Geozentrisches und heliozentrisches Weltbild

Im geschichtlichen Verlauf gab es mindestens zwei verschiedene entscheidende Weltbilder: das geozentrische und das heliozentrische. Weltbilder sind Modellvorstellungen vom Aufbau der Welt, insbesondere des Weltalls und der Position und Bewegung von Planeten. Dabei sollte man im Kopf behalten, dass präzise Vorstellungen von der Größe des Weltalls und dem Aufbau unserer Galaxis noch sehr neu sind, sodass die historischen Weltbilder vor allem über unser Sonnensystem sprechen. 

Lange Zeit war das geozentrische Weltbild das vorherrschende. Es wurde vom griechischen Philosophen Claudius Ptolemäus (ca. 100–170 n. Chr.) zusammengefasst und verfeinert. Die Kernpunkte dieses Weltbilds sind:

• Die Erde ist der Mittelpunkt des Universums.
• Alle anderen Planeten und Sterne umkreisen die Erde.

Das heliozentrische Weltbild wurde von Nikolaus Kopernikus (1473–1543) entwickelt und durch Galileo Galilei (1564–1642) und Johannes Kepler (1571–1630) weiterentwickelt. Im 16. Jahrhundert löste das heliozentrische Weltbild das geozentrische Weltbild allmählich ab. Die Kernpunkte des heliozentrischen Weltbilds sind:

• Die Sonne ist der Mittelpunkt des Universums.
• Alle anderen Planeten und Sterne umkreisen die Sonne.

Die Orientierung anhand der Bewegungen der Sonne und anderer Planeten war schon immer gegeben. Dabei ging man lange davon aus, dass sich alles um die Erde drehte, da sich die Sonne, andere Planeten und die Sterne am Himmel bewegten. Ohne moderne Messinstrumente basierten die Erkenntnisse auf den alltäglichen Beobachtungen der Menschen. Claudius Ptolemäus (ca. 100–170 n. Chr.) fasste alle zu diesem Zeitpunkt bekannten Erkenntnisse zusammen und vollendete damit das geozentrische Weltbild. Die Idee war, aus wenigen Grundsätzen alles andere ableiten zu können, aber auch alle Beobachtungen erklären zu können.

Die Erde befindet sich laut dem geozentrischen Weltbild im Mittelpunkt (geozentrisch = Erde im Zentrum). In seiner einfachsten Fassung bewegen sich die übrigen damals bekannten (weil mit bloßem Auge beobachtbaren) Planeten, die Sonne und der Mond, in Kreisbahnen um die Erde. Von der Erde aus gesehen war die vermutete Reihenfolge: Mond – Merkur – Venus – Sonne – Mars – Jupiter – Saturn. Darum befindet sich eine Schale, auf der die Fixsterne liegen. Es existierte nicht nur ein geozentrisches Weltbild, sondern mehrere aufeinander aufbauende. Auch die ersten Versionen stammen aus dem antiken Griechenland. Laut Eudoxos von Knidos war das Sonnensystem folgendermaßen aufgebaut: Das Zentrum bildet die Erde, die vom Mond, der Sonne und den Planeten auf perfekten Kreisbahnen umrundet wird. Der Mittelpunkt der Erde ist auch das Zentrum aller Kreisbahnen. Deswegen wird das Weltbild auch als homozentrisches Weltbild bezeichnet (homozentrisch bedeutet so viel wie gleiches Zentrum habend).

In der antiken Wissenschaft war dieses Weltbild eine großartige Leistung. Es erklärt den ersten Eindruck, den man beim Beobachten der Vorgänge am Himmel hat. Aber schon Ptolemäus musste Veränderungen vornehmen, um die sogenannte Rückläufigkeit der Planeten und Schwankungen in ihrer Geschwindigkeit am Himmel zu erklären. Als Rückläufigkeit wird der kurzzeitige Richtungswechsel der Planetenbewegungen bezeichnet. Sie bewegen sich also in scheinbaren Schleifenbewegungen. Diese Bewegungen sowie die periodischen Geschwindigkeitsänderungen wurden damit erklärt, dass sich die Planeten auf kleinen Kreisbahnen bewegen, deren Mittelpunkt ebenfalls eine Kreisbahn um die Erde beschreibt. Diese mit dem geozentrischen Weltbild in Einklang gebrachte Theorie wird als Epizykeltheorie bezeichnet.

Die Position der Planeten konnte mit dieser Epizykeltheorie nun recht genau vorausberechnet werden und es stimmte auch ganz gut mit den Beobachtungen überein. Da die Gravitation noch nicht bekannt war, ergab es auch Sinn, dass Objekte, die man hochwarf, zurück auf den Boden fielen. Der Gedanke war, dass alle Gegenstände vom Zentrum des Universums, im geozentrischen Weltbild also der Erde, angezogen wurden.

Lange war dieses Weltbild vorherrschend, obwohl es falsch ist.

Das 16. Jahrhundert war auch die Zeit der Weltreisen und geografischen Entdeckungen. Ohne verbesserte astronomische Hilfsmittel war eine genaue Navigation auf Seereisen nicht möglich. Zudem zeigten diese Reisen, dass das geozentrische Weltbild aus der Antike nicht stimmen konnte. Auch musste der julianische Kalender reformiert werden. Internationale Handelsbeziehungen erforderten einen Kalender, der sich an den astronomischen Tatsachen orientierte. 

Astronomische Beobachtungen und das Studieren klassischer wissenschaftlicher Werke wurden wieder aktiver durchgeführt. Die Beobachtungen wichen stark von den Vorausberechnungen nach dem geozentrischen Weltbild ab. 

Nikolaus Kopernikus (1473–1543) begann bereits im Jahr 1502 damit, ein Weltbild zu entwerfen, bei dem die Sonne und nicht die Erde im Zentrum stand, eine Idee, die in der Antike durchaus schon einmal bestanden hatte. In den folgenden 30 Jahren versuchte er, das heliozentrische Weltbild mathematisch so zu entwickeln, dass es dem geozentrischen Weltbild zumindest ebenbürtig war. Im Jahr 1543 veröffentlichte er ein Werk, mit dem er das heliozentrische Weltbild begründete. 

Kopernikus nahm an, dass die Sonne im Zentrum des Weltalls steht. Um sie herum bewegen sich die Planeten auf kreisförmigen Bahnen. Die Reihenfolge der Planeten ist: Merkur – Venus – Erde und Mond – Mars – Jupiter – Saturn. Die Planeten Uranus, Neptun und Pluto waren zu diesem Zeitpunkt noch nicht entdeckt. Ganz außen befindet sich auch laut Kopernikus eine Fixsternsphäre. 

Durch weitere Forschungen wurde das Weltbild präzisiert, aber nicht grundlegend geändert. Johannes Kepler (1571–1630) erkannte, dass sich die Planeten auf elliptischen Bahnen und nicht auf Kreisbahnen um die Sonne bewegen. Er fasste die Bewegung von Himmelskörpern in den drei keplerschen Gesetzen der Planetenbewegung zusammen. 

Die Ursache für die Bewegung von Himmelskörpern wurde mit der Entdeckung der Gravitation durch Isaac Newton gefunden. Durch die astronomischen Beobachtungen wurden weitere Monde, Planeten und Kometen entdeckt. All das änderte das heliozentrische Weltbild jedoch nicht grundlegend.

Laut der Kirche widersprach das heliozentrische Weltbild jedoch der Bibel, was zu einem Konflikt zwischen der Kirche und der Wissenschaft führte. So wurden Vertreter des heliozentrischen Weltbildes teilweise als Ketzer verurteilt. Galileo Galilei geriet ebenfalls in einen Zwiespalt mit der Kirche, da er nicht das geozentrische Weltbild, sondern das heliozentrische Weltbild vertrat und dieses durch seine astronomischen Entdeckungen stützte. Er wurde dazu verurteilt, sich öffentlich von seinen Aussagen zu distanzieren. Erst über ein Jahrhundert später wurde das heliozentrische Weltbild nach und nach anerkannt. 

Die folgende Tabelle bietet noch einmal eine Zusammenfassung über das geozentrische und das heliozentrische Weltbild.

Auch wenn das heliozentrische Weltbild heute als das „richtige“ Weltbild gilt, ist es nicht vollkommen korrekt. So dreht sich nicht das gesamte Universum um die Sonne, da diese nur ein Stern von vielen ist. Sie ist Teil der Milchstraße, die wiederum nur Teil einer Galaxie von vielen im gesamten Universum ist. Spätestens seit der Formulierung der Relativitätstheorie ist auch klar, dass es kein absolutes Zentrum gibt. Für die Berechnungen von Planetenbahnen, Asteroiden und Raumsonden wird trotzdem ein beinahe heliozentrisches Weltbild angenommen.