Sterne und Galaxien
Als es noch kein GPS gab und nicht einmal zuverlässige Uhren, die auf See gingen, war es nicht einfach, sich in Ost-West-Richtung zu orientieren. Wie weit man sich in Nord-Süd-Richtung vorgewagt hat, kann recht einfach an der Sonnenmittagshöhe messen, auf welchem Längengrad man sich befindet, ist viel schwerer herauszubekommen.
In dieser Situation befanden sich die Seefahrer noch im 18. Jahrhundert, als sie in den Jahren 1761 und 1769 sich daranmachten, die beiden Venustransite zu beobachten. Das musste von möglichst vielen Orten geschehen und aus den Transitzeiten für unseren Nachbarplaneten konnte man dann schon ziemlich genau den Abstand der Erde von der Sonne bestimmen. Zum ersten Datum tobte noch der siebenjährige Krieg und machte es den Astronomen zusätzlich schwer. Den zweiten Transit konnte man nur im fernen Osten oder über den Pol vom hohen Norden aus beobachten, was auch genutzt wurde. So konnte man den gesuchten Abstand schon auf etwa 10% genau bestimmen.
Um die genaue Länge zu bestimmen, von der die Beobachtungen ausgeführt wurden, musste man zu den Sternen Zuflucht nehmen. Die Jupitermonde oder auch unser Mond waren geeignete Kandidaten, um die genaue Ortszeit und damit die geographische Länge zu bestimmen. Die Mondmethode wurde von dem britischen Astronomen Maskelyne entwickelt und er war so überzeugt davon, dass er die Versuche seines Landsmannes Harrison genaue Uhren zu bauen gründlich madig machte. Die Fehler für den Längengrad lagen nicht selten bei 10° (1000 km), nach Maskelynes Methode konnte man schon 1,5° erreichen. Mit einem GPS wissen wir heute unsere Länge auf Winkelsekundenbruchteile genau (ein Hunderttausendstel Grad).
Um Genauigkeiten soll es auch beim nächsten Jugend forscht Projekt gehen. Das sichtbare Spektrum überstreicht etwa 300 nm. Teilt man das auf etwa 900 Pixel eines Bildes auf, kann man eine Wellenlängengenauigkeit von etwa 0,3 nm erreichen. Ein Nanometer (nm) ist ein Milliardstel Millimeter, was sich nach einer unheimlich kleinen Größe anhört.
Räumlich gesehen sind das in einem Spektrometer, einem Gerät zur Wellenlängenseparation, aber immerhin schon 10 µm, also ein Hundertstel mm. In einem Beamer finden wir die lichtbeeinflussenden Elemente, die so kleine Strukturen nicht nur an und aus schalten können, sondern auch noch die Intensität beeinflussen. Das nennt sich dann digitale Lichtprozessierung (DLP) und genau das soll auch genutzt werden, um das Licht von Sternen oder Galaxien so darzustellen, wie es in Wirklichkeit ist.
Gelingt es also in dem Projekt Licht mit einer Genauigkeit von einem nm zu schalten, dann könnte man Geschwindigkeiten von Objekten darstellen, die sich im Bereich von 0,2% der Lichtgeschwindigkeit bewegen, was sich in einer Verschiebung des Spektrums äußert. Bei entfernten Galaxien ist diese spektrale Verschiebung bis zu 30% groß, d.h. dass sie sich auch mit 30% der Lichtgeschwindigkeit gegenüber unserem Standpunkt bewegen. Unsere Erde bewegt sich allerdings nur mit 0,01% der Lichtgeschwindigkeit. Die schon enorme Geschwindigkeit von 30 km/s der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne wird man also noch nicht darstellen können mit der Apparatur. Das Ganze ist ja auch ein Versuch, bei dem es allerdings schon ganz schön auf Genauigkeiten ankommt.
Vielleicht hat ja der eine oder andere Jugendliche Lust bei diesem Projekt mitzuwirken und die DLP Technologie kennenzulernen.
Christian Rempel im Waltersdorfe
26.4.2014