Die Erde dreht sich - das ist heute allgemein bekannt, konnte aber lange Zeit nicht bewiesen werden. Früher glaubten die Menschen, die Erde sei eine Scheibe und der Mittelpunkt des Universums. Sonne, Mond und Sterne, dachten sie, würden sich um sie drehen. Die Vermutung, dass die Sonne das Zentrum unseres Planetensystems ist und dass die Erde sich bewegt, setzte sich erst im Laufe 17. Jahrhunderts allmählich durch. Nun wurde nach Wegen gesucht, die Rotation (also die
Drehbewegung) der Erde zu beweisen. Das war nicht einfach, denn alles, was sich auf der Erdoberfläche befindet, dreht sich natürlich mit. Und von oben auf die Erde gucken konnte man noch nicht. Schließlich kam der französische Physiker Jean Bernard Léon Foucault (1819 - 1868) auf die Idee, für die Beweisführung ein Pendel einzusetzen. Das war im Jahr 1851.
Warum ein Pendel?
Bei einem Pendel hängt ein (schwerer) Gegenstand - eine Kugel zum Beispiel - an einem
Seil oder Draht von einem Punkt in der Höhe herab. Von dort aus kann das Pendel in jede Richtung frei hin und her schwingen, ohne mit der Erdoberfläche verankert zu sein. Drehbewegungen der Erdoberfläche können nicht auf das Pendel übergehen. Dafür haben andere für Foucaults Versuch teils nützliche physikalische Gesetze Einfluss auf die Pendelbewegung:
Die Schwerkraft sorgt dafür, dass das Pendel gerade runter hängt. Pendelt es, bremst die Reibung der Luft das Pendel allmählich ab, bis es irgendwann ganz zur Ruhe kommt. Dabei haben Länge und Gewicht des Pendels einen entscheidenden Einfluss. Je schwerer, vor allem aber je länger das Pendel ist, desto langsamer und länger schwingt es. Dass das Pendel langsam schwingt, war Foucault wichtig. Denn die Reibung der Luft war so geringer - das Pendel pendelte länger.
Seine Schwingungsebene - also die Richtung, in der das Pendel hin und her schwingt - ändert es dabei aber nicht. Der Grund dafür ist die so genannte Trägheit. Ihr ist es zu verdanken, dass das Pendel stur auf einer geraden Bahn hin und her schwingt. Sie besagt, dass das Pendel ohne Einwirkung von außen (z.B. wenn man es anstoßen würde) die Richtung nicht ändert. So aber sah es aus, als Foucault 1851 in Paris sein 67 Meter langes Pendel der Öffentlichkeit vorstellte. Es scheint beim Pendeln im Uhrzeigersinn zu wandern.
Zur Verdeutlichung: Sah es erst so aus, als würde das Pendel von rechts nach links schwingen, bewegte es sich nach einer Weile von oben nach unten.
Da das aber wegen der physikalischen Gesetze nicht möglich war, gab es nur eine Erklärung: es ist nicht das Pendel, das seine Richtung ändert, es ist der Boden! Sie dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn. Damit gelang Foucault der Nachweis, dass die Erde sich dreht.
Die Erde dreht sich an einem Tag einmal um sich selbst. Um das besser zu verstehen, machen Lizzie und Nouga ein Experiment. Dazu brauchen sie einen Ball und eine Taschenlampe.
(C) Shotshop & Andy Genen
Lizzie und Nouga haben herausgefunden, dass sich die Erde einmal pro Jahr um die Sonne dreht. Lizzie aber will mehr wissen. „Wo hab ich das nur gelesen, wo stand das nur..?“ Lizzie blättert in dem dicken Astronomie-Buch, das sie neulich von ihrem Bruder bekommen hat. „Hier stand doch irgendwo, dass sich die Erde dreht“, murmelt sie und blättert ungeduldig eine Seite nach der anderen um.
Lizzie: Ah, ich hab‘s!
Nouga: Was hast du?
Lizzie: Na, du hast mich doch gefragt, weshalb wir jeden Tag die Sonne auf und untergehen sehen. Ich hatte die Antwort schon irgendwo gelesen. Jetzt hab ich die Seite endlich gefunden. Hier. Hör zu: Wir sehen jeden Tag die Sonne auf Neue, weil sich die Erde um sich selbst dreht.
Nouga: Mensch, gestern erzählst du mir, die Erde würde einmal pro Jahr um die Sonne fliegen. Und nun soll die Erde sich auch noch um sich selbst drehen? Wie soll das denn gehen? Spüren kann ich davon jedenfalls nichts.
Lizzie: Das kannst du auch nicht. Die schreiben hier, dass wir diese Drehung nicht bemerken, weil sich auch die Luft um uns herum dreht, zusammen mit der Erde. Das klingt logisch. Würde sich die Erde drehen und die Luft stehen bleiben, dann bekämen ja wir täglich eine ordentliche Brise Gegenwind zu spüren. So aber bemerken wir gar nicht, dass die Erde um ihre eigene Achse rotiert.
Nouga: Aber was ist mit der Sonne? Warum geht sie nun auf und wieder unter?
Lizzie: Hm, die schreiben, dass die Erde für eine Umdrehung 24 Stunden braucht – also genau einen Tag. Warte! Ich habe eine Idee …
Lizzie knipst eine Taschenlampe an, klebt einen roten Punkt auf einen Ball und hält ihn direkt vor die Lampe.
Die Ballhälfte mit dem Punkt ist nun hell erleuchtet – wie mittags, wenn die Sonne hoch am Himmel steht. Dann dreht Lizzie den Ball, so dass der Punkt aus dem Lichtkegel herauswandert.
Nouga unterbricht: Jetzt verstehe ich es. Wenn es Tag wird, dreht sich die Erde gerade so, dass der Ort, an dem wir leben, der Sonne entgegen wandert. Deswegen wird es morgens langsam immer heller. Mittags sind wir dann der Sonne genau gegenüber. Aber natürlich dreht sich die Erde langsam weiter und so wandert unser Ort am Abend wieder in den Schatten, genau wie der Punkt auf dem Ball. Für uns sieht es dann so aus, als würde die Sonne auf- und untergehen.
Lizzie: Ja, so muss es sein. Dabei dreht sich die Erde bloß weiter, so dass unser Ort irgendwann im Schatten liegt. In der Nacht sind wir dann auf der Erdhälfte, die der Sonne abgewandt ist. Kein Wunder, dass es dann zappenduster ist.
In diesem Moment steckt Lizzies großer Bruder Aurélien den Kopf durch die Tür.
Als er den Ball und die Taschenlampe sieht schmunzelt er und macht den beiden Sternenguckern einen tollen Vorschlag.
Aurélien: Wollt ihr morgen mit zu meinen Freunden, den Hobbyastronomen von Luxemburg? Wir schauen uns den Sternenhimmel mit dem Teleskop an. Das könnte euch interessieren.
Und ob sie das interessiert! Lizzie und Nouga nicken begeistert. Das Sternenfieber hat sie gepackt.
Autor: Jean-Paul Bertemes, überarbeitet: scienceRELATIONS
Illustration: Andy Genen
Foto: Shotshop
Infobox
Teleskop
Das Teleskop ist ein Werkzeug der Astronomie, mit dem man Himmelsobjekte genauer beobachten kann, die weiter entfernt sind. Das Teleskop fängt das Licht ein, das von den Sternen ausgeht oder das von beleuchteten Objekten reflektiert wird. Das Lichtbündel wird dann von einem gekrümmten Spiegel zum nächsten geschickt, wodurch das beobachtete Objekt vergrößert wird.
Amateurastronomen in Luxemburg
Die Vereinigung „Amateurastronomen in Luxemburg“ umfasst über 130 interessierte Personen und organisiert regelmäßig Exkursionen, an denen jeder teilnehmen kann. Sie schreiben außerdem auf ihrer Website über außergewöhnliche astronomische Ereignisse und haben ein Astronomie-Buch für Kinder veröffentlicht. Um mehr Informationen über die Tätigkeit der Vereinigung zu erhalten, besuchen sie ihre Website: www.aal.lu
Lichtverschmutzung
Für Industrieländer gilt: Wo viele Menschen wohnen und arbeiten, ist auch viel Licht. Straßenlaternen, Reklameschilder, Autos und die Lichter in und an unseren Häusern strahlen in den Himmel; Flughäfen aber auch viele Nachtclubs haben oft sogar besonders Starke Lichter. Über unseren Städten liegt deshalb eine richtige Hülle aus Licht – wie eine Käseglocke ist sie über die Ortschaften gestülpt. Deshalb sieht man in der Stadt viele Sterne nicht so stark leuchten. Besonders betroffen sind aber Tiere, die nachts unterwegs sind. Zum Beispiel Zugvögel oder auch Nachtfalter. Sie werden von unserem Licht abgelenkt und geraten dabei oft in Gefahr. Deswegen schalten einige Städte in Europa die Straßenbeleuchtung von Mitternacht bis zum frühen Morgen ab. Das ist gut für die Tiere und spart außerdem viel Strom.