Es ist bekannt, dass Kepler seine Gesetze ausarbeitete, indem er Kurven an Tycho Brahes Daten über die Flugbahnen von Planeten durch den Himmel anpasste. Was waren das für Daten? Wie zeichnet man die Flugbahn eines Planeten am Himmel auf? Ein Winkelpaar, gemessen von einem Bezugspunkt? Was für ein Bezugspunkt – ein Kirchturm am Horizont? Wie konnte Tycho Brahe außerdem genau genug Zeit einhalten, um zu wissen, dass er die Position des Planeten in gleichen Zeitintervallen aufzeichnete?
Heute werden Himmelskoordinaten als „Rektaszension“ (RA) und Deklination gemessen. Diese ähneln den Winkelkoordinaten, die wir für die Erdoberfläche verwenden, werden jedoch auf der Himmelskugel relativ zum Himmelsäquator und -pol gemessen. Durch die Verwendung der aktuellen Sternzeit ist es möglich, die lokalen Himmelskoordinaten (d. h. eine horizontale Peilung relativ zum wahren Norden und eine Neigung über dem Horizont) auf RA und Deklination abzubilden.
Brahe verwendete Geräte wie Quadrants, um diese Neigung zu messen. Es gibt einen Stich von einem an der Seite eines Gebäudes (vermutlich in Uraniborg) unter http://en.wikipedia.org/wiki/Uraniborg (Brahe machte die meisten seiner Beobachtungen in Stjerneborg aufgrund von Problemen mit den Instrumentenhalterungen von Uraniborg).
Was die Zeit anbelangt, waren die damaligen Uhren genau genug, weil die Böschung ein paar Jahrhunderte früher erfunden worden war. Eine Sternuhr kann jede Nacht zurückgesetzt werden (unter Verwendung eines bekannten Sterns und Meridians), sodass sie nur 24 Stunden lang genau sein muss. Temperaturänderungen werden in diesem Zeitraum relativ begrenzt sein (und weiter minimiert werden, indem die Uhr zweimal pro Nacht neu gestellt wird), und es wird keine Bewegung geben. Ja, die Uhren, die Brahe zur Verfügung standen, wären im Vergleich zu Harrisons Chronometern von einigen Jahrhunderten später ungenau gewesen, aber Harrison entwarf Uhren, die Monate ohne Anpassung überdauerten und heftige Bewegungen und erhebliche Temperaturänderungen überstanden.
Definitionen:
Meridian : Eine Großkreislinie, die durch den Standort (z. B. Uraniborg Observatorium) und die Pole verläuft. Es wäre eine Linie genau südlich von Uraniborg. Ein Stern überquert den Meridian, wenn er genau südlich des Himmelspols zu sein scheint.
Sternuhr : Eine Sternuhr ist eine Uhr, die mit den Sternen und nicht mit der Sonne synchronisiert ist. Die Erde dreht sich tatsächlich an einem Sterntag (etwa 4 Minuten vor einem normalen Sonnentag), aber weil sie sich auf ihrer Umlaufbahn ein wenig bewegt hat, hat sich der übliche Bezugspunkt (die Sonne) leicht verschoben, daher ist der Sonnentag etwas länger als ein Sternentag.
Die moderne Lösung wäre, eine Sonnenuhr zu verwenden und dann eine Korrektur basierend auf dem Kalender anzuwenden (trivial mit einem Mikroprozessor). Aber wenn Sie es mit mechanischen Uhren zu tun haben, ist es genauso einfach, das Pendel auf einen etwas schnellen Lauf einzustellen.
Zur Zeit von Brahe und Kepler benutzten sie nicht die richtige Aszension und Deklination, um die Bewegung von Planeten aufzuzeichnen. Diese Koordinaten beziehen sich auf die Erde, und es ist seit den Zeiten von Hipparchos und Ptolemäus bekannt, dass man die Ekliptikkoordinaten verwenden muss, also ein System, das mit der Sonnenbewegung in Beziehung steht. (Die Ekliptik ist der große Kreis am Himmel, auf dem sich die Sonne bewegt. Alle Planeten bewegen sich in den Ebenen, die nahe der Ekliptikebene liegen). Die entsprechenden Koordinaten heißen (Himmels-)Längen- und Breitengrade.
Brahes Daten für die Planeten bestanden (grob gesagt) aus Positionen der Planeten (ihre Längen- und Breitengrade) zu einigen bekannten Zeitpunkten. Da die Breiten aller Planeten klein sind, kann man die Bewegung in der Länge unabhängig von der Bewegung in der Breite betrachten, was das Problem vereinfacht. Diese Bewegung ist nicht gleichmäßig (und sogar nicht immer in die gleiche Richtung), daher bestand das Problem darin, einen kinematischen Mechanismus zu schaffen, der diese Bewegung "erklären" würde. Ein solcher Mechanismus ist aus der Antike bekannt, gibt aber einen kleinen Widerspruch zu den beobachteten Daten. Bei seinen Versuchen, diese Meinungsverschiedenheit (im Fall des Mars) zu erklären, machte Kepler seine großen Entdeckungen (das erste und das zweite Gesetz). Viel später entdeckte er auch das 3-D-Gesetz.
Diese bemerkenswerte Entdeckung war wahrscheinlich die größte Revolution in der Geschichte der Astronomie.
Hier kann man etwas mehr Erklärung finden:
Alexandre Eremenko
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Jack M
Alexandre Eremenko
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