Wenn sich der Weltraum in alle Richtungen ausdehnt, was befindet sich dann unter der Erde?
Gibt es eine Schildkröte, die vier Elefanten trägt, auf denen die Erde ruht? Oder ist es vielleicht ein riesiger Titan, der den gesamten Planeten auf seinen Schultern trägt? Hier erklären wir es.
Vor kurzem habe ich einen dieser Artikel gelesen, die auf Facebook erscheinen, dessen Hauptbild eine auf den Kopf gestellte Weltkarte war. Eine Initiative, die seit langem von den Menschen in Argentinien gefördert wird und vorschlägt, dass der Norden zum Süden wird.
Über die Implikationen dieser Idee hinaus begann ich darüber nachzudenken, aus welchem astronomischen Grund wir den Norden als oben und den Süden als unten wählen. Mit anderen Worten: Wann wurde entschieden, dass die Ausrichtung so sein sollte?
Bei einer kurzen Online-Recherche habe ich herausgefunden, dass die am meisten akzeptierte Antwort auf eine Konvention zurückzuführen ist, die von alten europäischen Seefahrern und Händlern verwendet wurde und schließlich mit der Entwicklung der Mercator-Karte endgültig etabliert wurde.
Ein etwas wissenschaftlicherer Grund könnte sein, dass seit knapp 13.000 Jahren ein Stern fast perfekt mit der Rotationsachse der Erde ausgerichtet ist: Polaris im Sternbild Ursa Minor, der den sogenannten himmlischen Nordpol markiert.
Mit anderen Worten: Unser „Nordstern“ existiert schon lange genug, dass wir ihn als Referenz für die Navigation oder Orientierung auf fast 68 Prozent der Erdmasse verwenden können, die auf dieser Seite des Äquators existiert. Gut, aber was befindet sich dann unter der Erde?
Runter oder hoch?
Abgesehen von einer mehr oder weniger dunklen Periode in Bezug auf die Wissenschaft, und ich sage „mehr oder weniger“, weil es laut einigen Verfechtern des Mittelalters tatsächlich einige Fortschritte gab, insbesondere empirische in Bezug auf die Medizin. Zu dieser Zeit glaubte man, dass die Erde flach sei.
Das Bild, das vielen von uns in der Grundschule gezeigt wurde, war das einer Scheibe, die von Elefanten getragen wurde, die wiederum auf einer Schildkröte standen. Ein ganz anderes Bild als das des Titan Atlas, der laut den Griechen mehrere Jahrhunderte zuvor für alle Ewigkeit einen Globus auf seinen Schultern trug.
Auf diesen Bildern war es relativ einfach zu erkennen, wo „unten“ war. Man nahm dies als Boden, auf dem die Schildkröte oder Titan stand, und das war es dann auch schon. In der Renaissance tauchten jedoch erneut Fragen auf: Wie können wir die Kugelform der Erde überprüfen? Was befindet sich unter uns?
Im strengen Sinne der Frage befindet sich unter uns das Zentrum der Erde, und das war's. Beobachten wir weiter die Sterne! Aber warum hier aufhören und nicht weiter erforschen, was jenseits, auf der anderen Seite des Planeten, unterhalb des Sonnensystems liegt? Ist es überhaupt möglich, diese Frage zu stellen?
Hoch oder runter?
Ein sehr schöner Satz, den mir meine Doktorandin, Dr. Deborah Dultzin, in Bezug auf astronomische Beobachtungen und Messungen hinterlassen hat, lautet wie folgt:
Denken wir einmal darüber nach, was sie damit gemeint hat. Da die Begriffe „oben“ und „unten“ nur dann funktionieren, wenn wir einen Bezugsrahmen haben, können wir diese Frage nicht so einfach beantworten, wenn wir uns eines Tages im Weltraum verirren sollten. Vielen Dank, liebe Astronomen!
Wenn wir durch ein Teleskop beobachten, ändert sich aufgrund des optischen Weges, den das Licht beim Durchgang durch oder bei der Reflexion an Linsen und Spiegeln in unserem Instrument zurücklegt, zwangsläufig die Richtung, und was aus unserer Perspektive unten oder rechts ist, erscheint oben und links.
In der Astronomie lösen wir dieses Problem in der Regel ganz einfach. Wir legen einen festen Bezugspunkt für jeden Beobachter auf der Erde fest und weisen von dort aus, je nach Blickrichtung, Werte als positiv oder negativ zu.
Im Allgemeinen finden Bewegungen auf einer großen Kugel statt, sodass unter Verwendung mathematischer Konventionen alles, was sich gegen den Uhrzeigersinn bewegt, als positiv angesehen wird, genauso wie die Bewegung vom Äquator (unten) zum Nordpol (oben) ebenfalls das gleiche Vorzeichen hat.
Keine Privilegien im Universum
In früheren Beiträgen haben wir die Erhaltung des Drehimpulses behandelt, jenes physikalische Prinzip, das dafür sorgt, dass sich rotierende Objekte schneller drehen, wenn sie kurz sind, oder langsamer, wenn sie lang sind, wie beispielsweise die Arme und Beine oder die Röcke von Balletttänzern.
Dies geschieht auch bei der Entstehung eines Sterns, wie wir im Artikel über Herbig-Haro-Objekte erläutert haben, aber was bestimmt die Drehrichtung? Das wissen wir nicht. Jede kleine Störung oder jeder externe Sternwind kann ihn in eine beliebige Richtung drehen lassen. Es gibt keine Privilegien im Universum.
Das Faszinierende am Sonnensystem ist, dass sich die meisten Planeten in derselben Richtung drehen, wenn wir sie von „oben“ oder senkrecht zur Ekliptik vom himmlischen Norden aus betrachten. Mit Ausnahme von Venus und Uranus, von denen man annimmt, dass sie große Einschläge erlitten haben, drehen sich die meisten gegen den Uhrzeigersinn (nach links).
Wenn wir weitergehen, finden wir die Galaxienebene, der wir ebenfalls einen Norden und einen Süden zuweisen, die der Einfachheit halber fast perfekt mit unseren zuvor zugewiesenen Punkten übereinstimmen.
Also… was befindet sich darunter? Das Einzige, was wir mit Sicherheit beantworten können, ist: „Es ist voller Sterne!“