Olaf Römer

Ole Rømer

Olaf Christensen Römer (* 25. September^jul./ 5. Oktober 1644^greg. in Aarhus; † 19. September 1710 in Kopenhagen)^[1], auch Ole oder Olaus mit Vor-, sowie Roemer bzw. Rømer mit Nachnamen, war ein dänischer Astronom. Bekannt wurde er durch den ersten Nachweis, dass die Lichtgeschwindigkeit endlich und nicht unendlich groß ist, bzw. durch die Anleitung, wie die Lichtgeschwindigkeit durch Beobachtung der Jupitermonde berechnet werden kann.

Leben

Ole Römer studierte ab 1662 Astronomie bei Erasmus Bartholin in Kopenhagen und arbeitete mit diesem zusammen bis 1671, unter anderem an der Herausgabe der Schriften von Tycho Brahe. 1671 kam der Astronom Jean Picard im Auftrage der Pariser Académie des Sciences nach Kopenhagen, um auf der Oeresund-Insel Hven die geografische Länge des alten Observatoriums von Tycho Brahe zu bestimmen (genauer gesagt: Unterschied der Länge zwischen Hven und Paris – Längengradprojekt). Denn dann konnte man die genauen Tafeln von Tycho auch in Paris verwenden. Dazu musste der Umlauf der Jupitermonde beobachtet werden. Der Assistent Ole Römer half so geschickt bei dieser Arbeit, dass er eingeladen wurde, am Ende der Messreihe im April 1672 mit Picard nach Paris zu kommen. Römer stimmte zu und arbeitete als Mitglied der Akademie bei Giovanni Domenico Cassini an der Pariser Sternwarte. Er entwickelte dort 1672 ein Mikrometer für Fernrohre und baute mechanische Modelle für Planetenumläufe (Jovilabium (1677), Saturnarium (1678), Lunarium (1680)). Dazu entwickelte er ein neuartiges epizyklisches Zahnrad. Diese Planetarien sollten die langwierigen astronomischen Beobachtungen erleichtern.

1676 wurde Römer zum königlich-dänischen Astronomen ernannt und ging erst 1681 von Paris an die Universität Kopenhagen. Dort wurde er Professor der Mathematik. 1681 heiratete er die Tochter Bartholins, die 1694 starb. (1698 heiratete er ihre Schwester.) 1683 führte er im Königreich Dänemark ein landesweit einheitliches System von Längenmaßen und Gewichten ein. Um 1700 entwickelte er ein genaues Messinstrument für Sternpositionen, den Meridiankreis. Mit ihm wollte er durch Messung von Sternparallaxen des Sirius den schlüssigen Beweis für das Modell des Sonnensystems von Kopernikus erbringen (was erst 1838 Friedrich Wilhelm Bessel gelang). Am 1. März 1700 führte Dänemark auf Römers Vorschlag hin den gregorianischen Kalender ein. 1702 baute er das erste Thermometer mit zwei Fixpunkten (Rømer-Skala), das Fahrenheit nach einem Besuch bei ihm (1708) weiterentwickelte. Römer leitete schon etwa 1705 in seiner Adversaria (Kladde) eine Messfehler-Formel für sein Meridian-Instrument her. Heute wird sie Tobias Mayer zugeschrieben, der sie erst 51 Jahre später, also 1756, fand, ohne Römers Herleitung zu kennen. Durch seine genaue Beobachtung gelang ihm auch der Nachweis, dass der Stern Castor im Sternbild Zwillinge ein Doppelsternsystem ist. Schließlich nahm er an der Beobachtungsaktion des Merkurtransits vor der Sonne am 5. Mai 1707 teil und wertete sie aus.

Nachdem er bereits ab 1688 verschiedene politische Ämter bekleidet hatte, wurde Römer 1705 Bürgermeister in Kopenhagen, Leiter der Polizei und Senator. In diesen Funktionen führte er weitreichende Verbesserungen ein, darunter die erste Straßenbeleuchtung (mittels Öllampen), Sanierung von Wasserversorgung und Kanalisation. Diese Ämter bekleidete er bis zu seinem Tod. In der Frue-Kirche wurde er beigesetzt.

Die meisten seiner Geräte und Aufzeichnungen wurden bei dem großen Brand der Stadt Kopenhagen am 20. Oktober 1728 zerstört, einzelne Stücke sind noch im Kroppedal-Museum aufgehoben. Seine Ideen wurden nach seinem Tod teilweise durch Bücher seines Schülers Peder Horrebow verbreitet.

Lichtgeschwindigkeit

Verfinsterung beim Umlauf des Mondes Io

Die Frage, ob die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes endlich oder unendlich sei, war schon seit Jahrhunderten kontrovers diskutiert worden. Anhänger des Aristoteles, darunter René Descartes, plädierten für unendliche Lichtgeschwindigkeit. 1668 hatte Cassini in Bologna seine ersten Tabellen veröffentlicht, die einen Fahrplan für die Verfinsterungen der vier Jupitermonde angaben. Die dort angegebenen Zeitpunkte halfen beim Längengradproblem. Schon ab 1668 hatte er Abweichungen zwischen Fahrplan und Beobachtung festgestellt. Von 1672 an setzte Römer die Beobachtungen in Paris fort. Dabei bestätigten sich nicht nur die systematische Abweichungen, sondern es festigte sich die Vermutung, dass die Verfinsterungen – im Vergleich zur Vorhersage – früher eintraten, wenn die Erde sich auf ihrer jährlichen Bahn um die Sonne dem Jupiter auf dem Kreisbogen von E über F und G bis H (Oppositionsstellung) nähert (vgl. rechts Zeichnung von Römer), und später als vom Fahrplan vorausgesagt, wenn sich die Erde vom Jupiter von H über L und K bis E (Konjunktionsstellung) entfernt. Der Grund hierfür ist, dass sich der Lichtweg zwischen Jupiter und Erde ändert, und damit – wenn denn die Lichtgeschwindigkeit eine endliche Größe ist – auch die Lichtlaufzeit. Römer wagte am 23. August 1676 die Voraussage, dass die Verfinsterung des Mondes Io am 9. November dieses Jahres um zehn Minuten „zu spät“ sichtbar sein werde. Als diese Verzögerung tatsächlich auch eintrat, stellte er seine Erklärung der königlichen Akademie der Wissenschaften (Academie des sciences) in Paris am 21. November 1676 vor (Veröffentlichung am 7. Dezember 1676 im Journal des scavans unter dem Titel "Démonstration touchant le mouvement de la lumière trouvé par M. Roemer de l'Académie des sciences").

In diesem Artikel wird aber nicht die Lichtgeschwindigkeit, sondern nur die Zeit angegeben, die das Licht zum Durchqueren des Erdbahndurchmessers benötigt (etwa 22 Minuten nach Römers Rechnung; der korrekte Wert sind knapp 17 Minuten). Für ihn war es besonders wichtig zu zeigen, dass sich das Licht nicht augenblicklich, sondern mit endlicher Geschwindigkeit ausbreitet. Römer gab nur einen unteren Schätzwert für die Lichtgeschwindigkeit an: für den Erddurchmesser benötige das Licht weniger als eine Sekunde (es sind 0,0425 s.)

Römers Deutung wurde bald von Isaac Newton, John Flamsteed, Edmond Halley und Christiaan Huygens akzeptiert. Cassini dagegen (und manche andere) folgte lange noch der Ansicht von Descartes, dass sich Licht augenblicklich ausbreitet. Allgemein wurde die Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit erst nach James Bradleys Entdeckung der Aberration des Lichtes im Jahr 1729 anerkannt.

Ein Wert für die Lichtgeschwindigkeit wurde erstmals 1678 von Christiaan Huygens mit etwa 212.000 km/s in heutigen Einheiten berechnet. Er benutzte die Laufzeitangabe (22 min = 1320 s) von Römer. Für den halben Erdbahndurchmesser (Astronomische Einheit) setzte er 11.000 Erddurchmesser ein, also für den ganzen Erdbahndurchmesser etwa 280 Millionen km in heutigen Einheiten. Damit stützte er sich auf eine Angabe der Sonnenparallaxe von 9,5 Bogensekunden, die Cassini 1673 aus einer Marsbeobachtung erhalten hatte (aus C. Huygens Abhandlung vom Licht, erschienen erst 1690). Römer hat zu diesem Zahlenmaterial sicherlich Zugang gehabt, es aber nicht genutzt.

Bis heute werden in zahlreichen astronomischen und physikalischen Fach- und Schulbüchern historisch falsche Messergebnisse mitgeteilt. Wissenschaftshistoriker versuchten bisher vergeblich, den Sachverhalt richtigzustellen (vgl. Literatur).

Einzelnachweise

1. ↑ Quelle: Christian Reitzer: Programma in obitum Römeri (datiert vom 7. Oktober 1710). In: Peder Horrebow: Operum mathematico-physicorum, Band 3, Kopenhagen 1741, S. 1–12.

Literatur

• O. Römer: Demonstration Touchant le Mouvement de la Lumiere trouvé par M. Römer de l'Academie Royale des Sciences. Le Journal des Sçavans. Paris 1676, 233-236 (online)
• I. B. Cohen: Roemer and the first determination of the velocity of light (1676), in: Isis, 31 (1940), S. 327–379
• Carl B. Boyer: Early estimates of the velocity of light, in: Isis, 33 (1941), S. 24–40
• Ralf Krähling: Die astronomische Methode nach Olaf Roemer anno 1676 zur Bestimmung der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes , Dissertation TU München ( 1978 )
• Albert van Helden: Roemer and the speed of light, in: Journal for the History of Astronomy, 14 (1983), S. 137–141 (online)
• René Taton: Roemer et la vitesse de la lumière ,Vrin, Paris 1978
• Andrzej K. Wroblewski: De Mora Luminis, in: American Journal of Physics 53 (1985), S. 620–630
• August Ziggelaar: Ole Roemer. Short life story of a danish astronomer, in: Jim Hunt (Hrsg.): Cosmos, an educational challenge. Proceedings of the GIREP-conference 1986, European Space Agency, Paris 1986, S. 121–128

Personendaten
NAME	Römer, Olaf Christensen
KURZBESCHREIBUNG	dänischer Astronom
GEBURTSDATUM	5. Oktober 1644
GEBURTSORT	Århus
STERBEDATUM	19. September 1710
STERBEORT	Kopenhagen