Brahe: Ein Däne korrigiert Aristoteles

Brahe: Ein Däne korrigiert Aristoteles

 

Herkunft und Ausbildung

 

Tycho (dänisch: Tyge) Brahe entstammte einer reichen Adelsfamilie und wurde am 14. Dezember 1546 in Knudstrup bei Helsingborg auf der damals dänischen Halbinsel Schonen geboren. Von der Astronomie begeistert war er seit seiner Beobachtung der Sonnenfinsternis in Kopenhagen am 21. August 1560. Nach einem dreijährigen Besuch der »höheren Schule« in Kopenhagen kam er als 15-Jähriger 1562 mit seinem Mentor Andreas Sørensen Vedel nach Leipzig, um Jura zu studieren. Dort kaufte er sich seine ersten astronomischen Bücher, zum Beispiel den »Almagest« von Ptolemäus (Basel 1551) in der lateinischen Übersetzung von Georg von Trapezunt. Nachts beobachtete er — unbemerkt von seinem Mentor — mit einfachen Instrumenten Sterne und Planeten. Bei der Beobachtung der Konjunktion zwischen Jupiter und Saturn im August 1563 stellte er fest, dass die alfonsinischen Tafeln der Planetenbewegung aus dem 13. Jahrhundert einen Fehler von etwa einem Monat aufwiesen und dass selbst die neuen — aufgrund des kopernikanischen Systems erstellten — Preußischen Tafeln »Prutenicae Tabulae Coelestium Motuum« (Tübingen 1551) des Wittenberger Professors Erasmus Reinhold (1511—1553) noch Abweichungen von einigen Tagen aufwiesen. Brahe wurde dadurch schon früh auf die Notwendigkeit genauerer Beobachtungen der Planetenbewegungen hingewiesen. Größere Reisen führten Brahe ab 1566 an die 1502 gegründete Universität Wittenberg, wegen der Pest weiter an die Universität Rostock zu alchemistischen Studien und schließlich über Ingolstadt nach Basel. Bevor er 1570 auf Wunsch seines kranken Vaters Otto Brahe (✝ 1571) nach Dänemark zurückkehrte, wurde er in Augsburg von den Brüdern Johann Baptist Haintzel und Paul Haintzel und vor allem von Christoph Schissler (1531—1608) mit dem Bau astronomischer Instrumente vertraut gemacht.

 

Dann bot ihm Steen Bille (✝ 1586), sein Onkel mütterlicherseits, im Schloss Herritzvad in der Nähe von Knudstrup die Möglichkeit zu astronomischen Beobachtungen und die Einrichtung eines chemischen Laboratoriums. 1574 hielt Brahe auch Vorlesungen an der Universität Kopenhagen, wohl auf Wunsch von König Friedrich II. von Dänemark (1534—1588), der ihm versichert hatte, dass dies nicht unter der Würde eines Edelmanns sei.

 

Doch schon 1575 führten ihn weitere Reisen zur Buchmesse nach Frankfurt am Main, sowie nach Venedig, Augsburg, Regensburg und Nürnberg. Ein Besuch Brahes beim vielseitig interessierten hessischen Landgrafen Wilhelm IV. (1532—1592) in Kassel 1575 gab seinem Leben die entscheidende Wende. Auf Empfehlung des Landgrafen überließ der dänische König 1576 Tycho Brahe die 7,5 km² große Insel Hven im Öresund (heute schwedisch: Insel Ven). Daraufhin gab Brahe seine u. a. durch eine nicht standesgemäße Heirat veranlasste Absicht auf, in den deutschsprachigen Raum, zum Beispiel nach Basel, zu emigrieren. Zusätzlich bekam er vom König 500 Taler jährlich und großzügig weitere finanzielle Mittel zur Errichtung einer Sternwarte und zur Beschaffung der instrumentellen Ausstattung angeboten. Dies bewog Brahe, in Dänemark zu bleiben. 1580 war der Renaissancebau »Uraniborg« (Himmelsburg) vollendet. Das war in Europa das erste Beispiel für die Konzeption einer Sternwarte; zuvor wurden bestenfalls vorhandene Gebäude für astronomische Beobachtungen umgebaut.

 

 Planeten- und Sternbeobachtungen

 

Auf der Insel Hven entwickelte sich ein reges wissenschaftliches Leben — heute würde man von einem Forschungsinstitut sprechen. Brahe hatte bis zu zwölf Assistenten und Helfer auf seiner Sternwarte, die mit beobachteten oder andere Arbeiten ausführten. Schon 1584 ließ Brahe etwa 80 m südöstlich von Uraniborg ein zweites, kleineres Observatorium »Stellaeburgum« (Sternenburg) bauen. Um den Zentralraum gruppierten sich hier fünf Rundtürme verschiedenen Durchmessers — wegen des starken Winds tief in die Erde versenkt.

 

Eine genaue Vorstellung von Tycho Brahes Sternwarten und ihrer instrumentellen Ausstattung haben wir dank der mit zahlreichen Holzschnitten versehenen Beschreibung in seinem Werk »Astronomiae instauratae Mechanica« (Wandsbek 1598, Nürnberg 1602).

 

Zur Beobachtung verwendete Brahe Sextanten, Quadranten, Halbkreise, Armillarsphären und das Triquetrum. Seine damit gemessenen Sternpositionen gravierte er bis 1595 auf einen hölzernen, mit Messing verkleideten Himmelsglobus von knapp 1,5 m Durchmesser ein. Zur Steigerung der Messgenauigkeit trugen bei Brahe einmal die vergrößerten Dimensionen seiner Instrumente, das verwendete Material (Messing statt Holz) und ihre feste Aufstellung bei. Brahe verbesserte auch die Visiereinrichtung und verwendete eine Transversaleinteilung zur genaueren Ablesung.

 

Bereits am 11. November 1572 hatte Brahe beim Verlassen seines chemischen Laboratoriums im Schloss seines Onkels einen neuen Stern von Venushelligkeit im Sternbild Kassiopeia entdeckt. Nach regelmäßigen Beobachtungen von Position, Farbänderung und Helligkeitsabnahme stellte er seine Ergebnisse in dem Buch »De nova stella« (Kopenhagen 1573) zusammen. Diese Schrift über den — heute »Tychos Supernova« genannten — neuen Stern erweckte große Aufmerksamkeit und machte Brahe in Astronomenkreisen bekannt. Aber selbst gestandene Astronomen seiner Zeit wie der hessische Landgraf Wilhelm IV. und Thomas Digges (um 1546—1595) waren überzeugt, dass die Helligkeitsabnahme nur scheinbar wäre — eventuell durch Veränderungen in der Höhe. Brahe kam — im Gegensatz zu den damals noch vorherrschenden aristotelischen Vorstellungen — zu folgenden wichtigen Ergebnissen: Aufgrund seiner Entfernungsbestimmung handelte es sich wirklich um ein Objekt der translunaren Sphäre und nicht nur um eine atmosphärische Erscheinung. Somit wurde deutlich, dass in der Sphäre der Fixsterne offensichtlich doch Veränderungen auftreten; Sterne können Helligkeitsvariationen aufweisen oder neu entstehen.

 

Weiterhin interessierte sich Brahe für die Frage, ob Kometen der sublunaren Sphäre angehörten, so die Lehrmeinung des Aristoteles, oder vielleicht auch Himmelsobjekte sein könnten. Am 13. November 1577 hatte Brahe das Glück, dass ein heller Komet auftauchte. Eine Parallaxe — wie bei nahen Objekten zu erwarten gewesen wäre — war zwar nicht messbar; aber aufgrund seiner Beobachtungsdaten schätzte er schließlich, dass der Komet fünfmal weiter als der Mond entfernt sein musste. In seinen Schriften »De cometa anni 1577« (Uraniborg 1578) und »De mundi aetherei recentioribus phaenomenis« (Uraniborg 1588; Prag 1603) folgerte Brahe daher, dass Kometen trotz ihres veränderlichen Schweifs (interplanetare) Himmelskörper sein müssen — Objekte der ätherischen Welt und nicht der sublunaren Feuersphäre. Da sich der Komet durch die Sphären von Venus und Merkur bewegt hatte, war Brahe überzeugt, dass keine Kugelschalen im Himmel existieren.

 

Außer Brahes zahlreichen Kometenbeobachtungen (1577, 1580/82, 1590/93/96) sind ab den 1580er-Jahren seine Messungen der Mondbahn besonders erwähnenswert. Dabei hatte er erstmals seit der Antike neue astronomische Phänomene entdeckt, Ungleichheiten der Mondbewegung. Damit versuchte er, die Mondtheorie zu verbessern — besonders in Hinblick auf die Vorhersage des Zeitpunkts von Finsternissen.

 

Eine zentrale Stellung nahmen Brahes Positionsmessungen an Planeten und Sternen ein. Die Marsbeobachtung war ihm deshalb sehr wichtig, weil er sich damit eine Entscheidung zwischen den Weltsystemen erhoffte. Hauptproblem der damaligen Astronomie war — neben der Kalenderreform — die Verbesserung der Planetentafeln. Voraussetzung für gute Planetenpositionen waren aber zunächst verbesserte Sternpositionen gegenüber den Katalogen der Antike. Zusätzlich veranlasst durch das Auftreten der Nova, das heißt einer Veränderung am Fixsternhimmel, erkannte Brahe die Notwendigkeit einer exakten Dokumentation des Himmels. Dies war die erste Messung von Sternkoordinaten seit Hipparch (190—127/120 v. Chr.) und Ptolemäus (um 100 bis um 160 n. Chr.). Die islamischen Astronomen hatten nicht neu beobachtet, sondern nur die Längenkoordinaten bezüglich der Präzession korrigiert, und der Sternkatalog von Ulug Beg (1394—1449) war damals noch nicht in Europa bekannt. Brahe stellte seine Beobachtungen, die er »erste Versuche einer erneuerten Astronomie« nannte, im zweibändigen Werk »Astronomiae instauratae Progymnasmata, quorum prima pars de restitutione motuum solis et lunae stellarumque inerrantium tractat« (Prag 1602/03) zusammen, das von Johannes Kepler herausgegeben wurde. Brahes hier veröffentlichter Katalog der 777 Fixsterne übertrifft mit einer Messgenauigkeit von etwa einer Bogenminute die früheren bei weitem, besonders bei den Sternen entlang des Tierkreises, an denen Brahe wegen der Planetenbewegung stark interessiert war.

 

Diese Präzision lag nicht nur an Brahes verbesserten Instrumenten und Ableseeinrichtungen, sondern auch an der Messmethode: Er korrigierte systematische Fehler, z. B. Teilungsfehler der Instrumente, und bildete Mittelwerte bei der Beobachtung, um auch zufällige Fehler auszugleichen. Bei der Bestimmung der Koordinaten versuchte er sogar, die atmosphärische Refraktion horizontnaher Sterne zu berücksichtigen. Dieser Effekt wurde auch schon in der Antike diskutiert, aber Brahe versuchte erstmals eine Messung während langjähriger Beobachtungen von 1578 bis 1590. Er bestimmte 1583 die geographische Breite aus der größten und kleinsten Sonnennähe während der Sommer- und Wintersonnenwende und erhielt 55º 50,5' im Gegensatz zu dem Wert (55º 53'), den er schon fünf Jahre vorher aus der Höhe des Polarsterns erhalten hatte. Die Diskrepanz schrieb er der Strahlenbrechung zu.

 

Zur Veröffentlichung seiner Beobachtungen verfügte Brahe auf Hven über eine eigene Druckerei und Papiermühle. Damit konnte er auf dieser einsamen Insel weitgehend unabhängig publizieren. In der Mühle war auch ein Walkwerk zur Pergamentherstellung vorhanden. Da Brahe intensiv mit seinen Beobachtungen beschäftigt war, konnte er — entgegen seinen ursprünglichen Plänen — nur wenige seiner Werke in Uraniborg drucken, zum Beispiel die »Epistolarum astronomicarum libri« (Uraniborg, 1596, Nürnberg 1601).

 

 Das »tychonische Weltsystem«

 

Abgesehen von diesen »revolutionären« Ansichten suchte Brahe in der letztgenannten Schrift durch sein »tychonisches Weltsystem« einen Ausgleich zwischen kopernikanischem und ptolemäischem System herzustellen. Zunächst war er wohl Anhänger des Kopernikus, aber schon 1576 äußerte er in einem Brief die Absicht, dass er untersuchen wolle, ob das Weltsystem von Ptolemäus oder Kopernikus der Wahrheit näher komme. Er konnte jedoch mit seinen hervorragenden Instrumenten (Genauigkeit mindestens eine Bogenminute) keine Parallaxe bei den Fixsternen messen, die nach Kopernikus etwa drei Bogenminuten betragen sollte, folglich hätte er die Fixsterne in eine Entfernung rücken müssen, die sein Vorstellungsvermögen weit überstieg.

 

Alternative Ideen für Weltbilder gab es schon in der Antike. Man hatte längst bemerkt, dass Merkur und Venus nur als Morgen- und Abendstern zu beobachten sind; sie können sich am Himmel nicht beliebig von der Sonne entfernen, sondern nur einen maximalen Winkelabstand von ihr erreichen (Venus höchstens bis zu 48º, Merkur 28º Winkelabstand). Daraus folgerte beispielsweise Herakleides von Pontos (um 390 bis um 310 v. Chr.), dass Merkur und Venus die Sonne umkreisen müssen. Die Sonne jedoch und die übrigen Planeten bewegten sich um die Erde im Mittelpunkt der Welt. Dieses Weltmodell wurde im Mittelalter als ägyptisches System überliefert durch Martianus Capella (4./5. Jahrhundert n. Chr.).

 

In den 1580er-Jahren erweiterte Brahe diese Idee dahin gehend, dass alle fünf damals bekannten Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn die Sonne wie im kopernikanischen Weltbild umkreisen, aber die Sonne dreht sich um die — noch in der Mitte der Welt ruhende — Erde. Brahe nahm noch wie im alten Weltbild an, dass nicht die Erde rotiert, sondern dass sich die Fixsternsphäre um die Erde dreht. Mit seinem System kombinierte er geschickt die Vorteile beider Weltbilder; so waren die Unzulänglichkeiten des antiken Systems ausgeräumt. Die Schleifenbewegung der Planeten war damit einfach erklärbar, und trotzdem musste man die Bewegung der Erde, die theologischen Prinzipien und der Lehre des Aristoteles widersprach, nicht akzeptieren. Zwar durchschnitt im tychonischen System die »Sphäre« des Mars zweimal die Sonnensphäre, doch dies war für Brahe kein Problem, hatte er doch bereits die Nicht-Existenz der festen Sphären gezeigt.

 

Wegen der Priorität der Idee des »tychonischen Systems« hatte Brahe eine längere, heftige Kontroverse mit dem Astronomen Nicolaus Reimarus Ursus (um 1551—1600). Brahe behauptete, es 1583 erdacht und es Reimarus bei einem Besuch in Uraniborg erklärt zu haben. 1588 veröffentlichten beide ihr System, Reimarus in seinem »Fundamentum astronomicum«.

 

Brahe betrachtete sein Weltbild als herausragende wissenschaftliche Erkenntnis in seinem Lebenswerk. Es hatte auch noch bis zum Anfang des 18. Jahrhunderts Bestand, besonders bei den Jesuiten (allerdings dann schon mit einer rotierenden Erde).

 

 Hofastronom des Kaisers

 

Eine schwierige Zeit brach für Brahe an, als sein Gönner, König Friedrich II., 1588 starb. Der neue, sehr junge König Christian IV. (1577—1648) zeigte kein Interesse an den kostspieligen astronomischen Forschungen und kürzte die Geldmittel mehr und mehr. Brahe entschloss sich daraufhin 1597 nach über 20-jähriger Tätigkeit zum Verlassen Dänemarks. Nach einem zweijährigen Aufenthalt im Schloss des Grafen Heinrich von Rantzau in Wandsbek bei Hamburg war Brahe ab Ostern 1599 als Hofastronom von Kaiser Rudolph II. in Prag. Er lebte vorübergehend im Curtiusschen Haus, dann ab August auf Schloss Benátky nad Jizerou, 1601 wieder in der Stadtwohnung in Prag. Brahe hatte am 9. Dezember 1599 Johannes Kepler (1571—1630), auf den er durch dessen Werk »Mysterium Cosmographicum« (Tübingen 1596) aufmerksam geworden war, eingeladen. Dieser Brief erreichte Kepler aber nicht mehr in Graz, da dieser schon mit einem Empfehlungsschreiben nach Prag unterwegs war und im Januar 1600 eintraf. Einen besseren Assistenten und Nachfolger hätte Brahe nicht bekommen können. Kepler vollendete Brahes Lebenswerk, indem er das reiche Beobachtungsmaterial vor allem zur Marsbewegung (zehn Oppositionen 1580 bis 1600) auswertete. Tycho Brahe verstarb schon am 24. Oktober 1601 und erhielt ein Grabmal in der Teynkirche in Prag.

 

 Der »Hipparch des 16. Jahrhunderts«

 

Worin liegt Tycho Brahes Bedeutung? Das tychonische Weltsystem, das er selbst als seine Hauptleistung ansah, fand bis ins frühe 18. Jahrhundert große Verbreitung. Zudem bewies Brahe, dass die Kometen Himmelskörper sind und erkannte anlässlich der »Supernova« von 1572 die Möglichkeit von Veränderungen am Fixsternhimmel. Damit brach er die aristotelische Autorität zugunsten eigenständiger Messungen der Himmelsobjekte, ein wichtiger Schritt zur Reformation der Astronomie: Neues Beobachtungsmaterial bildet die Grundlage neuer Theorien. Vor Erfindung des Fernrohrs 1609 war Brahe der wichtigste beobachtende Astronom. Mit seinen Sternwarten schuf er die Vorläufer moderner Observatorien. Die Grundprinzipien waren separate, überdachte Rundgebäude mit festem Sockel für die Instrumente. Dabei beruht die Bedeutung Brahes auf der Präzision, Kontinuität und neuen Methode seiner Beobachtungen mit ausgezeichneten, teils selbst hergestellten Instrumenten. Er verbesserte die Genauigkeit der Sternörter um einen Faktor zehn; Kepler nannte ihn daher den »Hipparch unseres Jahrhunderts«. Brahes genaues Beobachtungsmaterial, auf dem Kepler aufbauen konnte, bildete die Voraussetzung für die Entwicklung der neuen Theorie der Planetenbewegung. Besonders aus den Daten des Planeten Mars konnte Kepler seine drei Gesetze ableiten. So kann Brahe als Wegbereiter der neuen Astronomie gelten, und es erfüllte sich sein Wunsch, er möge nicht umsonst gelebt haben (»Ne frustra vixisse videar«).

 

Gudrun Wolfschmidt

 

Literatur:

 

John L. E. Dreyer: Tycho Brahe. Ein Bild wissenschaftlichen Lebens und Arbeitens im sechzehnten Jahrhundert. Aus dem Englischen. Karlsruhe 1894, Nachdruck Vaduz 1992.

 Victor E. Thoren: The Lord of Uraniborg. A biography of Tycho Brahe. Cambridge 1990.