Stellarium im Großplanetarium 1 (Jena 2023)

Im modernen Projektionsplanetarium, das in der Firma Zeiß 1923 erfunden wurde, lassen sich Sterne und Planeten darstellen. Früher ging das mit einer Art Uhrwerk (zahlreichen Zahnrädern), doch heute mit Software. Neben der Zeiss-Software gibt es auch kostenlose Planetariumssoftware für Ihre heimischen Geräte – PCs & Macs, Android und iOS, Linux u.a. … Eine der beliebtesten kostenlosen Softwares ist Stellarium und wir haben in diesem November zweimal Stellarium im Zeiss-Großplanetarium Jena vorgeführt. 

Was ist ein Planetarium?

Seit 1923 wird unter “Planetarium” ein kuppelförmiger Raum mit zentralem Sternprojektor verstanden. In allen Jahrhunderten zuvor verstand man darunter ein Gerät, mit dem man die Bewegung der Planeten (um die Sonne) demonstrieren konnte – modern bezeichnen wir dies mit dem englischen Begriff Orrery. Aufgabe des Planetariums bei der Erfindung war es, den Sternhimmel und die Planeten zu zeigen, wie sie sich dem Beobachter darstellen – also das geozentrische (genauer: beobachterzentrische) Weltbild. 

Fleißige Ingenieure bei Zeiss haben die Maschine für die Sternprojektion in den letzten ~100 Jahren kontinuierlich weiter entwickelt: seit den 1990er Jahren sind es etwa kugelförmige Projektoren (“Starballs”) mit Glasfasern zur Sternprojektion, seit 2016 sogar statt Glühlampe mit LED-Lichtquelle. Die gestochen scharfen Sterne auf absolut schwarzem (lichtlosem) Himmelshintergrund, die diese Projektoren darstellen, sieht man allerdings nur im Weltraum und nicht auf der Erde. Auf der Erde ist der Himmel blau (auch nachts nicht komplett schwarz), die Sterne etwas verwaschen und vielleicht sogar mit Strahlen (“Zacken”) wahrgenommen und die Dämmerung hat viele Farben. Die Firma Zeiss liefert zur Simulation von Dämmerungen etc. Zusatzlichtsysteme, aber die Regulierung liegt ein bisschen im Ermessen der Vorführenden und nicht jedes Planetarium hat die gleiche Technik bzw. manche auch gar keine zusätzliche Lichtinstallation. 

Was ist Stellarium?

Stellarium ist eine freie Software, die ein Informatik-Student im Sommer 2000 zu entwickeln anfing. Es war keine Auftragsarbeit; eigentlich wollte er nur seine neue Graphikkarte testen, stellte seine Versuche in IT-Foren online und erntete begeisterten Zuspruch für die Resultate sowie den Ansporn weiterzumachen. Fabien Chéreau heißt der Mann, ist Franzose und stammt aus einem Dorf mit ca. 1400 Einwohnern in der Nähe von Lyon – dem inzwischen weltberühmten Ort Guéreins. Berühmt, weil es die “Landschaft” auf dem Startbildschirm von Stellarium bildet. 

Sternpositionen als Sternkarte zu plotten ist ja nun a priori kein Hexenwerk, aber eine Darstellung zu schaffen, bei der die Sternfarben “echt” wirken, Mond und Planeten richtig positioniert werden und auch noch die Bildschirmdarstellung einfach mit Maus-Scroll-Rad und einfachem Klickmenü bedienbar ist, das erfordert schon mehr Genie! Für die ersten Gehversuche mit der kostenlosen Software Stellarium hatte ihm ein Künstler Sternbilder gemalt und Axel Mellinger (damals Potsdam, heute Michigan) ein Milchstraßenpanorama zur Verfügung gestellt. Die Software war also von Anfang an hinsichtlich “look and feel” wirklich wunderschön gemacht! 

Da sie quelloffen war, beteiligten sich bald auch andere Software-Developer. Alexander Wolf (arbeitet an einer pädagogischen Hochschule) und Georg Zotti (arbeitet bisher für die Archäologen am LBI in Wien) kamen um 2010(±3J) dazu. Aufgrund der Notwendigkeit für seine Arbeit hat Zotti in der vergangenen Dekade z.B. die Rechengenauigkeit (besonders fürs Transformationsrechnungen vorwärts und rückwärts in der Zeit, also historische und archäologische Zeitskalen) von Stellarium erheblich verbessert und Wolf hat einige didaktisch wertvolle Features eingefügt wie die Darstellungen von Planetenoberflächen, historische Transiente (Supernovae) u.a. Fabien Chéreau selbst hat für einige Forschungsinstitute gearbeitet, u.a.  Software für den Astrometrie-Satelliten GAIA geschrieben und inzwischen seine eigene Firma gegründet, um Stellarium weiter zu entwickeln. Zotti, Wolf und andere (ich z.B. als Stellarium Data Curator) arbeiten ehrenamtlich für Stellarium bzw. in dem Maß wie es das unsere Brot-Jobs erfordern. Die Software ist nachwievor kostenlos erhältlich, aber es gibt auch kostenpflichtige Versionen. 

Sternbilder in Stellarium

Allerdings haben auch viele Forschende in Kultur- und Geschichtswissenschaften die große Chance in der quelloffenen Software gesehen. Während proprietäre Software (wie die von Zeiss) eben nur von der Firma weiterentwickelt werden kann, die die Software herstellt und vertreibt, hat quelloffene Software den Vorteil, dass jede/r den Code mitentwickeln und eigene Forschungdaten beitragen kann. Für den beobachterzentrischen Blick an den Himmel, den ja nun einmal alle menschlichen Kulturen gleichermaßen hatten und haben, ist das grandios, weil indigene Sternbilder von Forschenden der Ethnologien, Philologien, Anthropologien, und historischen Wissenschaften direkt ins (inzwischen GitHub-)Repositorium von Stellarium beigetragen werden können. Ohne dass ein Software-Developer etwas dazu tun muss, kann einfach jemand, der die indgene Kultur der Locono im nördlichen Südamerika (Guyane, Suriname, Guyane Française) erforscht, eine weitere Himmelskultur definieren und seine Forschungsergebnisse in Stellarium einpflegen – auch updates von dieser. Konrad Rybka, der genau das gemacht hat, war auch bei der Tagung in Jena und hat vorgestellt, dass er über die in Stellarium veröffentlichten Daten hinaus inzwischen auch Tonaufnahmen der Locono von ihren Sternbildergeschichten in der Originalsprache hat. Das müsste man eigentlich noch in Stellarium einpflegen, aber soweit sind wir noch nicht. Zunächst sind wir froh, dass wir eine immense Sammlung von Sternbildern auch anderer (indigener) Kulturen haben. 

Bei einem Planetariumsvortrag im Planetarium Jena (am 1. und 18. Nov. live gehalten) haben wir einige dieser indigenen Sternbilder gezeigt. Insbesondere die mit meinem Nachdruck letztes Jahr eingefügten Sternbilder der Khoikhoi und San (aus der Gegend um Kapstadt) und der Zulu (Jo’burg) aus dem südlichen Afrika, die vom South African Astronomical Observatory in Zusammenarbeit mit Einheimischen erstellt worden waren.  Die Geschichten und Bilder, die in Stellarium veröffentlicht und dokumentiert sind, unterliegen alle einer CC-BY-Lizenz, so dass sie in Planetarien gezeigt werden dürfen. Vereinzelt kann es vorkommen, dass einige “Himmelskulturen” (Sky Cultures) einer CC-BY NC (nichtkommerziellen) Lizenz unterliegen und daher nicht in eintrittsgeldpflichtigen Planetariumsshows verwendet werden dürfen. Die in diesem Beitrag genannten Kulturen unterliegen aber nur der Lizenz, die keine Überarbeitung erlaubt – sie dürfen also (ohne Gebührenzahlung durch das Planetarium) verwendet werden. Stellarium ist in dieser Hinsicht marktführend, denn keine andere Planetariumssoftware stellt so viele kulturelle Forschungsdatensätze zur Verfügung. 

Vortrag durch 5000 Jahre Geschichte

In den Planetariumsshows begann Georg Zotti mit einer Simulation des Orts von Stonehenge, bevor die Steine kamen. Da steht man auf einer grünen Wiese in Südengland, schaut zum südlichen Horizont und erblickt das Kreuz des Südens. Vor 5000 Jahren stand es tatsächlich in Europa sichtbar da! 

Zu dieser Zeit gab es aber noch keine Schrift und Stonehenge, die Steinkreise, waren mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit auch kein Sonnenobservatorium. Da ist sich wohl die Forschung einig, aber es sieht trotzdem hübsch aus, wenn Sonne, Mond oder Planeten zwischen den Steinen hervorleuchten. 

Sternbilder-Kulturen gibt es korrekt rekonstruierbar seit der mittelbabylonischen Epoche, genauer der Zeit zwischen 1200 bis 900 BCE. Das früheste Kompendium, das eine solche Rekonstruktion ermöglicht, ist das babylonische Werk MUL.APIN. Die Tontafelserie ist in ihrer kanonischen Form vor 1000 BCE entstanden und fasst noch viel ältere Texte und Sternbilderlisten zusammen, die teilweise um 1450 BCE oder früher datieren dürften. Unser aktueller Abendhimmel um 22:00 Uhr sähe in babylonischer Zeichnung so aus: 

Der griechisch hellenistische Sternbilderhimmel sieht ganz anders aus: Er zeigt bereits einen (kauernden) Orion, eine Göttin, die an Andromeda erinnert (aber die syrische Liebesgöttin Derketo ist). 

Während der babylonische Sternhimmel von der amerikanischen Künstlerin Jessica Gullberg nach den Modellen gemalt wurde, die ich ihr von historischen Abbildungen babylonischer Gottheiten an Tempelwänden, auf Rollsiegeln etc. zur Verfügung stellte, ist der griechische Sternhimmel auf einem Marmorglobus erhalten und lediglich genau “abgepaust”. Jessica Gullberg war auch in Jena und wohnte nicht nur der Planetariumsvorführung ihrer Figuren bei, sondern präsentierte auch einige andere Gemälde an der Universität Jena in einer kleinen, zweiwöchigen Galerie im Seminarraum-Gebäude. 

Der babylonische Sternhimmel…

wurde von mir (als Strichfiguren, also nach etwaiger Lage der Sternbildflächen) während einer Zusammenarbeit mit dem Jenaer Professor für Assyriologie, Manfred Krebernik, rekonstruiert. Mit der philologisch-mathematischen Methode kann aber nur die Lage der Flächen bestimmt werden und meistens nicht die genaue Verortung auf den Sternen; in vielen Fällen obliegt also die Zeichnung des Bildes auf der Sternkarte der künstlerischen Freiheit von Jessica Gullberg. 

Der greco-ägyptische Sternhimmel…

Etwa gleichzeitig mit der hellenistischen Vorlage des griechischen Sternhimmels auf dem Marmorglobus des “Atlas Farnese” aus der Levante (den ich selbst 2017 fürs Planetarium gezeichnet hatte), entstand  historisch auch in hellenistischer (oder römischer) Zeit der sog. “runde Tierkreis” in einem kleinen aufgesetzten Raum auf dem Tempel im ägyptischen Dendera. Dieser runde Tierkreis ist im Grunde eine komplette Sternkarte und nicht nur ein Tierkreis – und er ist babylonisch mit ägyptischem Zeichenstil und ägyptischen Einflüssen. Mit Hilfe eines babylonischen Textes und Beratung einiger Ägyptologen (e.g. Tim Karberg, Daniela Mendel-Leitz) konnte ich ihn aber letztes Jahr rekonstruieren und auf die Stellarium-Sternkarte abbilden. Sie können sich selbst von der Beschreibung überzeugen, denn es liegt in Stellarium ja alles offen. Eine separate Fachpublikation gibt es dazu selbstverständlich ebenfalls – in einem gedruckten Buch und viel ausführlicher als die kurze Beschreibung in Stellarium.  

Der romano-christliche Sternhimmel…

Während im römisch regierten Ägypten auch für babylonische Sternbilder der ägyptische Zeichenstil verwendet wurde, wurde in Italien in römischer Zeit der römische Stil verwendet, der dann auch im christlichen Mittelalter kopiert (und teilweise leicht christianisiert) wurde. Von der Handschrift der Leidener Aratea, einem Buchmanuskript, stammen die Bilder der Karolinger. Dieses Set von Sternbildern in Stellarium habe ich in Zusammenarbeit mit dem Jenaer Professor Emeritus für Kunstgeschichte, Dieter Blume, erstellt. 

Bilder der Phantasie zur Bestimmung des Kalenders

Wir sehen also immer den gleichen Himmelsausschnitt, aber im Wandel der Figuren im Laufe der Zeit. Was sich hier änderte, waren allein die Bilder der menschlichen Phantasie und nicht die Sterne am Himmel. Die Sterne bewegen sich dermaßen langsam, das sich die Form der Sternbilder auf historischen Zeitskalen von ca. 3000 oder 5000 Jahren nicht geändert haben. Wir können natürlich mit heutigen Astrometriesatelliten genau vermessen, wie sich die Sterne bewegen und daher berechnen, welcher Stern früher wo am Himmel gestanden hat. Für die meisten Sterne (insbes. für die hellen, aus denen wir Figuren denken) ist aber die Eigenbewegung zu gering als dass sich auf diesen wenigen Jahrtausenden irgendwas grob geändert hätte. Erst wenn man mehrere Präzessionszyklen vor- oder rückwärts gehen würde (auf geologischen Zeitskalen), würde sich dieser Effekt bemerkbar machen: unsere Sternmuster waren dieselben wie für die Griechen im Altertum, für die Babylonier, die Ägypter und sogar die Menschen im Magdalenien-Zeitalter, die Höhlen in Südfrankreich und Spanien bemalten (möglicherweise mit Sternbildern, möglicherweise nicht) – nur dass jede Kultur sich in dieselben Sternmuster andere Figuren denkt.   

Auf den obigen Himmelsausschnitten ist daher die Grundkarte stets die gleiche und nur die Figuren sind verändert. 

Fazit der zwei Live-Vorträge

Stellarium eignet sich ganz phantastisch zur Vorführung auch in großen Kuppeln, nur dass die Sonne bei Sonnenauf- und -untergang etwas blass wirkt und besser mit einer Zeiss-Sonne kombiniert werden sollte. Die Atmosphärenmodelle von Stellarium, die derzeit von einem Softwareentwickler auf Mauritius weiter entwickelt werden, erlauben die Einstellung von Parametern der lokalen Atmosphäre (Extinktionskoeffizient, Lichtverschmutzung etc.) und damit auch die bestmögliche Simulation der lokalen Dämmerung. Die Dämmerung hängt stets vom aktuellen lokalen Klima, lokalen und globalen Einflüssen (wie Vulkanausbrüchen), Luftverschmutzung etc. ab und in dieser Hinsicht wird noch vieles verbessert werden. 

Dennoch sind die Atmosphärensimulation und die ca. 40 bis 50 Sternbildkulturen zwei der großen Stärken von Stellarium. Die meisten können Sie sich einfach frei herunterladen – nur sind durch das Branching des Software-Codes in zwei Äste ab einem bestimmten Zeitpunkt divergierend weiter entwickelt worden und nicht alles SkyCultures in jeder der aktuellen Versionen: die Web-App hat einige SkyCultures, die in der Desktop-Version fehlen und umgekehrt; das wird demnächst noch entwickelt. Lunar Mansions, Lunar Stations und andere Features sind aber in der freien Version schon seit Jahren enthalten: erst vor ~2 Jahren habe ich mit den beiden Beiträgern der chinesischen und arabischen Kulturen eine gemeinsame Konvention vereinbart, beides als “Sternbildgrenzen” (“Boundaries”) zu definieren, um es für Sie als User einfacher zu machen. Man kann also Stellarium auch zum Vermessen verwenden – allerdings fehlt noch die Funktion, die Änderung der Sternbilder im Lauf der Zeit darzustellen. Wir denken noch über eine sinnvolle Darstellung nach, bevor wir los-coden.  

Um weitere Features dieser Software (3D-Modelle der Archäologie) wird es in einem der nächsten Beiträge hier im Blog gehen.