Im Jahr 2009 wurde das "Internationale Jahr der Astronomie" gefeiert – genau 400 Jahre zuvor hatte Galileo Galilei als Erster sein Teleskop zum Himmel gerichtet und unter anderem die Venus beobachtet. Wie der Mond wird auch die Venus im Lauf der Zeit unterschiedlich stark von der Sonne beleuchtet, aber wie die Abfolge der Venusphasen genau aussieht, hängt davon ab, ob sich Erde und Venus um die Sonne bewegen oder Sonne und Venus um die Erde.

Die Venusphasen, die Galilei beobachtet hatte, entsprachen jenen, die man in einem heliozentrischen System erwarten würde. Er war derjenige, der als Erster echte Beobachtungsdaten lieferte, um unseren Platz im Universum zu verstehen. 2009 gab es daher viele Berichte, in denen dieser erste "Beweis" für das heliozentrische Universum gewürdigt wurde – unter anderem auch von mir selbst.

Ganz korrekt war das allerdings nicht. Galileis Beobachtung war zwar ein sehr deutliches Indiz, hätte sich aber auch durch das "tychonische Weltbild" erklären lassen. In diesem nach Tycho Brahe benannten Kompromissmodell kreisen Mond und Sonne um die Erde und die restlichen Planeten um die Sonne. Um Galileis (apokryphen) Ausruf "Und sie bewegt sich doch!" zu bestätigen, mussten die Astronomen also noch ein wenig warten.

Dazu brauchte es den britischen Astronomen James Bradley und diese Formel:

James Bradley und die Aberration
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(Ausschnitt)
 Bild vergrößernBradleys Formel

Bradley wollte in der ersten Hälfte des 18. Jahrhunderts eigentlich die "Parallaxe" der Sterne messen, also die scheinbare Positionsveränderung, die entsteht, wenn die Erde sich um die Sonne bewegt und damit ebenso unser Blickwinkel auf die Sterne. Auf diese Weise hätte man den Abstand der Sterne bestimmen können: je näher der Stern, desto größer die Parallaxe. Und tatsächlich entdeckte er solche winzigen Verschiebungen. Um die Parallaxe konnte es sich aber nicht handeln, denn dafür bewegten sich die Sterne in die falsche Richtung. Auch früher hatten Astronomen schon solche "Aberrationen" entdeckt – Abweichungen in den Sternpositionen: Bradley war dann aber der Erste, der eine brauchbare Erklärung dafür fand.

Die oben angeführte Formel beschreibt das Phänomen der "stellaren Aberration". Ein Lichtstrahl eines Sterns trifft auf die Erde (unter dem Winkel θ) und zeigt dabei eine Abweichung (beschrieben durch den Winkel φ). Was man in der Formel nicht findet, ist ein Parameter, der die Entfernung zum Stern beschreibt. Sie spielt keine Rolle; es handelt sich also wirklich um ein anderes Phänomen als die Parallaxe.

Umso wichtiger ist die Geschwindigkeit der Erde in Bezug auf die Sonne (v) und die Lichtgeschwindigkeit (c). Denn Bradley erkannte, dass die Bewegung der Erde in Kombination mit einer endlichen Lichtgeschwindigkeit für die Abweichung in den Sternpositionen verantwortlich ist. In der Zeit, die das Licht benötigt, um vom Objektiv des Teleskops zum Okular zu gelangen, bewegt sich die Erde samt Teleskop ein Stück um die Sonne. Stünde der Stern exakt senkrecht über dem Teleskop, dann würde sein Licht wegen der Bewegung der Erde trotzdem nicht genau in der Mitte des Bildes ankommen. Wenn der Lichtstrahl in der Mitte bleiben soll, müsste man das Teleskop um einen kleinen Winkel kippen (genauso wie man den Regenschirm leicht kippt, wenn man damit durch den Regen rennt). Dieser Winkel wird im Lauf eines Jahres größer und kleiner, je nachdem wie sich die Erde gerade relativ zum Stern bewegt.

Für eine wirklich exakte Erklärung der Aberration brauchte es dann schließlich noch die Erkenntnisse von Albert Einstein zur relativistischen Addition von Geschwindigkeit, weswegen in der Formel ebenfalls der aus der Relativitätstheorie bekannte "Lorentzfaktor" auftaucht. Trotzdem war dank Bradley im 18. Jahrhundert endlich das eindeutig sicher, was schon seit Galilei mehr als deutlich war: Sie bewegt sich doch!