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Himmelsschauspiel : Im Takt der schwarzen Venus

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Die Sonne mit mehreren Protuberanzen und der kleinen Venusscheibe. Vor allem die große Eruption ist gewaltiger als der gesamte Planet Venus Bild: AP

Der Venustransit am 6. Juni 2012 ist eines der seltensten Himmelsereignisse überhaupt - wer ihn verpasst, bekommt keine zweite Chance. Heute vor allem ein Highlight für Hobbyastronomen, spornten Venustransits in früheren Jahrhunderten ganze Forschernationen zu Höchstleistungen an.

          Venus, unser Nachbarplanet im Sonnensystem, ist der hellste „Stern“ am irdischen Firmament. Nur Sonne und Mond übertreffen ihre Strahlkraft. Am Morgen des 6. Juni aber setzt sich die helle Venus auf recht ungewohnte Weise in Szene: als tiefschwarzer Fleck vor der Sonne. Zum letzten Mal im 21. Jahrhundert - und damit zum letzten Mal für praktisch alle heute lebenden Menschen - ereignet sich ein solcher Venustransit. Erst im Jahr 2117 wird sich das Schauspiel wiederholen. Während eines Transits tritt die Venus vor die Sonne und wirft ihren Schatten auf die Erde. Dunkel wird es bei dieser „Miniatur-Sonnenfinsternis“ aber nicht. Der Planet vermag gerade einmal ein Tausendstel der Sonnenscheibe zu bedecken. In Wirklichkeit fast so groß wie die Erde, ist die schwarze Venus aus knapp 40 Millionen Kilometer Entfernung gerade mit bloßem Auge zu erkennen. Sie kommt dabei der Erde nahe wie kein anderer Planet - ein Umstand, der den Venustransits vor Jahrhunderten eine herausragende Bedeutung für die Wissenschaft verschaffte: Das seltene Himmelsschauspiel galt einst als Schlüssel zur Vermessung des Kosmos.

          Der elitärste Club der Astronomie

          Seit der Erfindung des Teleskops Anfang des 17. Jahrhunderts gab es erst sieben Venustransits. Zum Vergleich: Im gleichen Zeitraum ereigneten sich 628 totale und ringförmige Sonnenfinsternisse. Der erste dieser sieben Transits fand im Dezember 1631 statt und blieb gänzlich unbeobachtet: Johannes Kepler hatte das Zusammentreffen der beiden Gestirne zwar vorausgesagt, zu den entscheidenden Stunden aber war in Europa tiefe Nacht. Schon am 4. Dezember 1639 ergab sich die nächste Chance, dieses Mal beobachteten erstmals Menschen die schwarze Venus: die Engländer Jeremiah Horrocks und William Crabtree, beide „Hobby-Astronomen“ aus heutiger Sicht. Überrascht waren sie von der Größe des Nachbarplaneten, er erschien zehnmal kleiner als erwartet. Kepler selbst hatte die scheinbare Größe der Venus auf ein Viertel des Sonnendurchmessers geschätzt - damals ein erster Hinweis, dass das Sonnensystem weit größer ist als gedacht.

          Weltkarte für den Venustransit am 6. Juni 2012

          Für 120 Jahre bildeten Horrocks und Crabtree den elitärsten astronomischen Club aller Zeiten: Sie waren die einzigen Menschen, die jemals die kleine, kreisrunde Silhouette der Venus vor der hellen Sonnenscheibe gesehen hatten. Venustransits treten stets in Paaren auf, mit einem zeitlichen Abstand von genau acht Jahren. Zwischen zwei Transitpaaren vergeht jeweils mehr als ein Jahrhundert. Zwar überholt die Venus die Erde alle anderthalb Jahre, da sie sich auf einer engeren Bahn um die Sonne bewegt. Es kommt aber nur dann zu einem Transit, wenn sich bei einem solchen Überholvorgang beide Planeten entlang der Schnittlinie ihrer Bahnebenen befinden. In den meisten Fällen bewegt sich die Venus daher unbeobachtbar am Taghimmel an der hellen Sonne vorbei.

          Das astronomische Urmeter

          Dass Horrocks’ und Crabtrees Club Zuwachs bekommen würde, war schon bald klar. Die nächsten Venustransits in den Jahren 1761 und 1769 waren Auslöser einer bis dahin nicht dagewesenen internationalen Zusammenarbeit. Als den „nobelsten Anblick, den die Astronomie bereithält“, bezeichnete der berühmte Astronom Edmond Halley die Konstellation bereits 1716, doch er hatte keineswegs deren reine Ästhetik im Sinn. Halley hatte erkannt, dass man die Venustransits zur Bestimmung der Entfernung der Erde zur Sonne nutzen konnte. Damit würde das heliozentrische Weltbild, zu Horrocks’ Zeiten noch höchst umstritten, von einem unerfreulichen Makel befreit: Keplers Planetengesetze verrieten nur die relativen Abstände der Himmelskörper zueinander, nicht aber die absoluten. So wusste man, dass etwa der Abstand zur Sonne viermal so groß war wie die Distanz zur Venus.

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          Doch wie weit war diese Strecke, gemessen in Erdradien, gemessen in Kilometern? Es fehlte ein „Urmeter“, also ein genau bestimmtes Längenmaß im Weltraum. Die Bestimmung dieses Urmeters - der „Astronomischen Einheit“, definiert als mittlerer Abstand Erde-Sonne - war für die Astronomen des 18. Jahrhunderts das, was die Messung der Hubble-Konstante heute ist. Kennt man die Astronomische Einheit, dann kann man auch alle anderen Distanzen zwischen den Planeten, ja sogar die zu den Fixsternen berechnen. Weil die Venus der Erde viel näher ist als die Sonne, passiert sie von verschiedenen Orten betrachtet die Sonnenscheibe auf unterschiedlichen Pfaden. Halleys Vorschlag, durch die präzise Messung der Dauer eines Venustransits diese Abweichung, und daraus die Astronomische Einheit zu bestimmen, konnte jedoch nur gelingen, wenn sich Beobachter weit voneinander entfernt auf Nord- und Südhalbkugel des Globus verteilten. Keine leichte Aufgabe zu einer Zeit, in der Seereisen noch Monate und Jahre dauerten, enorme Risiken für Mensch und Material bargen und nicht zuletzt hohe Kosten verursachten. Darüber hinaus waren weite Teile der Welt noch unentdeckt. Zu allem Überfluss wurden durch den siebenjährigen Krieg, in den praktisch alle europäischen Mächte verwickelt waren, Kooperationspartner über Nacht zu Kriegsgegnern. Dennoch machten sich rund 250 Beobachter auf, um die Transits des 18. Jahrhunderts an mehr als hundert verschiedenen Orten der Welt zu beobachten. Ihre Ziele waren die Arktis, Sibirien, Indien, Mexiko oder die Südsee, ihre Erlebnisse nicht selten aufsehen erregend, ihre Schicksale manchmal tragisch.

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          Der Franzose Guillaume Le Gentil war als Erster unterwegs. Sein Ziel: die damalige französische Kolonie Pondichéry auf dem indischen Subkontinent. Angriffe englischer Kriegsschiffe, Stürme und Krankheiten konnten ihn nicht aufhalten - das schaffte nur die Politik. Bei seiner Ankunft hatte Pondichéry den Besitzer gewechselt, und die neuen Herren aus England gestatteten dem Franzosen keinen Landgang. Auf schwankenden Schiffsplanken gelang Le Gentil keine brauchbare Messung.

          Schwarzer Tropfen verdirbt den Erfolg

          Doch der Astronom blieb, schließlich sollte sich acht Jahre später eine weitere Gelegenheit ergeben. Tatsächlich wehte 1769 über Pondichéry wieder die Flagge Frankreichs, und Le Gentil blieb genügend Zeit, sein Observatorium aufzubauen. Am Tag des großen Ereignisses aber zeigte sich der Himmel über Pondichéry zum ersten Mal seit Monaten von Wolken verhangen - die nächste Chance würde sich erst wieder in 120 Jahren bieten. Von seinem unglaublichen Pech fast gebrochen, brauchte der zweifach Gescheiterte Wochen, ehe er sein Tagebuch weiterführen konnte, und noch länger, um die Heimreise nach Frankreich antreten zu können. Dort angekommen, musste Le Gentil feststellen, dass ihn seine Erben für tot erklärt hatten - um sein Vermögen unter sich zu verteilen.

          Noch schlimmer traf es Le Gentils Landsmann Jean-Baptiste Chappe d’Auteroche. Der schaffte es zwar, beide Transits erfolgreich zu beobachten: 1761 von Tobolsk in Sibirien, 1769 von einer Jesuitenmission in Mexiko. Doch der Preis war hoch: Zwei Drittel seiner Expeditionsmitglieder erlagen einer Typhusepidemie. Selbst bereits schwer erkrankt, führte Chappe noch letzte Messungen durch, eher auch er der Krankheit erlag. Auf Seiten der Engländer ist vor allem James Cook in Erinnerung, der auf seiner ersten Weltumseglung den Transit von 1769 auf Tahiti beobachten konnte. Von seinem Observatorium „Point Venus“ an der Nordküste der Insel (noch heute trägt der Ort diesen Namen) brach Cook schließlich zur Erkundung des australischen Kontinents auf. Insgesamt kamen genügend Messungen zur Bestimmung der Astronomischen Einheit zusammen, doch allen Bemühungen zum Trotz blieb das Ergebnis weit hinter den Erwartungen zurück.

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          Denn zur Überraschung aller Beobachter waren weder der Beginn noch das Ende des Transits mit der erforderlichen Genauigkeit bestimmbar. Schuld war ein optischer Effekt, mit dem niemand gerechnet hatte: Immer dann, wenn sich die Venus dem inneren Sonnenrand näherte, bildete sich eine Art Verdunklung, so, als würde die Venus wie ein dunkler Tropfen verformt. Die an ein und demselben Ort von verschiedenen Beobachtern gemessenen Zeiten schwankten deshalb um mehrere Sekunden - und die daraus ermittelte Astronomische Einheit um mehrere Millionen Kilometer. Erst seit wenigen Jahren weiß man, dass der „schwarze Tropfen“ durch ein Zusammenspiel von Atmosphärenturbulenz, der natürlichen Randverdunklung der Sonne und optischen Eigenschaften der Teleskope zustande kommt. Die dichte Venusatmosphäre, zunächst unter Verdacht, ist jedenfalls nicht die Ursache. Sie verrät sich stattdessen als zarter Lichtring um die dunkle Venus, wenn der Planet noch nicht vollständig vor der Sonnenscheibe steht.

          Eine neue Chance ergab sich erst im späten 19. Jahrhundert. Wieder wurden Expeditionen in die nun weit komfortabler zu bereisende Welt ausgeschickt. Neue Akteure wie die Vereinigten Staaten, Mexiko, Brasilien und Deutschland beteiligten sich am gemeinsamen Ziel, die unerledigte Aufgabe endlich zum Abschluss zu bringen. Der Transit 1874 war in Europa gar nicht, der von 1882 immerhin teilweise zu sehen. Durch den Einsatz neuer Technologien, allen voran der Fotografie, und die abermals gesteigerte Qualität der optischen Instrumente waren die Hoffnungen groß. Vergebens: der „Tropfen“ zeigte sich auch auf Fotoplatten. Tatsächlich stellte sich die Fotografie als hochgradig ungenau heraus: Beim zweiten Transit 1882 vertrauten die meisten Astronomen wieder verstärkt der visuellen Beobachtung. Zwar ließ sich der Wert des astronomischen Urmeters genauer bestimmen als 120 Jahre zuvor, die von Halley seinerzeit erhoffte Präzision wurde aber wieder nicht erreicht. Andere Verfahren stellten sich als mindestens gleichwertig heraus, und mit der Entdeckung des Asteroiden Eros im Jahr 1898 war schließlich ein Himmelskörper bekannt, der der Erde noch viel näher kommt als die Venus. Die Messung der Erosparallaxe im Jahr 1931 markiert das erfolgreiche Ende der Jagd nach der Astronomischen Einheit. Ihr moderner Wert, in den sechziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts mittels Radarechos ermittelt, beträgt knapp 150 Millionen Kilometer, mit einer Unsicherheit von nur wenigen Metern.

          Venustransits für alle

          Die Venustransits hatten ausgedient, das wissenschaftliche Interesse daran erlosch rasch. Auch die Geschichten von Horrocks, Le Gentil und anderen Jägern des Venusschattens gerieten in Vergessenheit. Kein Wunder, ließ sich doch die schwarze Venus im gesamten zwanzigsten Jahrhunderts nicht ein einziges Mal erblicken. Das änderte sich erst im Vorfeld des ersten Transits des 21. Jahrhunderts, der am 8. Juni 2004 stattfand und in Europa vollständig zu sehen war. Bücher erschienen zum Thema, und vor allem Amateurastronomen verfolgten das seltene Schauspiel. Mit modernen Uhren, Satellitennavigationsgeräten und dem Internet lassen sich die Messungen der früheren Astronomen leicht und unkompliziert nachvollziehen. Zum ersten Mal war ein Venustransit für Millionen zu erleben, nicht bloß für einige hundert oder tausend Fachleute. Existierten bis 2004 nur wenige Fotografien, ist das Internet nun voll mit Bildern unterschiedlichster Qualität und Schärfe.

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          Der Club der Venustransit-Beobachter hat seine Mitgliederzahl also längst in die Millionen gesteigert. Wer ihm dennoch beitreten will und 2004 verpasst hat, dem bleibt nur noch die Chance am 6. Juni 2012. Leider haben mitteleuropäische Himmelsbeobachter schlechte Karten: Zwar dauert der Vorüberlauf der Venus knapp sieben Stunden, die aber liegen für uns größtenteils in der Nacht. Wenn die Sonne gegen 05:20 Uhr aufgeht, schickt sich die Venus bereits an, die Sonnenscheibe wieder zu verlassen. So bleiben nur knapp anderthalb Stunden des Schauspiels, das in voller Länge im pazifischen Raum, im Osten Australiens, Chinas oder auf Hawaii zu bewundern ist. Auch der äußerste Norden Skandinaviens eignet sich, denn hier geht die Sonne im Juni nicht unter. Wer das nötige Kleingeld hat, kann von kommerziellen Veranstaltern angebotene „Venustransitreisen“ buchen.

          Venustransits ziehen auch in unserer Zeit noch die Aufmerksamkeit der Wissenschaft auf sich, so ermöglichen sie etwa eine Referenzmessung für die Suche nach Planeten um ferne Sonnen. Die eigentliche Bedeutung dieser Himmelsereignisse aber ist außerhalb der Astronomie zu suchen. Von den „Schlägen des himmlischen Metronoms“ spricht der Historiker William Sheehan in seinem Buch „The Transits of Venus“: Bei den letzten Transits befuhren noch Dampfschiffe die Ozeane, erste Telegrafenleitungen verbanden Kontinente, der amerikanische Bürgerkrieg, der die Sklaverei auf dem Boden der Vereinigten Staaten beendete, war erst seit einem Jahrzehnt Geschichte. Bis zu den Transits unserer Zeit hatten Menschen den Mond betreten, die Welt die glänzendsten und abscheulichsten Seiten menschlichen Wirkens gesehen. Wie wird die Welt am 11. Dezember 2117 aussehen, wenn die schwarze Venus das nächste Mal vor die Sonne tritt? Die Geschichte selbst lehrt uns, dieser noch fernen Zukunft mit einer Mischung aus Neugierde und Schaudern entgegenzusehen. Eines aber ist sicher: Auch in 105 Jahren werden Menschen den kleinen schwarzen Punkt auf der Sonne verfolgen, mit der gleichen Faszination wie in den Jahrhunderten zuvor.

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          8. Juni. Die Welt beobachtet fasziniert den ersten Venusdurchgang seit 122 Jahren. Der Planet zeigt sich als kleines Pünktchen vor der Sonnenscheibe

          Venustransit 2012: Wann und Wo?

          Anders als bei einer totalen Sonnenfinsternis ist der Venustransit in weiten Teilen der Welt zu sehen. Aber nur dort, wo während des knapp siebenstündigen Vorbeilaufs der Venus die Sonne über dem Horizont steht, kann man das Ereignis in voller Länge verfolgen. Das ist in diesem Jahr nur im pazifischen Raum sowie im Nordpolarbereich der Fall. Aufgrund der Datumsgrenze findet der Transit in Amerika und im Pazifik bereits am 5. Juni statt, in Deutschland dagegen am Morgen des 6. Juni - leider größtenteils während der Nacht. Die Venus „berührt“ die Sonnenscheibe erstmals gegen 00:04 Uhr (MESZ, gerechnet für Frankfurt am Main), und steht um 00:21 Uhr vollständig vor der Sonne. Die Mitte des Transits wird um 03:30 Uhr erreicht. Weil die Sonne erst um 05:23 Uhr aufgeht, ist nur der letzte Teil des Transits zu sehen. Die Venus „berührt“ den gegenüberliegenden Sonnenrand um 06:37, der endgültige Austritt findet um 06:55 statt. Für eine erfolgreiche Sichtung benötigt man neben wolkenfreiem Himmel einen Standort mit freier Sicht nach Nordosten. Viele Volkssternwarten und astronomische Vereine bieten Sonderveranstaltungen an. Niemals darf man die Sonne ohne ausreichenden Schutz betrachten - schwere Augenschäden bis hin zur Erblindung wären die Folge! Einzig speziell beschichtete Folien aus dem Astronomie-fachhandel erlauben eine gefahrlose Beobachtung der Sonne. Die Folie gibt es im Internet sowohl als zuschneidbare Bögen als auch als sogenannte „Sonnenfinsternisbrille“, die direkt vor die Augen gesetzt werden kann.

          -Buchtipps und Links:

          William Sheehan und John Westfall: „The Transits of Venus“, Prometheus Books, New York 2004.

          Gudrun Bucher: „Die Spur des Abendsterns“, Wissenschaftl. Buchgesellsch., Darmstadt 2011.

          www.transitofvenus.nl Seite von Steven van Roode, zahlreiche Informationen über die Geschichte und Beobachtung der Venustransits.

          www.transitofvenus.org Internationale Seite, u.a. zur Bestimmung der Sonnenparallaxe

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