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Eine Illustration aus dem 1887 erschienenen Buch „Kanon der Finsternisse“ (links) von Theodor von Oppolzer (rechts).(Bildnachweis: Wikimedia Commons/Public Domain)

Wenn man den Namen „Mr. Eclipse“ erwähnt, würden die meisten Amateur- und Berufsastronomen ihn sofort als Pseudonym für Fred Espenak erkennen, einen emeritierten amerikanischen Astrophysiker im Ruhestand, der am Goddard Space Flight Center arbeitete. Er ist jedoch weitaus bekannter für seine Arbeit zur Vorhersage von Sonnenfinsternissen.

Die erste totale Sonnenfinsternis, die Espenak sah, war im März 1970, was sein Interesse an Finsternissen im Alter von 16 Jahren weckte. Acht Jahre später begann er, Finsternis-Bulletins für die NASA zu erstellen, und heute ist er der Autor vieler hoch angesehener kanonischer Werke über Finsternisvorhersagen. Viele Finsternisjäger, die sich über vergangene und vor allem zukünftige Finsternisse informieren wollen, besuchen EclipseWise.com, wo Dr. Espenak eine Website entwickelt hat, die umfassende Vorhersagen und Informationen über Sonnen- und Mondfinsternisse bietet.

Sicherlich hat er sich den Titel „Mr. Eclipse“ verdient. Aber im späten 19. Jahrhundert gab es einen Mann, den man zu seiner Zeit auch als „Mr. Eclipse“ hätte bezeichnen können. Sein Name war Theodor Ritter von Oppolzer.

Von der Medizin zur Astronomie

Geboren am 26. Oktober 1841 in Prag, Tschechoslowakei, war Oppolzers Vater, Johann, ein angesehener Chirurg und seine Mutter, Maria, die Tochter eines Chemikers. 1850 zog die Familie nach Wien, wo der junge Theodor Oppolzer die Schule besuchte und bald erkannte, dass er ein außergewöhnliches Talent für Zahlen und Mathematik besaß. Während sein Vater ihn ermutigte, in seine Fußstapfen zu treten und Medizin zu studieren, galt Theodors Hauptinteresse den physikalischen Wissenschaften, vor allem der Astronomie.

Obwohl er im Alter von 23 Jahren in Medizin promovierte, wurde der Name „Oppolzer“ in der Astronomie dank seiner technischen Veröffentlichungen über die Bahnen verschiedener Asteroiden und Kometen immer bekannter. Er war erst 21 Jahre alt, als er seine erste Arbeit über die Umlaufbahn des Kometen Thatcher veröffentlichte, eines hellen Kometen, der 1861 auftauchte und von dem wir heute wissen, dass er für die Meteoroiden verantwortlich ist, die den jährlichen Lyriden-Meteorschauer im April verursachen.

Ab 1866 lehrte er theoretische Astronomie und Geodäsie an der Universität Wien.

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„Mr. Eclipse“ selbst, der berühmte Finsternisberechner Dr. Fred Espenak (links) mit dem Autor, aufgenommen beim Northeast Astronomy Forum (NEAF) 2016. (Bildnachweis: Joe Rao)

Aber er bewies nicht nur, dass er ein äußerst fähiger Rechner war – er soll sich die Werte von 14.000 Logarithmen gemerkt haben – Oppolzer machte auch astronomische Beobachtungen direkt von seiner eigenen Privatsternwarte in Wien-Josephstadt aus. Ausgestattet mit einer drehbaren Kuppel, einem 7-Zoll-Refraktor, einem Weitwinkel-Kometensucher und einem Meridiankreis war Oppolzer im wahrsten Sinne des Wortes eine „Ein-Mann-Show“: Er konnte nicht nur Asteroiden und Kometen beobachten, sondern auch deren Bahnen berechnen.

Tatsächlich veröffentlichte er 1870 eine Arbeit, die ihm internationalen Ruhm einbrachte: Er schuf eine neue Methode zur Berechnung einer Umlaufbahn aus nur drei oder vier beobachteten Positionen; die Schnelligkeit, mit der Oppolzers Methode eine Lösung lieferte, verdrängte ein langwierigeres Verfahren, das von dem inzwischen legendären deutschen Mathematiker Carl Friedrich Gauß entwickelt worden war.

Theodor Ritter von Oppolzer (1841-1886) gilt oft als einer der begabtesten Astronomen des 19. Jahrhunderts. Er entwickelte mathematische Methoden zur Verbesserung der Bahnen von Kometen und Asteroiden und frustrierte seine Studenten oft, indem er Berechnungen zu schnell durchführte, als dass sie ihm folgen konnten. Dieses Bild stammt aus dem Jahr 1844. (Bildnachweis: Wikimedia Commons/Public Domain)

Ein Sonnenfinsternis-Atlas nimmt Gestalt an

Im Jahr 1868 nahm Oppolzer an einer Expedition nach Aden am Arabischen Meer teil, um eine Sonnenfinsternis zu beobachten. Dieses Himmelsereignis faszinierte ihn, und bald begann er, Sonnenfinsternisse in der Antike zu studieren. Dies erwies sich jedoch als frustrierende Aufgabe, da es damals kaum Nachschlagewerke für Sonnenfinsternisse aus früheren Jahrhunderten gab, die man zu Rate ziehen konnte.

Da traf Oppolzer eine folgenschwere Entscheidung: Wenn es keine Finsterniskataloge gab, dann würde er selbst einen erstellen. Aber er beschloss, dass sein Katalog mehr als nur eine Auflistung der Finsternisdaten enthalten sollte. Vielmehr wollte er präzise Berechnungen anstellen, die es ermöglichen sollten, die Umstände einer bestimmten Finsternis von einem beliebigen Punkt der Erde aus zu ermitteln. Und Oppolzer wollte mit seinem Katalog nicht nur Finsternisse abdecken, die in der fernen Vergangenheit stattgefunden hatten, sondern auch einen Ausblick auf Finsternisse geben, die noch viele Jahrzehnte in der Zukunft liegen würden.

Für jeden Astronomen des 19. Jahrhunderts wäre eine solche Aufgabe nahezu unmöglich gewesen, aber Oppolzer war fest entschlossen, sie zu verwirklichen.

Für seine anfänglichen Berechnungen stützte sich Oppolzer stark auf die Schriften von Peter Andreas Hansen, einem in Dänemark geborenen deutschen Astronomen, dessen wichtigste Arbeit die Verbesserung der Theorien und Tabellen der Bahnen der wichtigsten Körper im Sonnensystem war. Hansens Buch über die Bewegung des Mondes: „Neue Grundlagen der Untersuchung der wahren Mondbahn“ wurde 1838 veröffentlicht.

Der systematische Charakter von Hansens Methoden brachte die Himmelsmechanik auf eine neue Ebene der Leistungsfähigkeit und Präzision. Die auf seiner Theorie basierenden Tabellen wurden 1857 in Großbritannien gedruckt und bis 1923 verwendet. Hansens Daten dienten als Grundlage für Oppolzers Finsternisberechnungen und ermöglichten ihm 1881 die Entwicklung einer eigenen Tabellenreihe, die genaue Daten und Zeiten für Neu- und Vollmonde für die ferne Vergangenheit und weit in die Zukunft lieferte.

Jetzt waren die Voraussetzungen für die eigentlichen Finsternisberechnungen gegeben.

Eine mühsame Aufgabe

Ein Mann allein konnte nicht alle Berechnungen durchführen, also konnte Oppolzer zunächst fünf Freiwillige finden, die ihm halfen. Sie arbeiteten in zwei Gruppen an denselben Berechnungen, so dass die endgültigen Lösungen verglichen und auf ihre Richtigkeit hin überprüft werden konnten. Nach einer Weile ließ die anfängliche Begeisterung der Freiwilligen jedoch nach, da die Arbeit schwerfällig, ermüdend und schlichtweg ermüdend wurde. Letztendlich stiegen alle fünf aus dem Projekt aus.

Also stellte Oppolzer 1882 fünf weitere Männer für die Berechnungen ein, aber diesmal wurden sie mit einem Gulden pro Sonnenfinsternis bezahlt – den Kosten für ein durchschnittliches Mittagessen. Das schien zu klappen, denn am 22. Oktober 1885 war das Manuskript des „Kanons der Finsternisse“ endlich fertig und wurde an die Kaiserliche Akademie der Wissenschaften in Wien geschickt. Die Berechnungen von 8.000 Sonnenfinsternissen wurden durch Berechnungen von 5.200 Mondfinsternissen ergänzt und umfassten mehr als 33 Jahrhunderte: von 1208 v. Chr. bis 2161 n. Chr..

Die Titelblätter der Ausgabe von 1887 von Canon of Eclipses (links), die wenige Monate nach Oppolzers frühem Tod im Alter von 45 Jahren veröffentlicht wurde. Rechts ist das Titelblatt der englischsprachigen Neuauflage, die 1962 von Dover Publications veröffentlicht wurde. (Bildnachweis: Joe Rao)

Denken Sie daran, dass im späten 19. Jahrhundert elektronische Computer noch in weiter Ferne lagen; Oppolzers Kanon wurde vollständig mit Bleistift und Papier berechnet! Die handgeschriebenen Blätter mit logarithmischen Berechnungen, auf denen das endgültige Werk beruhte, enthielten über 10 Millionen Zahlen und füllten 242 dicke Foliobände. In einem Artikel, der im November 1987 in der niederländischen Zeitschrift Zenit erschien, erklärte Wilhelm H.C. Carton, dass:

„Der Kanon war eine der größten Rechenleistungen des vor-elektronischen Zeitalters und das Werk einer für die damalige Zeit außergewöhnlichen Person.“

Der Kanon der Finsternisse mag auch zu Oppolzers endgültigem Ableben beigetragen haben. Jeden Tag prüfte er viele lange Stunden lang akribisch die Korrekturbögen seines Werks, bevor es schließlich zur Veröffentlichung bereit war. Kurz nach der Prüfung des letzten Korrekturbogens erlag er einem Herzleiden und starb am Tag nach Weihnachten 1886 im Alter von 45 Jahren. Sein „magnum opus“ wurde schließlich einige Monate später, im Frühjahr 1887, veröffentlicht.

Das endgültige Meisterwerk über Finsternisse

Der „Kanon“ von Oppolzer galt danach fast 80 Jahre lang als das maßgebliche Werk über Sonnen- und Mondfinsternisse. Im Jahr 1962 druckte der Dover-Verlag in New York den „Kanon“ neu, der von dem amerikanischen Astronomen Owen Gingerich ins Englische übersetzt wurde und ein Vorwort von Gingerich und dem Sonnenfinsternisexperten Donald H. Menzel enthielt. Der Nachdruck von Dover kostete nur 10 Dollar, fand weite Verbreitung und war schnell ausverkauft.

Jetzt sind die Exemplare längst vergriffen und können in Buchhandlungen gefunden werden, die schwer zu findende Bücher verkaufen. Im Jahr 1998 konnte meine Mutter ein Exemplar in sehr gutem Zustand von einem Buchhändler in Oregon als Weihnachtsgeschenk für mich erwerben. Es bleibt ein wertvoller Besitz.

Soweit der „Kanon“ ein wertvolles Werkzeug für Historiker ist, enthüllte er die Sonnenfinsternis vom 15. Juni 763 v. Chr. als diejenige, die in der christlichen Bibel (Amos 8:9) in Ninive beschrieben wird, und eine andere, die angeblich von dem griechischen Philosophen Thales von Milet am 28. Mai 585 v. Chr. vorhergesagt wurde. Was die Mondfinsternisse betrifft, so trug das Buch dazu bei, den 27. August 412 v. Chr. als denjenigen zu identifizieren, den der athenische Historiker und Feldherr Thukydides in einem ausführlichen Bericht beschrieben hat. Und die Umstände der partiellen Finsternis vom 13. März 4 v. Chr. werden oft als Maßstab für den Tod von Herodes dem Großen herangezogen, wenn Bibelwissenschaftler das Datum der Geburt Christi und ein mögliches Erscheinen des Sterns von Bethlehem erforschen.

Oppolzer wäre stolz gewesen.

Das Cover des 1962 von Dover Publications in New York neu aufgelegten Kanons der Finsternisse. Das Buch wurde für nur 10 Dollar verkauft und war weit verbreitet, ist aber inzwischen längst vergriffen. Exemplare sind nur noch schwer zu finden, aber die Mutter des Autors fand ein Exemplar in einer schwer zu findenden Buchhandlung in Oregon und schenkte es ihm 1998 zu Weihnachten. Er betrachtet es als einen seiner wertvollsten Besitztümer. (Bildnachweis: Joe Rao)

Ungerechtfertigte Kritik

Heute jedoch kritisieren viele Oppolzers „Kanon“ vor allem wegen der Ungenauigkeit der Sonnenfinsternispuren, die im hinteren Teil seines Buches auf 160 schalenförmigen Karten eingezeichnet waren, die alle auf den Nordpol zentriert und durch den 30. südlichen Breitengrad begrenzt waren. Drei, gelegentlich auch vier präzise berechnete Punkte wurden mit einem durch die Punkte gezogenen Kreisbogen eingezeichnet, was eine gute, aber nicht exakte Annäherung an den wahren Pfad darstellt.

Als Ergebnis ergeben sich oft erhebliche Abweichungen.

Zum Beispiel: Viele Jahre lang – bis etwa Mitte der 1960er Jahre, als genauere Referenzquellen verfügbar wurden – wurde angenommen, dass New York City am 8. April 2024 eine totale Sonnenfinsternis erleben würde. Diese Annahme beruhte ausschließlich auf Oppolzers „Kanon“, der den Pfad dieser letzten totalen Sonnenfinsternis direkt über diesem Stadtgebiet zeigte. Viele Astronomiebücher des 20. Jahrhunderts sowie Artikel in Zeitungen und Zeitschriften jener Zeit betonten diesen Punkt. In Wirklichkeit verlief die totale Sonnenfinsternis am Tag der Finsternis etwa 320 km nordwestlich von New York, so dass sich die New Yorker mit einer großen (91 %) partiellen Finsternis begnügen mussten.

Viele andere Finsternispfade im „Kanon“ wichen um bis zu einige hundert Meilen ab. Waren Oppolzer und sein Team also schuld an diesen Diskrepanzen?

Die Antwort lautet ganz klar nein.

Oppolzer selbst schrieb dazu: „Diese Karten haben nur den einen Zweck, auf einen Blick den Pfad der Finsternis zu zeigen und vor allem, wo die berechneten Punkte liegen. Es ist klar, dass es sich bei den Kreisbögen um Näherungswerte handelt; man darf aber nie vergessen, dass es für Orte, die weit von den Hauptpunkten entfernt liegen, oft eine erhebliche Abweichung geben kann.“

Dies ist ein Ausschnitt aus Karte 154 des Oppolzer-Kanons, der die Bahnen der Sonnenfinsternisse zeigt, die im Zeitraum von 2008 bis 2030 über Nordamerika hinweggingen. Die Bahnen der totalen Finsternisse sind durchgezogene Kurven, während die ringförmigen Finsternisse gepunktet sind. Beachten Sie, dass der Pfad der jüngsten Finsternis vom 8. April (2024 IV 8) direkt über New York City verläuft. In Wirklichkeit war der Pfad etwa 200 Meilen nach Nordwesten verschoben. Unstimmigkeiten wie diese sind Artefakte des einfachen Plotverfahrens, das für diese Karten verwendet wurde. (Bildnachweis: Joe Rao)

Um zuverlässige Vorhersagen machen zu können, empfahl Oppolzer, stattdessen die numerischen Tabellen des Buches zu verwenden (die trigonometrische und geometrische Größen enthielten; die sogenannten Finsterniselemente). Leider taten dies nur sehr wenige Menschen. Stattdessen machten es sich die meisten leicht, indem sie die Finsterniskarten des Buches für bare Münze nahmen und willkürlich davon ausgingen, dass die eingezeichneten Bahnen genau und nicht nur annähernd richtig waren.

Wenn man nur die Zeit und Mühe aufwenden würde, einen bestimmten Finsternispfad anhand der numerischen Tabellen des Buches zu berechnen, würde man feststellen, dass sie mit den heutigen modernen Vorhersagen mit einer Genauigkeit von etwa 20 Kilometern (12,4 Meilen) übereinstimmen. Nicht schlecht für einen Mann und sein Team von 10 Mitarbeitern, die ihre Berechnungen ohne die Hilfe von elektronischen Hochgeschwindigkeitsrechnern durchführten und sich ausschließlich auf ihre überlegenen Kenntnisse der Mathematik und Berechnungen mit Bleistift auf Papier verließen!

Joe Rao ist Dozent und Gastdozent am Hayden Planetarium in New York. Er schreibt über Astronomie für die Zeitschrift Natural History, den Farmers‘ Almanac und andere Publikationen.