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Geschichte Der Geodäsie

Geschichte der Geodäsie

Die Geodäsie wurde schon zur Blütezeit des alten Ägyptens betrieben. Damals war es wegen der jährlichen Nilüberflutungen notwendig, die Eigentumsgrenzen landwirtschaftlicher Flächen immer wieder neu zu rekonstruieren. Sie arbeiteten mit für uns heute sehr einfach erscheinenden Verfahren, wie z. B. die Absteckung von Dreiecken mit Pflöcken und Seilen. Im Laufe der Zeit entwickelte sich die Geodäsie aber von einfachen Katasterfragen weiter bis hin zur Erfassung und Beschreibung der Erdgestalt (Geoid). In diesem Zusammenhang ist Galileo Galilei zu nennen. Später wurde die Geodäsie auch als Lehrfach an den Universitäten in Deutschland eingeführt, zunächst als Anwendung der Mathematik (Carl Friedrich Gauß). Siehe Geschichte der Kartografie Kategorie:Geodäsie

Geodäsie

Geodäsie (griechisch γη = Erde, δαιζω = ich teile). Nach der klassischen Definition von F.R. Helmert ist die Geodäsie die "Wissenschaft von der Ausmessung und Abbildung der Erdoberfläche". Dies umfasst die Bestimmung der geometrischen Figur der Erde, ihres Schwerefeldes und der Orientierung der Erde im Weltraum (Erdrotation). Die Geodäsie zerfällt in die höhere Geodäsie (Erdmessung und Landesvermessung) und die niedere Geodäsie (Katastervermessung) (s.u.). In der wissenschaftlichen Systematik stellt die Geodäsie einerseits das Bindeglied zwischen Astronomie und Geophysik dar, andrerseits sind viele ihrer Verfahren den Ingenieurwissenschaften zuzuordnen. Im englischen Sprachraum wird dem durch eine Unterscheidung zwischen Geodesy und Surveying Rechnung getragen. In der Mathematik verwendet man den Begriff "geodätisch" für lokal kürzeste Verbindungen zwischen Punkten auf gekrümmten Flächen, siehe Geodäte.

Kurze Geschichte der Geodäsie

Ihren Ursprung hat die Geodäsie in der Notwendigkeit, Land aufzuteilen, Eigentumsgrenzen zu definieren und Landesgrenzen zu dokumentieren. Die Geschichte der Geodäsie reicht bis in das alte Ägypten zurück. Bemerkenswert war die Gradmessung des Eratosthenes zwischen Alexandria und Syene (heutiges Assuan) um 240 v. Chr.. Sie ergab den Erdumfang zu 252.000 Stadien, was dem wahren Wert trotz der unsicheren Entfernung auf etwa 10 Prozent nahekam. Er schätzte den Erdumfang um 240 v. Chr. aus dem um 7,2° unterschiedlichen Sonnenstand. Wichtige Marksteine der frühen Geodäsie waren die Entwicklung von Messinstrumenten im Arabien des 11. Jahrhunderts und in Nürnberg, sowie die Erfindung der Winkelfunktionen (Indien, Peuerbach), des Messtisches und der Triangulation (Snellius um 1615). Ab etwa 1700 verbesserten sich die Landkarten durch exakte Rechenmethoden und die beginnende großräumige Erdmessung, die 1740 mit der Bestimmung der ellipsoidischen Erdradien durch die Franzosen Bouguer und Maupertuis einen ersten Höhepunkt erlebte. Um die Ergebnisse verschiedener Projekte und Landesvermessungen besser kombinieren zu können, entwickelten Roger Joseph Boscovich, Carl Friedrich Gauß et al. schrittweise die Ausgleichsrechnung, die auch präzisen Bezugssystemen und der Vermessung des Weltraums zugute kam. Für die Geodäsie des 19. und 20. Jahrhunderts waren die wichtigsten Stationen:
- die Einführung des Meters, des Greenwicher Nullmeridians und ab 1950 eines globalen Zeitsystems mit Funktechnik und Quarzuhren
- die Geoid- und Schweremessung und Querverbindungen zur Geophysik
- Erhöhung der Messgenauigkeit auf etwa das Hundertfache (dm => mm pro km), wozu Weiterentwicklungen von Theodolit und Winkelmessung, die beginnende Distanzmessung und zuletzt die EDV beitrugen
- Ab 1960 der zunehmende Einsatz von Erdsatelliten mit der Möglichkeit interkontinentaler Messungen: die GPS-Systeme
- Radioastronomie (VLBI) als Basis hochpräziser Referenzsysteme ITRF, ETRS für globale Geodäsie und für die Geodynamik der Erdkruste.

Grundlagen und Teilgebiete

Die Geodäsie liefert mit ihren Vermessungsergebnissen (z.B. aus Kataster- und Landesvermessung, Ingenieurgeodäsie, Photogrammetrie und Fernerkundung) die Grundlagen für zahlreiche andere Fachgebiete und Tätigkeiten:
- im Bereich der Geo- und Naturwissenschaften z.B. für die Astronomie, Physik und Ozeanografie, für Geoinformatik und Kataster, für Landkarten (neben topografischenn auch thematische Karten) der Geologie, Geophysik und Kartografie, sowie für verschiedenste Dokumentationen, etwa der Archäologie.
- in der Technik vor allem für Bauwesen und Architektur, für verschiedene Ziviltechniker, den Ingenieurbau, die Funk- und Geotechnik und diesbezügliche Datenbanken oder Informationssysteme. Die so genannte Höhere Geodäsie (Mathematische Geodäsie, Erdmessung und Physikalische Geodäsie) beschäftigt sich unter anderem mit der mathematischen Erdfigur, präzisen Referenzssystemen und der Bestimmung von Geoid und Erdschwerefeld. Zur Geoidbestimmung werden verschiedene Messverfahren verwendet: Gravimetrie, geometrische und dynamische Methoden der Satellitengeodäsie und die Astrogeodäsie. Die Kenntnis der Schwere ist nötig, um ein genaues Höhensystem zu etablieren - z.B. bezüglich Normalnull der Nordsee (NN, Amsterdamer Pegel) oder der Adria. Das wichtigste Höhensystem in Deutschland ist das Haupthöhennetz DHHN.
Das Geoid (bzw. sein Gradient, die Lotabweichung) dient auch zur Definition und Reduktion lokaler Messungen und Koordinaten auf der Erdoberfläche. Zur Triangulierung und für längere Verbindungslinien nähert man den Meeresspiegel durch ein Referenzellipsoid an und berechnet sie mittels "geodätischer Linien, die auch in der Mathematik (Differentialgeometrie), der Navigation und beim Aufspannen leichter Gewölbe Anwendung finden. Das Geoid und Schwerefeld sind ferner für die Angewandte Geophysik und zur Berechnung von Satellitenbahnen wichtig. Ebenfalls der Höheren Geodäsie ist jener Bereich der Landesvermessung zuzuordnen, bei dem es um regionale Vermessungen und ihre Bezugssysteme geht. Diese Aufgaben wurden früher terrestrisch gelöst, nun aber zunehmend mit dem GPS und anderen Satellitenmethoden.
Eine interessante Anwendung von Geodäsie ist auch die Geodätische Kuppel, bei der man die Kugeloberfläche in Dreiecke unterteilt, um dadurch effiziente und stabile architekturale Kuppeln zu bauen. Die so genannte Niedere oder Allgemeine Geodäsie widmet sich vor allem der Aufnahme von Lageplänen und digitaler Modelle für technische Projekte. Dazu gehören auch Bauplanung und Dokumentation, die Aufnahme des Geländes, die Katastervermessung und Bereiche des Facility Management. Wenn sich im Laufe der Zeit die Eigentumsverhältnisse der Grundstücke verkompliziert haben (durch Teilung beim Kauf und Verkauf oder Vererbung), dann wird eine sog. Bodenordnung notwendig. Ihr wichtigstes Instrument ist die Flurbereinigung, in Österreich Melioration genannt. Mit Ingenieurvermessung bezeichnet man die technische, nicht amtliche Vermessung (z.B. Gebäudeabsteckungen, Ingenieurnivellements, Einrichtung von Großmaschinen etc.) Bei der Erfüllung geodätischer Aufgaben im Untertage- und auch Übertage-Bergbau spricht man von Markscheidewesen oder Bergvermessung. Zu den Spezialgebieten der Geodäsie zählen auch die Seevermessung und hydrografische Profile von Flüssen, die ozeanografische Altimetrie mit Satelliten sowie Kooperationen im Bereich der Navigation.

Bedeutende Geodäten


- George Biddell Airy, London
- al-Ma'mun, Bagdad
- Johann Jacob Baeyer, Berlin
- Karl Maximilian von Bauernfeind, München
- Friedrich Wilhelm Bessel, Königsberg
- Roger Joseph Boscovich, Rom/Berlin/Paris
- Pierre Bouguer, Frankreich/Peru
- Heinrich Bruns, Berlin
- Alexander Ross Clarke, London
- Lorand Eötvos, Ungarn
- Eratosthenes, Alexandria
- George Everest, Großbritannien, Indien
- Carl Friedrich Gauß, Braunschweig/Göttingen
- Friedrich Robert Helmert, Potsdam
- Hipparchos, Nikaia
- Idrisi, Arabien/Sizilien
- Pierre-Simon Laplace, Paris
- Adrien Marie Legendre, Paris
- Henri Poincaré, Paris
- J. H. Pratt, London
- Ptolemäus u. Posidonius, Alexandria
- Heinrich Christian Schumacher
- Johann Georg von Soldner, München
- George Gabriel Stokes, England

Bedeutende Geodäten nach etwa 1900


- Kurt Arnold, Potsdam
- C. F. Baeschlin, Zürich
- W. Bowie, USA
- Kurt Bretterbauer, Wien
- Junyong Chen, Wuhan China
- Yongling Chen, Wuhan China
- Eduard Dolezal, Wien
- Wilhelm Embacher, Innsbruck
- Richard Finsterwalder, München/Hannover
- Irene Fischer, USA
- Erik Grafarend, Stuttgart
- Erwin Groten, Dtl.
- John Fillmore Hayford, USA
- Weikko A. Heiskanen, Finnland
- Siegfried Heitz, Bonn
- Friedrich Hopfner, Wien
- L. Hradilek, Tschechosl.
- W. K. Hristow, Bulgarien
- Sir Harold Jeffreys, London
- W. Jordan, Dtl.
- Karl Jung, Dtl.
- Heribert Kahmen, Hannover/Wien
- William Kaula, USA
- Max Kneissl, München
- Karl-Rudolf Koch, Bonn
- Yoshihide Kozai, Boston
- Th. N. Krassowski, Russland
- Karl Ledersteger, Wien
- A. Marussi, Florenz
- M. S. Molodenski, Russland
- Helmut Moritz, Graz
- Theodor Niethammer, Schweiz
- Wolfgang Pillewizer, Dresden/Wien
- Karl Ramsayer, Stuttgart
- Christoph Reigber, Potsdam
- Karl Rinner, Dtl. und Graz
- Reiner Rummel, München
- Hellmut Schmid, Schweiz
- Rudolf Sigl, München
- L. Tanni, Helsinki
- Wolfgang Torge, Hannover
- F. A. Vening Meinesz, NL
- Helmut Wolf, Bonn
- Patrick Schönstedt, Pinneberg
- David Holler, Scheifling

Geodäten in der Literatur


- K. (Das Schloß (Romanfragment) von Franz Kafka)
- Hauke Haien (Der Schimmelreiter von Theodor Storm)
- Der Landvermesser (Bunte Steine - Kalkstein von Adalbert Stifter
- Old Shatterhand (Winnetou 1. Teil von Karl May)
- Vermessungsrat a.D. Stürenburg (in Stürenburg-Geschichten von Arno Schmidt)

Geodätische Referenzsysteme


- DHDN (Deutsches Hauptdreiecksnetz)
- DHHN (Deutsches Haupthöhennetz)
- DHSN (Deutsches Hauptschwerenetz)
- MGI Österr.Netz Erster Ordnung (siehe auch Hermannskogel)
- Schweregrundnetz von Österreich, Schweiz u. a.
- WGS84 (World Geodetic System) Ellipsoid (1984 definiert)
- ETRS'89 (European Terrestial Reference System 1989)
- ITRS (International Terrestrial Reference System)

Mess- und Rechenmethoden der Geodäsie


- Richtungs- und Winkelmessung
- Distanzmessung (EDM), Doppler- und Inertialnavigation
- Höhenmessung (trigonometrisch, barometr., Altimetrie)
- Photogrammetrie (terrestrisch, Aero-F.) und Satelliten-Fernerkundung
- Gravimetrie (Schweremessung) und Gradiometrie
- satellitengeodätische Messungen und Modelle.

Messverfahren im Detail (alphabetisch)


- Absteckung
- Astronomische Ortsbestimmung
- GNSS (Global Navigation Satellite System): Differential GPS (DGPS)
- Fernerkundung
- Freie Standpunktwahl oder Freie Stationierung
- relative und absolute Gravimetrie
- Gradiometrie
- Laserscanning
- Netzmessung
- Nivellement
- Polarpunktaufnahme
- Polygonierung (Polygonzug)
- Profilaufnahme
- Pseudoranging zu Satelliten
- Rückwärtsschnitt, Vorwärtsschnitt, Bogenschnitt
- SLR (Satellite Laser Ranging)
- SST (Satellite to Satellite Tracking)
- Spiegeln, Staffeln
- Triangulation, Trilateration
- VLBI (Very Long Baseline Interferometrie)

Rechenverfahren und Rechenhilfsmittel der Geodäsie


- Geodätisches Rechnen an PC und programmierbaren Taschenrechnern
  - geodätische Software, Vermessungs-Software
  - Helmert-Transformation und räumliche Methoden der Koordinaten-Transformation (z.B. 7-Parameter-Transformation bei GPS-Netzen)
- Rechenmodelle für Messgeräte-Kalibrierung, Eichung und Metrologie
  - Ausgleichungsrechnung und statistische Prüfmethoden
- Mathematische Geodäsie und kartografische Projektionen
- Koordinaten-Datenbanken, digitale Terrainmodelle (DTM), digitale Verschneidungs-Programme
  - digitaler Kataster und Grundbuch, Facility Management
- Geoinformationssysteme (GIS) und LIS und andere raumbezogene Datenbanken wie z.B. der Leitungskataster
- IGS, International GPS Service) für genaue Satellitenbahnen und DGPS
  - SAPOS und andere Regionaldienste für Satellitenpositionierung.

Wichtige Messinstrumente


- Theodolit
- Tachymeter
- Nivellier
- Gravimeter
- GNSS-Empfänger (GPS und GLONASS, Galileo-Empfänger)
- Laserscanner
- Messkammer (Photogrammetrie)

Spezial- und Hilfsgeräte der Geodäsie


- Basislatte
- Bussolentachymeter
- Distanzer, EDM-Aufsatz
- Doppelpentagonprisma oder Doppelwinkelprisma
- Fluchtstab oder Fluchtstange
- Kombinationsempfänger für GPS und ähnliche Verfahren (GLONASS, Galileo)
- Kreiselkompass
- LaserDisto
- Lasertracker
- Lattenrichter
- optisches Lot
- Meridianrichtungskreisel
- Messband oder Maßband
- Messlatte
- Nivelliergerät
- Prisma bzw. Reflektor
- Schlagschnur
- Schlauchwaage
- Senkblei (Senkel, Schnurlot, mechanisches Lot)
- Sextant
- Stativ (Holz, Metall)
- Tachymeter (analog und digital)
- Vermarkungsmaterial
- historische Geräte der Antike:
  - Groma
  - Chorobates
  - Dioptra
- historische Geräte der Neuzeit:
  - Messtisch
  - Kippregel

Ergebnisse Geodätischer Arbeiten


- Festpunktfelder für Lage, Höhe und Schwere
- Lage- und Höhenkoordinaten von Objektpunkten und Vermessungspunkten
- Dimensionen und Ausrichtung von Objekten
- Deformationen von Objekten (siehe Geodynamik und Geotechnik)
- Karten und Pläne
- unmaßstäbliche Darstellungen, z.B. Perspektive Ansichten
- Orthofotos
- Daten für Geo-Informationssysteme
- Digitale Geländemodelle
- Visualisierung technischer Objekte.

Organisationen für die Amtliche Vermessung


- Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (Deutschland)
- Landesvermessungsämter (Deutschland)
- Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen BEV Wien (für Österreich)
- Bundesamt für Landestopografie (swisstopo)
- Öffentlich bestellte Vermessungsingenieure (Deutschland außer Bayern)

Literatur


- Astronomische und Physikalische Geodäsie. Band 5 "Handbuch der Vermessungskunde", Karl Ledersteger, Verlag J.B.Metzler, Stuttgart 1969
- Geodäsie / Geodesy, Wolfgang Torge, DeGruyter, Berlin 1975 u.~1990
- Vermessungskunde und Grundlagen der Statistik für das Bauwesen, Bertold Witte u. Hubert Schmidt, ISBN 3-87907-418-6, Wichmann 5.Aufl., Heidelberg 1989/2004
- Lehrbuch Vermessung-Grundwissen, Bettina Schütze, Andreas Engler, Harald Weber, ISBN 3-936203-00-8
- Auswertung geodätischer Überwachungsmessungen, Walther Welsch, Otto Heunecke u. Heiner Kuhlmann. In Handbuch Ingenieurgeodäsie (Hsg. M.Möser, G.Müller, H.Schlemmer & H.Werner, ISBN 3-87907-295-7, Wichmann Heidelberg 2000
- Das Porträt der Erde, Geschichte der Kartografie. Vitalis Pantenburg, Stuttgart 1970.

Weblinks


- [http://www.geoinf.de Das Studium der Geodäsie in Deutschland]
- [http://www.dgfi.badw.de/ Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut (DGFI) in München]
- [http://www.katasteramt.de www.katasteramt.de]
- [http://www.tu-dresden.de/fghgipg/Forschung/Forschung-frame.html Planetare Geodäsie an der TU Dresden]
- [http://www.pimath.de/geo/verzeichnis.html Die Gestalt der Erde (Geschichte, Ellipsoid-Formeln, Geoid) usw.]
- [http://www.lverma-forum.nrw.de/viewforum.php?f=9 WBVK e.V. - Forum des Vereins zur Förderung der Weiterbildung im Vermessungswesen und der Kartographie]
- [http://www.adv-online.de/ Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV)]
- [http://www.ipi.uni-hannover.de/html/lehre/lehrveranstaltungen/vermbau/ Übersicht der Messverfahren, Uni Hannover]
- [http://www.vermessungsseiten.de Messverfahren und -Instrumente, Jobelmann-Schule]
- http://www.gih.uni-hannover.de/gihwww/geschichte/professoren/daten/

> Forschungsbiografien der Hannv.Geodäsie-Professoren] Hochschule Neubrandenburg (Studiengänge Vermessungswesen und Geoinformatik): http://www.hs-nb.de/vermessung/home.html[http://www.beispiel.de Link-Text]

Geodätische Institute im deutschsprachigen Raum:


- Aachen: [http://www.gia.rwth-aachen.de/ Das Geodätische Institut der] RWTH Aachen
- Berlin: [http://www.igg.tu-berlin.de/ Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik der] TU Berlin
- Bonn: [http://www.gib.uni-bonn.de/ Geodätisches Institut der] Universität Bonn
- Braunschweig: [http://www.tu-bs.de/institute/geodae Institut für Geodäsie und Photogrammetrie der] TU Braunschweig
- Darmstadt: [http://www.tu-darmstadt.de/fb/bi/geod/index.htm Geodätisches Institut der] TU Darmstadt
- Dresden: [http://wwwgi.geo.tu-dresden.de/ Geodätischen Institut der] TU Dresden
- Graz: [http://www.cis.tugraz.at/ivm/index.htm Institut für Ingenieurgeodäsie und Messsysteme der] Technische Universität Graz
- Hannover: [http://www.gih.uni-hannover.de/ Geodätisches Institut der] Universität Hannover
- Karlsruhe: [http://www.gik.uni-karlsruhe.de/ Geodätisches Institut der] Universität Karlsruhe (TH)
- München: [http://www.geo.bv.tum.de/ Lehrstuhl Geodäsie der] TU München
- München: [http://www.bauv.unibw-muenchen.de/institute/inst9/ Geodätisches Institut der UniBw]
- Stuttgart: [http://www.uni-stuttgart.de/gi/index.de.html Geodätisches Institut der] Universität Stuttgart
- Stuttgart: [http://www.uni-stuttgart.de/iagb Institut für Anwendungen der Geodäsie im Bauwesen der] Universität Stuttgart
- Wien: [http://info.tuwien.ac.at/geodaesie/ Institut für Geodäsie und Geophysik der] TU Wien
- Zürich: [http://www.igp.ethz.ch/ Geodetic Metrology and Engineering Geodesy] an der ETH Zürich Labor für Instrumentenkunde und Kalibrierung der Hochschule Neubrandenburg: http://www.hs-nb.de/vermessung/slabore/IK/index.html[http://www.beispiel.de Link-Text]

Institute für Markscheidewesen (Geodäsie im Bergbau) im deutschsprachigen Raum:


- Freiberg: [http://www1.tu-freiberg.de/~wwwmage/index.html Institut für Markscheidewesen und Geodäsie] an der Technische Universität Bergakademie Freiberg
- Clausthal-Zellerfeld: [http://www.igmc.tu-clausthal.de/ Institut für Geotechnik und Markscheidewesen] an der Technischen Universität Clausthal
- Aachen: [http://www.ifm.rwth-aachen.de/cms/front_content.php Institut für Markscheidewesen,Bergschadenkunde und Geophysik im Bergbau] an der RWTH Aachen
- Leoben: [http://www.unileoben.ac.at/institute/markkd.htm Institut für Markscheide- und Bergschadenkunde] an der Montanuniversität Leoben ! Kategorie:Geowissenschaft ja:測地学

Geoid

Die Erdmassenverteilung im Inneren der Erde ist nicht gleichmäßig. Aus diesem Grunde werden Lote von ihrer erwarteten Lotrichtung aus in Richtung einer schweren Masse im Erdinneren abgelenkt (Lotabweichung). Auf dem Meer bildet sich die Oberflächenform derart aus, dass sie versucht, sich den Massenverteilungen bestmöglich anzupassen, sie befindet sich dann in einem Gleichgewichtszustand. Diese Fläche stellt sowohl eine Niveaufläche als auch eine Äquipotenzialfläche dar. Denkt man sich diese Äquipotenzialfläche unter der Erdoberfläche der Kontinente als fortgesetzt, dann führt dies auf das Geoid. Das Geoid ist also keine Näherungsfigur der Erde, sondern stellt die wahre Figur der Erde in Form einer Äquipotenzialfläche dar. Das geophysikalische Geoid stellt keine Rechenfläche für die Landesvermessung dar, die eine geometrische, ebene Rechenfläche benötigt: das Ellipsoid (siehe z.B.: GRS80 oder WGS84). Die Höhendifferenz auf der Normalen zwischen dem Ellipsoid und dem Geoid bezeichnet man in der Geodäsie als Geoidundulation oder auch mit dem identischen Begriff Geoidhöhe. Während das genannte Referenzellipsoid die mathematische beste Näherung der Erdfigur darstellt, benutzen Geophysiker häufig als Referenzfigur die hydrostatische Gleichgewichtsfigur der rotierenden, radialsymmetrischen Erde, das sogenannte hydrostatiche Sphäroid. Wie die Abbildung unten zeigt, weicht das Geoid um bis über 100m von den genannten Referenzflächen ab. Da das Geoid selbst nur schwer messtechnisch zu erfassen ist, verwendet man in der Praxis ein sogenanntes Quasigeoid. In Deutschland wurde dieses Quasigeoid aus ETRS89-Daten, Höhen des DHHN92, gravimetrischen Messungen und einem globalen Geopotenzialmodell (EGM96) abgeleitet. DHHN92 DHHN92 Das Geoid ist die natürliche Bezugsfläche der Höhenmessung und durch wichtige Pegel an Küstenstationen realisiert – z.B. Normalnull (NN) von Amsterdam oder Meter über Adria von Triest. Erste Erwähnung fand das Geoid bereits bei Listing 1871, der es als Fläche gleichen Schwerepotenzials bezeichnete. Das Geoid ist ein physikalisches Modell der Erdfigur, das von Gauß (1828) und Johann Benedict Listing (1808-1882, Namensgebung Geoid 1872) entwickelt wurde – im Gegensatz zum geometrischen Modell des Erdellipsoids. Es steht überall senkrecht auf der Lotrichtung – was ja beim mittleren Meeresspiegel selbstverständlich ist.

Geoidbestimmung

Die derzeit genaueste Geoidbestimmung erfolgt durch die Satelliten CHAMP und GRACE. Bei solcher Geoidbestimmung mit Satelliten analysiert man jene Bahnstörungen, die durch die Unregelmäßigkeit der Erdfigur und der Massenerteilungen im Erdinnern auf Umlaufbahnen wirken. Man kann aber auch vom Satellit mittels Altimetrie die Form der Meeresoberfläche direkt messen. Hierbei stellte man allerdings fest, dass die mittlere Meeresoberfläche (also Gezeiten und Wellen herausgemittelt) um bis zu 10 cm von der Geoidfläche abweicht. Die Meeresoberfläche stellt also genaugeommen nicht exakt eine Niveaufläche dar, sondern weicht aufgrund großräumiger Meereströmungen minimal davon ab. Die Geoidbestimmung kann außerdem mit Methoden der Astrogeodäsie oder gravimetrisch erfolgen. Die Methode des Astro-Geoids (Messung der Lotabweichung) wurde schon vor 100 Jahren erprobt und war lange Zeit die genaueste, erfordert aber festen Boden. Derzeit wird sie an der Universität Hannover und der Technischen Universität Wien mittels CCD automatisiert. Bei der Gravimetrie wird das Geoid über die Messung der Schwerkraft bestimmt. Das Problem hierbei ist, dass man die Schwerkraft flächig und großräumig messen muss, um das Geoid an einzelnen Punkten zu bestimmen. Daher ist global diese Methode zu ungenau, regional lässt sich die Genauigkeit des Geoids jedoch durch Schweremessungen verbessern. Vereinzelt besteht die irrige Meinung, dass überall auf dem Geoid die Schwerkraft g denselben Betrag hat. Das ist auf Niveauflächen schon wegen der Fliehkraft der Erdrotation unmöglich. Vom Pol zum Äquator sinkt g von 9,83 auf 9,78 m/s2.

Siehe auch:

Kugel, Geodäsie, Kartografie, Satellitengeodäsie Potenzial, Geopotenzial, Äquipotenzialfläche, Erdschwerefeld, Niveaufläche,Gravitationsfeld Erdbeschleunigung, Schwerkraft, Schweregradient, Schwereanomalie Quasigeoid, Rotationsellipsoid, Erdellipsoid Geoidbestimmung, Gravimetrie (Geophysik), Gravimeter

Literatur

[1] Reigber, Christoph; Schwintzer, Peter: Das Schwerefeld der Erde. Physik in unserer Zeit 34(5), S. 206 - 212 (2003), ISSN 0031-9252. [2] Groten, Erwin: Geodesy and the Earth's Gravity Field - Vol.I Principles and Conventional methods; Bonn, 1979. [3] Intergovermental Committee On Surveying & Mapping: Geocentric Datum of Australia - Technical Manual, Version 2.2; [http://www.icsm.gov.au/icsm/gda/gdatm/gdav2.2.pdf PDF], Stand: 2005. [4] Torge, Wolfgang: Geodäsie; Berlin, New York, 1975. [5] Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG): Geoid / Schwerefeldmodellierung; [http://www.bkg.bund.de/Geodaesie/g_hoehe_geoid.htm BKG], Stand: 2005.

Weblinks


- http://www.pimath.de/geo/geo3.html (mit Vorbehalt; populäre Darstellung)
- http://olimpia.topo.auth.gr/GG2002/SESSION2/Kuehtreiber.pdf (Theorie)
- [http://www.lverma.nrw.de/produkte/druckschriften/infomaterial/images/normalhoehen_lq.pdf Normalhöhen in Nordrhein-Westfalen]
- http://www.geocities.com/CapeCanaveral/1224/savpub/savpub-23.htm
- [http://gibs.leipzig.ifag.de/cgi-bin/geoid.cgi?de Geoidhöhenberechnung] Kategorie:Geodäsie Kategorie:Erde

Galileo Galilei

Galileo Galilei (
- 15. Februar 1564 in Pisa; † 8. Januar 1642 in Arcetri bei Florenz) war ein italienischer Mathematiker, Physiker und Astronom, der bahnbrechende Entdeckungen auf mehreren Gebieten der Naturwissenschaften machte. Naturwissenschaften

Leben und Werk

Herkunft und Lehrjahre

Galileo Galilei stammte aus einer verarmten Florentiner Patrizierfamilie. Sein Familienzweig hatte den Namen eines bedeutenden Vorfahren angenommen, des Arztes Galileo Bonaiuti (15. Jahrhundert). Galileis Vater Vincenzo war Tuchhändler, Musiker und Musiktheoretiker und hatte als solcher mathematische Kenntnisse und Interessen; er untersuchte den Zusammenhang zwischen Saitenspannung und Tonhöhe und entdeckte dabei die vielleicht erste nichtlineare Beziehung der Physik. Es ist wahrscheinlich, dass der junge Galileo nicht nur systematisch-experimentelle Untersuchungen in Kombination mit streng mathematischer Formulierung von seinem Vater gelernt hat, sondern auch den Widerwillen, uralte Autoritäten kritiklos zu akzeptieren. Galilei wurde als Novize in einem Kloster erzogen und zeigte Neigung, in den Benediktiner-Orden einzutreten, wurde aber von seinem Vater (angeblich?) wegen einer Augenentzündung nach Hause geholt und dann zum Medizin-Studium nach Pisa geschickt (1580). Viel später sagte er, er habe mit dem Gedanken gespielt, Maler zu werden; auch war er ein anerkannt guter Lautenspieler. Nach vier Jahren brach er sein Studium ab und ging nach Florenz um bei Ostilio Ricci, einem Gelehrten aus der Schule von Niccolò Tartaglia, Mathematik zu studieren. Er bestritt seinen Lebensunterhalt mit Privatunterricht, beschäftigte sich mit angewandter Mathematik, Mechanik und Hydraulik, und begann in den gebildeten Kreisen der Stadt mit Vorträgen und Manuskripten auf sich aufmerksam zu machen. Vor der Accademia Fiorentina glänzte er mit einem geometrisch-philologischen Referat über die Topografie von Dantes Hölle (Due lezioni all'Accademia fiorentina circa la figura, sito e grandezza dell'Inferno di Dante, 1588). 1585/86 veröffentlichte er erste Ergebnisse zur Schwere fester Körper (Theoremata circa centrum gravitatis solidorum) und löste ein antikes Problem (Heron) durch Konstruktion einer hydrostatischen Waage zur Bestimmung des spezifischen Gewichts (La bilancetta, Manuskript).

Lektor in Pisa, 1589–1592

Im Jahr 1589 erhielt er eine Stelle als Lektor für Mathematik an der Universität Pisa. Der Lohn reichte kaum zum Überleben; dennoch gelang es Galilei, vorzügliche Instrumente zu bauen und zu verkaufen. Auch entwickelte er ein - noch sehr ungenau arbeitendes - Thermometer. Er untersuchte die Pendelbewegung und fand, dass die Periode nicht von der Auslenkung oder dem Gewicht des Pendels abhängt. Bis in seine letzten Lebensjahre beschäftigte ihn das Problem, wie man diese Entdeckung zur Konstruktion einer Pendeluhr nutzen könne. Zur Untersuchung der Fallgesetze (ausgehend von der Pendelbewegung) führte Galilei als Versuchsanordnung die schiefe Ebene mit Kugeln aus verschiedenen Materialien ein. Diese geniale Idee erlaubte es erstmals, die Geschwindigkeit der - langsam anrollenden - Kugeln zu messen. So entdeckte er die Beschleunigung und die Tatsache, dass diese etwas von der Geschwindigkeit völlig verschiedenes ist. Dies wiederum ließ sich am besten in der Formelsprache der Mathematik darstellen. (Galileis Schüler und erster Biograf Vincenzo Viviani setzte die Behauptung in die Welt, Galilei habe in Pisa auch Fallversuche vom Schiefen Turm unternommen; in Galileis Schriften und Manuskripten findet sich jedoch kein Hinweis auf solche Versuche, die mangels hinreichend genauer Uhren quantitativ nicht auswertbar gewesen wären. Davon zu unterscheiden ist das Turmargument als Gedankenexperiment, auf das Galilei in seinem Hauptwerk "Dialogo" sehr wohl selbst eingeht.) Galilei fasste die Ergebnisse seiner mechanischen Untersuchungen in einem Manuskript zusammen, das heute als De motu antiquiora zitiert wird und erst 1890 [?] gedruckt wurde. Darin enthaltene Angriffe auf Aristoteles wurden von seinen konservativen Kollegen in Pisa unfreundlich aufgenommen und sollen dazu geführt haben, dass Galileis Stelle 1592 nicht verlängert wurde. Galileis materielle Situation wurde dadurch verschärft, dass 1591 sein Vater gestorben war. Er musste für seine Mutter, für drei jüngere Geschwister und für die Mitgift seiner älteren Schwester sorgen.

Professor in Padua, 1592–1610

Dank guter Protektion wurde Galilei 1592 auf den Lehrstuhl für Mathematik in Padua berufen, auf den sich auch Giordano Bruno Hoffnungen gemacht hatte. In Padua, das zur reichen und liberalen Republik Venedig gehörte, blieb Galilei 18 Jahre lang. Diese Zeit soll er später die glücklichste seines Lebens genannt haben. Obwohl seine Stelle wesentlich besser dotiert war als die vorige in Pisa, besserte Galilei sein Salär auf, indem er neben seinen akademischen Vorlesungen vornehmen Schülern Privatunterricht erteilte, darunter zwei späteren Kardinälen. Ferner vertrieb Galilei ab 1597 einen "Proportionszirkel" – Vorläufer des Rechenschiebers, der "Compasso" genannt wurde - dessen Konstruktion er erheblich verbessert hatte und für dessen Fertigung er einen eigenen Mechaniker beschäftigte. Bereits in diesem Jahr ließ er in einem Brief an Johannes Kepler deutlich erkennen, was er vom heliozentrischen Weltsystem hielt: "…unser Lehrer Kopernikus, der verlacht wurde". Die heute nach Kepler benannte Supernova von 1604 veranlasste ihn zu drei öffentlichen Vorträgen, in denen er die aristotelische Astronomie und Naturphilosophie angriff. Aus der Tatsache, dass keine Parallaxe festgestellt werden konnte, schloss Galilei (wie bereits 1572 Tycho de Brahe), dass der neue Stern weit von der Erde entfernt sein müsse, sich also in der Fixsternsphäre befinde. Nach herrschender Lehre wurde diese für unveränderlich gehalten - ein weiteres Argument gegen die Anschauungen der „Peripatetiker“, wie man die Aristoteles-Schüler nannte. Seine Untersuchungen zu den Bewegungsgesetzen setzte er auch in diesen Jahren fort. Peripatetiker 1609 erfuhr Galilei von dem im Jahr zuvor in Holland von Jan Lippershey erfundenen Fernrohr. Er baute aus käuflichen Linsen ein Gerät mit ungefähr vierfacher Vergrößerung, lernte dann selbst Linsen zu schleifen, und erreichte bald eine acht- bis neunfache, in späteren Jahren bis zu 33fache Vergrößerung. Galilei führte sein Instrument, dessen militärischer Nutzen auf der Hand lag (es lieferte im Gegensatz zum Keplerschen Fernrohr aufrechtstehende Abbildung), der venezianischen Regierung, der Signoria, vor, machte tiefen Eindruck und überließ ihr das (völlig illusorische) alleinige Recht zur Herstellung solcher Instrumente, woraufhin sein Gehalt verdreifacht [nach anderer Quelle verdoppelt] wurde. Entgegen der Darstellung in Brechts Drama hat Galilei die Grundidee des Teleskops wohl nicht als seine eigene Erfindung ausgegeben; eine Gehaltskürzung [-suspension ?] im folgenden Jahr deutet aber an, dass sich die Signoria durchaus hinters Licht geführt fühlte. Als einer der ersten Menschen nutzte Galilei ein Fernrohr zur Himmelsbeobachtung. Dies bedeutete eine Revolution in der Erforschung der Himmelskörper, denn bis dahin waren die Menschen auf Beobachtungen mit dem bloßen Auge angewiesen. Mit ihm begann die Teleskop-Astronomie. Er stellte fest, dass die Oberfläche des Mondes rauh und uneben ist, mit Erhebungen und Klüften. Er erkannte, dass die dunkle Partie der Mondoberfläche von der Erde aufgehellt wird ("Erdschein"). Er stellte weiter fest, dass die Planeten - im Gegensatz zu den Fixsternen - als Scheiben zu sehen sind und entdeckte die vier größten Monde des Jupiter, die er in Vorbereitung seines Wechsels an den Medici-Hof die Mediceischen Gestirne nannte, und die heute als die Galileischen Monde bezeichnet werden. Er beobachtete, dass die Milchstraße nicht ein nebliges Gebilde ist (wie es dem bloßen Auge vorkommt), sondern aus unzähligen einzelnen Sternen besteht. Diese Entdeckungen (einschließlich einer Federzeichnung der Mondoberfläche von ihm selbst), veröffentlicht im Sidereus Nuncius (Sternenbote) von 1610, machten Galilei auf einen Schlag berühmt. Der Sidereus Nuncius war innerhalb weniger Tage vergriffen. 1610

Hofmathematiker in Florenz, ab 1610

Im Herbst 1610 ernannte der Großherzog der Toskana, Cosimo II. (sein ehemaliger Schüler), Galilei zum Hofmathematiker und -philosophen und zum Ersten Mathematikprofessor in Pisa - ohne jede Lehrverpflichtung: er bekam volle Freiheit, sich ganz der Forschung zu widmen. Spätestens bei der Umsiedlung nach Florenz trennte sich Galilei von Marina Gamba, seiner Haushälterin, mit der er drei Kinder hatte: Virginia (Ordensname Maria Celeste, 1600-1634), Livia (Ordensname Arcangela, 1601-1659) und Vincenzio (1606-1669). Mit Hilfe eines Bewunderers, des Kardinals Maffeo Barberini (später Papst Urban VIII.), brachte Galilei seine Töchter noch vor Erreichen des Mindestalters in einem Kloster unter - sie hatten als uneheliche Kinder kaum Aussichten auf eine standesgemäße Heirat. Der Sohn wurde 1613 zu seinem Vater nach Florenz geschickt, nachdem Marina Gamba einen Mann namens Giovanni Bartoluzzi geheiratet hatte; Galilei legitimierte ihn später.

Weitere astronomische Entdeckungen und das Verfahren von 1616

Galilei setzte seine astronomischen Beobachtungen fort und fand, dass der Planet Venus Phasen wie der Mond hat. Dies konnte nur bedeuten, dass die Venus zeitweise jenseits der Sonne, zu anderen Zeiten aber zwischen Sonne und Erde steht. Darüber korrespondierte er mit den römischen Jesuiten um Christoph Clavius (mit dem er bereits 1587 eine kontroverse Diskussion geführt hatte), welche die Phasengestalt der Venus bereits unabhängig von ihm entdeckt hatten. Über die kosmologischen Konsequenzen - das Ptolemäische Weltbild war nicht länger haltbar - waren sich die Mathematiker und Astronomen der Gesellschaft Jesu mehr oder weniger im Klaren. In seiner Begeisterung über seine wissenschaftlichen Erkenntnisse sandte er in seiner Werkstatt gefertigte Fernrohre an Freunde und andere Wissenschaftler. Jedoch erreichten nur wenige Exemplare das gewünschte Auflösungsvermögen. So konnte es geschehen, dass Manche die Jupitermonde etc. nicht erkennen konnten und ihm Täuschungsabsichten unterstellten. Im Jahr 1611 besuchte Galilei Rom, wurde für seine Entdeckungen hoch geehrt und machte mittels seines Teleskops seinen Freunden - darunter auch Jesuiten - unverzüglich "le cose nuove del cielo" (die neu[entdeckt]en Gegenstände am Himmel) zugänglich: den Jupiter mit seinen vier Begleitern, den gebirgigen, zerklüfteten Mond, die „gehörnte“ (d.h. sichelförmige) Venus und den „dreifachen“ Saturn. Er wurde zum sechsten Mitglied der Accademia dei Lincei ernannt; diese Ehre war ihm so wichtig, dass er sich fortan Galileo Galilei Linceo nannte. Bei diesem Aufenthalt hatte er eine Audienz bei Papst Paul V. und er traf seinen alten Bewunderer Maffeo Barberini. Ein Jahr später war Barberini dabei, als Galileo eine weitere unhaltbare Behauptung des Aristoteles mit einem simplen, aber überzeugenden Experiment widerlegte: Eis schwimmt auf Wasser nicht deswegen, weil es (zwar schwerer, aber) flach ist, sondern weil es leichter ist. Die Entdeckung der Sonnenflecken verwickelte ihn in eine Auseinandersetzung mit dem Jesuiten Christoph Scheiner: man stritt sich sowohl um die Priorität als auch um die Deutung. Um die Vollkommenheit der Sonne zu retten, nahm Scheiner an, dass die Flecken Satelliten seien, wogegen Galilei die Beobachtung anführte, dass Sonnenflecken entstehen und vergehen (Lettere solari, 1613, erstmals nicht in lateinischer Sprache, sondern im Volgare, der Umgangssprache der Toskana, verfasst). Für Galilei war es offensichtlich, dass seine astronomischen Beobachtungen das heliozentrische Weltbild des Nikolaus Kopernikus stützten, aber keinen zwingenden Beweis lieferten: sämtliche Beobachtungen (etwa die Venus-Phasen) waren auch mit dem Modell des Tycho Brahe kompatibel, in dem sich Sonne und Mond um die Erde, die übrigen Planeten aber um die Sonne drehen. (Tatsächlich gelang es erst James Bradley im Jahr 1729 mit der stellaren Aberration die Eigenbewegung der Erde gegenüber der Fixsternsphäre nachzuweisen.) Galilei hielt sich bei der Interpretation seiner astronomischen Beobachtungen zunächst zurück. Gegen das Kopernikanische System sprachen immerhin Bibelstellen, aus denen auf eine Eigenbewegung der Sonne geschlossen werden musste (am wichtigsten die Stelle, in der Josua der Sonne befiehlt, stillzustehen [Jos. 10, 12]). Jedoch war ihm - wohl schon in seiner Zeit in Pisa - der Gedanke gekommen, die "Umschwünge" (revolutiones) der Erde um ihre Achse und um die Sonne seien die Ursache für die Gezeiten: die Gewässer würden dabei beschleunigt und hin- und herbewegt. Damit glaubte er, einen Beweis für das kopernikanische Weltbild in Händen zu haben (erst Newton zeigte, dass nicht die Zentrifugalkraft, sondern die Anziehungskräfte der Massen von Mond und Sonne für Ebbe und Flut ursächlich sind). Kontroverse Diskussionen am Florentiner Hof veranlassten Galilei dann doch, zu erklären, dass eine mit dem Kopernikanischen System verträgliche Bibelauslegung möglich sei (Brief an seinen Schüler und Nachfolger in Pisa, Benedetto Castelli, 21. Dezember 1613 [http://www.liberliber.it/biblioteca/g/galilei/lettere/html/lett11.htm Originaltext]; Brief an die Großherzogin-Mutter Christine von Lothringen, 1615 [http://www.liberliber.it/biblioteca/g/galilei/lettere/html/lett14.htm Originaltext], jedoch erst 1636 veröffentlicht). Der Brief an Castelli wurde in fehlerhafter Abschrift der Inquisition zugespielt, was Galilei veranlasste, eine korrekte Abschrift hinterherzusenden und in Person nach Rom zu reisen, um seinen Standpunkt zu vertreten. Im März 1614 gelang es Galilei, das spezifische Gewicht der Luft als ein 660stel des Gewichts des Wassers zu bestimmen - herrschende Meinung war bis zu diesem Zeitpunkt, dass Luft keinerlei Gewicht hat. Dies war eine weitere Widerlegung aristotelischer Anschauungen. In dieser Zeit war er häufig als Gutachter für den Großherzog in technisch-physikalischen Fragen tätig; als Forscher beschäftigte er sich insbesondere mit Hydrodynamik, Lichtbrechung in Glas und Wasser sowie Mechanik (Beschleunigung). In den Jahren 1610-1614 hielt er sich häufig auf dem Landgut seines Freundes Salviati auf, um seine seit Jahren angeschlagene Gesundheit wiederherzustellen. Im Jahr 1615 veröffentlichte der Kleriker Paolo Antonio Foscarini (c. 1565-1616) ein Buch, das beweisen sollte, dass die Kopernikanische Astronomie nicht der Heiligen Schrift widersprach. Daraufhin eröffnete die Römische Inquisition nach Vorarbeit des bedeutenden Kirchenlehrers Kardinal Robert Bellarmin ein Untersuchungsverfahren. 1616 wurde Foscarinis Buch gebannt. Zugleich wurden einige nichttheologische Schriften über Kopernikanische Astronomie, darunter auch ein Werk von Johannes Kepler, auf den Index gesetzt. Das Hauptwerk des Kopernikus, De Revolutionibus Orbium Coelestium, in dessen Todesjahr 1543 erschienen, wurde nicht verboten, sondern „suspendiert“: es durfte fortan bis 1822 im Einflussbereich der Römischen Inquisition nur noch in Bearbeitungen erscheinen, die betonten, dass das heliozentrische System ein bloßes mathematisches Modell sei. An diesem Verfahren (es war kein Inquisitionsprozess) war Galilei offiziell nicht beteiligt. Seine Haltung war jedoch ein offenes Geheimnis, auch wenn das Schreiben an die Großherzogin-Mutter (noch) nicht veröffentlicht war. Wenige Tage nach der förmlichen Index-Beschlussfassung schrieb Bellarmin an Galilei einen Brief mit der Versicherung, Galilei habe keiner Lehre abschwören müssen; gleichzeitig jedoch enthielt dieses Schreiben die nachdrückliche Ermahnung, das Kopernikanische System in keiner Weise als Tatsache zu verteidigen, sondern allenfalls als Hypothese zu diskutieren. Dieser Brief wurde im Prozess von 1632/33 als Beweis für Galileis Ungehorsam zitiert. Allerdings gab es in den Akten zwei verschiedene Fassungen, von denen nur eine korrekt unterschrieben und zugestellt war, weshalb im 19. und 20. Jahrhundert einige Historiker annahmen, die Inquisitionsbehörde habe zuungunsten Galileis einen Beweis gefälscht. Galilei hielt sich von nun an in der Öffentlichkeit mit dem Kopernikanischen System zurück. Ab 1616 beschäftigte er sich intensiv mit der Möglichkeit, die Bewegungen der Jupitermonde als Zeitmesser zu nutzen, um das Längengradproblem zu lösen (erfolglos). Er konvertierte das Teleskop erstmals in ein Mikroskop; die Mikroskopie blieb für ihn aber eine Beschäftigung niedriger Priorität.

Der Dialog über die zwei Weltsysteme und der Inquisitionsprozess von 1633

Mikroskop 1623 wurde Galileis alter Förderer, Kardinal Maffeo Barberini, zum Papst gewählt (Urban VIII.). Galilei widmete ihm sogleich seine Schrift Saggiatore, eine Polemik gegen den Jesuitenpater Orazio Grassi über die Kometenerscheinungen von 1618/1619, über atomistische und methodologische Fragen. In diesem Buch, an dem er seit 1620 gearbeitet hatte, äußerte Galilei seine berühmt gewordene Überzeugung, die Philosophie (nach dem Sprachgebrauch der Zeit ist damit die Naturwissenschaft gemeint) stehe in dem Buch der Natur, und dieses Buch sei in mathematischer Sprache geschrieben: ohne Geometrie zu beherrschen, verstehe man kein einziges Wort. Seither gilt Galilei als Begründer der modernen, mathematisch orientierten Naturwissenschaften, gleichzeitig enthielt dies eine klare Absage an Alchemie und Astrologie. Im Saggiatore interpretierte er die Kometen als erdnahe optische Effekte (vergleichbar Phänomenen wie der Regenbogen oder das Nordlicht), darin auf eine Theorie des Aristoteles über Meteore zurückgreifend. Zur Zeit der Kometenerscheinungen war Galilei allerdings aus gesundheitlichen Gründen nicht in der Lage, selbst Beobachtungen anzustellen. Seine empirisch nicht fundierte Polemik gegen die Theorie der Kometen, die Tycho Brahe und Orazio Grassi vertraten, ist als indirekte Verteidigung des kopernikanischen Systems zu verstehen, das durch die Annahme sich nicht auf Kreisbahnen bewegender Himmelskörper bedroht gewesen wäre. Mit dieser Polemik belebte Galilei die alte Feindschaft mancher Jesuiten. Eine der Folgen war eine anonyme Anzeige des Saggiatore wegen Atomismus und damit Verstoß gegen die das Abendmahl betreffenden Dogmen des tridentischen Konzils. Unter Zuhilfenahme eines Gefälligkeitsgutachtens Pater Giovanni Guevaras ließen die Gönner Galileis im Vatikan diese Anzeige versanden. Der Wissenschaftshistoriker Pietro Redondi vermutet deshalb, dass auch dem Prozess 1633 eine Anzeige wegen Atomismus und damit häretischen Ansichten bezüglich des Abendmahls zugrundeliegt, die jedoch durch Intervention der eigens geschaffenen päpstlichen Untersuchungskommission auf die weit weniger brisante Frage des Kopernikanismus bzw. des Ungehorsams abgelenkt wurde. 1624 reiste Galilei nach Rom und wurde sechs Mal von Barberini-Urban empfangen, der ihn ermutigte, über das Kopernikanische System zu publizieren, solange er dieses als Hypothese behandle; den Brief von Bellarmin an Galilei aus dem Jahr 1616 kannte Barberini damals nicht. Nach langen Vorarbeiten und wieder unterbrochen durch Krankheiten vollendete Galilei 1630 den Dialogo di Galileo Galilei sopra i due Massimi Sistemi del Mondo Tolemaico e Copernicano (Dialog über die zwei wichtigsten Weltsysteme, das Ptolemäische und das Kopernikanische). In diesem Buch erklärte Galilei unter anderem sein Relativitätsprinzip und seinen Vorschlag zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit (die erste präzise Messung der Lichtgeschwindigkeit auf der Erde gelang erst 1849 Fizeau.). Als vermeintlich stärkstes Argument für das Kopernikanische System diente ihm seine - irrige - Theorie der Gezeiten. Im Mai 1630 reiste Galilei erneut nach Rom, um bei Urban VIII. und Niccolò Riccardi, dem für die Zensur verantwortlichen Inquisitor, eine kirchliche Druckerlaubnis (Imprimatur) zu erwirken. Er erhielt auch eine vorläufige Druckerlaubnis. Zurück in Florenz entschied Galilei jedoch aus verschiedenen Gründen, unter anderem weil der Herausgeber (Fürst Cesi, Gründer der Accademie dei Lincei) verstorben war und wegen einer Pestepidemie, sich mit einer Druckerlaubnis durch den Florentiner Inquisitor zu begnügen und das Werk in Florenz drucken zu lassen. Aufgrund verschiedener Schwierigkeiten, ausgelöst durch Riccardi, konnte der Druck aber erst im Juli 1631 beginnen; im Februar 1632 erschien der "Dialogo". Der Zensurauflage, das Werk mit einer Schlussrede zugunsten des Ptolemäischen Systems zu beschließen, meinte Galilei nachzukommen, indem er diese Rede in den Mund des manifesten Dummkopfs Simplicio legte. Überdies beging er den Fehler, sich über einen Lieblingsgedanken Barberini-Urbans lustig zu machen: dass man eine Theorie niemals über die von ihr vorhergesagten Effekte nachweisen könne, da Gott diese Effekte jederzeit auch auf anderem Wege hervorbringen könne. Damit hatte Galilei den Bogen überspannt und die Protektion des Papstes verspielt, der - möglicherweise auch aus außenpolitischen Gründen - nun mit voller Härte reagierte. Im Juli 1632 wies Riccardi den Inquisitor von Florenz an, er solle die Verbreitung des Dialogo verhindern. Im September bestellte der Papst Galilei nach Rom ein. Mit Bitte um Aufschub, ärztlichen Attests, Anreise und Quarantäne infolge der Pestepidemie verging jedoch der gesamte Winter. In Rom wohnte Galilei in der Residenz des toskanischen Botschafters. Anfang April 1633 wurde er offiziell vernommen und musste für 22 Tage ein Apartment der Inquisition beziehen. Am 30. April bekannte er in einer zweiten Anhörung, in seinem Buch geirrt zu haben, und durfte wieder in die toskanische Botschaft zurück. Am 10. Mai reichte er seine schriftliche Verteidigung, eine Bitte um Gnade, ein. Am 22. Juni 1633 fand der Prozess statt. Zunächst leugnete Galilei, auf die Dialogform seines Werkes verweisend, das kopernikanische System gelehrt zu haben. Ihm wurde der Bellarminbrief (welche Fassung, ist nicht bekannt) vorgehalten und er des Ungehorsams beschuldigt. Nachdem er seinen Fehlern abgeschworen, sie verflucht und verabscheut hatte, wurde er zu lebenslänglicher Haft verurteilt und war somit der Hinrichtung auf dem Scheiterhaufen entkommen, die im Jahr 1600 an Giordano Bruno vollzogen, im Falle Galileis aber von keiner Seite angestrebt worden war. Dass Galilei überhaupt verurteilt wurde, war unter den zuständigen zehn Kardinälen durchaus strittig; drei von ihnen (darunter Francesco Barberini, der Neffe des Papstes) unterschrieben das Urteil nicht. Galilei selbst hielt an seiner Überzeugung fest. Die Behauptung, der zufolge er beim Verlassen des Gerichtssaals gemurmelt haben soll, "Eppur si muove" (und sie (die Erde) bewegt sich doch), ist historisch nicht belegt und äußerst unwahrscheinlich; sie wurde jedoch schon zu seinen Lebzeiten verbreitet, wie ein spanisches Gemälde von ca. 1643/45 beweist. Diese Worte wurden erstmalig 1757 in den "Italian Libraries" von einem Giuseppe Baretti, einem Anhänger Galileis, erwähnt. Galilei machte sich die Verteidigung seines Weltbildes zum Teil selbst schwer: Er vertrat die Überzeugung, dass die Planeten sich auf Kreisbahnen um die Sonne bewegten, statt der von Kepler, mit dem er in Briefkontakt stand, beschriebenen Ellipsen. Keplers Erklärungskonzept der Planetenbewegung lehnte er ab, obwohl es praktisch alle Ungereimtheiten zwischen Beobachtung und heliozentrischem Weltbild beseitigte. Zur Rettung seines Konzepts der Kreisbahn nahm Galileo in Kauf, dass das Konzept der sonnenzentrierten Kreisbahnen die beobachtete Position des Planeten Mars wesentlich schlechter voraussagte als das komplizierte geozentrische System des Ptolomaios mit seinen Epizyklen. D.h. das ptolemäische System stand beim Mars in besserem Einklang mit der beobachteten Realität als Galileis. Bei den Sonnenflecken kam hinzu, dass die Sonne nach 1610 für fast 40 Jahre in ein extremes Aktivitätsminimum fiel. in dem es so gut wie keine beobachtbaren Sonnenflecken mehr gab. D.h. durch diese Laune der Natur konnte Galilei keine Belege mehr für seine Beobachtungen liefern. Zudem diskutiert er in seinem Dialog wohlweislich nicht das Weltsystem von Tycho Brahe, das Sonne, Mond, Jupiter und Saturn sich um die Erde, dagegen Merkur, Venus und Mars sich um die Sonne drehen lässt. Dieses ziemlich komplizierte, modifizierte geozentrische Weltbild stand ebenfalls nicht in Widerspruch zu den Beobachtungen.

Hausarrest 1633–1642 und die Discorsi

Galilei wurde unter Arrest gestellt. Nach wenigen Wochen (in der Botschaft des Herzogtums Toscana in Rom) wurde er in die Aufsicht des Erzbischofs von Siena gestellt, der allerdings ein glühender Bewunderer Galileis war und ihn nach Kräften unterstützte. In Siena konnte er seine tiefe Niedergeschlagenheit über den Prozess und seinen Ausgang überwinden. Nach fünf Monaten (Dezember 1633) durfte er in seine Villa „Gioiella“ in Arcetri zurückkehren, blieb jedoch unter Hausarrest, verbunden mit dem Verbot jeglicher Lehrtätigkeit. Als er wegen eines schmerzhaften Leistenbruchs um Erlaubnis bat, Ärzte in Florenz aufsuchen zu dürfen, wurde sein Gesuch abgelehnt mit der Warnung, weitere solche Anfragen würden zu seiner Einkerkerung führen. Gemäß dem Urteil hatte er wöchentlich die sieben Bußpsalmen (über drei Jahre lang) zu beten (diese Verpflichtung übernahm – solange sie noch lebte – seine Tochter Suor Celeste), und seine sozialen Kontakte wurden stark eingeschränkt. Immerhin war es ihm gestattet, mit seinen weniger kontroversen Forschungen fortzufahren und seine Töchter im Kloster San Matteo zu besuchen. Sämtliche Veröffentlichungen waren ihm verboten, jedoch führte er einen ausgedehnten Briefwechsel mit Freunden und Gelehrten im In- und Ausland und konnte später zeitweilig Besucher empfangen (darunter Thomas Hobbes und John Milton, ab 1641 seinen ehemaligen Schüler Benedetto Castelli). Galilei hatte seit längerem Probleme mit seinen Augen; 1638 erblindete er vollständig – möglicherweise eine Folge seiner anfangs ohne ausreichenden Schutz unternommenen Sonnenbeobachtungen. Jedoch entdeckte er noch kurz vor dem völligen Verlust seiner Sehkraft die Libration des Mondes. Ein Gnadengesuch auf Freilassung wurde abgelehnt. Seine letzten Jahre verbrachte er in seinem Landhaus in Arcetri. Ab dem Juli 1633 - noch in Siena - hatte Galilei an seinem physikalischen Hauptwerk Discorsi e Dimostrazioni Matematiche intorno a due nuove scienze gearbeitet. Obwohl das Inquisitionsurteil kein explizites Publikationsverbot enthielt, stellte sich eine Veröffentlichung im Einflussbereich der katholischen Kirche als unmöglich heraus. Eine lateinische Übersetzung der Discorsi erschien 1635 bei Matthias Bernegger in Straßburg, das italienische Original 1636 bei Louis Elsevier in Leiden. Inhaltlich griff Galilei in den Discorsi Ansätze und Ergebnisse aus seinen frühen Jahren wieder auf. Die beiden neuen Wissenschaften, die Galilei darin begründet, sind in moderner Sprache Elastizitätstheorie und Kinematik. Er wies unter anderem nach, dass die bogenförmige Bewegung eines Geschosses aus zwei Komponenten besteht: die horizontale wird von der Trägheit bestimmt, die nach unten gerichtete dagegen von stetiger Beschleunigung. Das Zusammenwirken beider führt zu einer parabelförmigen Flugbahn. Im Spätherbst 1641 löste der begabte Evangelista Torricelli seinen langjährigen (seit 1637) Begleiter Vincenzo Viviani als Assistent und Privatsekretär ab, doch war bereits klar, dass Galilei nicht mehr lang zu leben hatte. Er starb am 8. Januar 1642 in Arcetri. Ein feierliches Begräbnis in einem prunkvollen Grab, das der Großherzog vorgesehen hatte, wurde unterbunden. Vincenzo Viviani

Galileo und die Kirche

Landläufig wird die Politik der Amtskirche Galileo gegenüber als Ausdruck einer ihr angeblich inhärenten Wissenschafts- und Fortschrittsfeindlichkeit verstanden. Diese Sicht kann jedoch auch hinterfragt werden. Zu Galileis Zeit war die Hierarchie bereits gespalten. Die Überlegenheit der neuen Wissenschaften war für die Päpste und Kardinäle nicht weniger offensichtlich als für ihre Gegner. Andererseits mußten sie, nachdem es ihnen gerade erst gelungen war, im Kampf gegen die Reformation mithilfe der Dominikaner- und Jesuitenorden ihren Einfluss in Italien wieder zu festigen, die Förderung der Wissenschaften in Großbritannien, Holland und Deutschland als fortdauernde Angriffe auf die Erklärungshoheit ihrer Institutionen - des dekretierten Consensus patrum - deuten. Im Abwehrkampf gegen die heraufziehende Aufklärung sahen sie sich zu aus heutiger Sicht starrsinnigem Beharren auf dem Althergebrachten gezwungen. Gott begründet den Erdkreis unbeweglich... (1.Chronik 16,30). Gleichzeitig gab es schon damals mächtige kirchliche Stimmen, die sich von der wörtlichen Auslegung der Schrift entfernt hatten und die Argumentation, Glauben und Wissenschaft seien getrennte Sphären, akzeptiert hatten. Z.B. schrieb Kardinal Bellarmin, ein bedeutender Theologe und zentrale Persönlichkeit der Kurie und Inquisition, dass man, läge ein wirklicher Beweis für das heliozentrische System vor, bei der Auslegung der heiligen Schrift in der Tat vorsichtig vorgehen müsse. Galileo meinte, mit seiner Gezeitentheorie über einen solchen Beweis zu verfügen. Es scheint, dass Galilei mehr Unterstützung hätte bekommen können, wenn sein Auftreten dem Klerus gegenüber nur bescheiden genug gewesen wäre. Ausdruck der kirchlichen Ambivalenz ihm gegenüber ist die recht milde Ermahnung von 1616, Galilei sei im "Irrtum des Glaubens" und möge darum "von einer Verbreitung des kopernikanischen Weltbildes absehen". Erst nachdem Galilei 1632 mit dem Dialogo wieder für das kopernikanische Weltbild polemisierte, und die ersten Exemplare auch noch an seine erklärten Gegner (z.B. dem Inquisitor Serristori) schickte, wurde ein formales Verfahren gegen ihn eröffnet. Auch jetzt noch war das Klima - verglichen mit anderen Ketzerprozessen, die zu Folter und Scheiterhaufen führten - freundlich und das Urteil milde. Nachdem Galilei geschworen hatte, ...stets geglaubt zu haben, gegenwärtig zu glauben und in Zukunft mit Gottes Hilfe glauben zu wollen alles das, was die katholische und apostolische Kirche für wahr hält, predigt und lehret, erhielt er "lediglich" Kerkerhaft, die bereits nach wenigen Wochen in Hausarrest umgewandelt wurde. Die Tragik von Galileos Wirken liegt darin, dass er - als ein zeitlebens tiefgläubiges Mitglied seiner Kirche - den Versuch unternahm, ebendiese Kirche vor einem verhängnisvollen Irrtum zu bewahren. Seine verschiedenen Aufenthalte in Rom bis zum Jahr 1616 hatten auch den Zweck, Männer (wie Bellarmin) davon zu überzeugen, dass die Peripatetiker nicht unfehlbar waren und die Heilige Schrift nicht immer buchstabengetreu gelesen werden müsse. Auch war Galilei der Überzeugung, die wunderbaren Werke des Herrn durch Experiment und Logik (früher oder später) vollständig klären zu können; Barberini-Urban dagegen blieb bei seiner Meinung, dass die vielfältigen Naturerscheinungen, die der Allmächtige bewirkt, sich dem beschränkten Verstand der Menschen für immer entziehen – womit er sich in bester Gesellschaft befand (Albert Einstein: "Die Theorie liefert viel, aber dem Geheimnis des Alten (sc. Gottes) bringt sie uns kaum näher.").

Nachgeschichte, Nachruhm

Der Inquisitionsprozess gegen Galilei hat zu endlosen historischen Kontroversen und zahlreichen literarischen Bearbeitungen angeregt; unter anderem in Bertolt Brechts Leben des Galilei. 1741 gewährte das Heilige Offizium - d.h. die Inquisition - auf Bitte Benedikts XIV. das Imprimatur auf die erste Gesamtausgabe der Werke Galileis. Unter Pius VII. wurde 1822 erstmals ein Imprimatur auf ein Buch erteilt, das das Kopernikanische System als physikalische Realität behandelte - der Autor, ein gewisser Settele, war Kanoniker. Für Nicht-Kleriker war das Interdikt wohl längst belanglos geworden. 1979 beauftragte Johannes Paul II. die Päpstliche Akademie der Wissenschaften, den berühmten Fall aufzuarbeiten. Am 31. Oktober 1992 wurde der Kommissionsbericht übergeben, und hielt Johannes Paul II. eine Rede, die oft verkürzt als eine bloße Entschuldigung dargestellt wird; tatsächlich ging es dem Papst darum, das gegenseitige Missverstehen von Wissenschaft und Kirche zu heilen. Am 2. November 1992 wurde Galileo Galilei von der römisch-katholischen Kirche formal rehabilitiert.

Wissenschaftliche Leistungen

Methodisches

Galilei gehörte zu den ersten Wissenschaftlern, die die von Francis Bacon theoretisch eingeforderte experimentelle Methode befolgten (dies tat er jedoch, bevor Bacon seine Forderung veröffentlicht hatte); zugleich aber bestand Galilei auf einer streng mathematischen Beschreibung der Naturgesetze, wenn gleich er die uns heute geläufige algebraische Notation noch nicht verwendete. Galileis Überlegenheitsgefühl gegenüber Aristoteles gründete vielleicht primär darauf, dass er meinte, der bessere Mathematiker zu sein.

Kinematik

Die gleichmäßig beschleunigte Bewegung beschäftigte Galilei über vierzig Jahre lang. Seine experimentelle Innovation bestand in der Verwendung der schiefen Ebene, mit der er die Fallgesetze auf einer verlangsamten Zeitskala studieren und - über seinen Puls oder mit Wasseruhren - quantitativ überprüfen konnte. In seinem frühen Manuskript De motu (1590, s.o.) vertrat er noch die Meinung, die Beschleunigung hänge von der Dichte ab. Später kam er dann zum Schluss, dass im Vakuum alle Körper die gleiche Beschleunigung erfahren. Im Zusammenhang mit dem Turmargument finden sich kinematische Überlegungen im Dialog über die zwei Weltsysteme; voll ausgearbeitet werden die Fallgesetze im dritten und vierten der vier Tage der Discorsi e Demonstrazioni von 1636/38. Eng damit zusammen hängt das Relativitätsprinzip, das in der modernen Physik Galilei-Invarianz genannt wird und besagt, dass ein gleichmäßig bewegter Beobachter die gleichen physikalischen Gesetze wahrnimmt wie ein ortsfester. Galilei kam bei seinen Schlussfolgerungen dem ersten Bewegungsgesetz Isaac Newtons recht nahe, das zweite nahm er in gewisser Weise bereits vorweg (was Newton später selbst zugab). Neuere wissenschaftsgeschichtliche Arbeiten betonen, dass Galilei mit seinen Forschungen zur Kinematik nicht alleine stand; mit dem Thema befassten sich unter anderem Alessandro Piccolomini, Niccolò Tartaglia, Giovan Battista Benedetti, Francesco Maurolico, Bernardino Baldi, Guidubaldo del Monte, Michael Varro (De motu, Genf 1584) und Francesco Buonamicida (De motu, Florenz 1591). Christiaan Huygens entwickelte später seine Idee einer von einem Pendel gesteuerten Uhrmechanik zur Praxisreife.

Elastizitätstheorie

Wie aus dem Titel der discorsi hervor geht, veröffentlichte Galilei seine Ergebnisse über die Elastizität eines Balkens mit dem vollen Bewusstsein, damit eine neue Wissenschaft zu begründen. Die weitere Entwicklung hat ihm Recht gegeben; sein Beitrag kann tatsächlich als Begründung der Elastizitätstheorie gelten. Galilei stellte fest, dass die Tragfähigkeit eines Balkens größer ist, wenn man ihn hochkant, nicht flachkant stellt. Er setzte als erster die äußere Belastung in Relation zu den inneren Spannungen. Eine quantitative Theorie konnte er allerdings noch nicht aufstellen. Die heute Neutralfläche genannte Menge aller Drehachsen ordnete er am unteren Rand des eingespannten Balkens statt in der Mitte des Balkenquerschnittes an. Korrekturen dieses Irrtums konnten sich im 17. und 18. Jahrhundert nicht durchsetzen; erst Anfang des 19. Jahrhundert sorgte Navier erfolgreich für eine Richtigstellung.

Astronomie

Galileis astronomische Entdeckungen sind im biografischen Teil bereits ausführlich gewürdigt worden. Huygens erkannte, dass hinter der „Dreigestalt“ des Planeten Saturn tatsächlich ein Ring steckt. Galileis Versuche, mittels der Jupitermonde das Längenproblem zu lösen, setzte Ole Römer fort (auch er hier erfolglos), der dabei jedoch „nebenbei“ die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes (grob) ermittelte. Die erste präzise Messung der Lichtgeschwindigkeit auf der Erde gelang erst 1849 Fizeau.

Vermischte Erfindungen

Mehrere von Galileis Erfindungen sind heute nur in seinen Aufzeichnungen und Skizzen erhalten. Er zeichnete unter anderem Skizzen von Geräten wie einer Kombination aus Kerze und Spiegel, um damit das Licht durchs ganze Haus leiten zu können, einen automatischen Tomatenpflücker, einen Taschenkamm, der auch als Besteck verwendet werden konnte und eine Art Vorläufer des Kugelschreibers. Der von ihm entwickelte Temperaturmesser wurde von Fahrenheit (1714) entscheidend verbessert.

Galilei als Schriftsteller

Revolutionär war nicht nur, dass Galilei in der Volkssprache Italienisch publizierte, sondern auch wie: Galilei schrieb ein vorbildlich schönes Italienisch, das stilbildend auf die wissenschaftliche Prosa gewirkt hat.

Galileis wissenschaftliche Werke

Galilei veröffentlichte seine wissenschaftlichen Erkenntnisse in den folgenden Hauptwerken (weitere Werke, die heute von vornehmlich biografischem Interesse sind, werden in der Biografie genannt):
- Sidereus nuncius, 1610
deutsch: Nachricht von neuen Sternen, Frankfurt a. M. 1965
- Saggiatore (Prüfer mit der Goldwaage), 1623
- Dialogo sopra i due massimi sistemi, Florenz 1632
deutsch: Dialog über die beiden hauptsächlichen Weltsysteme, Leipzig 1891
- Discorsi e dimostrazioni matematiche, Leiden 1638
deutsch: Unterredung und mathematische Demonstration über zwei neue Wissenszweige die Mechanik und die Fallgesetze betreffend, Leipzig 1890 Nach Galilei benannt sind:
- im cgs-System die Einheit für die Erdbeschleunigung „Gal“;
- ein Krater auf dem Mond;
- die Raumsonde Galileo, gebaut zur Erforschung des Planeten Jupiter;
- das zukünftige Satellitennavigationssystem Galileo;
- eine populärwissenschaftliche Fernsehsendung namens Galileo.
- eine dimensionslose Kennzahl der Strömungsmechanik (Galilei-Zahl)

Literatur

Quellenausgaben


- Schriften, Briefe, Dokumente. (Hg. Anna Mudry), München 1987
- Pietro Redondi: Galilei - der Ketzer, München 1989 (Darstellung des Inquisitionsprozesses von 1633; mit z.T. erstmals veröffentlichten Dokumenten), ISBN 3-406-33981-6

Biografien


- Pascual Jordan: Galileo Galilei, in: Die Großen der Weltgeschichte, herausgegeben von Kurt Fassmann, Zürich 1974, Band 5: Calvin bis Huygens, S. 468-491 (Kurzbiografie)
- Drake, Stillman: Galileo At Work. Chicago: University of Chicago Press, 1978, ISBN 0-226-16226-5; auf Deutsch: Freiburg 2004, ISBN 3-926642-38-6
- Biagioli, Mario: Galilei, der Höfling. Entdeckung und Etikette: Vom Aufstieg der neuen Wissenschaft. Frankfurt a.M.: Fischer Verlag, 1999, ISBN 3-10-009628-2

Interpretationen


- Bertolt Brecht: Das Leben des Galilei, (Dänemark, 1938/39)ISBN 3518100017. In der 8. Szene bringt Galilei das Problem von wissenschaftlicher Forschung und theologischer Deutungshoheit mit einem berühmt gewordenen Aperçu auf den Punkt: "Die Winkelsumme im Dreieck kann nicht nach den Bedürfnissen der Kurie abgeändert werden."
- Arthur Koestler: Die Nachtwandler. Das Bild des Universums im Wandel der Zeit, Bern - Stuttgart - Wien 1959 (als Suhrkamp-Tb. Bd. 579, Frankfurt 1988) ISBN 3-518-37079-0
- Paul Feyerabend: Wider den Methodenzwang. Frankfurt 2001 ISBN 3518281976
- Alexandre Koyré: Leonardo, Galilei, Pascal, Berlin 1994 ISBN 3-8031-5145-7
- Eine überraschende Deutung zu Galileis Entdeckung der Jupitermonde findet sich in der Geschichte von Andreas Venzke: Der Blick auf eine neue Welt - Galileo Galilei und die moderne Wissenschaft (In: Weltgeschichte in Geschichten, Würzburg 2004, S. 97-104 ISBN 3-401-05442-2) Siehe auch: John Thomas Scopes

Filme


- 1947 verfilmten in den USA Ruth Berlau und Joseph Losey die Broadway-Aufführung von Brechts „Leben des Galileo“ mit Charles Laughton in der Titelrolle. Es handelt sich um einen Schwarz-weiß-Stummfilm von 30 Minuten Dauer.
- In einer deutschen Fernsehverfilmung nach Brecht, „[http://german.imdb.com/title/tt0339286/combined Leben des Galilei]“ (1962) unter der Regie von Egon Monk, spielte Ernst Schröder den Galilei. Mit 150 Minuten Spiellänge ist das die bisher längste Umsetzung des Stoffes im Fernsehen.
- In der 76 minütigen amerikanischen Fernsehverfilmung [http://german.imdb.com/title/tt0197613/combined Lamp at Midnight] (1966), die nicht auf Brecht beruht, wurde Galilei von Melvyn Douglas gespielt.
- 1975 führte Joseph Losey Regie in „[http://german.imdb.com/title/tt0073029 Galileo]“ (USA), einem Spielfilm, der wiederum auf Brechts Stück beruht. Chaim Topol spielte den Gelehrten in dem 145 Minuten dauernden Eastmancolor-Film.

Weblinks


- Überblicksseiten:
- [http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Galileo.html Biografie auf Englisch]
- [http://www.crystalinks.com/galileo.html eine weitere Biografie auf Englisch]
- [http://www.ethbib.ethz.ch/exhibit/galilei/galileo_frame.html Virtuelle Ausstellung der Bibliothek der ETH Zürich]
- [http://galileo.rice.edu/ Galileo-Projekt der Rice-Universität] Primärtexte:
- [http://www.liberliber.it/biblioteca/g/galilei/ Galileis Schriften als Online-Texte im italienischen Original]
- [http://echo.mpiwg-berlin.mpg.de/content/scientific_revolution/galileo Manuskripte von Galileo Galilei] De motu, MS 72
- [http://archimedes2.mpiwg-berlin.mpg.de/archimedes_templates Archimedes-Projekt] Quellen zur Geschichte der Mechanik Laufende Forschung:
- [http://moro.imss.fi.it:9000/galilaeana/index.html Galileana] Internationale Zeitschrift für Galilei-Forschungen, begründet 2004 Sichtweise der katholischen Kirche
- [http://www.stjosef.at/dokumente/papst_galilei.htm Päpstliche Erklärung in deutscher Übersetzung]
- [http://www.catholic.net/RCC/Periodicals/Issues/GalileoAffair.html Würdigung aus katholischer Sicht]
- [http://www.akademieforum.de/grenzfragen/open/Grundlagen/Mu_NaturSinn/frame.htm H.-D. Mutschler: Naturwissenschaft und die Dispensierung der Sinnfrage - Der wahre Konflikt um Galilei]
- [http://www.erft.de/schulen/gymlech/galileo/galilei.htm Ausführlicher Aufsatz zum Konflikt zwischen Galileo Galilei und Kirche] Galilei, Galileo Galilei, Galileo Galilei, Galileo Galilei, Galileo Galilei, Galileo Galilei, Galileo Galilei, Galileo Galilei, Galileo Galilei, Galileo Galilei, Galileo Galilei, Galileo als:Galileo Galilei ja:ガリレオ・ガリレイ ko:갈릴레오 갈릴레이 simple:Galileo Galilei th:กาลิเลโอ กาลิเลอี

Kartografie

Die Kartographie bzw. Kartografie ist die Wissenschaft, Kunst und Technik der Erstellung von Karten, Atlanten und Globen. Diese dienen zur Darstellung der Erdoberfläche mit all ihren topografischen, siedlungsgeografischen, territorialen, infrastrukturellen, sozialen, wirtschaftlichen, politischen, administrativen, historischen, tektonischen, geomorphologischen, orografischen und sonstigen Aspekten. Neben der Erde werden aber auch astronomische Objekte mit Hilfe von Sternkarten bzw. -globen abgebildet.

Einführung

astronomische Objekte Die Kartografen visualisieren raumbezogene Informationen und müssen sich daher seit der Erstellung der ersten Karten mit den Problemen der Kartengestaltung auseinandersetzen. Sie bilden die Realität in der Karte mittels Kartenzeichen (Linien, Flächen, Symbole...) so ab, dass es dem Benutzer ermöglicht wird, die Inhalte der Karte (z.B. die Topographie) leicht aufzunehmen bzw. zu nutzen. Es sollte dem Nutzer möglich sein, seine kognitive Karte im Gehirn zu erweitern oder zu korrigieren. Die drei Dimensionen der Erdoberfläche auf einem flachen Tontäfelchen oder einem Papyrus abzubilden war lange Zeit ein großes Problem. Als man dann herausfand, dass die Erde ein kugelförmiger Körper ist, musste man sich auch noch mit der Kartenprojektion, also der Darstellung eines dreidimensionalen Körpers auf einem zweidimensionalen Blatt Papier, auseinandersetzen (Projektion, Mathematische Kartografie). Zur besseren Beschreibung der geografischen Lage der Orte wurden schon sehr früh die geografischen Koordinaten eingeführt. Diese Methode der Lagebeschreibung wurde seit dem 19. Jahrhundert um weitere Koordinatensysteme (z.B. Gauß-Krüger-Koordinatensystem, UTM-Koordinatensystem) ergänzt.

Geschichte

Die Geschichte der Kartografie hält mit der Entwicklung der Geografie als Wissenschaft Schritt.

Urgeschichte

Aus der Zeit der Urgeschichte hat man fast nur Sagen, Vermutungen und dürftige Nachrichten über Karten primitivster Art, von denen sich fast keine Spuren erhalten haben. Die bisher älteste kartografische Darstellung fand man im Jahre 1963 im türkischen Çatal Hüyük bei den Ausgrabungen einer neolithischen Siedlung. Die Wandmalerei zeigt die Siedlung um 6200 v. Chr. mit ihren Häusern und dem Doppelgipfel des Vulkans Hasan Dag (3.270m).

Frühgeschichte

Ca. 3800 v. Chr. wurde eine Karte von Nord-Mesopotamien in die so genannte Tontafel von Nuzi (auch Ga-Sur), dem heutigen Jorgan Tepe, südwestlich von Kirkuk im Irak, geritzt. Auf der 7 cm x 7 cm großen Tontafel sind Berge, Flüsse und Städte eingezeichnet. Die Erde schwimmt als runde Scheibe im Weltmeer. Die zwischen 1800 v. Chr. und 1600 v. Chr. erschaffene Himmelsscheibe von Nebra ist die älteste bekannte Himmelsdarstellung und evtl. auch die älteste astronomische Sternkarte der Menschheitsgeschichte. Ca. 1500 v. Chr. entstand im heutigen Italien die in einen Felsen geritzte Karte von Bedolina nahe der Ortschaft Capo di Ponte im Tal Val Camonica. Sie zeigt auf 4,16 m x 2,30 m den Plan eines Ortes sowie Tiere und Menschen. Ebenfalls um ca. 1500 v. Chr. entstand in Babylonien ein Stadtplan von Nippur auf einer 21 cm x 18 cm großen Tontafel, die das Stadttor, Gebäude und den Euphrat zeigt und in sumerischer Keilschrift beschriftet ist. Aus der Zeit um 1300 v.Chr. ist eine ägyptische Papyruskarte von den nubischen Goldminenfelder erhalten. Sie stellt das Becken östlich von Koptos mit einer Hauptstraße und dem Ammonstempel dar. Ca. aus dem 6. Jahrhundert v. Chr. stammt eine in eine Tontafel geritzte Weltkarte, die das babylonische Weltbild als Kreis zeigt.

Antike

Laut Berichten soll der Grieche Anaximander (ca. 600 v.Chr.) eine Weltkarte gezeichnet haben, die aber nicht üerliefert ist. Hekataios (ca. 500 v.Chr.), ebenfalls Grieche, hat diese für seine Aufzeichnungen und seine weiteren Arbeiten benutzt. Seine Ergebnisse sind überleifert und zeigen noch ein kreisförmiges Kartenbild, auch wenn seine Aufzeichnungen bereits eine sphärische Himmelsvorstellung dokumentieren. Zur gleichen Zeit gibt der Weltreisende Herodot eine ausführliche Beschreibung, wie eine Weltkarte im Einzelnen zu zeichnen wäre. Die Grenzen seines Welthorizontes sind Nordeuropa, das kaspische Meer, Westindien und im Süden die Sahelzone. Dies entspricht in etwa dem Bild von Hekataios. Kurz vor 200 v.Chr. gelingt es dem Griechen Eratosthenes von Kyrene auf Basis des Sonneneinstrahlwinkels sogar den Erdumfang zu berechnen. Ein kugelförmiges Weltbild liegt zugrunde. Sein Kartenbild gibt nur noch zu 25% das zu diesem Zeitpunkt nahezu maximal ausgedehnte römische Weltreich wieder. Eratosthenes von Kyrene Zur Zeitenwende entwarf der Grieche Strabon mit seiner 17-bändigen Geographica ein Werk, das nicht zuletzt eine Weltkarte enthielt, nicht ohne auf zahlrieiche Unsicherheiten der eingearbeiteten Informationen aufgrund der Quellenlage speziell Bezug zu nehmen. Als für die weiteren Epochen prägend sollte das Weltbild des grieschischen Ptolemäus (ca. 100 n.Chr.) werden, das ebenfalls die Ansicht der Kugelgestalt der Erde integrierte und zugleich, im Sinne einer leider falschen These, die Erde in den Mittelpunkt des Weltalls setzte. Insbesondere aber ging er, angelehnt an Poseidonios, bei seinen Arbeiten von einem Erdumfang aus, der einige tausend Kilometer zu wenig betrug. In den ältesten Manuskripten seiner Kosmographie finden sich auch Handzeichnungen von Karten. Das Werk war jedoch im Kern ein Verzeichnis astronomischer Positionen mit den Attributen Breite und Länge (vergleichbar mit den heutigen Leuchtfeuerverzeichnissen der Schifffahrt) dessen Fehler auf Grund der berechneten Länge am Ostende des Mittelländischen Meers von 20° und an der Gangesmündung schon 46° betrug. Eine falschlicherweise zunächst ihm zugeschriebene Weltkarte reichte im Osten bis China und im Süden bis hinter die Mondberge welche die Quellen des Nils darstellen. Letztendlich bezog sich unter anderem Kolumbus auf darauf aufbauendes Material. Die Werke von Ptolemäus erfuhren durch den einsetzenden Buchdruck um 1450, also nach über 1000 Jahren, noch eine dramatische Erhöhung der Auflage und dadurch eine Beschleunigung ihrer Verbreitung. Erst die verstärkte weltweite Seefahrerei um 1500 und die Werke Mercators läuteten eine Wende hin zu mehr Realitätsnähe bei der Kartografie ein. Ferner gibt es aus nachchristlicher Zeit (Original nicht erhalten, aber Inhalte der Kopien zeigen Orte ab 50 n.Chr., Gesamtheit wird auf ca. 400 n.Chr. eigestuft) die Tabula Peutingeriana, eine von West nach Ost unnatürlich verzerrte Straßenkarte des römischen Reichs mit Angabe der Militärstationen und Entfernungsangaben in Meilen.

Mittelalter

Meile] Die verschiedenen Handzeichnungen, meist von Mönchen angefertigt, sind Versuche so genannter Weltkarten (mappae mundi), die aufbauend auf den Irrtümern des Ptolemäus, der noch lange als unfehlbare Quelle galt, sowie durch Missinterpretationen neuer Entdeckungen z. B. Marco Polos aber auch anderer Entdecker, gravierende Fehler enthielten: Asien rückte beispielsweise so weit gegen Osten, dass Kathai (China) nur noch 130° westlich von Spanien lag. Zu diesen Weltkarten zählen die Ebstorfer Weltkarte (ca. 1235), die Hereforder Weltkarte (ca. 1270), die Haldinghams (im Dom zu Hereford, 14. Jahrhundert), die des Marino Sanuto (1320), die Florentiner Seekarte (1351), die so genannte Katalunische Karte bzw. der "Katalanische Atlas" (1375), der den jüdisch-mallorquinischen Kartografen Abraham und Jehuda Cresques (Vater und Sohn) zugeschrieben wird, die Karte Andrea Biancos (1436), die Weltkarte im Palazzo Pitti zu Florenz (1447), die Weltkarte des Andreas Walsperger (1448/9) sowie jene des Fra Mauro in der Biblioteca Marciana (Markusbibliothek zu Venedig, 1453). Der Globus des Nürnberger Gelehrten Martin Behaim von 1492, auch Martin Behaims Erdapfel genannt, kann als Schlussstein dieser Periode angesehen werden. Er trägt noch alle Spuren des unvollkommenen Wissens und der Irrtümer seiner Zeit.

Neuzeit

Martin Behaims Erdapfel In diesem Zeitabschnitt machen sich die Fortschritte der Kartografie schon sehr bemerkbar. Es erscheint eine ansehnliche Anzahl von Küstenkarten (portolani), welche in Venedig, Genua, Lissabon, Mallorca und anderen Orten fast fabrikmäßig gefertigt werden, allerdings noch mit teilweise falsch orientierten Umrissen infolge der Unkenntnis der Missweisung (Deklination) der Magnetnadel und mit bedeutenden Fehlern bezüglich der geografischen Länge, welche nur nach der Schnelligkeit des Segelns geschätzt wurde. Aus ihnen werden die Weltkarten zusammengesetzt, und es wird die Kunst des Grabstichels zu ihrer Vervielfältigung aufgeboten. Jede größere Bibliothek besitzt eine Anzahl von Portolani aus jener Zeit. Seltener sind die Weltkarten, sowohl die Handzeichnungen als auch die Abdrücke der gestochenen. In diese Suite gehören die Carta marina von Portugal (1504), die türkische Weltkarte (Karten von Piri Reis) (1513), die Weltkarten von Descelliers (1553, im Privatbesitz in Wien), Gaultier (1512), Peter Apian (1524), Ribero (1529), Cabot (1544) u.a. die Globen von Schoner (1520), Mercator (1541) und dessen schon mit wachsenden Breiten konstruierte Weltkarte (1569). Im Jahre 1507 gibt Martin Waldseemüller Globus und Weltkarte mit der Kontinentbezeichnung Amerika heraus. Allmählich vollzieht sich die Emanzipation von Ptolemäus, die Adaption bestimmter Projektionen, die Auswechslung fabelhafter und hypothetischer Ausfüllung mit den Ergebnissen neuer Entdeckungen im Bereich des asiatischen und amerikanischen Kontinents. So wird es möglich, dass vor und nach 1600 an die Stelle der Portolani ganze Atlanten treten, z.B. der von Mercator (gest. 1595), den dessen Söhne vollendeten, von Ortelius ("Theatrum Orbis Terrarum", 1570), Jodocus Hondius (1563-1612), Johannes Jansson (1636, 6 Bände mit 451 Karten), Willem Blaeu (1571-1638) und seinen Söhnen (372 Karten) etc. Damals waren also die Niederländer tonangebend auf dem Gebiet der Kartografie. Für Deutschland sind zu nennen Johann Baptist Homann (gest. 1724) in Nürnberg (etwa 200 Karten) und Seutter in Augsburg (Atlas, Wien 1736, 50 Blatt), für Frankreich Tavernier u.a. Der Landkartenstich war, wie der Buchdruck, ein Gewerbe geworden. Mit Jacques und César Cassini, welche 1750 bis 1793 die große Triangulation von Frankreich und die darauf begründete große