Raum

Wir nehmen nur einen winzigen Ausschnitt der natürlichen Vorgänge und Dimensionen direkt wahr. Durch die Technik wird unser Beobachtungsbereich zwar stark erweitert. Es ist aber offensichtlich, dass es vieles gibt, was wir nicht erkennen, weil es zu groß oder zu klein für unsere Sinne und für unsere Technik ist.

Makrokosmos

  • In 12.800.000.000 Lichtjahren Entfernung wurden Galaxien gesichtetWahrscheinlich ist die Entfernung sogar noch größer. Viel weiter kann man prinzipiell nicht schauen, weil das Universum etwa 13,7 Milliarden Jahre alt zu sein scheint und das Licht aller Objekte, die weiter entfernt sind als 13,7 Milliarden Lichtjahre, deshalb noch nicht hier angekommen ist.
  • Es gibt etwa eine Quadrillion (1000 Milliarden mal 1000 Milliarden) Sterne im Universum, die in Galaxienhaufen angeordnet sind.
  • Der nächste Galaxienhaufen ist Virgo. Sein Zentrum ist 65.000.000 Lichtjahre entfernt.
  • Der Andromedanebel, die nächste große Galaxie,  ist etwa 2.500.000 Lichtjahre entfernt.
  • Unsere Galaxie, die Milchstraße, misst sichtbar 100.000 Lichtjahre und besteht aus etwa 200 Milliarden Sternen, wobei ständig neue Sterne geboren werden und alte sterben. Etwa alle 100 Jahre gibt es eine Supernova in der Milchstraße.
  • Unsere Sonne ist 26.000 Lichtjahre vom Zentrum der Milchstraße entfernt.
  • Unsere nächsten Nachbarn sind die Sterne Alpha Centauri sowie Proxima Centauri (4,3 Lichtjahre), Epsilon Eridani (10 Lichtjahre) und Wega und Sirius (20 Lichtjahre).
  • Die Sonde Pionier 10 brauchte etwa 21 Monate bis zum Jupiter. In 2 Millionen Jahren wird sie den nächsten Stern auf ihrem Weg erreichen: den 67 Lichtjahre entfernten Aldebaran.
  • Die Sonne ist 8 Lichtminuten (149.500.000 km) von der Erde entfernt, der Durchmesser der Plutobahn beträgt etwa 10 Lichtstunden.
  • Die kürzeste Entfernung zum Mars, bei Mars-Sonne-Opposition, beträgt zwischen 55.000.000 km und 110.000.000 km, je nach Lage der Umlaufbahnen. Man bräuchte dafür ein halbes Jahr.
  • Die Entfernung zum Mond beträgt etwas mehr als eine Lichtsekunde (384 403 Kilometer). Sonden dorthin sind 3 Tage unterwegs.
  • Die Erde hat einen Umfang von 40.000 Kilometern und eine Oberfläche von 510.000.000 km2, davon sind 70% mit Wasser bedeckt. Um jeden Quadratkilometer Landfläche der Erde nur 5 Sekunden lang zu betrachten, benötigt man ein ganzes Menschenleben, wenn man täglich 12 Stunden dafür aufwendet.

Wir werden bewegt

  • mit mehr als 1000 km/h samt Haus und Hof um die Erdachse (50. Breitengrad),
  • mit 167.000 km/h samt Erde um die Sonne,
  • mit 108.000 km/h samt Sonnensystem auf das Sternbild Herkules zu
  • mit 961.200 km/h um das Zentrum der Milchstraße herum (ein Umlauf braucht 230 Millionen Jahre) und
  • mit 2.160.000 km/h samt Milchstraße auf das Sternbild Löwe zu!

Die Erde ist von unzähligen Gestirnen umgeben. Von überragender Bedeutung sind für uns Menschen natürlich die Sonne und der Mond. Stonehenge in Südengland ist eine mindestens 5000 Jahre alte Anlage zur Beobachtung des Laufes von Sonne und Mond.

Der Lauf der Sonne steht in deutlichem Zusammenhang mit dem Rhythmus der Jahreszeiten, der Vegetation, der Lebensumstände der Menschen. Der Mond ist wesentlich für die Gezeiten und die nächtliche Dunkelheit. Um Planungssicherheit bemüht, entwickelte man Kalender und entdeckte vor über 2500 Jahren die Chaldäische Periode, den Rhythmus, der Sonnen- und Mondfinsternissen zugrunde liegt.

Auch die fünf Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn sind gut sichtbar. Die Venus ist in der Dämmerung als Morgenstern oder Abendstern unübersehbar. Merkur ist seltener zu sehen, denn er ist klein und der Sonne recht nahe. Der Mars erscheint leicht rötlich am Nachthimmel und bewegt sich mit scheinbar wechselnder Geschwindigkeit und Richtung. Jupiter und Saturn sind nachts als deutliche Lichtpunkte auszumachen. Die insgesamt 7 sichtbaren wandernden Himmelskörper sind die Planeten (Wandersterne) der alten Astrologie, die schon vor über 3000 Jahren in Babylonien, Assyrien und Ägypten studiert wurde.

Schon in der Antike war bekannt, dass die Erde eine Kugel ist, die sich um sich selbst rotierend um die Sonne bewegt. Griechische Philosophen haben es in ihren Schriften erwähnt.

Mikrokosmos

  • Die Pracht von Eiskristallen wird erst mit einem Mikroskop sichtbar.
  • Pflanzenzellen sind etwa 25 Mikrometer groß, Tierzellen 15 Mikrometer. Es gibt aber auch Zellen, die mehrere Meter lang sind (z. B. Nervenzellen in Giraffenhälsen).
  • Bakterien sind etwa 1 Mikrometer groß. Ein Pockenvirus ist 0,1 Mikrometer lang, ein Poliovirus 0,01 Mikrometer. Bakterien bestehen u. a. aus Eiweißen, Eiweiße sind komplexe Moleküle.
  • Moleküle bestehen aus Atomen.
  • Aus den Atomen (es gibt etwa 100 verschiedene) ist das gesamte sichtbare Universum aufgebaut, die Mineralien, Flora und Fauna.
  • Ein Beispiel: Wasser (H2O) besteht aus je 2 Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Ein einziger Liter enthält etwa 1025(eine Eins mit 25 Nullen) Atome. Das sind 1013mal so viele Atome, wie die Milchstraße Sterne hat. Um die Atome eines Wassertropfens sichtbar zu machen, müsste man den Tropfen auf 23 km Durchmesser vergrößern. Atome fügen sich zu immer neuen Molekülen zusammen, so dass vermutlich in jedem Menschen auch einige Millionen Atome stecken, die bereits von Julius Cäsar oder sonst einer historischen Person verwendet wurden !
  • Atome wiederum bestehen aus einem Kern – aus Protonen und Neutronen – sowie aus Elektronen. Beispiele: Ein Wasserstoffatom besteht aus einem Proton und einem Elektron, ein Sauerstoffatom aus 8 Protonen, 8 Neutronen und 8 Elektronen.
  • Ein Atom hat in unserer Vorstellung einen Durchmesser von 0,1 Nanometern, der Kern ist 0,00001 Nanometer groß. Anders gesagt: Wenn der Kern so groß ist wie eine Pflaume, dann hat das Atom einen Durchmesser von 300 Metern. Eine Pflaume umgeben von 150 Metern Leere!
  • Ein Elektron wiegt etwa 10-30 Kg, ein Proton etwa das 2000-fache davon.
  • Protonen und Neutronen sind ihrerseits wiederum aus noch kleineren Teilchen, den Quarks, zusammengesetzt.
  • Materie (m) und Energie (E) sind äquivalent: E=mc2. In einem menschlichen Körper steckt eine Energie von 7 *1018 Joule!

Die Welt der Atome übersteigt die menschliche Vorstellungskraft. Alle existierenden Modelle beschreiben diese Welt nur teilweise. Als Arbeitshypothesen sind sie in gewissen Kontexten brauchbar, aber sie sind nicht umfassend und nicht exakt. Es gibt viele quantenmechanische Phänomene, die unbegreiflich sind und jeder Logik zu widersprechen scheinen. Kein Mensch weiß wirklich, wie ein Atom aussieht und was genau ein Atom ist.

Maße

Das Licht legt im Vakuum pro Sekunde etwa eine Entfernung von 300.000 Kilometern zurück. Ein Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.

Licht durchquert

  • in einer Stunde 1,08 Milliarden Kilometer.
  • in einem Jahr 9,46728 Billionen Kilometer.

Eine Astronomische Einheit (AE) ist die durchschnittliche Entfernung Erde-Sonne. Sie beträgt etwa 149.500.000 Kilometer oder 8 Lichtminuten.

Ein Parsec (“Parallaxen-Sekunde”) ist die Entfernung, von der aus gesehen die Umlaufbahn der Erde um die Sonne einen Radius von einer Bogensekunde aufweist. Das sind etwa 3,25 Lichtjahre.

Wie misst man so große Entfernungen?