Archäoastronomie

Eine Einführung

von: Wolfhard Schlosser
veröffentlicht am
ArchäoastronomieGesellschaftUr- & Frühgeschichte

Einleitung

Im Gegensatz zu anderen in ‚Archäologie online' behandelten Themen betätigen sich auf dem Gebiet der Archäoastronomie überdurchschnittlich viele Laien. Während etwa in der Montanarchäologie erfolgreich nur mit profunden Fachkenntnissen der Archäologie, der Materialanalyse sowie dem Einsatz schweren Geräts gearbeitet werden kann, ist die Klärung astronomischer Gesichtspunkte bei der Errichtung vorzeitlicher Denkmäler im Prinzip auch am Schreibtisch möglich, sofern hinreichend genaue Pläne der archäologischen Grabungen und topographisches Kartenmaterial der Umgebung zur Verfügung stehen. Bei Verwendung der üblichen PC-Planetariumsprogramme zur Ermittlung von Azimuten und dergleichen ist allerdings zu beachten, daß diese gewissermaßen nur das astronomische Grundgerüst zu liefern vermögen. Eine Abschätzung der Einflüsse von atmosphärischer Extinktion und Dämmerungshelligkeit, aber auch des mit wachsendem Zeitabstand zunehmend unsicherer werdenden tatsächlichen Rotationszustandes der Erde für die Bronzezeit und davor, erfordern weitergehende astronomische Kenntnisse und Erfahrungen, die man bei Laien im Regelfall nicht voraussetzen kann.

Aus diesen Gründen behandelt der vorliegende Übersichtsartikel stärker die Grundlagen und Arbeitsmethoden der Archäoastronomie, als daß er einen repräsentativen Überblick über die archäoastronomischen Denkmäler der Welt gibt. Hierzu konsultiere man die im Literaturverzeichnis aufgeführten Werke (Aveni 1982, Heggie 1982, Galindo T. 1994, Müller 1970, Ruggles 1999, Schlosser und Cierny 1996).

Definition der Archäoastronomie

Die Archäoastronomie ist ein interdisziplinäres Forschungsgebiet zur Ermittlung der himmelskundlichen Kenntnisse vor- und frühgeschichtlicher Kulturen. Ihre Fortsetzung in geschichtlicher Zeit wird üblicherweise als ‚Astronomiegeschichte' bezeichnet, wenn auch eine klare Abtrennung naturgemäß nicht möglich ist. In den westlichen Ländern sind Bezeichnung und Bedeutung mit unserem Ausdruck weitgehend identisch: span. arqueoastronomía, frz. archéo-astronomie, ital. astronomia archaeologica, engl. archaeoastronomy. Im Russischen liegt die Betonung stärker auf der archäologischen Komponente (астроархеология = Astroarchäologie). Im Hinblick auf die Erhaltung eines erheblich größeren volkskundlichen Materials als bei uns (bedingt durch die spätere Christianisierung), wird sie im Baltikum als ‚Paläoastronomie' (lit. paleoastronomija) bezeichnet. In Deutschland steht jedoch die Erforschung der himmelskundlichen Kenntnisse des vorzeitlichen Menschen an erster Stelle, weshalb eine Zusammenarbeit zwischen prähistorischer Archäologie und Astronomie der Regelfall ist.

Datierungsgenauigkeit und Beschränkung archäoastronomischer Aussagen

Die Astronomie kann viele Himmelserscheinungen über Tausende von Jahren vor- und zurückrechnen. Allerdings ist für viele der Phänomene die Kenntnis des genauen Zeitpunktes notwendig. So tritt für einen gegebenen Ort auf der Erde etwa alle zwei Jahre eine totale Mondfinsternis ein, die dann innerhalb von einer bis zwei Stunden abläuft. Damit ist klar, daß die Beschränkung (archäo)astronomischer Aussagen durch die Datierungsgenauigkeit archäologischer Objekte gegeben ist. Von den selteneren Fällen dendrochronologischer Datierungsmöglichkeit einmal abgesehen liegt diese bei etwa hundert Jahren für die Jungsteinzeit und fünfzig Jahren für die Bronzezeit.

Die Tabelle zeigt, in welchen Zeitskalen sich ein himmlisches Phänomen deutlich ändert oder wiederholt. Die genannte Zeitgrenze von 50 bzw. 100 Jahren macht klar, daß archäoastronomische Aussagen etwa über spezielle Stellungen der Planeten oder des Mondes nicht möglich sind. Auch die Ausrichtung der Megalithe nach hellen Fixsternen - ein beliebtes Thema vieler archäoastronomischer Arbeiten - ist im Einzelfall zweifelsfrei nicht belegbar. Mit Sicherheit können - zumindest in der Steinzeit - nur Beobachtungen nachgewiesen werden, die letztlich aus dem Lauf der Sonne und der festen Rotationsachse der Erde resultieren. Es sind dies die Konstanz der Haupthimmelsrichtungen und der Sonnenwenden, die Mondextreme sowie Sternbilder, sofern diese zeichnerisch erfaßt wurden.

Zeitskala Himmelserscheinung
10.000 Jahre und länger Konstanz der Haupthimmelsrichtungen, Stabilität der Sternbilder
3.000 Jahre (vor heute) Ausreichende Kenntnis der Erdrotation (Lokalisierung von Sonnenfinsternissen)
1.000 Jahre Merkliche Änderung der Schiefe der Ekliptik und damit der Horizontazimute der Sonne zu den Wenden
300 Jahre Einfluß der Präzession (Verschiebung der Sternbilder) bei grober Orientierung, Wiederholung von Sonnenfinsternissen für einen gegebenen Ort
100 Jahre Einfluß der Präzession bei genauerer Beobachtung, Wiederholung der Sonnenfinsternisse in einem größeren Gebiet wie etwa Deutschland
30 Jahre Mindestens ein vollständiger Umlauf aller mit dem bloßen Auge sichtbaren Planeten
20 Jahre und kürzer Umlaufszeit des Mondknotens, Saros- und Metonischer Zyklus, Wiederholung der Mehrzahl der astronomischen Phänomene, Eingrenzung der Rückkehr des Halleyschen Kometen

Speziell bei den Sonnenfinsternissen kommt noch hinzu, daß neben der - unproblematischen - Berechnung des Augenblicks der Konjunktion von Sonne und Mond der aktuelle Rotationswinkel der Erde den Verlauf der Totalitätszone bestimmt. Dieser wird durch geophysikalische Vorgänge im Inneren der Erde stark beeinflußt, die sich jeder astronomischen Rückrechnung entziehen. Der Rotationszustand der Erde läßt sich nur empirisch bestimmen. Die ältesten Werte dafür liefern neubabylonische Finsternisbeobachtungen gegen 600 v.Chr. Eine Extrapolation in noch frühere Zeiten führt zu nicht mehr tolerierbaren Unsicherheiten bezüglich des Verlaufs der Totalitätszone, so daß Aussagen über Sonnenfinsternisse für die Bronzezeit zweifelhaft und für die Steinzeit unmöglich werden. Mondfinsternisse sind in dieser Hinsicht nicht ganz so kritisch, da sie für jeden Beobachter in gleicher Weise erscheinen, solange nur der Mond über dem Horizont steht. Daher ist eine genaue Kenntnis des aktuellen Rotationszustandes der Erde nicht erforderlich. An dieser Stelle sind daher einige Anmerkungen zu den verschiedenen Zeitdefinitionen der Astronomie notwendig, deren genaue Bedeutung gerade bei Zeiteingaben für PC-Programme bekannt sein muß.

Unsere tägliche Zeit (Weltzeit UT plus Zonenzeitdifferenz) versucht den Ausgleich zwischen einer physikalisch gleichförmig verlaufenden Zeit, wie sie etwa die Cäsiumuhren der Zeitlabore realisieren, und der Erwartung der Menschen, daß zur Mitte eines Tages die Sonne stets (annähernd) ihren Höchststand erreicht. Bereits auf kurzen Zeitskalen sind jedoch durch Masseumlagerungen im Erdinneren und in der Atmosphäre Rotationsänderungen zu beobachten, was die gelegentliche Einfügung von Schaltsekunden erforderlich macht. Hinzu kommt eine allgemeine Abbremsung der Erdrotation durch die Gezeiten. Es ist klar, daß in den Formeln des Astronomen für eine solche Zeit mit Sekundensprüngen etc. kein Platz ist: Er braucht eine gleichförmig verstreichende Zeit, die er Dynamische Zeit nennt (TD). Selbst in unserer Zeit ist TD keineswegs mit UT identisch, der Abstand beträgt über eine Minute. Wie oben bereits angemerkt, ist die Differenz TD-UT nur empirisch zu bestimmen. Sie betrug zur Zeitenwende bereits fast drei Stunden und für die neubabylonischen Finsternisbeobachtungen etwa sechs Stunden. Weiter zurück läßt sich diese Differenz nur grob abschätzen: zur Zeit der Himmelsscheibe von Nebra zwölf Stunden, für die Kreisgrabenanlage von Goseck sogar volle zwei Tage!

Neben diesen sachlich begründeten Differenzen zwischen UT und TD gibt es für die größeren kalendarischen Einheiten Tag, Monat und Jahr Differenzen, die aus einer unterschiedlichen Definition der Jahreslängen und damit der Anzahl der Schalttage resultiert. Ab dem 15.10.1582 gilt der gregorianische Kalender, davor der julianische Kalender (der Tag davor war der 4.10.). Per definitionem verwendet man auch für prähistorische Zeiten den julianischen Kalender. Da beide Kalendersysteme alle 128 Jahre um einen weiteren Tag auseinanderdriften, fiel beispielsweise der Frühlingsbeginn zur Zeit der Himmelsscheibe auf den 5. April, was witterungsmäßig natürlich unserem 21. März entsprach.

Es gibt noch weitere unerfreuliche Dinge in der Chronologie. So fand nicht zu allen Zeiten der Jahreswechsel in der Sylvesternacht statt. Im Mittelalter begann das neue Jahr beispielsweise auch zu Mariä Verkündigung (25. März) oder am Weihnachtstag (25. Dezember). Wird dies nicht berücksichtigt, so kann man sich  bei der Datumseingabe in sein PC-Programm um ein volles Jahr vertun. Bei Fragen gerade zur mittelalterlichen Chronologie ist also stets fachkundiger Rat einzuholen.

Es gibt weitere Faktoren, die die rein astronomischen Rechnungen modifizieren. So wird die Sichtbarkeit der Fixsterne (insbesondere bei ihrem Auf- oder Untergang) durch atmosphärische Effekte entscheidend mitbestimmt. Schwächere Sterne sind im Horizont nicht erkennbar, da ihr Licht von der Absorption der irdischen Lufthülle ausgelöscht wird. Weiterhin muß die Sonne eine gewisse Tiefe unter dem Horizont haben, damit sich die Sterne gegen die Dämmerungshelligkeit durchsetzen können. Die Venus als hellster Stern am Himmel wird sofort nach Sonnenuntergang sichtbar; sie ist manchmal sogar am Tageshimmel mit dem bloßen Auge auszumachen. Für das Erkennen der helleren Sterne eines Sternbildes muß die Sonne mindestens 12° unter dem Horizont stehen. Ab einer Sonnentiefe von 18° werden alle Sterne sichtbar. Es ist klar, daß diese Idealwerte durch meteorologische Umstände zum Ungünstigen hin modifiziert werden können, wodurch sich der Zeitpunkt der erst- oder letztmaligen Sichtbarkeit eines Sterns gegenüber der rein astronomischen Berechnung noch einmal ändert.

Quellen der Archäoastronomie

Da die Archäoastronomie im Regelfall die himmelskundlichen Kenntnisse prähistorischer Kulturen zu erfassen sucht, fallen schriftliche Quellen fort. Die Archäoastronomie ist daher meist auf archäologische Funde und Befunde angewiesen, also architektonische Linien ober- oder untertägiger Denkmäler, Orientierung von Gräbern oder Skeletten, bildliche Darstellungen von Himmelskörpern und dergleichen mehr. Dieses archäologische Material ist stets im Hinblick auf die Landschaft zu bewerten, in welche dieses eingebettet ist. Zunächst ist natürlich eine gewellte Horizontlinie für die Auf- und Untergangspunkte rechnerisch zu berücksichtigen. So verschiebt in unseren Breiten eine Horizontanhebung von nur einem Grad die entsprechenden Azimute bereits um zwei Grad nach Süden. Darüber hinaus sind aber auch prominente Berge am Horizont zu beachten, wenn sie im Bereich der Auf- oder Untergangspunkte der Sonne im Jahreslauf liegen (Sakrale Landschaft). Ähnliches gilt für Quellgebiete in der Nähe des Fundorts. Auch sollte ein Blick auf deren Namen geworfen (Oro- und Hydronymie) und auf diesbezügliche örtliche Sagen geachtet werden.

In seltenen Fällen gibt es auch schriftliche Quellen antiker Autoren über Himmelsphänomene, die nördlich der Alpen beobachtet wurden. So der überlieferte Bericht des Hekatäus (gegen 500 v.Chr.) über die alle 19 Jahre stattfindende Reise des griechischen Gott Apollo in den äußersten Norden, wobei offenbar der 19jährige Mondzyklus den Anlaß gab. Etwa in diesem zeitlichen Abstand wird der Mond in Skandinavien zirkumpolar, geht also für längere Zeit nicht unter. Eine solche Erscheinung ist im Mittelmeerraum nie zu beobachten. Interessant sind auch die feierlichen Versammlungen der Germanen im Vorfeld der Varusschlacht (9 n.Chr.) und des Bataveraufstandes (69 n.Chr.), über die Tacitus berichtet. Sie fanden meist bei Vollmond statt, und es ist auffällig, daß die infrage kommenden Vollmonde so weit von der Ekliptik entfernt waren, daß eine damals gefürchtete Mondfinsternis mit Sicherheit nicht stattfinden konnte.

Forschungsmethoden der Archäoastronomie anhand von vier Beispielen

A) Orientierung stein- und bronzezeitlicher Gräber und Skelette

Nach Fischer (1953) ist die Orientierung der Toten ein wesentliches kulturbestimmendes Merkmal und sollte daher sorgfältig bestimmt werden. Abb. 1 zeigt die Verteilung der Orientierung von sechs Kulturen der Stein- und Bronzezeit (Schlosser, Cierny 1996). Es fällt auf, daß im Totenkult die Haupthimmelrichtungen eine wesentliche Rolle spielen, während sonst eher kalendarisch bedeutsame Richtungen wie etwa die der Sonnenwenden betont werden (die folgenden Beispiele). Wegen der Konstanz der Haupthimmelrichtungen (siehe obige Tabelle) sind keine Korrekturen erforderlich. Allerdings ist darauf zu achten, daß gerade bei älteren Grabungsplänen die Nordrichtung oft nicht hinreichend genau angegeben ist.

Die Bestimmung der Haupthimmelsrichtungen ist nicht trivial, da sie in der Natur nirgends direkt angezeigt sind. Sie belegen das Abstraktionsvermögen des vorzeitlichen Menschen und erfordern ein einfaches Meßverfahren. Das kann darin bestehen, daß man vor- und nachmittags auf gleiche Schattenlänge eines senkrechten Stabes achtet und die beiden entsprechenden Azimutwinkel mittelt. Das gibt dann sehr präzise die Nord-Süd-Richtung.

B) Die Kreisgrabenanlage von Goseck

Die Kreisgrabenanlage von Goseck ist vom Institut für Prähistorische Archäologie in Halle und dem Landesamt für Denkmalpflege und Archäologie Sachsen-Anhalt in vorbildlicher Weise ergraben und am Fundort als Rekonstruktion wieder aufgebaut worden (Abb. 2). Die Arbeiten haben eine Fülle von Details gezeigt, die weit über das hinausgehen, was aus Luftbildern und auch aus Magnetogrammen zu entnehmen ist. Insbesondere die archäologisch erfaßten Palisadendurchblicke haben das archäoastronomische Bild entscheidend erweitert, das bei alleiniger Beurteilung von Luftbildaufnahmen und Magnetogrammen rudimentär geblieben wäre.

Die Anlage stammt aus der Zeit der Stichbandkeramik und ist auf etwa 4800 v.Chr. zu datieren. Abb. 3 zeigt die Hauptblickrichtungen vom Zentrum der Anlage aus. Sie sind jeweils paarig zur Nord-Süd-Richtung angeordnet und markieren die Sonnenwenden sowie zwei Zwischenzeiten. Nach Süden abgetragen sind die entsprechenden Winkelhalbierenden. Ihre Abweichungen von der präzisen Südrichtung läßt die Fehlbestimmungen dieser architektonischen Linien in der Vorzeit erkennen - ebenfalls eine wichtige Feststellung zum technischen Vermögen unserer Vorfahren (Schlosser, im Druck).

C) Die Himmelsscheibe von Nebra

Diese Bronzescheibe mit Goldapplikationen ist einer der bedeutensten Funde für die Archäoastronomie überhaupt (Abb. 4). Eine Vielzahl von Detailuntersuchungen sind dazu erschienen (Meller 2004). An dieser Stelle soll nur auf die Horizontbögen eingegangen werden (Abb. 5). Zusammen mit der Mitte der Scheibe M ergeben die Endpunkte der Horizontbögen A-D vier Winkel (rote Zahlen). Man bemerkt, daß die Winkel links und rechts fast gleich sind, während die Winkel oben und unten um gut fünf Grad differieren. Das ist auch zu erwarten, wenn man die atmosphärische Strahlenbrechung und den Durchmesser der Sonnenscheibe in Rechnung stellt. Vereinfacht ausgedrückt beschreiben die Winkel links und rechts die geographische Breite des Beobachtungsortes (sind aber damit nicht identisch). Die Differenz der Winkel oben und unten hängt davon ab, welcher Teil der Sonne als ‚Aufgang' oder ‚Untergang' bewertet wurde. Das Diagramm Abb. 6 (rotes Kreuz) liefert eine optimale Breite von 52,2° und belegt, daß der obere Sonnenrand beobachtet wurde. Letzteres ist auch verständlich, da bei klarem Himmel die auf dem Horizont aufsitzende Sonne das Auge bereits blenden würde. Auffällig ist allerdings, daß die ‚Breite optimaler Funktion' etwa ein Grad nördlicher als der Fundort der Himmelsscheibe liegt.

An dieser Stelle ist die Anmerkung angebracht, daß nur solche Aussagen sinnvoll sind, die sich an den Fertigungstoleranzen der Applikationen orientieren. Eine archäoastronomische Hypothese, die auf Maßzahlen basiert, die innerhalb der Fertigungsgenauigkeit des vorzeitlichen Künstlers liegen, ist natürlich unentscheidbar und damit zu verwerfen.

D) Die Wikingerscheibe von Uunartoq / Grönland

Im Jahre 1948 fand der dänische Archäologe C.L. Vebæk bei Ausgrabungen in der Ruine eines mittelalterlichen Nonnenklosters in Südgrönland (so etwa gab es tatsächlich!) ein Holzobjekt, welches offensichtlich die Hälfte einer ehemals runden Scheibe darstellt (Abb. 7). Diese Scheibe weist am Rande ein Zahnmuster auf, das ihr bereits äußerlich eine gewisse Ähnlichkeit mit der Windrose eines Kompasses verleiht. Noch auffälliger sind jedoch zwei geritzte Linien, die vom zentralen Loch nach rechts verlaufen (Abb. 8). Die Linie A ist offensichtlich eine Gerade, während die etwas tiefer angesetzte Linie B deutlich gekrümmt ist. Nun gibt es noch einige weitere Ritzungen auf dem Holz, aber es ist naheliegend (Thirslund 1998), daß diese beiden Linien die Spur des Sonnenschattens nachzeichnen sollten, der von einem Stab (Gnomon) in der Scheibenmitte zu verschiedenen Zeiten im Jahr geworfen wurde.

Folgt man dieser Hypothese, so muß die Linie A den Schatten zur Tagundnachtgleiche nachzeichnen, denn nur dann beschreibt dieser eine Gerade, und zwar weltweit. Linie B kann nur im Sommerhalbjahr erreicht werden, wenn die Schatten kürzer sind. Nun kann man für fast jede geographische Breite einen Tag im Sommerhalbjahr bestimmen, an dem der Gnomonschatten etwa entlang dieser Linie verläuft. Thirslund vermutet hierfür die Sommersonnenwende zur Wikingerzeit (ca. 1000 n.Chr.). Dann aber legen A und B die geographische Breite fest. Es ergibt sich eine Breite von rund 30°, denn für diesen Wert stimmen die Ritzungen mit den Rechnungen gut überein (blaue Punkte). Auszuschließen ist dies natürlich nicht, denn es gab bekanntlich schon zur Völkerwanderungszeit germanische Reiche in Nordafrika. Auf keinen Fall aber kann aber - wie Thirslund vermutet - die Scheibe für die Wikingerreisen von Norwegen über Island nach Grönland (und eventuell weiter nach Nordamerika) für die Sommersonnenwende konzipiert worden sein. Bei diesen Reisen etwa entlang des 60. Breitengrades verläuft der Sonnenschatten an diesem Tag entlang der roten Punkte, die überhaupt nicht mit der Linie B übereinstimmen. Zeigt die Linie B hingegen den Schattenverlauf während eines unbekannten Tages im Sommerhalbjahr, so läßt sich naturgemäß über die Breite nichts sagen, für die die Scheibe konzipiert wurde.

Glossar astronomischer Begriffe

Azimut Die Himmelsrichtung ausgedrückt in Winkelgraden. Die Zählung verläuft stets im Uhrzeigersinn. Als Nullpunkt gilt in der Geographie die Nordrichtung, in der Astronomie die Südrichtung.
Ekliptik Der Verlauf der scheinbaren Sonnenbahn unter den Fixsternen. Der Mond und die Planeten halten sich stets in der Nähe der Ekliptik auf.
Konjunktion Das Zusammentreten zweier Gestirne am Himmel
Mondextreme Der Mond pendelt mit etwa 5° um die Ekliptik. Als Folge kann er Positionen am Horizont einnehmen, die der Sonne nie zugänglich sind. Diese maximalen Abweichungen wiederholen sich etwa alle 18 Jahre.
Mondknoten Schnittpunkt der Mondbahn mit der Ekliptik
Mondzyklen Der Mondknoten durchläuft in 18,6 Jahren die gesamte Ekliptik. Dieser Umlauf bewirkt maßgeblich, daß a) alle 19 Jahre eine gegebene Mondphase auf den gleichen Kalendertag im Jahr fällt (Metonischer Zyklus) und b) sich Finsternisse nach 18 Jahren und 10 Tagen in ähnlicher Weise wiederholen (Saroszyklus). Abhängig von der Anzahl der Schalttage im betrachteten Zeitraum kann eine Abweichung von einem Tag auftreten.
Opposition Stellung eines Gestirns im maximalen Abstand zur Sonne. Das Gestirn hat dann seine längste nächtliche Sichtbarkeit
Präzession Eine Verschiebung der Sternbilder mit etwa 1,4° pro Jahrhundert bei Erhaltung ihrer Form. Die Präzession verändert ihre Auf- und Untergangspunkte sowie die Jahreszeit ihrer Opposition und damit nächtlichen Sichtbarkeit.