William Herschel und das Bath Museum of Astronomy

Sir Frederick William Herschel, KH, FRS (15. November 1738 - 25. August 1822) war ein in Deutschland geborener britischer Astronom, Komponist und Bruder von Caroline Herschel. Herschel wurde im Kurfürstentum Hannover geboren und folgte seinem Vater in die Militärkapelle von Hannover, bevor er im Alter von neunzehn Jahren nach Großbritannien auswanderte. Herschel interessierte sich 1773 für Astronomie und nach dem Bau seines ersten großen Teleskops in Bath im Jahr 1774 führte er neun Jahre lang gründliche Himmelsvermessungen durch, wobei sein Zweck die Untersuchung von Doppelsternen war. Das Auflösungsvermögen der Herschel-Teleskope ergab, dass die Nebel im Messier-Katalog Sternhaufen waren: Nebelkataloge wurden 1802 (2.500 Objekte) und 1820 (5.000 Objekte) veröffentlicht. Während einer Beobachtung am 13. März 1781 erkannte er, dass ein Himmelskörper, den er beobachtet hatte, kein Stern war, sondern ein Planet, Uranus. Dies war der erste Planet, der seit der Antike entdeckt wurde, und Herschel wurde über Nacht berühmt. Infolge dieser Entdeckung ernannte ihn George III. Zum "Hofastronomen". Er wurde zum Fellow der Royal Society gewählt und es wurden Zuschüsse für den Bau neuer Teleskope gewährt. Herschel war Vorreiter bei der Verwendung der astronomischen Spektrophotometrie als diagnostisches Instrument, bei dem Prismen und Temperaturmessgeräte zur Messung der Wellenlängenverteilung von Sternspektren verwendet wurden. Weitere Arbeiten umfassten eine verbesserte Bestimmung der Rotationsperiode des Mars, die Entdeckung, dass die Mars-Polkappen saisonal variieren, die Entdeckung von Titania und Oberon (Uranusmonde) sowie Enceladus und Mimas (Saturnmonde). Darüber hinaus war er der erste, der die Existenz von Infrarotstrahlung entdeckte. Herschel wurde 1816 zum Ritter geschlagen. Er starb im August 1822 und seine Arbeit wurde von seinem einzigen Sohn John Herschel fortgesetzt. Herschel wurde im Kurfürstentum Hannover in Deutschland als Teil des Heiligen Römischen Reiches als eines von zehn Kindern von Isaac Herschel durch seine Heirat mit Anna Ilse Moritzen geboren. Seine Familie waren lutherische Christen. Der Familienname, der seine jüdische Herkunft identifiziert, stammt - laut Herhsels Biograf Holden - von jüdischen Mähren ab, die im 17. Jahrhundert zum Protestantismus konvertierten^. Sein Vater war Oboist in der Hanover Military Band. 1755 wurde das Regiment der Hannoveraner Garde, in dessen Band Wilhelm und sein Bruder Jakob als Oboisten engagiert waren, nach England befohlen. Zu dieser Zeit wurden die Kronen Großbritanniens und Hannovers unter König Georg II. Vereinigt. Als die Gefahr eines Krieges mit Frankreich drohte, wurden die Hannoveraner Garde aus England zurückgerufen, um Hannover zu verteidigen. Nachdem sie in der Schlacht von Hastenbeck besiegt worden waren, sandte Herschels Vater Isaak Ende 1757 seine beiden Söhne nach England, um Zuflucht zu suchen. Obwohl sein älterer Bruder Jakob von den Hannoveraner Garde entlassen worden war, wurde Wilhelm der Desertion beschuldigt (für die er war) 1782 von Georg III. begnadigt)^. Wilhelm, zu dieser Zeit neunzehn Jahre alt, war ein schneller Schüler der englischen Sprache. In England ging er durch die englische Wiedergabe seines Namens, Frederick William Herschel. Neben der Oboe spielte er Geige und Cembalo und später Orgel. Er komponierte zahlreiche musikalische Werke, darunter 24 Symphonien und viele Konzerte sowie einige Kirchenmusik. Sechs seiner Symphonien wurden im April 2002 von den Londoner Mozart-Spielern unter der Leitung von Matthias Bamert (Chandos 10048) aufgenommen. Herschel zog 1761 nach Sunderland, als Charles Avison ihn sofort als ersten Geiger und Solisten für sein Newcastle-Orchester engagierte, wo er eine Saison lang spielte. In "Sunderland in der Grafschaft Durh: 20. März 1761" schrieb er seine Symphonie Nr. 8 in c-Moll. Er war von 1760 bis 1761 Leiter der Durham Militia Band und besuchte 1760 das Haus von Sir Ralph Milbanke in der Halnaby Hall, wo er zwei Symphonien schrieb und selbst Auftritte gab. Nach Newcastle zog er nach Leeds und Halifax, wo er der erste Organist der St. John the Baptist Church (heute Halifax Minster) war. Er wurde Organist der Octagon Chapel, Bath, einer modischen Kapelle in einem bekannten Spa, in der er auch Direktor für öffentliche Konzerte war. Er wurde 1766 zum Organisten ernannt und gab am 1. Januar 1767 sein Einführungskonzert. Da die Orgel noch unvollständig war, zeigte er seine Vielseitigkeit, indem er seine eigenen Kompositionen aufführte, darunter ein Violinkonzert, ein Oboenkonzert und eine Cembalosonate. Die Orgel wurde im Oktober 1767 fertiggestellt. Seine Schwester Caroline kam 1772 nach England und lebte dort mit ihm in der New King Street in Bath. In dem gemeinsamen Haus befindet sich heute das Herschel-Museum für Astronomie. Seine Brüder Dietrich, Alexander und Jakob (1734–1792) traten ebenfalls als Musiker von Bath auf. 1780 wurde Herschel zum Direktor des Bath-Orchesters ernannt, wobei seine Schwester häufig als Sopransolistin auftrat. Herschels Musik führte ihn zu einem Interesse an Mathematik und Linsen. Sein Interesse an Astronomie wurde stärker, nachdem er den englischen Astronomen Royal Nevil Maskelyne kennengelernt hatte. Er begann mit dem Bau seiner eigenen Spiegelteleskope und verbrachte bis zu 16 Stunden am Tag damit, die Primärspiegel des Spekulummetalls zu schleifen und zu polieren. Er "begann die Planeten und Sterne zu betrachten" im Mai 1773 und begann am 1. März 1774 ein astronomisches Tagebuch, indem er seine Beobachtungen der Saturnringe und des Großen Orionnebels (M 42) notierte. Herschels frühe Beobachtungsarbeit konzentrierte sich bald auf die Suche nach Sternpaaren, die visuell sehr nahe beieinander lagen. Astronomen der damaligen Zeit erwarteten, dass Änderungen der scheinbaren Trennung und der relativen Position dieser Sterne im Laufe der Zeit sowohl die ordnungsgemäße Bewegung der Sterne als auch durch Parallaxenverschiebungen in ihrer Trennung die Entfernung der Sterne von der Erde belegen würden (a Methode zuerst von Galileo Galilei vorgeschlagen). Aus dem Garten seines Hauses in der New King Street, Bath, und unter Verwendung einer 6,2-Zoll-Apertur (160 mm), einer 7-Fuß-Brennweite (2,1 m) (f / 13) Newtonsches Teleskop "mit dem größten Spekulum" von In seiner eigenen Manufaktur begann Herschel im Oktober 1779 eine systematische Suche nach solchen Sternen unter "jedem Stern im Himmel", wobei bis 1792 neue Entdeckungen aufgeführt wurden. Bald entdeckte er viel mehr binäre und mehrfache Sterne als erwartet und stellte sie mit sorgfältigen Messungen zusammen ihrer relativen Positionen in zwei Katalogen, die der Royal Society in London 1782 (269 Doppel- oder Mehrfachsysteme) und 1784 (434 Systeme) vorgelegt wurden. Ein dritter Katalog von Entdeckungen, die nach 1783 gemacht wurden, wurde 1821 veröffentlicht (145 Systeme). 1797 maß Herschel viele Systeme erneut und entdeckte Veränderungen in ihren relativen Positionen, die nicht auf die durch die Erdumlaufbahn verursachte Parallaxe zurückzuführen waren. Er wartete bis 1802 (in Katalog von 500 neuen Nebeln, nebulösen Sternen, planetarischen Nebeln und Sternhaufen; mit Bemerkungen zum Aufbau des Himmels) um die Hypothese anzukündigen, dass die beiden Sterne "binäre Sternsysteme" sein könnten, die unter gegenseitiger Anziehungskraft umkreisen, eine Hypothese, die er 1803 in seiner bestätigte Bericht über die Veränderungen, die in den letzten 25 Jahren in der relativen Situation der Doppelsterne eingetreten sind; mit einer Untersuchung der Ursache, der sie geschuldet sind. Insgesamt entdeckte Herschel über 800 bestätigte Doppel- oder Mehrsternsysteme, fast alle eher physische als virtuelle Paare. Seine theoretischen und beobachtenden Arbeiten bildeten die Grundlage für die moderne Doppelsternastronomie; Neue Kataloge, die sein Werk ergänzen, wurden erst nach 1820 von Friedrich Wilhelm Struve, James South und John Herschel veröffentlicht. Im März 1781 bemerkte Herschel auf seiner Suche nach Doppelsternen ein Objekt, das als nichtstellare Scheibe erschien. Herschel dachte ursprünglich, es sei ein Komet oder ein Stern. Er machte noch viele weitere Beobachtungen, und danach berechnete der russische Akademiker Anders Lexell die Umlaufbahn und stellte fest, dass sie wahrscheinlich planetarisch war. Herschel entschied zustimmend, dass es sich um einen Planeten jenseits der Umlaufbahn des Saturn handeln muss. Er nannte den neuen Planeten den "georgischen Stern" (Georgium sidus) nach König Georg III., Was ihm auch Gunst brachte; Der Name blieb nicht hängen. In Frankreich, wo die Bezugnahme auf den britischen König nach Möglichkeit vermieden werden sollte, war der Planet als "Herschel" bekannt, bis der Name "Uranus" allgemein angenommen wurde. Im selben Jahr wurde Herschel mit der Copley-Medaille ausgezeichnet und zum Fellow der Royal Society gewählt. 1782 wurde er zum "Astronomen des Königs" ernannt (nicht zu verwechseln mit dem königlichen Astronomen). Anschließend zogen er und seine Schwester am 1. August 1782 nach Datchet (damals in Buckinghamshire, heute in Berkshire). Er setzte seine Arbeit als Teleskophersteller fort und erlangte einen internationalen Ruf für ihre Herstellung, indem er über 60 fertige Reflektoren gewinnbringend an britische und kontinentale Astronomen verkaufte . Von 1782 bis 1802 und am intensivsten von 1783 bis 1790 führte Herschel systematische Untersuchungen auf der Suche nach "Deep Sky" - oder nichtstellaren Objekten mit zwei Brennweiten von 610 cm (20 Fuß), einer Apertur von 12 Zoll (30 cm) und 18,7- durch. 47-cm-Teleskope (in Kombination mit seinem bevorzugten 6-Zoll-Blendeninstrument). Mit Ausnahme von doppelten und "verlorenen" Einträgen entdeckte Herschel schließlich über 2400 Objekte, die er als Nebel definierte. (Zu dieser Zeit war Nebel der Oberbegriff für jedes visuell erweiterte oder diffuse astronomische Objekt, einschließlich Galaxien jenseits der Milchstraße, bis Galaxien 1924 von Edwin Hubble als extragalaktische Systeme bestätigt wurden.) Herschel veröffentlichte seine Entdeckungen als drei Kataloge: Katalog von tausend neuen Nebeln und Sternhaufen (1786), Katalog von zweitausend neuen Nebeln und Sternhaufen (1789) und das zuvor zitierte Katalog von 500 neuen Nebeln ... (1802). Er ordnete seine Entdeckungen in acht "Klassen" ein: (I) helle Nebel, (II) schwache Nebel, (III) sehr schwache Nebel, (IV) planetarische Nebel, (V) sehr große Nebel, (VI) sehr komprimierte und reiche Cluster von Sternen, (VII) komprimierte Cluster kleiner und großer [schwacher und heller] Sterne und (VIII) grob gestreute Cluster von Sternen. Herschels Entdeckungen wurden durch die von Caroline Herschel (11 Objekte) und seinem Sohn John Herschel (1754 Objekte) ergänzt und von ihm als veröffentlicht Gesamtkatalog der Nebel und Cluster Dieser Katalog wurde später von John Dreyer herausgegeben, ergänzt durch Entdeckungen vieler anderer Astronomen des 19. Jahrhunderts und 1888 als Neuer Gesamtkatalog (abgekürzt NGC) von 7840 Deep-Sky-Objekten. Die NGC-Nummerierung ist immer noch das am häufigsten verwendete Kennzeichnungsetikett für diese Himmelsmarkierungen. 1783 gab er Caroline ein Teleskop, und sie begann selbst astronomische Entdeckungen zu machen, insbesondere Kometen. Sie entdeckte oder beobachtete acht Kometen, elf Nebel und aktualisierte und korrigierte auf Vorschlag ihres Bruders Flamsteeds Arbeit, in der die Position der Sterne detailliert beschrieben wurde. Dies wurde als British Catalogue of Stars veröffentlicht. Sie wurde von der Royal Astronomical Society für diese Arbeit geehrt. Caroline diente auch weiterhin als seine Assistentin und machte sich oft Notizen, während er am Teleskop beobachtete. Im Juni 1785 zogen er und Caroline wegen feuchter Bedingungen nach Clay Hall in Old Windsor. 1786 zogen die Herschels in eine neue Residenz in der Windsor Road in Slough. Er lebte den Rest seines Lebens in dieser Residenz, die als Observatoriumshaus bekannt wurde. Es steht nicht mehr. Am 7. Mai 1788 heiratete er die Witwe Mary Pitt (geb. Baldwin) in der St. Laurence's Church in Upton in Slough. Seine Schwester Caroline zog dann in getrennte Unterkünfte, arbeitete aber weiterhin als seine Assistentin. Während seiner Karriere baute er mehr als vierhundert Teleskope. Das größte und bekannteste davon war ein Spiegelteleskop mit einem 49 ¹⁄₂Primärspiegel mit 1,26 m Durchmesser und 12 m Brennweite. Aufgrund des schlechten Reflexionsvermögens der Spekulumspiegel dieses Tages entfernte Herschel den kleinen Diagonalspiegel eines Standard-Newtonschen Reflektors aus seinem Design und kippte seinen Primärspiegel, damit er das gebildete Bild direkt betrachten konnte. Dieses Design wurde als Herschelsches Teleskop bezeichnet. Am 28. August 1789, seiner ersten Beobachtungsnacht mit diesem Instrument, entdeckte er einen Neumond des Saturn. Innerhalb des ersten Beobachtungsmonats folgte ein zweiter Mond. Das "40-Fuß-Teleskop" erwies sich als sehr umständlich, und die meisten seiner Beobachtungen wurden mit einem kleineren Reflektor mit einer Brennweite von 6,1 m (18,5 Zoll) durchgeführt. Herschel entdeckte, dass ungefüllte Teleskopöffnungen verwendet werden können, um eine hohe Winkelauflösung zu erhalten, was zur wesentlichen Grundlage für die interferometrische Bildgebung in der Astronomie wurde (insbesondere Aperturmaskierungsinterferometrie und Hyperteleskope). Herschel war sich sicher, dass er reichlich Beweise für das Leben auf dem Mond gefunden und mit der englischen Landschaft verglichen hatte. Er hielt sich nicht zurück, zu theoretisieren, dass die anderen Planeten besiedelt waren, mit einem besonderen Interesse am Mars, das mit den meisten seiner zeitgenössischen Wissenschaftler konkurrierte.  Zu Herschels Zeiten neigten Wissenschaftler dazu, an eine Vielzahl zivilisierter Welten zu glauben, während die meisten religiösen Denker auf einzigartige Eigenschaften der Erde hinwiesen. Herschel ging so weit zu spekulieren, dass das Innere der Sonne besiedelt war. Herschel begann, die Korrelation zwischen Sonnenvariation und Sonnenzyklus und Klima zu untersuchen. Über einen Zeitraum von 40 Jahren (1779–1818) hatte Herschel regelmäßig Sonnenflecken und ihre Unterschiede in Anzahl, Form und Größe beobachtet. Die meisten seiner Beobachtungen fanden in einer Zeit geringer Sonnenaktivität statt, dem Dalton-Minimum. Daher verhielt sich die Sonnenaktivität sehr ungewöhnlich. Dies war einer der Gründe, warum Herschel den Standardzeitraum von 11 Jahren für die Sonnenaktivität nicht identifizieren konnte.  Herschel verglich seine Beobachtungen mit der von Adam Smith in The Wealth of Nations veröffentlichten Reihe von Weizenpreisen. 1801 berichtete Herschel der Royal Society über seine Ergebnisse und wies auf fünf längere Zeiträume mit wenigen Sonnenflecken hin, die mit teurem Weizen korrelierten.

Das Ergebnis dieser Überprüfung der vorstehenden fünf Perioden ist, dass es aus dem Weizenpreis wahrscheinlich ist, dass eine vorübergehende Knappheit oder ein Vegetationsdefekt im Allgemeinen aufgetreten ist, wenn die Sonne ohne die Erscheinungen war, von denen wir vermuten, dass sie Symptome sind einer reichlichen Emission von Licht und Wärme.

Herschels Studie wurde von einigen seiner Zeitgenossen lächerlich gemacht, leitete jedoch weitere Versuche ein, eine Korrelation zu finden. Später im 19. Jahrhundert schlug William Stanley Jevons den 11-Jahres-Zyklus und Herschels Grundidee einer Korrelation zwischen geringer Menge an Sonnenflecken und niedrigeren Erträgen vor, um die wiederkehrenden Booms und Einbrüche in der Wirtschaft zu erklären. Herschels Spekulationen über einen Zusammenhang zwischen Sonnenflecken und regionalem Klima unter Verwendung des Marktpreises für Weizen als Stellvertreter werden bis heute regelmäßig zitiert. Laut einer Studie des Israel Cosmic Ray Center über den Einfluss der Sonnenaktivität auf den historischen Weizenmarkt in England weisen alle zehn Sonnenzyklen zwischen 1600 und 1700 hohe Weizenpreise auf, die mit geringer Aktivität zusammenfallen, und umgekehrt. Das Thema ist immer noch umstritten und die Bedeutung der Korrelation wird von einigen Wissenschaftlern angezweifelt. Herschel war ein Mann der Wissenschaft und hat einige bemerkenswerte Entdeckungen zu verdanken:

• In seiner späteren Karriere entdeckte Herschel zwei Monde des Saturn, Mimas und Enceladus; sowie zwei Monde von Uranus, Titania und Oberon. Er gab diesen Monden nicht ihre Namen; Sie wurden 1847 bzw. 1852 nach seinem Tod von seinem Sohn John benannt.
• 2007 zitierte Dr. Stuart Eves Beweise dafür, dass Herschel Ringe um Uranus entdeckt haben könnte.
• Herschel maß die axiale Neigung des Mars und entdeckte, dass die Mars-Eiskappen, die zuerst von Giovanni Domenico Cassini (1666) und Christiaan Huygens (1672) beobachtet wurden, sich mit den Jahreszeiten des Planeten veränderten.
• Als er die Eigenbewegung von Sternen untersuchte, erkannte er als erster, dass sich das Sonnensystem durch den Raum bewegt, und bestimmte die ungefähre Richtung dieser Bewegung.
• Er untersuchte auch die Struktur der Milchstraße und kam zu dem Schluss, dass sie die Form einer Scheibe hatte. Er nahm fälschlicherweise an, dass sich die Sonne in der Mitte der Scheibe befand, eine Theorie, die als Galaktozentrismus bekannt ist und schließlich durch die Ergebnisse von Harlow Shapley im Jahr 1918 korrigiert wurde.
• Er prägte auch das Wort "Asteroid", was bedeutet sternförmig (aus dem Griechischen Asteroeides, Aster "Stern" + -eidos "Form, Form"), 1802 (kurz nachdem Olbers Ende März den zweiten Nebenplaneten 2 Pallas entdeckt hatte), um das sternförmige Aussehen der kleinen Monde der Riesenplaneten und der Nebenplaneten zu beschreiben; Die Planeten zeigen im Vergleich alle Scheiben. In den 1850er Jahren wurde "Asteroid" ein Standardbegriff für die Beschreibung bestimmter kleinerer Planeten.
• Am 11. Februar 1800 testete Herschel Filter auf die Sonne, um Sonnenflecken beobachten zu können. Bei der Verwendung eines Rotfilters stellte er fest, dass viel Wärme erzeugt wurde. Herschel entdeckte Infrarotstrahlung im Sonnenlicht, indem er sie durch ein Prisma führte und ein Thermometer direkt hinter dem roten Ende des sichtbaren Spektrums hielt. Dieses Thermometer sollte eine Steuerung zur Messung der Umgebungslufttemperatur im Raum sein. Er war schockiert, als es eine höhere Temperatur als das sichtbare Spektrum zeigte. Weitere Experimente führten zu Herschels Schlussfolgerung, dass es eine unsichtbare Form von Licht jenseits des sichtbaren Spektrums geben muss.
• Herschel benutzte ein Mikroskop, um festzustellen, dass Koralle keine Pflanze war, wie viele damals glaubten, da ihr die für Pflanzen charakteristischen Zellwände fehlten.

William Herschel und Mary hatten ein Kind, John, das am 7. März 1792 im Observatory House geboren wurde. Williams persönlicher Hintergrund und sein Aufstieg als Mann der Wissenschaft hatten einen tiefgreifenden Einfluss auf die Erziehung seines Sohnes und seiner Enkelkinder. Er wurde 1788 zum ausländischen Ehrenmitglied der American Academy of Arts and Sciences gewählt. 1816 wurde William vom Prince Regent zum Ritter des Royal Guelphic Order ernannt und erhielt den Ehrentitel "Sir", obwohl dies nicht gleichwertig war eines offiziellen britischen Rittertums. Er half 1820 bei der Gründung der Astronomical Society of London, die 1831 eine königliche Urkunde erhielt und zur Royal Astronomical Society wurde. 1813 wurde er zum ausländischen Mitglied der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften gewählt. Am 25. August 1822 starb Herschel im Observatory House in der Windsor Road in Slough und wurde in der nahe gelegenen St. Laurence's Church in Upton in Slough beigesetzt. Herschels Epitaph ist

Coelorum perrupit claustra. (Er durchbrach die Barrieren des Himmels.)

Herschels Sohn John Herschel wurde ebenfalls ein berühmter Astronom. Einer von Williams Brüdern, Alexander Herschel, zog dauerhaft nach England, in die Nähe seiner Schwester Caroline und seines Neffen John. Caroline kehrte nach dem Tod ihres Bruders nach Hannover zurück. Sie starb am 9. Januar 1848.

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