Welche Einheiten für Entfernungen sind in der Astronomie üblich?
Die Entfernung des Ameisennebels wird auf ungefähr 8000 Lichtjahre geschätzt. Das entspricht etwa 2450 Parsec.
(Bild: NASA, ESA and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA))
In der Astronomie haben wir es häufig mit Ausmaßen zu tun, bei denen wir mit den Abmessungen aus dem Alltag nicht mehr weit kommen. Um mit Größen trotzdem gut rechnen zu können, gibt es spezielle Einheiten, die so meist nur in der Astronomie gebraucht werden und beim ersten Lesen für Verwirrung sorgen können. Hier geben wir einen Überblick über die meistverwendeten Einheiten.
Ganz prinzipiell versucht man mit Einheiten, verschiedene Ausmessungen ähnlicher Größe gut vergleichen zu können. Optimalerweise wählt man dabei die Einheit nach dem Zweck: In unserem Alltag würden wir Jahresdauern nicht in Minuten oder Buchformate nicht in Kilometern angeben – auch wenn das rein mathematisch problemlos möglich ist. Letztlich setzt eine Einheit den Maßstab wie bei einer Karte: Beliebig kann man hinein- oder hinauszoomen, um einen Überblick zu bekommen oder Details näher zu betrachten.
Weil wir Menschen die astronomischen Größenordnungen nicht aus dem Alltag kennen, können wir sie uns schwer oder gar nicht „vorstellen“. Die richtige Wahl der Einheiten kann uns aber trotzdem dabei helfen, einen Überblick zu bekommen.
Astronomische Einheiten & Co.
Meter
Für uns Menschen ist der Meter eine praktische, vorstellbare Einheit aus der Alltagserfahrung – wir können unsere Körpergröße, die Breite eines Tisches oder den Abstand vom Boden zur Decke bequem in Metern ausdrücken. Auch bei anderen alltäglichen Abmessungen kommen wir mit Bruchteilen und Vielfachen des Meters recht gut voran: Eine Seite DIN-A4-Papier ist genau 21 Zentimeter breit. Und der allmorgendliche Reiseweg von der Haustür zum Fabriktor beträgt vielleicht zehn Kilometer.
Schwierig wird es erst, wenn wir uns an größere Abstände wagen: Einen Erdumfang von gut 40.000 Kilometern können wir erst wirklich „erfassen“, wenn wir einen Tischglobus in die Hand nehmen. Dann bekommen wir ein „Gefühl“ für Entfernungen, die sich im Bereich von Zehntausenden Kilometern abspielen. Dass der Abstand zwischen Erde und Mond im Mittel etwa 384.400 Kilometer beträgt, kann man in diesem Maßstab gerade noch so erfassen.
Für die Nachbarschaft der Erde können wir uns vielleicht noch mit einem Sonnensystemmodell oder einem Planetenweg behelfen. Doch selbst dann werden Angaben wie 1,4 Milliarden Kilometer für den Abstand Sonne – Jupiter oder gar 40 Billionen Kilometer für den Abstand von der Erde zum Nachbarstern Proxima Centauri schnell unhandlich.
Schon gar nicht würde man in der Astronomie auf den Gedanken kommen, die vielfältigen Metervorsilben zu verwenden: Bis zu Sirius sind es gut 81 Petameter, bis zum Schwarzen Loch im Zentrum der Galaxis 252 Exameter. Die Andromedagalaxie ist 24 Zetameter entfernt, und das beobachtbare Universum hat einen Durchmesser von 880 Yottametern – also 0,88 Ronnametern! Falls Sie mit diesen Einheiten nichts anfangen können, befinden Sie sich in guter Gesellschaft: In der Astronomie sind diese Begrifflichkeiten absolut unbekannt.
Astronomische Einheit
Es ist also wichtig, einen sinnvollen Maßstab für astronomische Entfernungen zu wählen. Im Sonnensystem bietet sich da sofort ein ganz bestimmter Abstand an: die Entfernung der Erde zur Sonne.
Nach einigem Hin und Her ist die Astronomische Einheit (abgekürzt: AE) seit 2012 auf exakt 149.597.870.700 Meter definiert worden, also knapp 150 Millionen Kilometer. Damit lassen sich nun gut interplanetare Abstände ausdrücken: Jupiter ist von der Sonne circa 5,2 AE entfernt, während es bei Neptun etwa 30 AE sind.
Lichtjahr & Co.
Es gibt noch einen anderen perfekten Taktgeber, um Entfernungen zu messen: Das Licht bewegt sich im Vakuum konstant mit einer Geschwindigkeit von 299.792.458 Metern pro Sekunde. Daraus lässt sich leicht ein Abstand gewinnen, wenn man die Länge berechnet, die das Licht für ein bestimmtes Zeitintervall braucht. Ganz üblich ist das Lichtjahr als der Abstand, den das Licht in einem Jahr zurücklegt. Aber auch andere Einheiten sind denkbar und sinnvoll, etwa die Lichtsekunde oder die Lichtminute.
Für den Abstand von der Erde zum Mond ergibt sich eine Entfernung von gut 1,3 Lichtsekunden (je nachdem, wo sich beide gerade befinden). Die Astronomische Einheit, die wir oben bereits kennengelernt haben, entspricht gut 499 Lichtsekunden – das Sonnenlicht braucht also 8 Minuten und 19 Sekunden zu uns. Und Pluto befindet sich etwa zwischen 4 und 7 Lichtstunden von der Sonne entfernt.
Richtig gängig sind all diese Einheiten nicht – erst recht nicht, wenn man über den Lichttag hinaus geht: Die Grenze zum Interstellaren Raum wird durch die Heliopause bei etwa 120 AE markiert, was gut 16 Lichtstunden und 38 Lichtminuten entspricht. Voyager 1 zu Anfang des Jahres 2026 nicht mehr viele Lichtminuten bis zum Lichttag. Mit einer Lichtwoche dringt man langsam in den Bereich der hypothetischen Oortschen Wolke vor.
Am häufigsten findet man aber das „Lichtjahr“, das sich als Standardeinheit für große und größte Entfernung eingebürgert hat. An Entfernungsangaben findet man so ziemlich alles zwischen der Entfernung zum nächsten Stern Proxima Centauri (4,2 Lichtjahre) bis hin zum Rand des beobachtbaren Universums (46,6 Milliarden Lichtjahre).
Parsec
Etwas komplizierter ist die Herleitung der Einheit Parsec – kurz für Parallaxensekunde. Ihren Ursprung hat sie in der Entfernungsbestimmung mit der sogenannten Parallaxenmethode: Im Laufe eines Jahres nimmt die Erde unterschiedliche Positionen im Raum ein, da sie um die Sonne kreist. Entsprechend scheinen sich auch die Sterne am Himmel im selben Zeitraum leicht am Himmel zu bewegen – ganz ähnlich, als würde man einen Daumen ausstrecken und ihn einmal nur mit dem linken und einmal nur mit dem rechten Auge betrachten. Vermisst man die winzigen Bewegungen eines entfernten Sterns, so lässt sich über Dreiecksgeometrie leicht die Entfernung berechnen, denn die Abmessungen unseres Sonnensystems sind bekannt.
Vor diesem Hintergrund wird auch die Definition des Parsecs verständlich: Ein Parsec ist die Entfernung, aus der eine Astronomische Einheit unter einem Winkel von einer Bogensekunde (also einem 3600-stel Grad) gesehen wird. Umgerechnet sind das 206 265 AE oder 3,26 Lichtjahre.
Mittlerweile wird das Parsec auch für Entfernungen verwendet, wo die Parallaxenmethode schon längst nicht mehr funktioniert, etwa in der Extragalaktik: So liest man häufig, dass der Durchmesser der Milchstraße knapp 30 Kiloparsec beträgt (also etwa 100.000 Lichtjahre).
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