Die Astronomie der Insel Neuwerk

Wie man auf die Insel Neuwerk gelangt, wird vom Mond bestimmt. Manchmal liegen die knapp drei Quadratkilometer Land in der Helgoländer Bucht mitten im Ozean. Manchmal sind sie aber auch von trockenem Meeresboden umgeben. Im ersten Fall bleibt einem nichts anderes übrig, als die Reise mit dem Schiff anzutreten. Im zweiten Fall kann man aber zu Fuß bis zur Insel gehen – sofern man dabei nicht vergisst, auf den Mond zu achten! Der interessiert sich nämlich nicht dafür, wer gerade durch das Watt spaziert und wie weit man vom sicheren Land entfernt ist. Er treibt das Meer vorwärts oder zurück und das ohne Rücksicht auf Wanderer, die sich nicht um die Gezeiten gekümmert haben.

„Denn mancher ist hier umgekommen um einer viertel Stunde wegen,
Die er entweder gar zu früh, wie oder etwa auch zu spat,
sich auf den fremden Weg gemacht, wie oder auch verzögert hat.
Indem die wiederkehr’nde Fluhten, mit großer Eile, rückwärts bringen,
Und zwar von Osten und von Westen, was ihnen widersteht, verschlingen.“

Das hat der Hamburger Dichter Barthold Heinrich Brockes 1743 geschrieben („Das Neue-Werk ohnweit Ritzebüttel“). Die Gefahr, von der Flut „verschlungen“ zu werden besteht prinzipiell zwar auch heute noch. Aber der Weg durch das Watt wird mittlerweile von vielen Besuchern bevölkert; von Pferdewagen und Reitern und mitten drin kann man sich bei schönem Wetter sogar an einer „Watt-Oase“ mit Erfrischungsgetränken stärken. Ebbe und Flut sind noch die gleichen Naturgewalten die sie immer schon waren, aber zumindest hier vor Neuwerk sind sie auch zu einer Touristenattraktion geworden.

Der Wetterdienst und die Behörden des „Nationalpark Wattenmeer“ veröffentlichen täglich die exakten Zeiten für Hoch- und Niedrigwasser in der Deutschen Bucht. Und der Weg zwischen Neuwerk und der knapp 10 Kilometer entfernten Küste in Cuxhaven ist durch Pricken (Bündel aus Ästen) markiert. Denn die Kraft des Mondes ist für die Tiden verantwortlich und sie ist berechenbar, auch wenn die Gezeiten immer noch verwirrend erscheinen können.

„Der Mond zieht das Wasser der Erde an und verursacht so die Flut.“ ist eine oft gehörte Erklärung, die plausibel klingt, aber trotzdem falsch ist. Im Schaukasten am Nationalparkhaus auf Neuwerk wird das Niedrigwasser heute für 9:13 am Vormittag und 21:17 am Abend prognostiziert. Und auch zwischen der Flut vergehen im Durchschnitt nur jeweils 12 Stunden und keine 24. Wenn aber der Mond das Wasser der Erde anzieht, dann müsste die Spitze des Flutbergs doch immer genau an dem Punkt des Ozeans zu finden sein, der sich gerade direkt unter unserem Nachbarshimmelkörper befindet. Der Flutberg bleibt, während die Erde sich dreht und erst nach 24 Stunden kommt Neuwerk wieder an seinem Ausgangspunkt an und schiebt sich unter das aufgetürmte Wasser.

Aber die Informationen des Wetterdienstes sind korrekt. Das Watt lag heute bei meinem Morgenspaziergang genau so trocken da, wie ich es 12 Stunden zuvor bei meinem Abendspaziergang vorgefunden haben. Es gibt zwei Flutberge und zweimal Niedrigwasser pro Tag. Denn nicht die Anziehungskraft des Mondes ist es, die für die Gezeiten verantwortlich ist, sondern der Unterschied in seiner Kraft, die an verschiedenen Orten der Erde wirkt. Im Jahr 1687, als der große Leuchtturm auf Neuwerk schon 377 Jahre alt war, hat der ebenfalls große Isaac Newton sein Buch „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“ veröffentlicht und darin erklärt, wie man die Gravitationskraft berechnet. Es kommt auf die Masse der beteiligten Himmelskörper an, aber auch auf ihren Abstand. Je weiter weg, desto schwächer die Kraft.

Der Insel Neuwerk gegenüber auf der anderen Seite des Planeten befindet sich Neuseeland und zwischen den beiden Orten liegen knapp 13.000 Kilometer der Erdkugel. Je nach Tages- oder Nachtzeit ist Neuwerk dem Mond also eben diese 13.000 Kilometer näher oder ferner als Neuseeland. Was für die beiden Inseln in Nordsee und Pazifik gilt, gilt auch für den Rest der Erde: Die Anziehungskraft des Mondes ist an jedem Punkt der Erde unterschiedlich stark und die Differenz zwischen den Anziehungskräften ist es, die für die Gezeiten verantwortlich ist. Befindet sich der Mond gerade direkt über Neuwerk, ist seine Kraft dort am stärksten und vor allem stärker als die Kraft, die er auf den Erdmittelpunkt ausübt. Das Wasser in der Deutschen Bucht wird also stärker angezogen als die Erde darunter und deswegen bildet sich dort ein Flutberg. Das Wasser im Pazifik auf der anderen Seite ist zum gleichen Zeitpunkt weiter vom Mond entfernt als alles andere auf dem Planeten und darum wird hier die Erde regelrecht vom Ozean weg in Richtung Mond gezogen. Aber ob jetzt die Erde vom Wasser weg strebt oder das Wasser sich von der Erde entfernt: Am Ende entstehen zwei Flutberge und dazwischen herrscht Ebbe; zweimal am Tag.

Das Wechselspiel der Gezeiten rund um Neuwerk lässt sich am besten vom ältesten Gebäude der Insel aus betrachten. Der alte Leuchtturm, der sich seit 1310 über die Insel erhebt, ist gleichzeitig auch das älteste Gebäude der Stadt Hamburg, auf deren Staatsgebiet man sich überall auf Neuwerk befindet. Trotzdem war der Turm im Jahr 1825 der Schlusspunkt der großen Landvermessung des Königreichs Hannover, die unter der Leitung des Mathematikers und Geodäten Carl Friedrich Gauß durchgeführt worden ist.

Heute kostet der Eintritt in den Leuchtturm für Erwachsene zwei Euro. Vor ein paar Jahren noch hätte ich hier aber auch mit einem 10DM-Schein bezahlen und Neuwerk auch dort entdecken können. Auf der Vorderseite des Scheins war ein Porträt von Carl Friedrich Gauss abgebildet; auf der Rückseite das von ihm erfundene Gerät für die Landvermessung: ein Vize-Heliotrop. Mit dieser Kombination aus Fernrohr und Spiegel war es ihm möglich, bis zu 100 Kilometer entfernte Vermessungspunkte genau anzuvisieren und so das ganze Königreich mit einem Netz aus gedachten Dreiecken zu überziehen. Der Turm auf Neuwerk ist die nördlichste Spitze dieses Netzwerk und steht am Ende eines Dreiecks, dessen anderen beiden Eckpunkte von Bremerlehe und Langwarden an der Küste gebildet werden. Langwarden wiederum ist durch genau vermessene Sichtlinien mit Jever und Varel verbunden; Varel mit Garlste und Bremerlehe; Garlste mit Bremen und Brillit – und so weiter. Kennt man die exakte geografische Position eines dieser Orte, dann kann man durch einfache trigonometrische Berechnungen die Koordinaten all der anderen Städte bestimmen. Man muss nur wissen, wie lang die Linien der Dreiecke sind, die die Orte verbinden und unter welchen Winkeln sie aufeinander treffen.

Zur Ortsbestimmung dieses einen Punkts, aus dem sich alle anderen Koordinaten berechnen ist dann aber wieder die Astronomie nötig. Heute schalten wir einfach unser Navigationsgerät an, wenn wir wissen wollen, wo wir sind. Früher war es eine der wichtigsten Aufgaben der Astronomen, für die genaue Verortung in Zeit und Raum zu sorgen und anhand der Sterne am Himmel die Koordinaten der Erde zu bestimmen. Die Positionen der Sternwarten waren der Ausgangspunkt für Koordinatennetze, die sich über die ganze Erde spannten. Heute ist nur noch ein Observatorium übrig geblieben: Der Längengrad der königlichen Sternwarte im Londoner Stadtteil Greenwich wurde am 14. Oktober 1884 als offizieller Nullmeridian für die gesamte Welt festgelegt. Seitdem wird die Position jedes Ortes danach bestimmt, wie weit östlich oder westlich er sich von der gedachten Linie befindet, die vom Nordpol durch Greenwich zum Südpol führt. Beim Leuchtturm von Neuwerk sind das übrigens genau 8 Grad, 29 Minuten und 45 Sekunden östlicher Abstand.

So genau wie heute werden damals aber auch die Messungen von Gauß nicht gewesen sein. Obwohl sie mit Sicherheit genauer waren, als alles, was zuvor möglich war. Denn Gauß hatte seine eigene „Methode der kleinsten Quadrate“ entwickelt und damit seinen Ruf als großer Mathematiker begründet. Im Januar 1801 hatte der italienische Astronom Giovanni Piazzi einen damals unbekannten Himmelskörper entdeckt. Von diesem neuen „Planeten“ war die Gemeinde der Wissenschaftler höchst begeistert – nur leider wurde er schon bald nach seiner Entdeckung wieder verloren. Zu wenig Beobachtungen waren gemacht worden, um seine Bahn genau genug berechnen zu können und die Chancen, ihn am Himmel wieder zu finden, war gering. Aber die Methode von Gauß machte es möglich, den Einfluss der Beobachtungsfehler auf die Berechnungen zu minimieren und im Dezember 1801 tauchte der neue Himmelskörper genau dort auf, wo Gauß‘ Technik sein Erscheinen vorhergesagt hatte. Und auch bei der Berechnung der Koordinaten der niedersächsischen Gemeinden hat ihm seine mathematische Methode gute Dienste geleistet. Der neue Planet wurde ein paar Jahrzehnte später zum Asteroiden degradiert und trägt heute den Namen Ceres. Die Methode von Gauß dagegen wird immer noch überall in der Wissenschaft verwendet.

Die Schiffe, die hinter dem Deich durch die Nordsee fahren, haben mittlerweile alle ihre eigenen Satellitennavigationsgeräte und müssten nur im Notfall auf die klassischen Methoden der Positionsbestimmung zurückgreifen. Und auch der Leuchtturm von Neuwerk leuchtet seit dem 14. Februar 2014 nur noch einfach so vor sich hin (und ist vom Meer aus kaum noch zu sehen). Er ist kein offizielles Seezeichen mehr sondern dient jetzt den Wanderern im Watt als Orientierungshilfe und den Touristen als Aussichtspunkt. Wer die 138 Stufen zur Besucherplattform zurück gelegt hat, sieht alles, was die Insel zu bieten hat. Der Blick über Neuwerk strengt die Augen allerdings nicht zu sehr an. Der Boden ist grün, der Himmel ist blau und meist voll weißer Wolken und darunter befindet sich das grau-braune Wattenmeer. Ein paar Bauernhöfe, die heute alle auch als Hotel und Restaurants verwendet werden; ein paar Kühe und Pferde und ein paar Baken im Inselvorland sind alles, was die landschaftliche Monotonie durchbricht.

Heute morgen aber wird der ruhige Blick über die beruhigende Insellandschaft durch das Wetter gestört. Immer wieder ziehen Regenwolken über die Insel; alle paar Minuten durchnässt ein Schauer die Besucher und wer sich nicht im Windschatten des Deichs aufhält, wird vom gnadenlosen Wind durchgerüttelt. Oben auf dem Turm gibt es vor Wind und Wetter sowieso kein Entkommen und die wenigen Touristen, die am Morgen mit dem Pferdewagen über das Watt oder mit dem Schiff übers Meer gekommen sind, halten sich lieber in den warmen Gaststuben der Restaurants auf. Das Tiefdruckgebiet „Yasmin“ ist es, das den Inselbewohnern und -besuchern das Leben derzeit schwer macht. Aber irgendwann wird es wohl auch wieder ein Hoch auf der Insel geben müssen, denn das eine gibt es nicht ohne das andere.

Luft haben wir zwar überall auf der Erde aber nicht immer überall auch gleich viel. Über manchen Regionen wiegt die Atmosphäre mehr und am Boden ist der Luftdruck großer. Anderswo dagegen herrscht Tiefdruck und da die Natur immer auf Ausgleich bedacht ist, strömt Luft vom Hochdruckgebiet ins Tiefdruckgebiet. Das tut sie aber nicht auf direktem Weg; da hat die Rotation der Erde etwas dagegen.

Ein Tag dauert auf unserem Planeten 24 Stunden. Das ist die Zeit, die er für eine Drehung um seine Achse braucht und sie ist überall gleich. Der Weg den man während dieser 24 Stunden zurücklegt ist dagegen unterschiedlich. Am Äquator sorgt die Erddrehung dafür, dass man mit einer Drehung knapp 40.000 Kilometer hinter sich bringt. 53 Grad weiter nördlich, am Breitenkreis auf dem auch die Insel Neuwerk liegt, dauert einen Drehung der Erde immer noch 24 Stunden. Aber die Insel legt dabei nur knapp 24.000 Kilometer zurück. Am Äquator haben wir also – ganz ohne uns in Bezug auf die Erdoberfläche zu bewegen – eine viel höhere Geschwindigkeit und würden wir uns von dort direkt auf die Insel Neuwerk beamen, dann würde unser Aufenthalt dort nicht lange dauern. Wir wären viel schneller als die Erde unter unseren Füßen und würden sofort in Richtung Osten davon geschleudert werden; in die Richtung, in die sich auch die Erde dreht.

Die Luft über unserem Planeten kann sich zwar nicht beamen, aber wenn sie – wie im Tiefdruckgebiet Yasmin – eigentlich von außen nach innen Richtung des Punktes mit dem tiefsten Luftdruck strömen will, dann lenkt sie der Unterschied in der Rotationsgeschwindigkeit nach rechts ab und anstatt einer geraden Bewegung entsteht ein Luftwirbel, der sich gegen den Uhrzeigersinn dreht. Die herumwirbelnde Atmosphäre erzeugt den Wind, der hier auf Neuwerk überall präsent ist. Den Wind, der das Wasser über das Watt peitscht und bei ausreichender Stärke die sicheren Wattwanderzeiten verkürzen kann. Denn dann treibt er die Flut vor sich her und unterstützt den Mond bei seiner Arbeit.

Der Mond bestimmt mit den Gezeiten aber nicht nur das Leben der Küsten- und Inselbewohner. Schon lange bevor es Menschen gab, hat er Ebbe und Flut durch die Ozeane dirigiert. Die Flut war dabei immer ein klein wenig schneller als der Mond – die Bewegung der Erde hat das Wasser mitgerissen, so dass sich der Flutberg nicht direkt unter dem Mond befindet, sondern ein klein wenig davor. Und auch wenn das bisschen Wasser im Vergleich mit der gesamten Erde nicht viel Einfluss zu haben scheint: Die Gravitationskraft des gesamten Flutberges reicht aus, um selbst wieder ein kleines bisschen am Mond zu zerren. Die Gezeiten ziehen den Mond hinter sich her und beschleunigen ihn und je schneller er wird, desto mehr kann er sich aus dem Griff der Erde winden: Er rückt langsam aber sicher von ihr weg, mit 3,8 Zentimetern pro Jahr. Umgekehrt funktioniert das Spiel aber auch. Aus Sicht des Mondes befindet sich der Wasserberg der Erde vor ihm und er zieht ihn mit seiner Anziehungskraft zurück; bremst also die Erde bei ihrer Rotation. Die Erde wird immer langsamer und der Mond entfernt sich immer weiter. Vor 400 Millionen Jahren war die Erde noch deutlich schneller und der Tag viel kürzer: Nur 22 Stunden dauerte es damals, bis unser Planet eine Drehung absolviert hatte.

Bis der Mond sich völlig von der Erde losgesagt hat, werden allerdings noch viele Milliarden Jahre vergehen. Die Erde wird sich weiterhin drehen und jedesmal ein klein wenig langsamer werden – was die Tiefdruckgebiete aber nicht davon abhalten wird, die Insel in der Nordsee auch in Zukunft heimzusuchen. Ebbe und Flut werden weiterhin das Leben auf Neuwerk bestimmen. Und irgendwann wird es auch hier eine klare Nacht geben, in der man weitab von den Lichtern der Städte die Sterne in all ihrer Pracht über dem dunklen Meer beobachten kann. Bis dahin gibt es aber auch noch genügend andere Astronomie auf Neuwerk. Man muss nur wissen, wo man sie findet…

Dieser Artikel war das Resultat einer Abstimmung der Leserinnen und Leser dieses Blogs, die mich nach Neuwerk geschickt haben, um über die dort „versteckte“ Astronomie zu berichten. Sollte euch diese Reportage gefallen haben, kann man das Projekt in Zukunft gerne an einem anderen Ort wiederholen.