Basiswissen

Als Ätherwind bezeichnet man die Geschwindigkeit des hypothetisch angenommenen Äthers relativ zur Erde. Der Äther sollte als feinster Stoff, als „Himmelsluft“^[1], den Weltraum ausfüllen. Seine kleinsten Teile sollten dann die Träger der Schwingungen von Licht im ansonsten leeren Weltraum sein.^[22] Der Ätherwind war dann sozusagen der „Fahrtwind“, den man messen können müsste, wenn sich die Erde durch diesen Äther bewegt.

Zur Idee des Ätherwindes

Im 19ten Jahrhundert hatte sich die Ansicht erhärtet, dass Licht letztendlich auf Wellen basiert. Die Idee von Lichtteilche, die zum Beispiel Isaac Newton gut 100 bis 150 Jahre zuvor noch vertreten hatte, galt als widerlegt. Die Theorie der Wellen aber forderte sogenannte Oszillatoren, also irgendwelche stofflich-materiellen Dinge, die Schwingen. Bei einer Wasserwelle sind es Wasserteilche, bei einer Schallwelle Luftteilchen und bei Licht müssten es dann entsprechend auch irgendwelche Teilchen sein. Da Licht auch durch den Weltraum geht, müsste auch der Weltraum mit diesen unbekannten Teilchen ausgefüllt sein. Den entsprechenden Stoff nannte man den Äther.

Wenn nun die Erde auf ihrem Weg um die Sonne ständig ihre Richtung ändert, dann erscheint es als wahrscheinlich, dass sie dabei auch ihre Richtung relativ zum Äther ändert. Es erscheint unwahrscheinlich, dass der Äther im Weltraum jede Bewegung eines Beobachters auf der Erde mitmacht. Nur dann würde er als ruhend zu einem Beobachter wahrgenommen werden. Davon ging man aber nicht aus. Wenn man aber eine Geschwindigkeit relativ zum Äther hat, dann müsste der Äther eine Art Fahrtwind in Richtung der eigenen Bewegung aufweisen. Diesen Fahrtwind nannte man passenderweise den Ätherwind.

Dass es einen Ätherwind gibt, galt als gesichert. Fraglich war nur, wie schnell der Ätherwind bläst. Das zu bestimmen war das Ziel des sogenannten Michelson-Morley-Experimentes. Überraschenderweise war aber das Ergebnis, dass ein Ätherwind überhaupt gar nicht nachweisbar war. Ganz gleich in welche Richtung auf ihrem Weg um die Sonne die Erde sich gerade bewegt, der Äther schien relativ zur Erde immer unbeweglich, ruhend zu sein. Dieser Befund führte letztendlich zu Einsteins Relativitätstheorie. Siehe mehr dazu unter Lichtäther ↗

Nachstellung des Ätherwindes mit Wasserwellen

Wesentlich für den Nachweis einer Ätherwindes war der Gedanke, dass sich Wellen in ihrem Medium immer gleich schnell ausbreiten. Das gilt zumindest solange, wie das Medium seine Beschaffenheit nicht ändert. Diese Annahme galt sowohl für die Wellen des Lichts wie auch die Wellen des Wassers. Erzeugt etwa ein herabfallender Tropfen Kreiswelen auf einer Wasseroberfläche, und bewegt sich die gesamte Wasseroberfäche als Strömung, dann müssten sich konsequenterweise die Wellen relativ zu einem Beobachter der Fest auf dem Boden steht in verschiedene Richtungen verschieden schnell sein. Das trifft für Wasserwellen auch zu. Man kann das Phänomen leicht selbst nachstellen, etwa in langsam fließenden Bächen oder an einem Priel an der Küste.

Künstlich durch Wassertropfen erzeugte Wellen breiten sich in verschiedene Richtungen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, Wellenlängen und Frequenzen relativ zu einer Messlatte aus.

Der Ätherwind in der Analogie zu Wasserwellen ist die Geschwindigkeit der Strömung relativ zu einem Beobachter, der ortsfest auf dem Boden steht. Eine Konsequenz aus dem Ätherwind ist, dass sich auch die Wellenlänge und die Frequenz der Wasserwellen in der Strömung für den festen Beobachter je nach Beobachtungsrichtung ändern. Das trifft für Wasserwellen gut nachvollziehbar zu, für Lichtwellen jedoch überhaupt nicht. Siehe dazu mehr unter Michelson-Morley-Experiment ↗

Fußnoten

[1] Die Übersetzung von Äther mit Himmelsluft findet sich zum Beispiel in: Duden-Lexikon in drei Bänden. Dudenverlag des bibliographischen Instituts Mannheim. 1961. Erster Band. A-F. Dort die Seite 145. Siehe auch Äther [allgemein] ↗

[2] Die Existenz eines Äthers als stofflich-materielle Grundlage von Lichtschwingungen galt im 19ten Jahrhundert weitgehend als Gewissheit. Der Gedankengang war: a) Licht zeigt Eigenschaften von Wellen, b) Wellen benötigen zwingend sogenanne Oszillatoren als mechanische Grundlage, c) Licht breitet sich auch im Weltraum aus, d) daraus folgt der Schluss, dass es einen noch unbekannten Stoff im Weltraum geben muss, den Lichtäther ↗

[3] Das Video zur Nachstellung des Ätherwindes mit Wasserwellen entstand im Juli 2024 auf der Nordseeinsel Wangerooge. Es ist näher beschrieben unter: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/98/Ätherwind_(Wasserwellen-Modell).webm