- Astronomie im Berchtesgadener Land -

Monatsthema Februar 2009: "Welche Bedeutung hat Christian Doppler für die Astronomie?"

Kaum eine astronomische Arbeit der letzten Jahre kommt ohne Bezug auf den Mathematiker und Physiker Christian Doppler, speziell auf den von ihm entdeckten und nach ihm benannten Doppler-Effekt aus. Die Bedeutung dieser Entdeckung besonders auf die moderne Astronomie kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Aber auch bereits in der älteren Astronomie-Wissenschaft hat die Entdeckung Christian Dopplers der Erforschung der Sternwelten entscheidende Impulse versetzt.

Wer war Christian Doppler? Gerade für unsere Region des Rupertiwinkels mit dem starken Bezug auf Salzburg kann es nicht uninteressant sein, zu wissen, dass Christian Doppler in Salzburg geboren ist. Er reiht sich damit ein in die Galerie der berühmten Söhne dieser kulturell so bedeutenden Stadt an der Salzach. Die frühere Landesnervenklinik trägt heute seinen Namen. Der große Platz vor dem Flughafengebäude Salzburg ist nach ihm benannt, ebenfalls das Gymnasium in Lehen und die Christian-Doppler-Strasse nahe dem Gymnasium. Die Christian Doppler Forschungs- und Gedenkstätte am Makartplatz in Salzburg kümmert sich um den Nachlass des Wissenschaftlers.

Gedenktafel an seinem Geburtshaus am Makartplatz 1 (gegenüber dem Landestheater, ganz in der Nähe von Mozarts Wohnhaus). Quelle: Eigenes Foto
[Zum Vergrößern bitte Bild anklicken]

Geboren wurde Christian Andreas Doppler am 29. November 1803 als Sohn des Steinmetzmeisters Johann Doppler und Ehefrau Therese in einem Haus an der Ecke Makartplatz/Schwarzstrasse, dessen Vorderseite heute eine Gedenktafel, angebracht zu seinem hundertsten Geburtstag, ziert. Christian Doppler wuchs in Salzburg auf, besuchte das dortige Gymnasium. Schon auf dem Gymnasium fiel seine außerordentliche Begabung für die Mathematik auf, so dass sich sein Lehrer, der eine Anstellung am Wiener Polytechnischen Institut bekommen hatte, entschloss, ihn als Student dorthin mitzunehmen. Zwischendurch studierte er auch kurzzeitig an der Universität Salzburg Philosophie. Doppler schloss sein Studium 1829 in Wien ab. Aber erst 1835, nach langem Bemühen um eine Anstellung und nachdem er sich mit verschiedenen Jobs herumgeschlagen hatte, bekam er eine Stelle als Mathematiklehrer an der Oberrealschule in Prag (diese Stadt gehörte ja damals noch zum österreichischen Kaiserreich). 1841 folgte er einem Ruf als Ordentlicher Professor für Physik und Mathematik an die Karls-Universität in Prag. In dieser Zeit erkrankte er an Tuberkulose, einer Krankheit, die in der damaligen Zeit im Gegensatz zu heute kaum Heilungschancen hatte und ihn auch bis zu seinem Tod am 17. März 1853 in Venedig, nach nur 49 Lebensjahren, begleitete. Bereits ein Jahr nach seiner Berufung, also im Jahre 1842, gab er vor der königlichen Gesellschaft der Wissenschaften zu Prag eine Vorlesung mit dem Titel: "Ueber das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels", die sein Leben entscheidend verändern, ihn weltberühmt machen sollte. Daneben publizierte er in seiner Zeit als Professor in Prag über 50 wissenschaftliche Arbeiten über Physik, Mathematik und Astronomie.

Im Jahr 1848, im Zuge der Wirren der Märzrevolution, kehrte die Familie Doppler (Christian Doppler hatte 1836 in Prag Mathilde Sturm, die Tochter eines Goldschmiedes aus Salzburg, geheiratet) als Mitglied der kaiserlichen Akademie der Wissenschaften nach einem kurzen Aufenthalt in Chemnitz nach Wien zurück, wurde Professor für Experimentalphysik am Polytechnischen Institut und bekam die Ehrendoktorwürde der Universität Prag verliehen. Kurz danach erhielt er von Kaiser Franz Josef ein eigenes Physikalisches Institut, dem er als erster Direktor vorstand.

Was ist nun das Dopplersche Prinzip und welche Bedeutung hat es für die Astronomie?

Damals im Gymnasium (schon eine Weile her) lernte ich die wesentlichen Merkmale des Doppler-Effekts am Beispiel einer vorbeifahrenden Dampflok mit gezogener Pfeife kennen: Fährt ein Zug mit konstanter Geschwindigkeit an einem ruhenden Beobachter vorbei, so ist der Ton beim Herannahen erhöht, beim Entfernen tiefer. Der Effekt ist der gleiche, wenn der Beobachter mit konstanter Geschwindigkeit an einer Tonquelle, z. B. einem stehenden, hupenden Auto vorbeifährt. Es kommt also nur auf die relative Bewegung von Beobachter und Schallquelle an. Die Gesetzmäßigkeit, die hinter diesem Effekt steckt, hat Christian Doppler in eine Formel gebracht, die es z. B. erlaubt, aus der bekannten Tonhöhe der ruhenden Quelle und der "gehörten", relativen Tonhöhen beim Herannahen bzw. Entfernen der Quelle auf deren Geschwindigkeit zu schließen. Auf die Sternenwelt angewandt, bedeutet dies, dass sich das Licht eines Sterns, der sich auf den Beobachter auf der Erde zu bewegt, zum Blauen hin verschiebt. Bewegt sich der Stern vom Beobachter weg, wird das Sternenlicht zum Roten hin verschoben. Das bedeutet wiederum, dass bei bekannter Farbe im Ruhezustand die Geschwindigkeit des Sterns relativ zum Beobachter gemessen werden kann.

Die Briefmarke (herausgegeben 150 Jahre nach der Entdeckung des Prinzips 1842) zeigt sein Porträt mit zwei Zeichnungen zur Wellenausbreitung. Quelle: Christian-Doppler Forschungs- und Gedenkstätte in Salzburg

Christian Doppler hat den universellen Charakter der von ihm theoretisch erarbeiteten Formel sofort erkannt, in dem er sie nicht auf die Akustik beschränkte, sondern vielmehr auch und besonders auf das Licht bezog. Seine 20-seitige Abhandlung "Ueber das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels", veröffentlicht 1843 in dem Aktenband der königlich böhmischen Gesellschaft der Wissenschaften in Prag, betrachtet hauptsächlich die physikalischen Erscheinungsformen des Lichts. Die Wirkung der Arbeit auf die damalige Wissenschaft war beträchtlich. Neben viel Anerkennung stieß er auch bei einigen renommierten Wissenschaftlern auf totale Ablehnung, weil sie sich mit den von der Theorie Dopplers vorhergesagten Auswirkungen auf das Verhalten von Lichtwellen nicht anfreunden konnten. Die "immerwährende, gleichförmige" Gestalt des Lichts war ja noch gängige Lehre. Es ist nur zu verständlich, dass Christian Doppler bei dem Versuch, z. B. die verschiedenen Farben bei Doppelsternen nur durch seine Theorie zu erklären, aus heutiger Sicht Schiffbruch erleiden musste. Die Spektroskopie war ja noch nicht erfunden und bis zur Entdeckung des Hertzsprung-Russel-Diagramms mit seinen Erkenntnissen über den Lebenslauf und damit der unterschiedlichen Farben der Sterne vom Roten Riesen bis zum Weißen Zwerg war noch ein weiter Weg. Die Würdigung seiner epochalen Arbeit in der wissenschaftlichen Welt setzte sich nun im Laufe der Zeit allgemein durch. Nur wenige Jahre nach der Veröffentlichung wurde seine Theorie, was die Akustik betrifft, in den Niederlanden bei Experimenten mit fahrenden Eisenbahnzügen glänzend bestätigt.

Selbst in der heutigen Astronomie hat Dopplers Prinzip nicht an Bedeutung verloren. Ganz im Gegenteil: Die Dynamik der Sternbewegungen und Gasansammlungen, die ja nach wie vor mithilfe des Doppler-Effekts gemessen wird, hat große Auswirkungen auf die Erkenntnisse über die Gestalt der Galaxien. Die Geschwindigkeitsmessung von Sternen in den Spiralarmen von Galaxien führte auch zu der Erkenntnis, dass es da noch eine andere Form der Energie, die so genannte Dunkle Energie, geben muss, um die Dynamik in den Galaxien erklären zu können. All dies sind Auswirkungen einer Theorie, die Mitte des neunzehnten Jahrhunderts von einem genialen Geist entworfen worden ist und bis zum heutigen Tag ihren Glanz behalten hat.

Walter Conrad

Zum Sternenhimmel Februar 2009

Zu den anderen Monatsthemen

Zurück zur Home Page der AAL