Bessel

Friedrich Wilhelm Bessel

Friedrich Wilhelm Bessel

Friedrich Wilhelm Bessel (* 22. Juli 1784 in Minden, Westfalen; † 17. März 1846 in Königsberg, Ostpreußen) war einer der bekanntesten deutschen Wissenschafter des 19. Jahrhunderts. Er wirkte als Astronom, Mathematiker und Geodät.

Bessel war ein Zeitgenosse von Carl Friedrich Gauß (der Briefwechsel der beiden ist veröffentlicht), und wie Gauß wurde auch er mit Vermessungsaufgaben betraut. Ein damaliges Defizit der Geodäsie, die nur ungenaue Kenntnis der Erdfigur, nahm er zum Anlass zur Berechnung eines Erdellipsoides, des später nach ihm benannten Bessel-Ellipsoides (publiziert 1841). Es beruht auf insgesamt 10 Gradmessungsbögen in Europa, Russland, Indien und Südamerika und wird bis heute für die Landesvermessung vieler Staaten verwendet (z. B. Deutschland, Österreich und Schweiz).

In der Astronomie, besonders bei der Berechnung von Kometenbahnen, wurde er von Wilhelm Olbers gefördert, der ihn um 1805 an die Sternwarte Lilienthal bei Bremen empfahl, wo Hieronymus Schröter die damals besten Fernrohre der Welt besaß.

Sein größter astronomischer Erfolg war 1838 die erste erfolgreiche Parallaxenmessung zur Entfernungsbestimmung des Sterns 61 Cygni.

Nach Bessel wurden verschiedene Funktionen der Mathematik und einige Begriffe der Astronomie benannt, ferner ein Mondkrater, der Asteroid (1552) Bessel sowie ein Gymnasium und ein Ruderclub in seiner Heimatstadt Minden. Der Bildhauer Jürgen Goertz schuf dem Forscher mit dem Bessel-Ei ein spezielles Denkmal in Bremen.

Leben

Bessel wurde 1784 als Sohn des Justizrates Carl Friedrich Bessel im westfälischen Minden geboren. Sein Vater war als Regierungssekretär angestellt, dennoch lebte die Familie mit 9 Kindern (3 Söhne, 6 Töchter) in bescheidenen Verhältnissen. Bessels Brüder schlugen eine juristische Laufbahn ein und wurden um 1820 Gerichtspräsidenten in Kleve bzw. Saarbrücken.

Schulzeit und Lehrjahre

Für Bessel schien eine akademische Karriere zunächst aussichtslos, da ihn seine Abneigung gegen den Lateinunterricht zum Abbruch der Schullaufbahn bewog, womit ihm der Zugang zu höherer Bildung verschlossen war. Nachdem er das Gymnasium in Minden bis zur Untertertia besucht hatte, bat er seinen Vater, ihn von der Schule zu nehmen. Da er großes Interesse am Rechnen hatte, wünschte er sich, den Beruf des Kaufmanns zu erlernen. Unterstützung fand er bei einem seiner Gymnasiallehrer, dem Conrector Johann Conrad Thilo. Der Enthusiast für Mathematik und Naturwissenschaften erkannte die besondere Begabung des Schülers für die Mathematik. Da Bessel ansonst kein schlechter Schüler war, willigte sein Vater ein, und Bessel verließ mit 14 Jahren die Schule. Es wurde ihm daraufhin Privatunterricht in Mathematik und Französisch erteilt.

1799 wurde er Lehrling im angesehenen Handelshaus Kulenkamp & Söhne in Bremen, wo er sich zu sieben Jahren unentgeltlichen Lehrdienstes verpflichtete. Er erwarb rasch das Vertrauen seiner Vorgesetzten und erhielt ab dem zweiten Jahr ein Gehalt, das er u. a. in Bücher investierte. Er arbeitete auf dem Gebiet des Überseehandels und strebte zunächst die Stelle eines Cargadeurs (Frachtbegleiter) an, um an einer Expedition zu den amerikanischen Kolonien oder nach China teilnehmen zu können. Deshalb versuchte er, sich jenes Wissen anzueignen, das ihm für diese Tätigkeit nützlich erschien - und das schloss Fremdsprachen wie Englisch und Spanisch ein, sowie Kenntnisse in der Nautik, insbesondere der Navigation. Die Beschäftigung mit dieser Steuermannskunst brachte ihn schließlich zur Astronomie.

Erste astronomische Berechnungen

Um sich in der Navigation kundig zu machen, studierte Bessel die Anleitung zur geografischen Ortsbestimmung des Astronomen Johann von Bohnenberger. Für das Verständnis fehlten ihm zunächst die mathematischen Grundlagen, doch war er imstande, sie mit einem Lehrbuch in kurzer Zeit zu erarbeiten. In der Praxis ist ein Navigator auf Instrumente für die Höhenmessungen von Sternen angewiesen, doch solche Instrumente kosteten für den mittellosen Bessel ein Vermögen. Mit Hilfe eines Tischlers und eines Uhrmachers baute er sich das Nötige selbst und erdachte zur Zeitbestimmung die (später so genannte) Zirkummeridian-Methode mit zwei Sternen in etwa gleicher Höhe. Als er mit seinem kleinen Fernrohr eine Sternbedeckung am dunklen Mondrand beobachtete, reizte es ihn, daraus die Monddistanz zu berechnen. In der von Baron Franz Xaver von Zach kurz zuvor gegründeten Fachzeitschrift Monatl. Correspondenz und dem Astronomischen Jahrbuch von Johann Elert Bode fand er entsprechende Messungen aus anderen Ländern.

Begegnung mit Heinrich Wilhelm Olbers

Das Besselei in Bremen

Bei seinen Studien stieß Bessel auf Thomas Harriots Beobachtungsdaten zum Kometen von 1607 (dem späteren Halley’schen Kometen). Dies erweckte in ihm den Wunsch, die Bahn dieses Himmelskörpers zu berechnen. Die dazu nötigen Kenntnisse fand er in Jérôme Lalandes Buch Lehrbegriff der Astronomie und in der von Wilhelm Olbers 1797 veröffentlichte Abhandlung zur Bahnbestimmung von Kometen.

Olbers lebte ebenfalls in Bremen; er praktizierte dort als Arzt und war an der Sternwarte im nahegelegenen Lilienthal tätig. So ergab sich für Bessel die Möglichkeit, mit Olbers direkt in Kontakt zu treten. Am 28. Juli 1804 sprach er ihn auf der Straße an und bat, ihm seine Berechnungen vorlegen zu dürfen. Bessel stieß beim aufgeschlossenen Olbers auf Interesse und gewann in ihm einen Mentor. Olbers erkannte Bessels Talent und förderte ihn, indem er ihm astronomische Schriften zukommen ließ.

Bessel wird Astronom

Die Königsberger Universitätssternwarte

Durch Olbers Empfehlung gelangte der 21-Jährige an die Sternwarte im nahegelegenen Lilienthal, wo er 1806 von Johann Hieronymus Schröter als Inspektor eingestellt wurde. Er gab nun seinen kaufmännischen Beruf auf, um sich ganz der Astronomie widmen. 1810 wurde er, wiederum auf Olbers Empfehlung, zum Professor für Astronomie in Königsberg und zum Direktor der noch zu errichtenden Sternwarte ernannt. Im Mai 1810 kam Bessel in Königsberg an und kümmerte sich dort um den Bau der Sternwarte, die im September 1812 fertiggestellt wurde. Im Oktober 1812 heiratete er Johanna Hagen, die Tochter seines Kollegen Karl Gottfried Hagen; im Jahr darauf wurde ihr erster Sohn geboren, später folgten drei Töchter.

Die folgenden Jahrzehnte widmete sich Bessel hauptsächlich der astronomischen Forschung. Die Königsberger Sternwarte wurde mit weiteren modernen Instrumenten ausgestattet, sodass er genaue Sternörter und deren Eigenbewegungen messen konnte. Im Fixstern 61 Cygni erkannte er einen Schnellläufer und vermutete, dass er zu den nächsten Sternen gehören müsse. Mit dem Fraunhofer’schen Heliometer begann Bessel 1837 eine lange Messreihe mit 3.000 Einzelbeobachtungen der Parallaxe. Damit gelang ihm 1838 die erste zuverlässige Entfernungsbestimmung eines Sterns.

1840 starb sein einziger Sohn im Alter von 27 Jahren, was für Bessel ein sehr schmerzhaften Verlust war. In den darauffolgenden Jahren besuchter er zwar noch wissenschaftliche Konferenzen in England, aber schon im Oktober 1844 ereilte ihn eine schwere Krankheit, der er am 17. März 1846 erlag.

Werk

Auf dem Gebiet der Astronomie verfasste Bessel zahlreiche Arbeiten und führte umfangreiche Beobachtungen durch. Er erstellte einen Sternkatalog mit 3000 Sternen, der 1818 fertiggestellt wurde. Als Pionierarbeit gilt jedoch die Entfernungsbestimmung des Fixsterns 61 Cygni durch erstmals gelungene Messung einer jährlichen Parallaxe. Die errechnete Entfernung wich nur 6 % vom heute gültigen Wert ab.

Neben seinen astronomischen Arbeiten lieferte Bessel wichtige Beiträge zur Mathematik und zur Geodäsie. Er entwickelte mathematische Methoden, die ihm als Hilfsmittel für astronomische Berechnungen dienten. Bekannt sind hier insbesondere die Besselfunktionen (Lösungen von Differentialgleichungen), die bei der Berechnung von Bahnstörungen eine Rolle spielen. Für das Gebiet der Erd- und Landesvermessung ist vor allem die Berechnung von Erdabplattung und Äquatorradius zu nennen, wodurch sein Bessel-Ellipsoid zur wichtigen Grundlage für Geodäsie, Kartografie und das verbreitete Gauß-Krüger-Koordinatensystem wurde.

Auszeichnungen

• 1829: Goldmedaille der Royal Astronomical Society
• 1841: Goldmedaille der Royal Astronomical Society
• 1842: Pour le mérite für Wissenschaften und Künste

Nach Bessel benannt

Folgende Fachartikel behandeln nach Bessel benannte Themen und Sachverhalte:

• Bessel-Ellipsoid in der Geodäsie
• Bessel-Funktionen als Lösung der Besselschen Differentialgleichungen
• Bessel-Punkte (optimale Auflagepunkte für einen gleichmäßig belasteten Balken)
• Besselsche Ungleichung
• Bessel-Epoche und Bessel-Jahr
• Bessel-Verfahren in der Optik
• Besselsche Interpolationsformel
• Besselfilter

Folgende Schule ist nach Bessel benannt:

• Besselgymnasium in Minden

Ein jährlich von der Alexander-von-Humboldt-Stiftung verliehener Forschungspreis (Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreis) ist nach Bessel benannt. Er ist mit 45.000 Euro dotiert.

Bildergalerie

Mondkrater Bessel

Bremer Denkmal von vorn

Detail des Bremer Denkmals

Inschrift am Bremer Denkmal

Familie

Bessel heiratet im Oktober 1812 Johanna Hagen, die Tochter seines Kollegen Karl Gottfried Hagen. Das Paar hat folgende Kinder:

• Wilhelm (1814-1840)
• Johanne Marie (1816-1902) verheiratet mit Adolf Erman
• Friederike Elisabeth (1820-1913) verheiratet mit Heinrich Lorenz Behrend Lorck
• Johanna (1826-1856) verheiratete Hagen

Literatur

• John Frederick William Herschel A brief notice of the life, researches, and discoveries of Friedrich Wilhelm Bessel (London: Barclay, 1847)
• Jürgen Hamel: Friedrich Wilhelm Bessel. BSB B. G. Teubner Verlagsgesellschaft, Leipzig 1984
• Karl Christian Bruhns: Bessel, Friedrich Wilhelm. In: Allgemeine Deutsche Biographie (ADB). Band 2, Duncker & Humblot, Leipzig 1875, S. 558–567.
• Friedrich Wilhelm Bessel. Beitraege ueber Leben und Werk des bekannten Astronomen, Redaktion: Klemens Adam, Gerd Huneke, Heinrich Rademacher. Besselgymnasium der Stadt Minden, 1996.

Weblinks

• Literatur von und über Friedrich Wilhelm Bessel im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek (Datensatz zu Friedrich Wilhelm Bessel • PICA-Datensatz • Einträge im Musikarchiv)
• Friedrich Wilhelm Bessel im MacTutor History of Mathematics archive (englisch)
• Bessel und der Doppelstern 61 Cygni

Personendaten
NAME	Bessel, Friedrich Wilhelm
KURZBESCHREIBUNG	deutscher Astronom, Mathematiker und Geodät
GEBURTSDATUM	22. Juli 1784
GEBURTSORT	Minden
STERBEDATUM	17. März 1846
STERBEORT	Königsberg (Preußen)