Unser Alltag spielt sich in einem überschaubaren Größenbereich ab. Abstände in unserer unmittelbaren Umgebung messen wir in Millimetern, Zentimetern oder Metern. Auf dem Weg zur Arbeit legen wir Strecken im Bereich von einigen Kilometern zurück. Das Meter – und seine Bruchteile beziehungsweise Vielfache – ist also ein geeignetes Maß für die Entfernungen, die in unserem täglichen Leben von Bedeutung sind.

Die Entfernungen im Universum sind nach menschlichen Maßstäben riesig und erstrecken sich über viele Größenordnungen. Deshalb nutzen Astronomen verschiedene Längenmaße: Abstände im Sonnensystem werden in den Einheiten Kilometer (km) oder Astronomische Einheit (AE) angegeben, Distanzen zwischen den Sternen oder Galaxien in den Einheiten Lichtjahr (Lj) oder Parsec (pc).

Wie groß ist die Erde?

Noch gut vorstellbar ist die Größe unseres Heimatplaneten. Der Durchmesser der Erde beträgt etwa 12 700 km, ihr Umfang rund 40 000 km. Ein Flugzeug könnte ihren Äquator innerhalb eines einzigen Tages umrunden, wenn es mit 1,4-facher Schallgeschwindigkeit flöge. Ein Auto, das mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 100 km/h fährt, wäre für eine Strecke von 40 000 km allerdings schon 400 Stunden oder 16,7 Tage unterwegs.

Wie weit ist es bis zum Mond?

Verglichen mit der Größe der Erde ist es zum Mond gar nicht so weit. Seine Entfernung ist nur 9,6-mal so groß wie der Erdumfang – im Mittel 384 400 km. Könnten wir diesen Weg mit einem Auto zurücklegen, das mit Tempo 100 fährt, wären wir 160 Tage unterwegs. Für Reisen zwischen den Himmelskörpern wäre das also keine angemessene Geschwindigkeit. Ein Lichtstrahl, der sich immerhin mit stolzen 300 000 km pro Sekunde fortbewegt, legt die Strecke zwischen Erde und Mond in nur 1,28 Sekunden zurück. Als Faustregel können wir also sagen, dass der Mond 1 Lichtsekunde von der Erde entfernt ist.

Nach dem Mond ist die Venus unser nächster Nachbar im Weltall. Während einer unteren Konjunktion ist ihr Abstand von der Erde am kleinsten, beträgt aber immerhin noch etwa 40 Millionen km. Das ist mehr als das Hundertfache der Entfernung des Mondes. Der Lichtstrahl benötigt für diese Strecke etwa 135 Sekunden. Unser hypothetisches Auto wäre 16 700 Tage oder 45,6 Jahre unterwegs – das ist mehr als ein halbes Menschenleben.

Ein neues Entfernungsmaß: Die Astronomische Einheit (AE)

Der nächste Meilenstein ist die Sonne. Mit 150 Millionen km ist sie rund viermal so weit von uns entfernt wie die Venus während einer unteren Konjunktion. Dieser mittlere Abstand der Erde von der Sonne dient als Entfernungsmaß im Sonnensystem und wird als Astronomische Einheit (AE) bezeichnet. Der Lichtstrahl benötigt für diesen Weg 8 ¹/₃ Minuten. (Als Faustregel können wir uns merken: Die Sonne ist rund 8 Lichtminuten von der Erde entfernt.)

Mit der Astronomischen Einheit als Längenmaß schrumpfen die größten Entfernungen im Planetensystem nun wieder auf handliche Zahlen. Jupiter zum Beispiel umrundet die Sonne in einem Abstand von rund 5 AE. Der Zwergplanet Pluto ist etwa 40 AE von unserem Zentralgestirn entfernt – ein Lichtstrahl legt diese Strecke in knapp sechs Stunden zurück. (Wir können also auch sagen, dass Pluto 6 Lichtstunden von der Sonne entfernt ist.)

Schon weit jenseits der Plutobahn befindet sich übrigens die Raumsonde Voyager 1, die im September 1977 auf eine Reise ins äußere Sonnensystem geschickt wurde. Im Sommer 2012, also 35 Jahre nach ihrem Start, durchquerte sie in einer Entfernung von mehr als 120 AE eine Zone, die auf Grund der veränderten Dichte an geladenen Teilchen den Übergang zum interstellaren Raum markiert. Voyager 1 ist übrigens das fernste von Menschenhand hergestellte Objekt – die schwachen Funksignale, die uns von dieser Sonde erreichen, sind länger als 17 Stunden unterwegs, bevor sie uns erreichen.

Das Sonnensystem ist in dieser Entfernung aber noch nicht zu Ende. Noch viel weiter draußen befinden sich zahllose Brocken aus Eis und Gestein, die bis zu mehrere hundert Kilometer groß sind und aus der Frühzeit des Sonnensystems übriggeblieben sind. Dieser Bereich ist die Oortsche Wolke. Hin und wieder gelangt so ein Brocken in das innere Planetensystem und erfreut uns als prächtige Kometenerscheinung.

Das Lichtjahr und das Parsec – Maße für Entfernungen zwischen Sternen

Unser Nachbar unter den Fixsternen ist Alpha Centauri, der hellste Stern in dem weit südlich gelegenen Sternbild Zentaur. Ein Lichtstrahl muss 250 000 AE zurücklegen, um von diesem Stern zu uns zu gelangen. Dafür benötigt er vier Jahre. Für solche interstellaren Distanzen hat die Astronomische Einheit ausgedient und wir verwenden nun die Strecke, die ein Lichtstrahl in einem Jahr zurücklegt, als Entfernungseinheit. Sie heißt 1 Lichtjahr (Lj). Eine andere, überwiegend von Fachastronomen benutzte Einheit ist das Parsec (pc). Von einem 1 pc entfernten Stern aus erschiene der Erdbahnradius unter einem Winkel von einer Bogensekunde. Es gilt: 1 pc = 3,26 Lj. Trotz dieser "krummen" Umrechnung ist das Parsec eine praktische Einheit, denn Astronomen können aus ihren üblichen Winkelmessungen von der Erde aus direkt auf die Entfernung von Sternen schließen. Diese Methode funktioniert zumindest bei den nahen Sternen, die sich innerhalb eines Jahres – auf Grund der Bewegung der Erde um die Sonne – um einen winzigen Winkel am Himmel zu bewegen scheinen.

Die lichtschwächsten Sterne, die wir mit bloßem Auge erkennen können, sind bis zu etwa 1000 pc von uns entfernt. Die Entfernung bis zum Zentrum unseres Milchstraßensystems ist knapp zehnmal größer. Der Durchmesser des Milchstraßensystems beträgt bis zu etwa 50 000 pc oder über 150 0000 Lichtjahre.

Das Milchstraßensystem ist wiederum nur eine von vielen Milliarden Galaxien. Nur wenige sind mit bloßem Auge sichtbar, etwa die beiden nur rund 200 000 Lichtjahre entfernten Magellanschen Wolken am Südhimmel. Der nächstgelegene Spiralnebel ist die Andromedagalaxie. Ihr Licht ist etwa 2,3 Millionen Jahre unterwegs, bevor es uns erreicht. Mit modernen Großteleskopen lassen sich Galaxien bis in Entfernungen von mehreren Milliarden Lichtjahren nachweisen. Das ist etwa fünf Billiarden Mal mehr als die Entfernung unserer Sonne.