Woher kommen wir?

Vorzeit: Vor dem Menschen

Archäologische Funde von Fossilien, die die Wissenschaft dem modernen Menschen zurechnet, werden auf die Zeit vor 160.000 Jahren datiert. Verstärkt treten solche Funde für die Zeit vor ca. 100.000 Jahren auf. Was ging dem voraus?

Nach der Theorie des Urknalls beginnt die Geschichte des Universums - und damit "kurz danach" auch unserer Galaxis, die wir "Milchstraße" nennen - vor 13,7 Milliarden Jahren. Unser Sonnensystem wird auf ca. 4,6 Milliarden Jahre geschätzt. Zu dieser Zeit war an "Leben" noch nicht zu denken. Ich erwähne diesen frühen Zeitraum, weil man häufig ganz am Anfang anfängt, wenn die Frage gestellt wird: Woher kommen wir?

Das erste "Leben" auf der Erde ist bisher mit 1,9 Milliarden Jahren alten fossilen Bakterien aus der Gunflint-Formation in Ontario datiert. Vor 253 Millionen Jahren gab es die ersten Dinosaurier, bis sie durch eine starke Klimaveränderung - vermutlich durch einen Meteoriteneinschlag - vor zirka 65 Millionen Jahren, ausstarben.

Wieder zurück zu der Frage: Woher kommen wir?

Diese Frage lässt sich sowohl menschheitsgeschichtlich beantworten (also auch im Geschichtsunterricht) und im zweiten Schritt für jede und jeden Einzelnen ganz persönlich, verbunden mit der eigenen Familiengeschichte und Autobiographie. Aber Antworten gibt es in noch größerem Zusammenhang vor dem Beginn der Menschheitsgeschichte, sprich astronomisch.

Astronomisches Wissen: "Wir" im Universum

Während die Menschen in Europa vor tausend Jahren noch davon ausgingen, dass die Erde als eine Scheibe im Mittelpunkt des Universums steht, "wissen" wir heute ziemlich genau, wo wir uns im Universum befinden (sofern man von "Wissen" sprechen kann, denn das Wissen der Wissenschaftler muss vom Einzelnen häufig genauso "geglaubt" werden wie vor 1000 Jahren, weil wir selten in der Lage sind, bestimmte Angaben zu überprüfen).

universum
Abbildung: Universum – C. Flammarion, Holzschnitt, Paris 1888, Kolorit: Heikenwaelder Hugo, Wien 1998 (Freigabe des Bildes: wikipedia)

Einige astronomische Dinge über den Planet Erde sind schon seit längerem bekannt. Die Erde umkreist als dritter Planet (von der Sonne aus gezählt) die Sonne auf einer nahezu kreisförmigen Bahn in einem Jahr. In der Antike war mit Planet ein wandernder, d.h. im Laufe der Tage merklich seine Position zu den Fixsternen ändernder Stern gemeint. Damals waren Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter und Saturn bekannt. Genau genommen müsste man nach der antiken Definition auch die Sonne und der Mond mitzählen. Nach der Erfindung des Fernrohrs (um 1608) entdeckte William Herschel am 13. März 1781 den siebten Planeten unseres Sonnensystems: Uranus, der außerhalb des Saturns die Sonne umkreist. Am 1. Januar 1801 entdeckte Giuseppe Piazzi die Ceres, die nur mit kleinen Teleskopen beobachtbare Ceres. Kurz darauf gab es weitere Entdeckungen von ähnlichen Objekten zwischen Mars und Jupiter. So dass im Jahre 1846, als Johann Gottfried Galle am 23. September den außerhalb Uranus kreisenden Neptun die Anzahl Planeten auf 13 angestiegen war. Weil sich die Neuentdeckungen von Objekten zwischen der Mars- und Jupiterbahn nach der Neptunentdeckung zu sehr häuften und die Objekte zwischen Mars und Jupiter um Größenordnungen kleiner waren als alle klassischen Planeten wurde diesen der Planetenstatus wieder aberkannt. Nur noch Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun galten als Planeten. Am 13. März 1930 entdeckte Clyde W. Tombaugh ein Objekt, das sich meistens außerhalb der Neptunbahn befindet, den Pluto. Da zuerst seine Größe überschätzt wurde, sah man in ihm bis zum Jahre 2006 den 9. Planeten. Es zeigte sich jedoch Ende des 20. Jahrhunderts, dass er nur ein Objekt unter vielen ist, die sich (meist) außerhalb der Neptunbahn befinden.

sonnensystem

Montage von Fotografien der Planeten: Merkur (fotografiert von Mariner 10), Venus (Magellan), Erde und Mond (Galileo), Mars (Mars Global Surveyor), Jupiter (Cassini) sowie Saturn, Uranus und Neptun (Voyager). In Klammern jeweils der Name des Raumfahrtprogramms, von dem aus das Foto gemacht wurde. (Quelle der Fotomontage: NASA, frei gegebenes Foto)

Auch wenn Pluto heute von der Astronomie nicht mehr als „9. Planet des Sonnensystems“ bezeichnet wird, merken sich Schülerinnen und Schüler die Reihenfolge der Himmelskörper, die um die Sonne kreisen mit folgender "Eselsbrücke":

"Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere neun Planeten." (Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, Pluto)

Unsere Sonne, unser Sonnensystem befindet sich in unserer Galaxie, die "Milchstraße" oder das Milchstraßensystem genannt wird. Die Sonne umkreist dabei das Zentrum des Milchstraßensystems in einem Abstand von 25.000 bis 28.000 Lichtjahren und befindet sich etwa 15 Lichtjahre nördlich der Mittelebene der galaktischen Scheibe innerhalb des Orion-Arms. Unser Sonnensystem befindet sich also nicht in der Mitte unserer Galaxis. Für einen Umlauf um das Zentrum der Galaxis, das so genannte Galaktische Jahr, benötigt die Sonne 220 bis 240 Millionen Jahre. Die unserem Milchstraßensystem am nächsten gelegene nächste Galaxie ist der Canis-Major-Zwerg, mit einer Entfernung von "nur" 42.000 Lichtjahren vom Milchstraßenzentrum und 25.000 Lichtjahren entfernt von unserem Sonnensystem.

milchstrasse

Modell: So könnte sich die Milchstraße einem äußeren Betrachter darstellen. Man beachte den zentralen Balken in der Mitte. Rötlich markiert sind die Sternentstehungsgebiete in den Spiralarmen. (Quelle: NASA, frei gegebenes Foto)

Den Namen Milchstraße trägt unsere Galaxis, weil das, was von der Erde aus zu sehen ist, erscheint wie ein quer über das Firmament gesetzter milchiger Pinselstrich. Dass dieses weiße Band sich in Wirklichkeit aus Millionen Sternen zusammensetzt, wurde erst 1609 von Galileo Galilei erkannt, der die Erscheinung als Erster durch ein Fernrohr betrachtete. Schon im Altertum war die Milchstraße als heller, schmaler Streifen am Nachthimmel bekannt. Daher stammt der heutige Fachausdruck „Galaxie“, von dem altgriechischen Namen galaxias ("Milch"). Wie dem deutschen Wort „Milchstraße“ liegt also auch dem altgriechischen Begriff das „milchige“ Aussehen zugrunde. Das Zentrum der Milchstraße liegt im Sternbild Schütze und ist hinter dunklen Gaswolken verborgen, so dass es im sichtbaren Licht nicht direkt beobachtet werden kann. Beginnend in den 1950er Jahren ist es gelungen, im Radiowellenbereich sowie mit Infrarotstrahlung und Röntgenstrahlung zunehmend detailreichere Bilder aus der nahen Umgebung des galaktischen Zentrums zu gewinnen.

urgeschichte

Erdgeschichte und Menschheitsgeschichte

Während der Beginn der Erdgeschichte geprägt war vom Zusammenspiel zwischen Feuer, Lavaströmen und Wasser spielten bei der Entwicklung des Lebens auf der Erde die Phasen von Warm- und Eiszeiten eine größere Rolle.
Hierbei musten sich Tiere und Pflanzen den Änderungen des Klimas über lange Zeiträume anpassen. Ähnlich wie bei der Zeiteinteilung der Historiker für die Geschichte der Menschheit wird die Erdgeschichte in Erdaltertum, -mittelalter und Erdneuzeit eingeteilt.
In diesen Milliarden von Jahren spielen die Dinosaurier nur für einen kleinen Teil der Zeit eine Rolle, die Menschen oder menschenähnliche Lebewesen nur den kleinsten.

Heimatplanet Erde: sie war schon da, bevor die Geschichte der Menschheit begann

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(Fotografie der Erde von Apollo 17, Quelle: NASA, frei gegebenes Foto; Apollo 17 war der letzte Mondflug der NASA und fand im Jahr 1972 statt.)

"Urknall"?

Die klassische und heute weithin anerkannte Urknalltheorie geht davon aus, dass das Universum zu einem bestimmten Augenblick, dem Urknall (engl. Big Bang), heraus entstand und sich seitdem ausdehnt.

Nach der Theorie des Urknalls beginnt die Geschichte des Universums - und damit "kurz danach" auch unserer Galaxis, die wir "Milchstraße" nennen - vor 13,7 Miiliarden Jahren. Unser Sonnensystem wird auf ca. 4,6 Milliarden Jahre geschätzt. Allerdings bleibt in diesem Modell offen, was vor dem Urknall war und wodurch er verursacht wurde.

Zeit, Raum und Materie sind jedoch gemäß der Urknalltheorie erst mit dem Urknall entstanden. Dadurch wird der Frage nach dem "davor" die Grundlage entzogen, denn einen Raum, in dem etwas hätte stattfinden können, gab es vorher nicht. Hinzu kommt, dass ein Zeitpunkt vor dem Urknall rein physikalisch nicht definierbar ist.

Da die naturwissenschaftlichen Ge- setze für die extremen Bedingungen während der ersten etwa 10-43 Sekunden (Planck-Zeit) nach dem Urknall nicht bekannt sind, beschreibt die Theorie den eigentlichen Vorgang strenggenommen überhaupt nicht. Erst nach Ablauf dieser Planck-Zeit können die weiteren Abläufe physi- kalisch nachvollzogen werden. Es gibt jedoch auch weitere Theorien, z. B. die Idee vom Multiversum, also dass es nicht nur ein "Universum" gibt.

Die Zukunft: Wohin gehen wir?

Nichts scheint für die Ewigkeit zu sein, auch nicht die Geschichte der Menschheit.

Die nun noch folgenden Voraussagen sind nur relevant, wenn man in riesigen Zeiträumen rechnet, wie sie oben schon bei der Entwicklung des Universums beschrieben wurden. Es gibt verschiedene physikalische Voraussagen im Zusammenhang mit der Astronomie:

I. Das Magnetfeld der Erde ändert sich. Es gibt einige Anzeichen für eine bevorstehende Polumkehr. Obwohl auf den ersten Blick bei einer spontanen Umpolung sich nichts Wesentliches am Erdmagnetfeld ändert – der Südpol ist dann dort, wo jetzt der Nordpol ist, und umgekehrt – ist doch bei einem tausende Jahre dauernden Umpolungs- bzw. Wanderungsprozess mit einer globalen Klimaänderung zu rechnen. Das Magnetfeld ist auch deshalb von großer Bedeutung, weil die Magnetosphäre die Erdoberfläche von den geladenen Partikeln des Sonnenwindes abschirmt.

II. Die Sonne "bläht" sich in der Zu- kunft auf. Nachdem die Sonne vor 4,6 Milliarden Jahren durch den gravi- tativen Kollaps einer interstellaren Gaswolke enstanden ist, wird sie sich über ihren jetzigen Zustand zu dem eines Roten Riesen entwickeln.

Konkret bedeutet das: Im Zeitraum von 11,7 bis 12,3 Milliarden Jahren setzt ein dramatisch beschleunigter Anstieg von Leuchtkraft und Radius ein. Durch die Zunahme der Ober- fläche strahlt die Sonne noch röt- licher. Venus und Merkur werden vernichtet. Von der Erde aus gesehen nimmt die Sonne nun einen großen Teil des Himmels ein, und die Erdkruste wird zu einem einzigen Lava-Ozean aufgeschmolzen. In einer instabilen Endphase im Alter von etwa 12,5 Milliarden Jahren soll sich die Sonne - so die Astronomen - zu einem Weißen Zwerg entwickeln, der von einem Planetarischen Nebel umgeben ist.

III. Für ihr Überleben muss sich die Menschheit nach Ansicht des bri- tischen Astrophysikers Stephen Hawking im All eine neue Heimat suchen. Der 64-jährige Wissen- schaftler sagte auf einer Pressekon- ferenz in Hongkong, schon in 20 Jahren könnten die Menschen eine dauerhafte Basis auf dem Mond errichten, in 40 Jahren eine Kolonie auf dem Mars.

«Wir werden keinen so netten Platz wie die Erde finden, wenn wir nicht zu einem anderen Sternensystem gehen», sagte Hawking. «Für das Leben auf der Erde besteht die wachsende Gefahr, durch eine Katas- trophe ausgelöscht zu werden, etwa durch eine plötzliche globale Erwärmung, einen Atomkrieg, einen genetisch veränderten Virus.» Wenn die Menschen es schafften, sich inner- halb der nächsten 100 Jahre nicht selbst umzubringen, sollten sie Siedlungen im All errichten, die ohne Unterstützung von der Erde funk- tionierten. (Quellen: verschiedene Presseagenturmeldungen, netzeitung, 13.06.2006)

Buchtipp: Stephen W. Hawking: Eine kurze Geschichte der Zeit. Es war immer Stephen Hawkings Wunsch, die komplexen Zusammenhänge der Physik und seiner Kosmologie einer breiten Öffentlichkeit so nahe wie irgend möglich zu bringen. Die "Kurze Geschichte der Zeit" und die "Illustrierte kurze Geschichte der Zeit" waren Meilensteine auf diesem Weg - und Weltbestseller.

Erde, Sonne, Mond und Sterne

Ohne unsere Erde gibt es kein Leben, wie wir es als denkende Wesen kennen, und keine Geschichte der Menschheit.

Die Erde ist unsere Heimat. Unser Planet ist der größte Körper in unserem Sonnensystem mit einer festen Oberfläche. Auch gibt es im Sonnensystem nur auf unserem Planeten an der Oberfläche flüssiges Wasser in nennenswerten Mengen.

Die Erdoberfläche ist ein kompliziertes wechsel-wirkendes System aus Luft, Wasser, Land und Leben.

Die Erde dreht sich einmal in 23 Stunden und 56 Minuten um ihre eigene Achse. Die Drehung um ihre Achse und der jährliche Lauf um die Sonne kombiniert, führen dazu, dass im Mittel alle 24 Stunden die Sonne im Süden steht, es also Mittag ist

Für die unterschiedlich warmen Jahreszeiten ist wegen der heute fast kreisförmigen Umlaufbahn allein die Neigung der Erdachse zur Erdbahn verantwortlich. Die Achsenneigung bewirkt, dass sich die Taglängen und die Mittagshöhen der Sonne im jährlichen Zyklus verändern. Deshalb erhält ein Ort in Mitteleuropa im Winter weniger Sonnenenergie pro Tag als im Sommer, und es ist im Winter spürbar kälter als im Sommer.
Der Erdumfang war bereits in der Antike bekannt. Man zeigte anhand der verschiedenen Sonnenhöhen an verschiedenen Orten, dass die Erde etwa 12'700 Kilometer im Durchmesser misst. Ein Wert, der nur ein paar Prozent vom modernen Wert abweicht. Kolumbus ging später von einem kleineren Wert aus; vermutlich deshalb, um seine Pläne, Indien zu erreichen, gegenüber seinen Geldgebern machbarer erscheinen zu lassen.

Umkreist wird die Erde von ihrem Trabanten, dem Erdmond. Der Mond (lateinisch Luna) ist der einzige natürliche Satellit der Erde. Er ist mit einem Durchmesser von 3476 km der fünftgrößte Mond des Sonnen- systems.

Wem gehört der Mond?

Auch wenn schon einmal im Internet Grundstücksrechte am Mond verkauft werden: Der Weltraumvertrag (Outer Space Treaty) von 1967 verbietet Staaten, einen Eigentumsanspruch auf Weltraumkörper wie den Mond zu erheben, und der „Moon-Treaty“-Entwurf hat explizit die Besitzansprüche von Firmen und Privatpersonen ausgeschlossen (Artikel 11, Absatz 2 und 3).

Aus diesem Grund wird das „Moon Treaty“ oft als Hindernis für Grund- stücksverkäufe zitiert; nur wurde dieses Abkommen tatsächlich nie unterschrieben oder in den Vereinten Nationen korrekt ratifiziert. Nur fünf Staaten, die alle nicht weltraum- gängig sind, haben versucht, es zu ratifizieren. 187 andere Staaten sowie die USA, Russland und China haben es nicht unterschrieben und auch nicht ratifiziert. Das „Moon Treaty“ ist deshalb heute in den meisten Ländern der Erde nicht in Kraft.

Die wählenden Staaten hatten damals zu viele Bedenken, dass es die profitable Nutzung des Mondes gefährden könnte, und somit wurde das Abkommen auch nicht ratifiziert ("ratifiziert": also deshalb in den Staaten nicht Gesetz).

Internet-Tipp:

http://www.astronews.com/