Uranus - Dr. Christian Pinter - Astronomische Beobachtungstipps

Der in Hamburg geborene Johann Elert Bode sah den siebenten Planeten erstmals von deutschem Boden aus. Er schlug den Namen Uranus dafür vor und suchte alte Sternkataloge nach ihm ab. Dabei stieß er auf Vorbeobachtungen, bei denen Astronomen das Gestirn schon vor dem Entdecker Wilhelm Herschel gesehen hatten - es aber fälschlich für einen Fixstern hielten.

Die prominentesten Vorbeobachtungen stammten von John Flamsteed in Greenwich und Tobias Mayer in Göttingen. Beide erstellten Sternkataloge zur Lösung des sogenannten Längenproblems.

Um Schiffen die Navigation auf hoher See zu ermöglichen und Gebietsansprüche abzusichern, brauchte man die genauen geografischen Koordinaten des jeweiligen Standorts.

Die geografische Breite ließ sich recht einfach bestimmen: Man musste dabei nur den Höchststand eines Sterns mit bekannter Deklination (das ist der Winkelabstand zum Himmelsäquator) über dem Meereshorizont messen. Dieser stellt sich genau in Südrichtung ein. Um die geografische Länge heraus zu finden, bedurfte es zusätzlich zu dieser Gestirnhöhenmessung aber auch der exakten Uhrzeit.

Die Uhren des 17. Jahrhunderts waren an Bord schwankender Schiffe denkbar schlecht zu gebrauchen. Daher versuche man, auch die Uhrzeit vom Himmel abzulesen. Galilei hatte dazu das vorherberechenbare Ein- und Austreten der Jupitermonde in bzw. aus Jupiters Schatten vorgeschlagen. Das klappte an Land, doch auf hoher See war Jupiter kaum im engen Bildfeld des Fernrohrs zu halten.

Also setzte man auf den raschen Mondlauf, erklärte den Erdtrabanten selbst zum Zeiger einer gigantischen Himmelsuhr. Während seines raschen Laufs verändert sich der Abstand des Mondes zu bestimmten Fixsternen in vorausberechenbarer Weise. Vermaßen Seeleute nun diesen Abstand, wussten sie die Uhrzeit. Dieses Verfahren der Monddistanzen sollte das leidige Längenproblem der kolonialen Seefahrt lösen.

Die früheste überlieferte Sichtung des Uranus, so fand Johann Elert Bode, war 1690 in Greenwich gelungen.

Bereits im 17. Jh. gab es Vorschläge, die erwähnten Monddistanzen als Himmelsuhr zu nutzen. Ein in England lebender Franzose nutzte 1674 seine Bekanntschaft mit einer königlichen Geliebten (es gab mehrere vom König verehrte Damen), um den Kontakt zu Charles II. herzustellen. Dieser setzte eine Kommision ein, in die auch der Astronom John Flamsteed berufen wurde.

Das vorgeschlagene Verfahren der Monddistanzen sei grundsätzlich brauchbar, so urteilte Flamsteed. Allerdings wären die Mondbahn (sie ist der vielen Störungen wegen ziemlich verzwickt) und die Sternörter noch bei weitem nicht genau genug bekannt. Also ließ der König eine Sternwarte im Greenwich Park errichten. Sie durfte allerdings nicht allzu viel kosten.

Um Geld zu sparen, nutzte man bestehende Fundamente des Greenwich Castles. Baumaterial stammte von einem abgerissenen Wachturm. Erlöse vom Geschützpulververkauf halfen ebenfalls.

Flamsteed wurde 1675 zum Gründungsdirektor ernannt. Er erhielt zwar ein jährliches Honorar, musste davon aber auch seine Assistenten sowie die noch anzuschaffenden Instrumente der Sternwarte bezahlen.

Sein wichtigster Assistent wurde Edmond Halley. Dieser ließ sich von 1676 bis 1678 auf die Atlantikinsel St. Helena "verbannen", um dort die Örter von fast 350 südlichen Sternen zu bestimmen.

Flamsteed nahm seine Arbeit inzwischen mit einem genauen, aber äußerst unhandlichen Sextanten auf. Ein wirklich verlässlicher Mauerquadrant mit einem Radius von gut zwei Metern wurde erst 1689 installiert. Er war auf den Meridian (also in Richtung Süden) ausgerichtet.

Sehr vereinfacht gesagt, maß man mit diesem Instrument Höhenwinkel während der Merdianpassage eines Sterns. Die dazugehörige Uhrzeit verriet die zweite Sternkoordinate. Flamsteed stellte insgesamt 50.000 Beobachtungen an.

Raubkopien in Flammen

Flamsteed war um größte Genauigkeit bemüht. Er wollte jeden der letztlich 2.935 erfassten Sterne vielfach vermessen, um Fehler möglichst auszuschließen. Daher hielt er die Resultate zurück - auch weil er die mit seinen selbst finanzierten Instrumenten gewonnenen Ergebnisse als persönliches Eigentum betrachtete.

Nicht alle sahen das so. 1712 entschlossen sich Edmond Halley und Isaac Newton, mittlerweile Präsident der Royal Society, die Ergebnisse Flamsteeds zu publizieren - vermutlich mit Billigung der englischen Krone, der Flamsteeds Arbeit sowieso zu zögerlich voran ging. Man wollte endlich Resultate für die koloniale Seefahrt sehen.

So gingen 400 Exemplare von Flamsteeds Sternkatalog quasi als "Raubkopie'" in Druck, ohne Zustimmung des Autors. Dieser zürnte, kaufte 300 Bücher auf und verbrannte diese. Die restlichen 100 fanden ihren Weg in die Bibliotheken verschiedener Astronomen.

John Flamsteed starb 1719. Sein Katalog wurde sechs Jahre später posthum von Mrs. Margaret Flamsteed publiziert: Die Historia Coelestis Britannica. Diese "Britische Naturgeschichte des Himmels" enthielt unter anderem den bis dato besten Sternkatalog aller Zeiten.

Was war "34 Tauri"?

Flamsteed hatte darauf verzichtet, die knapp 3.000 katalogisierten Sternchen zu benennen oder diese wenigstens mit Nummern zu versehen. Er beschrieb allerdings die grobe Lage des Sterns im jeweiligen Sternbilds. Bei der Vielzahl der von Flamsteeds erfassten Objekte musste diese Vorgangsweise antiquiert erscheinen.

Abhilfe schaffte vor allem der französische Astronom Joseph Jérôme de Lalande. In seinem überarbeiteten Flamsteed-Katalog von 1783 verpasste er dessen Sternen Nummern, gefolgt vom lateinischen Genitiv des Sternbilds.

In Flamsteeds epochalen Katalog gibt es einige Eintragungen, die besonderes Interesse verdienen. Dazu zählt unter anderem das (von Lalande so bezeichnete) Sternchen 34 Tauri.

Die entsprechende Katalogseite ist auf der Seite "Vier Uranusjahre - 34 Tauri" der Wiener Arbeitsgemeinschaft für Astronomie (WAA) abgebildet, der entscheidende Eintrag markiert.

Flamsteed gibt hier bei drei Sternen die ungefähre Lage im Stier (Taurus) lateinisch mit in pectore an - was in der "Brust" oder im "Herzen" bedeuten kann. Lalande bezeichnete einen davon als 34 Tauri.

Die Koordinaten in der heute üblichen Zählweise lauten:

Mit dem Desktop-Planetarium GUIDE findet man für 1690 folgende Uranus-Örter sehr nahe von Flamsteeds 34 Tauri (Äquinoktium 1690, gregorianischer Kalender):

Der Planet Uranus stand also am 23. oder 24.12.1690 dort, wo Flamsteed einen Fixstern (später 34 Tauri genannt) festgehalten hatte. Das geschah 91 Jahre vor der tatsächlichen Uranus-Entdeckung durch Wilhelm Herschel.

Hatte Flamsteed am Weihnachtsabend tatsächlich Muße, den Himmel zu durchmustern? Im Vereinigten Königreich galt damals noch der julianische Kalender. Papst Gregor XIII. hatte im Jahr 1582 zehn Tage gestrichen, was zunächst allerdings nur in katholischen Ländern umgesetzt wurde - und nicht in der anglikanischen Kirche.  

Flamsteed und seine Landsleute loggten "unseren" 23. und 24. somit als 13. bzw. 14. Dezember. Das erklärt wohl, warum in der Literatur gelegentlich der 13. Dezember 1690 als Tag der "Vorentdeckung" genannt wird.

In seiner sehr empfehlenswerten Geschichte der Astronomie (Birkhäuser, 1998) nennt Jürgen Hammel jedenfalls den 23. Dezember 1609 als Datum von Flamsteeds misslungener Entdeckung.

Wer möchte, mag sein Teleskop einmal an die entsprechende Stelle des Himmels richten. Koordinaten laut GUIDE: RA: 04h 01m 13.0s  De: +20° 29' 40" (2000)

Wieso übersah Flamsteed den planetaren Charakter des Uranus?

Mit der schwachen Vergrößerung des Teleskops am Mauerquadranten hatte Flamsteed keine Chance gehabt, das winzige Uranusscheibchen als solches zu erkennen.

Diese geringe Vergrößerung erschwerte es außerdem, den grünlichen Farbton des Uranus wahrzunehmen. Farbwahrnehmungen gelingen bei flächig erscheinenden Objekten nämlich leichter als bei punktförmigen, was beim Uranus eine hohe Vergrößerung bedingt.

Die damals noch üblichen, einlinsigen Fernrohrobjektive bildeten außerdem nicht farbrein ab, was farbliche Auffälligkeiten kaschierte. Weil diese chromatische Aberration auch die Messgenauigkeit beeinträchtigt hätte, schenkte man dem Teleskop am Mauerquadranten wohl nur eine kleine Linse mit langer Brennweite. Die bescheidene Öffnung des Teleskops sammelte nicht viel Licht ein, was nächtliches Farbensehen zusätzliche erschwerte.

Aber vor allem suchte Flamsteed ja nicht nach einem bislang unbekannten Planeten. Er wollte vielmehr die Position von mehreren tausend Fixsternen mit größter Genauigkeit erfassen.

Wohl aus diesen Gründen verpasste Flamsteed schließlich die erste Planetenentdeckung seit der Antike - und damit auch den größten Ruhm.

Dezember 2026: Jetzt Flamsteeds Beobachtung selbst nachvollziehen!

Wie Alexander Pikhard (Wiener Arbeitsgemeinschaft für Astronomie) betont, hat Uranus seit Flamsteeds Messung vier Umläufe um die Sonne absolviert.

Der ferne Planet steht knapp vor dem Winterbeginn 2026 praktisch wieder am gleichen Ort, wo ihn Flamsteed sah. Richtet man ein Fernglas oder Teleskop auf die fragliche Himmelsstelle, kann man Flamsteeds Anblick nachempfinden, dem königlichen Astronomen gewissermaßen "über die Schulter" schauen - und das mit 336 Jahren Verspätung.

Hier lesen Sie näheres zu dieser außergewöhnlichen Beobachtungsmöglichkeit.

Der 1723 in Marbach am Neckar geborene Tobias Mayer wollte - wie z.B. John Flamsteed vor ihm - die Navigation zur See mit Hilfe der Monddistanzen verbessern. Zu diesem Zweck erstellte und veröffentlichte er Mondtabellen und ergänzte sie mit einem Sternkatalog.

Dazu visierte er die Fixsterne von der ersten Göttinger Sternwarte aus an. Sie war 1751 auf einem Turm der Stadtmauer errichtet worden. Mayer stattete sie mit einem Mauerquadranten aus. Das ist eine Art großer, exakt vertikal betriebener Winkelmesser, der Gestirnhöhen (oder deren Winkelabstand zum Himmelspol) in Nord-Süd-Richtung misst.

Beim Quadranten ist ein Viertelkreis (360°/4 = 90°) realisiert. Ein Oktant würde nur Winkelmessungen bis 40° (360°/8), ein Sextant bis 60° (360°/6) erlauben. Gleichzeitig erfasst man die Uhrzeit des Sterndurchgangs durch die Nord-Südlinie (Meridian genannt) mit Hilfe einer möglichst genau laufenden Pendeluhr. Letztlich erhält man so die beiden Sternkoordinaten: Die Rektaszension und die Deklination.

Mayers Mauerquadrant entstammte der Werkstatt des englischen Astronomen John Bird. Er maß 6 Fuß (etwa 2 Meter) und gestattete eine vortreffliche Ablesegenauigkeit an seiner Winkelskala. In den Jahren 1756 bis 1758 maß Mayer damit die Positionen von etwa 1.000 Sternen.

Wie Johann Elert Bode heraus fand, hatte Mayer am 25. September 1756 tatsächlich den Uranus angepeilt und seine Position vermessen. Dieser stand damals (nach moderner Grenzziehung) im Sternbild Wassermann. Mayer hatte den Planeten aber bloß für einen Fixstern gehalten, ähnlich wie Flamsteed 66 Jahre zuvor.

Wer möchte, mag sein Teleskop einmal an die entsprechende Stelle des Himmels richten. Koordinaten laut GUIDE: RA: 23h 24m 36.6s  De: -04° 41' 52" (2000)

Manche Astronomen stemmten sich gegen diese neue Methode. Harrisons Chronometer wurden zwar immer kleiner, blieben zunächst aber ziemlich teuer. Daher stand das mittlerweile veraltete Verfahren der Monddistanzen noch länger in Gebrauch.

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