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Universitäts-Sternwarte München


Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität

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Geschichte der Sternwarte

Seeliger – Venusdurchgänge

Schon in jungen Jahren war der aus Biala (Österreichisch-Schlesien) stammende Seeliger maßgeblich an der Beobachtung eines astronomischen Jahrhundertereignisses beteiligt, nämlich dem des Venusdurchgangs im Jahre 1874. Das 1870 ausgerufene deutsche Kaiserreich hatte sofort die Möglichkeit ergriffen, sich wissenschaftlich hervorzutun und in diesem Zusammenhang fünf Expeditionen ausgerüstet. Man war sich einig, einen eigenständigen Satz von Beobachtungen anzustellen, der es erlaubte, auch ohne auf die Messergebnisse der Expeditionen anderer Nationen zurückgreifen zu müssen, die Sonnenparallaxe und damit die Entfernung Erde–Sonne genauer bestimmen zu können. Da der Transit im Längenbereich des Indischen Ozeans am besten zu beobachten war, wählte man Yantai, eine Hafenstadt südöstlich von Peking, Isfahan in Zentralpersien, die Kerguelen und die Auckland-Inseln sowie die in angenehmeren Breiten liegende Insel Mauritius als Beobachtungsstandorte aus.

Zum Leiter der Expedition zu den Auckland-Inseln wurde der erst 24-jährige Seeliger, damals Observator an der Sternwarte Bonn, ausgewählt. Die kleine, unbewohnte vulkanische Inselgruppe ca. 500 km südöstlich der Südspitze Neuseelands, war erst 1806 von Walfängern entdeckt worden. Besiedlungsversuche durch Europäer in den 1850er Jahren waren ebenso gescheitert wie solche durch Maoris ca. 600–700 Jahre vorher. Die Inseln waren 1863 von Großbritannien ihrer Kolonie Neuseeland zugeschlagen worden und wurden 1998 von der UNESCO zum Weltnaturerbe erklärt.

Seeliger schiffte sich am 13. Juli 1874 in Brindisi ein und erreichte nach der Passage des Ende 1869 eröffneten Suezkanals schon am 23. August Melbourne, wo er sich um ein dort nach Plänen der Kaiserlichen Werft in Kiel gebautes hölzernes Wohnhaus kümmerte und versuchte, ein passendes Schiff für die Fahrt zu den Auckland-Inseln zu finden. Die restlichen fünf Expeditionsteilnehmer starteten am 11. Juli mit der gesamten Ausrüstung (Teleskope, Uhren, eiserne Beobachtungstürme, Dunkelkammer etc.) von Hamburg nach London, segelten von dort um das Kap der Guten Hoffnung und erreichten nach 53 Tagen auf See am 19. September Melbourne. Der Aufenthalt dort wurde auch genutzt, um an dem 1862 von Neumayer gegründeten Melbourne Observatory die Gänge der acht mitgeführten Chronometer zu bestimmen. Mit viel Mühe gelang es Seeliger schließlich, die französische Bark Alexandrine, einen Hochseefrachtsegler, für die Reise zu den Auckland-Inseln zu chartern, die man schließlich nach 12 Tagen Fahrt am 3. Oktober 1874 erreichte.

Nach der Ankunft an der Terror Cove, einer Bucht auf der etwa 40 km langen und 12 km breiten Hauptinsel, musste wegen des dicht bewachsenen, ungangbaren und unübersichtlichen Geländes die Station unmittelbar am Ufer errichtet werden, nicht weit von der Stelle, an der von 20. November bis 12. Dezember 1840 der englische Entdeckungsreisende Sir James Clark Ross (1800–1862) auf seiner Fahrt in die Antarktis mit seinen Schiffen Erebus und Terror Station gemacht hatte, um dort geographische, botanische, zoologische und erdmagnetische Studien zu betreiben.

Wie man Seeligers penibel geführtem Dienst-Tagebuch entnehmen kann, begann nun eine Periode schwerer Arbeit für die Expedition, welche sich über Erwarten in die Länge zog und durch ausnehmend ungünstige Witterungsverhältnisse besonders anstrengend gemacht wurde. Trotzdem die Zahl der Expeditionsteilnehmer zusammen mit den Besatzungsmitgliedern der Alexandrine und dem in Melbourne noch angeheuerten Hilfspersonal auf insgesamt 22 Mann angewachsen war, dauerte der Aufbau der Station sechs Wochen, da wegen des oft stürmischen Wetters der größte Teil der Mannschaft dann zur Sicherung des Schiffes an Bord bleiben musste.

[Karte des Auckland-Archipels]

Der Auckland-Archipel liegt etwa 500 km südlich der Südinsel Neuseelands. Die als Lager- und Beobachtungsplatz von Seeliger ausgesuchte Terror Cove befindet sich im nördlichen Teil der Hauptinsel in Port Ross, einem natürlichen Hafen.

[Mitglieder der Expedition beim Aufbau]

Mitglieder der Expedition beim Aufbau von Unterkünften und Beobachtungsstationen (Seeliger: zweiter von links). Vor der Rückreise wurden im roten Backsteinpfeiler des zur Zeitbestimmung erforderlichen Passageinstruments die Worte German Expedition 1874 eingemeißelt. Der Pfeiler ist das einzige, heute noch vorhandene Relikt von Seeligers Camp.

[Teilnehmer der Expedition][Teilnehmer der Expedition]

Teilnehmer der Expedition posieren für Erinnerungsphotos. Seeliger (untere Reihe links bzw. links neben dem Instrumentenpfeiler) fällt dabei mit seinen lustigen Kopfbedeckungen auf.

Die etwa fünfeinhalb Stunden dauernde Zeitspanne des Transits am 9. Dezember, auf die sich alle Arbeit und Mühe fokussiert hatte, wurde von Hermann Krone (1827–1916), dem Photographen der Expedition, der seine Erlebnisse auf der Auckland-Insel später in Zeitschriften und Büchern vermarktete, in der Art eines homerischen Epos dargestellt: Nachts ein Uhr halten Concilium wir und dürfen bestät’gen dass Alles bereit für die Beobachtung des Venusdurchgangs. Alles stimmt nach Wunsch bis auf den Regen, der in Strömen herabrauscht. So ist’s in der Nacht, so auch am Morgen des großen Tages, des neunten Dezember. Jetzt hat sich der Nebel da und dort gelichtet – Ein feiner Regen nur stiebt noch hiernieder. Hurrah, ihr Freunde – Da, schaut da hinüber: ein sonniger Streifen auf der Ocean-Insel. Und Jetzt bei uns auch Sonne! Sonne!!! . . . Vorüber für diesmal! Noch war die Sonne durch flockige Schleier schnell eilender Wolken zu sehen, zu messen beim letzten Austritt. Zwei Minuten danach war alles trübe und in kurzer Zeit begann es zu regnen – und es stürmte und regnete neun Tage hindurch. Mit beispiellosem Glück war unsere Beobachtung vom Himmel begünstigt, denn es fehlte nur wenig, so wär unsere Reise vergeblich gewesen. Das Glück war wirklich beispiellos, wenn man bedenkt, dass es auf den Auckland-Inseln im Mittel an 27 Tagen im Monat bei Winden mit gewöhnlich mehr als 60 km/h regnet.

Bei der Beobachtung des Durchgangs wurde neben einem Heliometer und zwei kleineren Refraktoren, die der klassischen Messmethode dienten, auch ein Heliograph eingesetzt, der eine photographische Aufzeichnung erlaubte. Insgesamt konnten 115 Platten aufgenommen werden, von denen sich jedoch nur 30 als brauchbar erwiesen, da der weitaus größte Theil der Aufnahmen ganz übermässig durch Luftwallungen verzerrte Bilder gelifert hatte. Ein Passageinstrument, mit dem am 1. Februar 1875 auch eine wichtige Längenbestimmung des Beobachtungsortes gelang, diente zur Zeitbestimmung durch Messung der Sonnenhöhen.

[Die Beobachtungsstation]

Die fertige Beobachtungsstation an der Terror Cove mit (v. l. n. r.) Wohnhaus, Photoheliographen-, Refraktor- und Heliometerturm.

[Der Fraunhofersche Photoheliograph][Eine der Photographien des Transits]

Der Fraunhofersche Photoheliograph war ein spezieller Refraktor zur Sonnenphotographie. Das Kuppeldach des aus Eisen gefertigten Beobachtungsturms wurde aus Segeltuch genäht, da die Anfertigung der Holzbedachung zu viel Zeit in Anspruch genommen hätte. Welche Bewandtnis es mit den vielen am Boden des Kuppelbaus abgestellten Flaschen hat, ist nicht überliefert. Vielleicht bestand ihr Inhalt ja auch nur aus Entwicklerflüssigkeit. Das rechte Bild zeigt eine der 115 Photographien, die während des Transits mit dem Heliographen erhalten wurden. Die Platten wurden später im Astrophysikalischen Observatorium in Potsdam aufbewahrt und gingen im Zweiten Weltkrieg während eines Bombenangriffs verloren.

Ab Mitte Februar wurde dann mit dem Abbau der Station und der Verpackung der Instrumente begonnen. Am 6. März 1875, nach knapp fünf Monaten Aufenthalt an der Terror Cove, wurden auf der Alexandrine die Segel gesetzt und die Rückreise nach Melbourne angetreten. Zur Weiterreise nach Europa benutzte man unterschiedliche Schiffe, so zum Transport des Expeditionsmaterials den Dampfclipper Durham, der nach Umrundung von Kap Hoorn nach 57 Tagen am 10. Juni 1875 London erreichte. Im Laufe des Juni und Juli 1875 trafen dann alle Expeditionsteilnehmer nach fast elfmonatiger Abwesenheit wieder wohlbehalten in Deutschland ein.

Die Ergebnisse der photographischen Beobachtungen, die auch an den anderen Stationen als damals modernste Methode zur Anwendung kamen, erwiesen sich jedoch als große Enttäuschung. Die Aufnahmetechnik hatte es mit sich gebracht, dass der Sonnenrand schlecht definiert war und die Venusscheibe verzerrt erschien. Der damit ermittelte Wert der Sonnenparallaxe besaß einen derartig großen mittleren Fehler, dass man sich entschloss, bei der bevorstehenden Kampagne zur Beobachtung des Transits vom 6. Dezember 1882 ganz auf die photographische Aufzeichnung zu verzichten und sich wieder auf die klassische visuelle Methode zu beschränken. Finanzielle Überlegungen spielten dabei jedoch auch eine Rolle, denn während die Expeditionen des Jahres 1874 mit etwa 620 000 Mark zu Buche schlugen, konnte man bei einem Verzicht auf die Photographie zusammen mit der Tatsache, dass die optimalen Beobachtungen dieses Mal auf dem günstiger erreichbaren amerikanischen Kontinent durchgeführt werden konnten, die Kosten auf etwa 120 000 Mark senken.

Dieses Mal wurden insgesamt vier Expeditionen ausgerüstet: Zwei in die Vereinigten Staaten von Amerika (Hartford/Connecticut und Aiken/South Carolina), eine nach Bahia Blanca (Argentinien) und eine nach Punta Arenas (Chile). Darüberhinaus kam es zu einer weiteren Expedition, die von der Deutschen Polar-Commission nach Südgeorgien, einer subantarktischen Insel im Südatlantik, geschickt wurde.

An der vierköpfigen Expedition nach Hartford nahm auch Julius Bauschinger teil, ein Student Seeligers, der zwischenzeitlich die Leitung der Sternwarte in Bogenhausen übernommen hatte. Die Gesellschaft reiste mit ihrer Ausrüstung (ein Heliometer, drei Refraktoren und drei Beobachtungsgebäuden) am 15. Oktober 1882 mit dem Dampfer Vandalia in Hamburg ab und erreichte New York am 1. November. Mit dem Zug ging es weiter nach Hartford, das etwa auf halbem Weg nach Boston liegt. Die Beobachtungsstation wurde dann auf dem Campus des dortigen Trinity Colleges aufgebaut. Am Tage vor dem Transit setzte nach einer längeren Zeit strenger Kälte Tauwetter ein, es regnete in der Nacht und am Morgen war die Sonne wegen des bedeckten Himmels nicht zu erkennen. Etwa eine Stunde nach Beginn des Transits klarte es jedoch auf und die Messungen konnten bis zum Austritt durchgeführt werden. Dabei hatte Bauschinger die Aufgabe, die dictirten Zahlen niederzuschreiben, die Uhrzeit für die Einstellungen nach einem Chronometer zu notiren und dem Ableser am Microskop aus einer vor ihm liegenden Tabelle der Positionswinkel den für die nächste Einstellung etwa gültigen zuzurufen. Die Expedition hatte keine besonderen Instrumente zur Orts- und Zeitbestimmung mitgebracht, da die Lage des Beobachtungsortes ja bekannt war und Zeitsignale zur Synchronisation der Uhren von der Sternwarte des Yale College in New Haven empfangen werden konnten. Es war daher keine längere Nachbereitungszeit erforderlich und schon am 15. Dezember wurde mit dem Abbruch der Beobachtungsgebäude begonnen und sechs Tage später die Rückreise angetreten. Der eiserne Heliometerturm, der schon die Expedition zu den Auckland-Inseln mitgemacht hatte, wurde dem Trinity College zum dankbar angenommenen Geschenk gemacht, zur Aufnahme für das dem College gehörige Instrument.

[Beobachtungsstation in Hartford]

Die zur Beobachtung des Venustransits vom 6. Dezember 1882 vor dem Trinity College in Hartford (Connecticut/USA) errichtete deutsche Station. Das Gebäude in der Mitte stammte von der Auckland-Expedition und beherbergte das Heliometer.

Expeditionsteilnehmer bei der Beobachtung

Der 22-jährige Julius Bauschinger, ein Student Seeligers, nahm als Hilfskraft an der Kampagne teil. Das Bild zeigt ihn im Hintergrund bei der Niederschrift dictirter Zahlen am Heliometer.

Der Berliner Astronom Arthur v. Auwers (1838–1915) kümmerte sich anschließend um die Reduktion aller Messergebnisse und die Publikation der Resultate. Schon bald erhielt er für seine Bemühungen allerhöchstes Lob. Im Reichs-Anzeiger vom 9. Juli 1884 schrieb der Kaiser: Unter Ihrer umsichtigen und hingebenden Oberleitung ist es gelungen, der deutschen Wissenschaft in hohem Maße Erfolg und Würdigung zu erringen auf einem Gebiete erdumfassender Veranstaltungen, auf welchem Deutschland in früherer Zeit bei gleichartigen Anlässen gegenüber den Leistungen anderer Nationen zurückgestanden hatte.

Das endgültige Werk, das dann im Zeitraum 1887 bis 1898 erschien, umfasste sechs Bände mit insgesamt mehr als 3600 Seiten. Aus den photographischen Messungen ergab sich ein Wert für die Sonnenparallaxe von 8.″810 mit einem relativ großen Fehler von 0.″120. Die etwas genaueren klassischen Messungen führten zu einem Wert von 8.″8796 bei einem Fehler von 0.″0320. Dabei schließt der photographisch ermittelte Wert seines großen Fehlers wegen den modernen Wert von 8.″794148 mit ein, während der mit dem geringeren Fehler um ca. 1% zu groß erscheint. Hier müssen wohl bei allen Expeditionen nicht erkannte, systematische und instrumentelle Fehler aufgetreten sein. Die anderen Nationen konnten aber auch keine konsistenten Resultate aufweisen, denn ihre ermittelten Werte schwankten zwischen 8.″754 und 8.″911. Da trotz des Engagements von Spezialisten aus aller Welt keine überzeugenderen Ergebnisse erzielt werden konnten, wurden dadurch offenbar die Grenzen der Genauigkeit dieses Verfahrens zur Bestimmung der Sonnenparallaxe aufgezeigt. Die Venusdurchgänge der Jahre 2004 und 2012 hatten dann auch keine wissenschaftliche Bedeutung mehr. Sie waren nur noch ein spektakuläres Ereignis für die Öffentlichkeit und boten Anlass, das Interesse an Astronomie zu wecken. Der exakte Wert der Astronomischen Einheit war schon in den Jahrzehnten zuvor vor allem mittels Radarmessungen zu Nachbarplaneten und Raumsonden ermittelt worden.

[Titelblatt der Berichts über die Venusdurchgänge]

Der an der Preußischen Akademie der Wissenschaften in Berlin tätige Astronom Arthur v. Auwers reduzierte alle Messergebnisse der deutschen Expeditionen und fasste die Ergebnisse 1887 bis 1898 in sechs voluminösen Bänden zusammen. Das Bild zeigt das Titelblatt des 1898 erschienenen ersten Bandes (Geschichte des Unternehmens und Actenstücke der Verwaltung), den er als letzten publizierte.

Bildquellen:

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