Edmond Halley

Näher können sterbliche Götter nicht kommen

Edmond Halley war ein englischer Astronom, Geophysiker, Mathematiker, Meteorologe und Physiker. Er war der zweite Astronom Royal in Großbritannien und folgte John Flamsteed 1720 nach.

Von einem Observatorium, das er auf Saint Helena errichtete, beobachtete Halley einen Durchgang von Merkur vor der Sonne. Er erkannte, dass ein ähnlicher Durchgang der Venus zur Bestimmung der Größe des Sonnensystems verwendet werden könnte. Er nutzte seine Beobachtungen auch zur Erweiterung zeitgenössischer Sternenkarten. Er half dabei, Isaac Newtons Bewegungsgesetze beobachtungsweise zu beweisen, und finanzierte die Veröffentlichung von Newtons einflussreichem Werk Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. Aus seinen Beobachtungen vom September 1682 berechnete er unter Verwendung der Bewegungsgesetze die Periodizität von Halleys Komet in seiner 1705 erschienenen Synopsis of the Astronomy of Comets. Der Komet wurde nach ihm benannt, als er 1758 wie vorhergesagt zurückkehrte, was Halley nicht mehr erlebte.

Ab 1698 unternahm er Segelexpeditionen und machte Beobachtungen zu den Bedingungen des Erdmagnetismus. 1718 entdeckte er die Eigenbewegung der „fixen" Sterne.

Frühes Leben

Halley wurde in Haggerston in Middlesex geboren. Sein Vater, Edmond Halley Sr., stammte aus einer Familie aus Derbyshire und war ein wohlhabender Seifenhersteller in London. Als Kind interessierte sich Halley sehr für Mathematik. Er besuchte die St Paul's School, wo er sein anfängliches Interesse an der Astronomie entwickelte, und ab 1673 das The Queen's College in Oxford. Während er noch Student war, veröffentlichte Halley Arbeiten über das Sonnensystem und Sonnenflecken.

Karriere

Veröffentlichungen und Erfindungen

An der Universität Oxford wurde Halley mit John Flamsteed, dem Astronomer Royal, bekannt gemacht. Inspiriert von Flamsteeds Projekt zur Erstellung eines Kataloges nördlicher Sterne, schlug Halley vor, dasselbe für die südliche Hemisphäre zu tun.

1676 besuchte Halley die südatlantische Insel Saint Helena und richtete ein Observatorium mit einem großen Sextanten mit Fernrohrvisieren ein, um die Sterne der südlichen Hemisphäre zu katalogisieren. Dort beobachtete er einen Durchgang von Merkur vor der Sonne und erkannte, dass ein ähnlicher Durchgang der Venus zur Bestimmung der absoluten Größe des Sonnensystems verwendet werden könnte. Er kehrte im Mai 1678 nach England zurück. Im folgenden Jahr reiste er im Auftrag der Royal Society nach Danzig Gdańsk, um einen Streit beizulegen. Da der Astronom Johannes Hevelius kein Teleskop verwendete, wurden seine Beobachtungen von Robert Hooke in Frage gestellt. Halley blieb bei Hevelius und beobachtete und verifiziierte die Qualität von Hevelius' Beobachtungen. 1679 veröffentlichte Halley die Ergebnisse seiner Beobachtungen von St. Helena als Catalogus Stellarum Australium, die Details von 341 südlichen Sternen enthielten. Diese Ergänzungen zu zeitgenössischen Sternenkarten brachten ihm einen Vergleich mit Tycho Brahe ein: z. B. „der südliche Tycho", wie Flamsteed ihn beschrieb. Halley erhielt seinen M.A.-Grad von Oxford und wurde im Alter von 22 Jahren zum Fellow der Royal Society gewählt. Im September 1682 führte er eine Reihe von Beobachtungen durch, die als Halleys Komet bekannt wurden, obwohl sein Name damit verbunden wurde wegen seiner Arbeit an seiner Umlaufbahn und der Vorhersage seiner Rückkehr 1758, die er nicht mehr erlebte.

1686 veröffentlichte Halley den zweiten Teil der Ergebnisse seiner Helenischen Expedition, bestehend aus einer Abhandlung und einer Karte über Handelswinde und Monsune. Die Symbole, die er zur Darstellung von Böenwind verwendete, existieren noch in den meisten modernen Wetterkartendarstellungen. In diesem Artikel identifizierte er die Sonneneinstrahlung als Ursache für atmosphärische Bewegungen. Er stellte auch die Beziehung zwischen Luftdruck und Höhe über dem Meeresspiegel fest. Seine Karten waren ein wichtiger Beitrag zum aufstrebenden Bereich der Informationsvisualisierung.

Halley widmete sich hauptsächlich Mondbeobachtungen, interessierte sich aber auch für Gravitationsprobleme. Ein Problem, das seine Aufmerksamkeit erregte, war der Beweis von Keplers Gesetzen der Planetenbewegung. Im August 1684 reiste er nach Cambridge, um dies mit Isaac Newton zu diskutieren, ähnlich wie John Flamsteed vier Jahre zuvor, nur um festzustellen, dass Newton das Problem bereits gelöst hatte, auf Flamsteeds Veranlassung hin bezüglich der Umlaufbahn des Kometen Kirch, ohne die Lösung zu veröffentlichen. Halley bat, die Berechnungen zu sehen, und wurde von Newton aufgefordert, dass er sie nicht finden konnte, versprach aber, sie später erneut zu machen und zu schicken, was er schließlich in einer kurzen Abhandlung mit dem Titel On the motion of bodies in an orbit tat. Halley erkannte die Bedeutung der Arbeit und kehrte nach Cambridge zurück, um ihre Veröffentlichung mit Newton zu regeln, der stattdessen daran überging, sie in sein Werk Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica zu erweitern, das 1687 auf Halleys Kosten veröffentlicht wurde. Halleys erste Berechnungen mit Kometen waren somit für die Umlaufbahn des Kometen Kirch, basierend auf Flamsteeds Beobachtungen aus 1680-1. Obwohl er die Umlaufbahn des Kometen von 1682 genau berechnen sollte, war er bei seinen Berechnungen der Umlaufbahn des Kometen Kirch ungenau. Sie zeigten eine Periodizität von 575 Jahren, und erschien somit in den Jahren 531 und 1106, und kündigte vermutlich den Tod von Julius Caesar auf ähnliche Weise in −44 45 v. Chr. an. Es ist nun bekannt, dass es eine Umlaufperiode von etwa 10.000 Jahren hat.

1691 baute Halley eine Taucherglocke, ein Gerät, bei dem die Atmosphäre durch gewichtete Luftfässer, die von der Oberfläche herabgesenkt wurden, erneuert wurde. Bei einer Vorführung tauchten Halley und fünf Begleiter auf 60 Fuß 18 m in der Themse, und blieben dort über eine Stunde und eine halbe Stunde. Halleys Glocke war für praktische Bergungsarbeiten wenig nützlich, da sie sehr schwer war, aber er verbesserte sie im Laufe der Zeit, und verlängerte später seine Zeit unter Wasser auf über 4 Stunden. Halley litt unter einem der frühesten aufgezeichneten Fälle von Mittelohrbautrauma. Im selben Jahr stellte Halley bei einer Tagung der Royal Society ein primitives funktionierendes Modell eines magnetischen Kompasses vor, das ein flüssigkeitsgefülltes Gehäuse nutzte, um das Schwingen und Wackeln der magnetisierten Nadel zu dämpfen.

1691 bewarb sich Halley um die Position des Savilian Professor of Astronomy in Oxford. Als Kandidat für die Position sah sich Halley der Feindseligkeit des Astronomer Royal, John Flamsteed, gegenüber, und seine religiösen Ansichten wurden in Frage gestellt. Seine Kandidatur wurde sowohl vom Erzbischof von Canterbury, John Tillotson, als auch vom Bischof Stillingfleet abgelehnt, und die Position ging stattdessen an David Gregory, der die Unterstützung von Isaac Newton hatte.

1692 brachte Halley die Idee einer hohlen Erde vor, bestehend aus einer Schale von etwa 500 Meilen 800 km Dicke, zwei inneren konzentrischen Schalen und einem innersten Kern. Er schlug vor, dass Atmosphären diese Schalen trennten, und dass jede Schale ihre eigenen magnetischen Pole hatte, wobei sich jede Sphäre mit unterschiedlicher Geschwindigkeit drehte. Halley schlug dieses Konzept vor, um anomale Kompassablesung zu erklären. Er stellte sich jede innere Region als eine Atmosphäre habend und leuchtend vor und möglicherweise bewohnt, und spekulierte, dass austretendes Gas das Polarlicht verursachte. Er schlug vor: „Polarlichtrahlen sind auf Partikel zurückzuführen, die vom Magnetfeld beeinflusst werden, wobei die Strahlen parallel zum Magnetfeld der Erde verlaufen."

1693 veröffentlichte Halley einen Artikel über Leibrenten, der eine Analyse der Sterblichkeitsalter auf der Grundlage der Breslauer Statistiken enthielt, die Caspar Neumann zur Verfügung stellen konnte. Dieser Artikel ermöglichte es der britischen Regierung, Leibrenten zu einem angemessenen Preis je nach Alter des Käufers zu verkaufen. Halleys Arbeit beeinflusste die Entwicklung der Versicherungsmathematik stark. Die Konstruktion der Sterbetafel für Breslau, die auf primitivere Arbeiten von John Graunt folgte, wird nun als ein großes Ereignis in der Geschichte der Demografie angesehen.

Die Royal Society verwies Halley 1694 für seinen Vorschlag, dass die Geschichte der Sintflut Noahs ein Bericht über einen Kometeneeinschlag sein könnte. Diese Theorie wurde von modernen Forschern unabhängig als Tollmanns Bolide-Hypothese 1992 vorgeschlagen, wird aber von Geologen allgemein abgelehnt.

Explorationsjahre

1698 erhielt Halley das Kommando über die Paramour, einen 52 Fuß 16 m Pinke, damit er Untersuchungen im südlichen Atlantik zu den Gesetzen der Variation des Kompasses durchführen konnte. Am 19. August 1698 übernahm er das Kommando über das Schiff, und im November 1698 segelte er auf das, was die erste rein wissenschaftliche Reise eines englischen Kriegsschiffes war. Leider entstanden Probleme der Insubordination über Fragen zu Halleys Kompetenz zur Führung eines Schiffes. Halley kehrte das Schiff im Juli 1699 nach England zurück, um gegen Offiziere vorzugehen. Das Ergebnis war ein leichter Tadel für seine Männer und Unzufriedenheit für Halley, der das Gericht für zu nachsichtig hielt. Halley erhielt danach eine vorübergehende Provision als Kapitän in der Royal Navy, stellte die Paramour am 24. August 1699 wieder in Dienst und segelte im September 1699 erneut, um umfangreiche Beobachtungen zu den Bedingungen des Erdmagnetismus zu machen. Diese Aufgabe vollendete er in einer zweiten Atlantikreise, die bis zum 6. September 1700 andauerte und sich von 52 Grad nördlicher Breite bis 52 Grad südlicher Breite erstreckte. Die Ergebnisse wurden in General Chart of the Variation of the Compass 1701 veröffentlicht. Dies war die erste solche Karte, die veröffentlicht wurde, und die erste, auf der isogorische oder Halleysche Linien erschienen. Die Verwendung solcher Linien inspirierte später Ideen wie die von Isotermen von Alexander von Humboldt in seinen Karten.

Das Vorwort zu Awnsham und John Churchills Sammlung von Reisen und Reiseberichten 1704, angeblich von John Locke oder von Halley geschrieben, verherrlichte Expeditionen wie diese als Teil einer großen Ausweitung des europäischen Wissens, sowohl „moralisch" als auch wissenschaftlich und ohne die Astronomie zu vernachlässigen.

Leben als Akademiker

Im November 1703 wurde Halley zum Savilian Professor of Geometry an der Universität Oxford ernannt, seine theologischen Feinde, John Tillotson und Bischof Stillingfleet, waren gestorben, und erhielt 1710 einen Ehrendoktor der Rechtswissenschaften. 1705 veröffentlichte er, wobei er Methoden der historischen Astronomie anwendete, Astronomiae cometicae synopsis, die seinen Glauben ausdrückte, dass die Kometensichtungen von 1456, 1531, 1607 und 1682 dieselbe Sichtung eines Kometen waren, von dem er vorhersagte, dass er 1758 zurückkehren würde. Halley erlebte nicht, den Kometen zurückkehren zu sehen, aber als er es tat, wurde der Komet allgemein als Halleys Komet bekannt.

Bis 1706 hatte Halley Arabisch gelernt und die von Edward Bernard begonnene Übersetzung der Bücher V-VII von Apollonius' Conics aus in Leiden und der Bodleian Library in Oxford gefundenen Kopien abgeschlossen. Er vollendete auch eine neue Übersetzung der ersten vier Bücher aus dem ursprünglichen Griechischen, die vom verstorbenen David Gregory begonnen worden war. Er veröffentlichte diese zusammen mit seiner eigenen Rekonstruktion des Buches VIII in der ersten vollständigen lateinischen Ausgabe 1710.

1716 schlug Halley eine hochpräzise Messung der Entfernung zwischen Erde und Sonne durch zeitliche Bestimmung des Durchgangs der Venus vor. Dabei folgte er der von James Gregory in Optica Promota beschriebenen Methode, in der auch das Design des Gregorianischen Teleskops beschrieben wird. Es ist vernünftig anzunehmen, dass Halley dieses Buch besaß und gelesen hat, da das Gregorianische Design das wichtigste Teleskopdesign war, das in Halleys Zeit in der Astronomie verwendet wurde. Es ist nicht zu Halleys Ruhm, dass er Gregorys Priorität in dieser Angelegenheit nicht anerkannte. 1718 entdeckte er die Eigenbewegung der „fixen" Sterne durch den Vergleich seiner astrometrischen Messungen mit denen aus Ptolemäus' Almagest. Arcturus und Sirius waren zwei, bei denen festgestellt wurde, dass sie sich erheblich bewegt hatten, wobei letzterer in 1800 Jahren etwa 30 Bogenminuten, der Durchmesser des Mondes, südwärts vorangeschritten war.

1720 nahm Halley zusammen mit seinem Freund, dem Antiquar William Stukeley, an dem ersten Versuch teil, Stonehenge wissenschaftlich zu datieren. Unter der Annahme, dass das Monument mit einem Magnetkompass angelegt worden war, versuchten Stukeley und Halley, die wahrgenommene Abweichung unter Einführung von Korrektionen aus vorhandenen Magnetaufzeichnungen zu berechnen, und schlugen drei Daten vor: 460 v. Chr., 220 n. Chr. und 920 n. Chr., wobei der früheste akzeptiert wurde. Diese Daten waren um tausende von Jahren falsch, aber die Idee, dass wissenschaftliche Methoden verwendet werden könnten, um alte Denkmäler zu datieren, war damals revolutionär.

Halley folgte John Flamsteed 1720 als Astronomer Royal nach, eine Position, die Halley bis zu seinem Tod innehatte. Halley starb 1742 im Alter von 85 Jahren. Er wurde auf dem Friedhof der alten Kirche St. Margaret's, Lee, die später umgebaut wurde, an der Lee Terrace, Blackheath, beigesetzt. Er wurde in demselben Gewölbe beigesetzt wie der Astronomer Royal John Pond; das unmarkierte Grab des Astronomer Royal Nathaniel Bliss liegt in der Nähe. Sein ursprünglicher Grabstein wurde von der Admiralty übertragen, als die ursprüngliche Lee-Kirche abgerissen und wieder aufgebaut wurde – er kann heute auf der südlichen Wand der Camera Obscura am Royal Observatory, Greenwich, gesehen werden. Sein markiertes Grab kann in der St. Margaret's Church, Lee Terrace, gesehen werden.

Privatleben

Halley heiratete Mary Tooke 1682 und ließ sich in Islington nieder. Das Paar hatte drei Kinder.

Nach Edmond Halley benannt

• Halleys Komet Umlaufperiode etwa 75 Jahre
• Halleys Mondkrater
• Halleys Marskrater
• Halley-Forschungsstation, Antarktis
• Halleys Methode zur numerischen Lösung von Gleichungen
• Halley Street, in Blackburn, Victo