten aus beobachtet werden, selbst die Sonne umkreist, und zum Teil an der jeweils speziellen Bahnbewegung jedes Planeten.
Im Gegensatz zu Brahe glaubte Kepler an ein heliozentrisches System wie von Kopernikus vorgeschlagen. Er machte aber insofern einen entscheidenden weiterführenden Schritt, als er den Bezugspunkt der Planetenbewegung in der Sonne selbst sah anstatt in einer fiktiven mittleren Sonne, wie sie bisher angenommen werden musste, um die seit dem Altertum vorherrschende Erklärung durch gleichförmig durchlaufene Kreisbahnen durchführen zu können. Dies war auch motiviert durch das Werk des englischen Arztes William Gilbert De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure („Über den Magneten, Magnetische Körper und den großen Magneten Erde“), das 1600 erschienen war. Auf diese Weise gelangte er zu der Auffassung, die Sonne übe eine in die Ferne wirkende Kraft aus, die mit wachsender Entfernung abnehme und die Planeten auf ihren Umlaufbahnen halte, die Anima motrix. Dies war zu Keplers Zeit ebenso spekulativ wie seine andere Vermutung, dass zwischen den Radien der Planetenbahnen und denen der platonischen Körper ein innerer Zusammenhang bestehe.
Ausgehend von diesen Grundsätzen verbrachte Kepler zwanzig Jahre mit sorgfältigen Versuchen und Überprüfungen, um eine mathematische Beschreibung der Planetenbewegungen zu finden, die zu den beobachteten Daten passt. Kepler konzentrierte sich zunächst darauf, die Marsbahn zu verstehen, und erreichte dies auf einem Umweg. Zuerst ermittelte er eine genauere Beschreibung der Erdbahn, indem er aus Tychos Beobachtungen diejenigen Tage auswählte, an denen der Mars von der Sonne aus stets am gleichen Punkt seiner Bahn stand, die Erde aber an verschiedenen. Dabei kam er ohne genaue Kenntnis der wirklichen Abstände der Planeten voneinander und von der Sonne aus, weil seine geometrische Analyse nur deren Verhältnisse benötigte. So gewann er, ohne die genaue Umlaufbahn des Mars zu kennen, eine hinreichend genaue Beschreibung der ganzen Erdbahn. Diese nutzte er zur Auswertung aller weiteren Beobachtungsdaten des Mars und konnte daraus dessen Bahn und Laufzeiten bestimmen. So fand er nach etwa zehn Jahren die ersten beiden der drei später nach ihm benannten Planetengesetze: Die Planetenbahn ist eine im Raum feststehende Ellipse mit der Sonne in einem Brennpunkt, und die Geschwindigkeit des Planeten variiert entlang seiner Bahn so, dass eine von der Sonne zu einem Planeten gezogene Strecke in gleichen Zeiträumen gleiche Flächen überstreicht.
Diese beiden Gesetze veröffentlichte er im 1609 erschienenen Werk Astronomia Nova (Neue Astronomie) bei Gotthard Vögelin in Heidelberg.[1][2] Der erste dokumentierte Leser des Buchs war Keplers Briefpartner Nicolaus von Vicken.[3]
- ↑ Hans-Dieter Dyroff: Druck der Astronomia Nova von Johannes Kepler: Gotthard Vögelin: Verleger, Drucker, Buchhändler. Diss. Univ. Mainz 1962. 1962 (Abstract. (Memento vom 28. Mai 2012 im Internet Archive). In: Ub-Uni-Heidelberg.de. [abgerufen am 19. April 2024]).
- ↑ Joachim Heintze, Maarten DeKieviet und Jörg Hüfner: Geschichte der Physik an der Universität Heidelberg. Heidelberg University Publishing, Heidelberg 2019, S. 43, doi:10.17885/heiup.441.
- ↑ H. Darrel Rutkin: Celestial Offerings: Astrological Motifs in the Dedicatory Letters of Kepler’s Astronomia Nova and Galieo’s Sidereus Nuncius. In: William R. Newman, Anthony Grafton (Hrsg.): Secrets of Nature. Astrology and Alchemy in Early Modern Europe. MIT Press, Cambridge/London 2001, S. 133–172.