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Es war vermutlich nicht nur die Neugier alter Völker bezüglich Tag und Nacht und Sonne, Mond und Sternen, die zu der Beobachtung der Himmelsphänomene führte. Der Ursprung der Astronomie lag wohl eher in der Notwendigkeit, genau die Zeitpunkte für die Saat und die Ernte zu bestimmen sowie Richtungen und Standorte auf langen Reisen festzustellen. Siehe Archäoastronomie Die richtige Deutung der Himmelsphänomene war für Saat und Ernte von unerschöpflichem Wert. Den alten Völkern zeigte der Himmel viele regelmäßige Erscheinungen. Die helle Sonne, die den Tag von der Nacht trennte, ging jeden Morgen im Osten auf, bewegte sich während des Tages über den Himmel und ging im Westen, in der beinahe entgegengesetzten Richtung, wieder unter. Nachts waren Tausende von Sternen zu sehen. Wie die Sonne bewegten auch sie sich auf regelmäßigen Bahnen. Dauerhafte Sterngruppen schienen um einen festen Punkt am Himmel, den nördlichen Himmelspol, zu rotieren. Diese Gruppierungen nannte man Sternbilder. In der nördlichen gemäßigten Zone bemerkten die Menschen, dass Tag und Nacht unterschiedlich lang waren. An langen Tagen ging die Sonne im Nordosten auf und stand mittags hoch am Himmel. An den Tagen mit langen Nächten ging die Sonne im Südosten auf und stieg nicht so hoch. Beobachtungen von Sternen, die nach Sonnenuntergang im Westen oder vor Sonnenaufgang im Osten zu sehen sind, zeigten, dass sich die Position der Sonne zu den Sternen allmählich ändert. Wahrscheinlich entdeckten zuerst die Ägypter, dass sich die Sonne in ungefähr 365 Tagen und Nächten vollständig um die Kugel mit den Fixsternen dreht.
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In die zwölf Tierkreiszeichen, nämlich Steinbock, Wassermann, Fische, Widder, Stier, Zwillinge, Krebs, Löwe, Jungfrau, Waage, Skorpionund Schütze, teilte Ptolemäus im 2. Jahrhundert n. Chr. die Bahn von Sonne, Mond und Planeten ein.
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Weiteren Untersuchungen zufolge bewegten sich Sonne, Mond und fünf helle Planeten auf einer engen Bahn namens Tierkreis über die Sternenkuppel. Der Mond durchquert den Tierkreis schnell und überholt dabei die Sonne alle 29,5 Tage. Dieser Zeitraum wird synodischer Monat genannt. Sternbeobachter in alten Zeiten versuchten, die Tage und Monate oder Jahre in ein zusammen- hängendes Zeitsystem, den Kalender, zu bringen. Da weder ein vollständiger Monat noch ein vollständiges Jahr eine ganze Zahl von Tagen umfassen, ordneten die Verfasser von Kalendern den Monaten eine verschiedene Anzahl von Tagen zu. Im Durchschnitt entsprachen diese Daten auf lange Sicht fast den tatsächlichen Werten. So sieht der moderne Kalender 97 Schaltjahre in einem Zeitraum von 400 Jahren vor. Dadurch hat ein Jahr durchschnittlich 365,2425 Tage, was ziemlich genau dem astronomisch bestimmten Wert von 365,2422 entspricht. Die Sonne und der Mond durchziehen den Tierkreis immer von Westen nach Osten. Im Gegensatz dazu bewegen sich die fünf hellen Planeten – Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn, die sich im Allgemeinen vor dem Hintergrund der Sterne auch nach Osten bewegen – unterschiedlich lange nach Westen oder rückläufig. So sieht es aus, als würden die Planeten ihren Kurs nach Osten unberechenbar gestalten und Schleifen auf ihrem Weg einlegen. Seit dem Altertum glaubten die Menschen, Ereignisse am Himmel, besonders die Bewegungen der Planeten, wären mit ihrem eigenen Schicksal verbunden. Dieser Glaube führte zur Astrologie und zur Entwicklung von mathematischen Schemata für die Vorausberechnung von Planetenbewegungen.
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