Friedrich Wilhelm Bessel

Friedrich Wilhelm Bessel (Porträt von Johann Eduard Wolff, 1834)

Friedrich Wilhelm Bessel, Bronze-Büste von Hans Weddo von Glümer um 1895, Helmert-Haus, Telegrafenberg, Potsdam

Friedrich Wilhelm Bessel (* 22. Juli 1784 in Minden, Minden-Ravensberg; † 17. März 1846 in Königsberg i. Pr.) war ein richtungsweisender deutscher Wissenschaftler, dessen Tätigkeit sich auf die Gebiete Astronomie, Mathematik, Geodäsie und Physik erstreckte.

Da er schon während seiner Ausbildung zum Kaufmann in Bremen eine Betätigung im Überseehandel ins Auge fasste, beschäftigte er sich mit Nautik und der astronomischen Ortsbestimmung. Dadurch erwuchs sein Interesse für weitere Gebiete der Astronomie. Die zum Verständnis benötigten mathematischen Grundlagen eignete er sich im Selbststudium an. Mit einer selbstständig erarbeiteten Bahnbestimmung des Halleyschen Kometen gewann er 1804 die Aufmerksamkeit des Astronomen Wilhelm Olbers, der ihm daraufhin eine Stellung als Inspektor an der privaten Sternwarte Lilienthal von Johann Hieronymus Schroeter vermittelte. 1810 wurde Bessel als Professor für Astronomie an die Universität Königsberg berufen und mit der Leitung der geplanten Universitätssternwarte betraut, an der er bis zu seinem Tode 1846 tätig blieb.

Bessels hauptsächliches Interessengebiet war die Positionsastronomie, deren Genauigkeit er durch seine Arbeiten erheblich verbesserte. Er bestimmte die Grundkonstanten der Präzession, Nutation und Aberration, erarbeitete eine Theorie zur Reduktion von Beobachtungen, entwickelte Rechenwege und erstellte Hilfstafeln zur praktischen Ausführung. Bessel bezog die Eigenheiten der Instrumente in die Fehleranalyse ein und erweiterte die Methoden der Fehlerrechnung.

In einem jahrelangen Durchmusterungsprogramm sammelte er Positionsdaten von 75.000 Sternen. Seine bekannteste Einzelleistung ist die erstmalige Bestimmung der Entfernung eines Sterns außerhalb des Sonnensystems im Jahre 1838.

Seine mathematische Tätigkeit war auf praktische Ziele ausgerichtet; er untersuchte die ihm zu Ehren benannten Bessel-Funktionen, die die mathematische Behandlung zahlreicher physikalischer Phänomene ermöglichen.

Die von Bessel geplante und geleitete Ostpreußische Gradmessung wurde vorbildlich für nachfolgende Triangulationen in Deutschland. Es gelang ihm, Werte für die Dimensionen des Erdellipsoids herzuleiten, die bis zum Ende des 20. Jahrhunderts den mitteleuropäischen Landesvermessungen zugrunde lagen.

Die Gravitation als wirksame Kraft der Himmelsmechanik erforschte Bessel experimentell mit Hilfe eines von ihm entwickelten Pendelapparates. Es gelang ihm, die Äquivalenz von träger und schwerer Masse sowie die Materialunabhängigkeit der Gravitation nachzuweisen. Die von ihm bestimmte Länge des Sekundenpendels wurde zur Grundlage der gesetzlichen Längendefinition des preußischen Maßsystems.

Bessel trat für die Vermittlung naturwissenschaftlicher Themen in der breiten Öffentlichkeit ein und hielt selbst populärwissenschaftliche Vorträge.

Leben

Vorfahren

Friedrich Wilhelm Bessels Vorfahren lassen sich anhand einer Ahnentafel über 14 Generationen zurückverfolgen. Die Mitglieder der Familie Bessel gehörten als Juristen, Verwaltungsbeamte, Kaufleute, Lehrer und Theologen überwiegend der bürgerlichen Mittelschicht an. Ein Mathematiker oder Naturwissenschaftler ist unter ihnen nicht nachweisbar. Seine Vorfahren in der väterlichen Stammlinie waren seit dem 16. Jahrhundert Verwaltungsbeamte des Hochstifts Minden, einige davon in leitender Stellung.

Familie

Geburtshaus von Friedrich Wilhelm Bessel, Kampstraße 28 in Minden (Westf.) (um 1900), bei Luftangriff 1943 zerstört

Familie Bessel: Tochter Elise, Johanna, Friedrich Wilhelm und Tochter Johanna (Daguerreotypie, um 1842)

Friedrich Wilhelm Bessel wurde am 22. Juli 1784 als zweites Kind einer kinderreichen Familie mit sechs Töchtern und drei Söhnen in einem Mindener Wohnhaus geboren. Seine Mutter Friederike Ernestine Bessel geborene Schrader (1753–1814) war Tochter eines Pastors in Rehme. Der Vater Carl Friedrich Bessel (1748–1828) war Jurist und zunächst als Regierungssekretär im preußischen Staatsdienst beschäftigt. Auf Grund einer Nebentätigkeit als Justitiar an der Johanniter-Kommende Wietersheim trug er den Titel Justizrat; 1816 kam er als Kanzleidirektor an das neugegründete Oberlandesgericht in Paderborn. Bessels Brüder schlugen ebenfalls die juristische Laufbahn ein: Der ältere Bruder Moritz Carl (1783–1874) wurde Landgerichtspräsident in Kleve, der jüngere Bruder Theodor Ludwig erhielt das gleiche Amt in Saarbrücken.

Im Jahre 1810 übersiedelte Bessel mit seiner Schwester Amalia (1786–1821) nach Königsberg. Dort heiratete er im Oktober 1812 Johanna Hagen (1794–1885), eine Tochter des Apothekers und Universitätsprofessors Karl Gottfried Hagen. Das Paar hatte fünf Kinder, von denen vier das Erwachsenenalter erreichten: Wilhelm (1814–1840); Johanne Marie (1816–1902), verheiratet mit dem Physiker Georg Adolf Erman; Friederike Elisabeth (Elise) (1820–1913), verheiratet mit Heinrich Lorenz Behrend Lorck (1816–1877), und Johanna (1826–1856), verheiratet mit dem Juristen Adolf Hermann Hagen. Nach dem Tode von Bessels Sohn Wilhelm erließ König Friedrich Wilhelm IV. eine Verfügung, wonach die männlichen Enkel und deren Nachkommen den Namen „Bessel“ als Zwischennamen führen konnten, damit er nicht ausstirbt; daraus entstanden später die Nachnamen „Bessel-Lorck“ und „Bessel-Hagen“.

Bessel hatte über seinen Schwiegersohn verwandtschaftliche Beziehungen zu den Berliner Gelehrtenfamilien Erman und Baeyer; 1835 wurde er Pate des späteren Chemikers Adolf Baeyer, eines Sohnes seines Mitarbeiters Johann Jacob Baeyer. Eine jüngere Schwester von Johanna Hagen war mit dem Königsberger Physiker Franz Ernst Neumann verheiratet, mit dem Bessel eng zusammen arbeitete. Bessels Nichte Louisa Aletta Fallenstein heiratete Wilhelm Gauß, den jüngsten Sohn von Carl Friedrich Gauß. Bessels Cousine Justine Magdalene Helene Schrader wurde 1803 die Ehefrau des späteren Regierungspräsidenten Daniel Heinrich Delius.

Bekannte Wissenschaftler aus der Enkelgeneration waren die Brüder Wilhelm Erman (Bibliothekar), Adolf Erman (Ägyptologe) und Heinrich Erman (Jurist) sowie die Brüder Ernst Bessel Hagen (Physiker) und Fritz Karl Bessel-Hagen (Chirurg). Der Mathematiker Erich Bessel-Hagen, der Geograf Hermann Hagen und der Jurist Walter Erman waren seine Urenkel.

Familiäre Beziehungen von Friedrich Wilhelm Bessel.

Schulzeit

Die Kenntnisse über Bessels Jugendzeit bis zum Beginn seiner wissenschaftlichen Tätigkeit entstammen seiner fragmentarischen Autobiografie sowie dem veröffentlichten Briefwechsel mit seinem älteren Bruder Moritz Carl Bessel.

Nach eigener Aussage war es eine starke Abneigung gegen den Lateinunterricht, die mit 14 Jahren zum Schulabbruch führte, nachdem er das Mindener Gymnasium bis zur Untertertia besucht hatte. Danach erhielt er Privatunterricht in Mathematik und Französisch.

Schon als Schüler kannte Bessel die Sternbilder. Durch sein außergewöhnliches Sehvermögen konnte er den Doppelstern Epsilon Lyrae im Sternbild Leier in zwei Komponenten auflösen. Dieser Stern diente ihm später dazu, die altersgemäße Abnahme seiner Sehschärfe zu kontrollieren.

Bessels Weg zur Astronomie

Besselei in Bremen

Zum Jahresbeginn 1799 begann Bessel eine sieben Jahre dauernde und nicht vergütete Lehrzeit zur Ausbildung als Kaufmann im angesehenen Handelshaus Kulenkamp & Söhne in der Papenstraße Nr. 6 in Bremen. Er arbeitete auf dem Gebiet des Überseehandels und strebte die Stelle eines Cargadeurs (Frachtbegleiter) an, um an einer Expedition nach Übersee teilnehmen zu können. Dazu erlernte er Englisch und Spanisch und interessierte sich für die Nautik. Um sich in der Navigation kundig zu machen, studierte Bessel eine Anleitung zur geografischen Ortsbestimmung. Die zum Verständnis nötigen mathematischen Grundlagen eignete er sich mit Hilfe einiger Lehrbücher in kurzer Zeit an, die er mit Hilfe einer Gratifikation finanzierte, die ihm ab dem zweiten Lehrjahr gezahlt wurde.

Die für die Navigationspraxis nötigen Instrumente zur Messung von Höhenwinkeln von Sternen waren für Bessel finanziell unerschwinglich. Mit Hilfe eines Tischlers und eines Uhrmachers baute er sich einen Sextanten selbst und erdachte zur Zeitbestimmung die – später so genannte – Zirkummeridian-Methode mit zwei Sternen in etwa gleicher Höhe. Seine ersten Messungen führte er am 16. August 1803 durch. Als er mit seinem kleinen Fernrohr eine Sternbedeckung am dunklen Mondrand beobachtete, bestimmte er den Zeitpunkt der Bedeckung und verglich ihn mit Angaben, die er in der Fachzeitschrift Monatliche Correspondenz und dem Berliner Astronomischen Jahrbuch fand. So gelang es ihm, die geografische Länge von Bremen mit nur kleinem Fehler selbst zu bestimmen.

Bei seinen Studien stieß Bessel auf bisher unausgewertete Beobachtungsdaten des englischen Astronomen Thomas Harriot zum Kometen von 1607, später als Halleyscher Komet benannt. Mit Hilfe eines Lehrbuchs von Jérôme Lalande und der von Wilhelm Olbers 1797 veröffentlichten Abhandlung zur Bahnbestimmung von Kometen gelang es ihm, die Bahn von 1607 zu berechnen. Da Olbers ebenfalls in Bremen lebte, wo er als Arzt praktizierte, suchte Bessel den persönlichen Kontakt und übergab ihm am 28. Juli 1804 seine Berechnungen. Olbers erkannte sofort Bessels Talent und förderte ihn, indem er ihm astronomische Schriften zukommen ließ und die Publikation der Abhandlung in der Monatlichen Correspondenz veranlasste.

Der Astronom Encke urteilte nach Bessels Tod, dass sich das Fehlen einer damals üblichen klassischen Schulbildung für Bessels astronomische Arbeit kaum nachteilig ausgewirkt hatte, jedoch seine kaufmännische Ausbildung für die spätere Tätigkeit sehr förderlich gewesen war, zum Beispiel die Fähigkeit zu effektiver Zeiteinteilung und peinlicher Ordnung bei zeitlich parallel auszuführenden Projekten sowie sein Drang, die erzielten Ergebnisse möglichst rasch zu veröffentlichen.

Bessel als Astronom

Sternwarte Lilienthal

Bessel, Schroeter und Harding auf einem Notgeld-Schein der Sparkasse Lilienthal (gestaltet von Carl Jörres)

Nachdem er seine Lehrzeit ordnungsgemäß beendet hatte, schlug Bessel das Angebot für eine Weiterbeschäftigung zu einem Jahresgehalt von 700 Talern in der Firma Kulenkamp aus und gab den Kaufmannsberuf auf. Im März 1806 nahm er die Tätigkeit als Inspektor an der privaten Sternwarte von Johann Hieronymus Schroeter im nahegelegenen Lilienthal an, wofür er jährlich 100 Taler erhielt und im Amtshaus von Schroeter wohnte. Er wurde dort der Nachfolger Karl Ludwig Hardings, der eine Berufung an die Universität Göttingen erhalten hatte.

Während seiner Lilienthaler Zeit gab es Überlegungen, Bessel in Düsseldorf bei der von Johann Friedrich Benzenberg geleiteten Vermessung des Großherzogtums Berg eine Stellung zu verschaffen oder ihn an der Seeberg-Sternwarte in Gotha anzustellen; beide Pläne konnten nicht realisiert werden.

Im Jahre 1808 war Bessel als Bürger des Königreichs Westphalen wehrpflichtig und akut von der Einberufung bedroht, da er der Altersgruppe von 20 bis 25 Jahren angehörte; die tatsächlich Einzuberufenden wurden durch das Los ermittelt. Bessel hatte zwar das Glück, von der Einberufung freigelost zu werden, aber schon vorher war durch Intervention von Gauß, Olbers und Schroeter eine Dispensation erwirkt worden für den Fall eines ungünstigen Auslosungsergebnisses.

Sternwarte Königsberg

Friedrich Wilhelm Bessel beim Abschied von der Familie aus Bremen 1810 (Gipsplakette von Leonhard Posch)

Im Zuge der Preußischen Reformen plante Wilhelm von Humboldt eine Modernisierung und Erweiterung der Königsberger Albertus-Universität, wozu er unter anderem die Gründung einer Sternwarte vorsah. Um die Qualität der Lehre zu verbessern, versuchte er, neue Lehrstühle vorzugsweise mit auswärtigen Professoren zu besetzen. Für die Besetzung der Astronomie-Professur ließ er sich von dem Akademiemitglied Johann Georg Tralles beraten, der ihm als mögliche Kandidaten Johann Georg Soldner und Friedrich Wilhelm Bessel vorschlug, für den sich Humboldt entschied.

Am 6. Januar 1810 ernannte der preußische König Friedrich Wilhelm III. Bessel zum ersten Professor für Astronomie an der Albertus-Universität und zum Direktor der neu zu errichtenden Sternwarte. Ein gleichzeitiges Angebot zur Übernahme der bereits bestehenden Sternwarte der Universität Leipzig zu wesentlich schlechteren Bedingungen lehnte Bessel ab. Bessel selbst entsprach von seiner Ausbildung her in keiner Weise dem Ideal des Neuhumanismus, das der Humboldt’schen Reform zugrunde lag, da er weder die oberen Klassen eines Gymnasiums besucht, eine Abiturprüfung abgelegt, studiert, promoviert noch habilitiert hatte.

Bessel traf am 11. Mai 1810 in Königsberg ein und wurde mit seiner Schwester zunächst im Haus der Familie Motherby aufgenommen. Nachdem der Bauplatz für die Errichtung der Sternwarte feststand, mietete Bessel eine Wohnung in der Nähe und zog vor seiner Eheschließung 1812 in ein weiteres gemietetes Haus um, in dem er – nach Königsberger Tradition – auch seine Vorlesungen abhielt. Bessel hielt sofort, noch im Sommersemester 1810, Vorlesungen in Astronomie und Mathematik ab; beide Fächer waren dort bis dahin üblicherweise von Theologen unterrichtet worden. Da sie „die Universität in Königsberg im mathematischen Fache nicht gut bestellt“ sahen, wünschten Tralles und Humboldt, dass Bessel dort als „geschickter Lehrer der Mathematik“ ebenfalls in diesem Fach lehren sollte. Außer Bessel boten zu dieser Zeit noch vier weitere Dozenten Lehrveranstaltungen in Mathematik und Astronomie an.

Ehrendoktordiplom von 1811

In dieser Konkurrenzlage bestritten ihm die Professoren der Philosophischen Fakultät wegen seines fehlenden akademischen Abschlusses das Recht auf Abhaltung mathematischer Vorlesungen. Humboldt setzte sich persönlich beim Kurator Hans Jakob von Auerswald dafür ein, dass Bessel der Magistergrad ehrenhalber verliehen werde; jedoch konnte sich Auerswald damit in der Fakultät nicht durchsetzen. Bessel ignorierte die Einwände und setzte im nächsten Semester seine mathematische Lehrtätigkeit fort. Um die Sache nicht eskalieren zu lassen, wandte er sich schließlich an Gauß mit der Bitte, ihm ein Abschlussdiplom der Universität Göttingen zu verschaffen – mit Erfolg: Bessel erhielt mit Urkunde vom 30. März 1811 die Doktor- und Magisterwürde honoris causa. Für seine Tätigkeit wurde ihm zunächst ein Gehalt von 600 Talern pro Jahr angeboten, was er im Laufe des Berufungsverfahren auf 800 Taler, und in seinem ersten Amtsjahr auf 1000 Taler verbessern konnte; bis zu seinem Tod hatte sich die Summe auf 2000 Taler gesteigert.

In wissenschaftlicher Hinsicht konnte Bessel zunächst nur seine theoretischen Untersuchungen aus Lilienthal weiterführen. Neben dem akademischen Unterricht standen die Bemühungen um die neu zu errichtende Sternwarte im Mittelpunkt seiner Tätigkeit. Bereits Ende Mai 1811 reichte er ein vergleichendes Gutachten über die Eignung verschiedener Plätze zum Sternwartenbau ein, wobei er den sogenannten Butterberg, einen Hügel im Westen der Stadt direkt westlich des projektierten Botanischen Gartens, der Teil der ehemaligen Stadtbefestigung war, bevorzugte; einziger Nachteil war, dass eine dort befindliche Windmühle diesen Ort zur teuersten Variante machte. Nach fünfmonatiger kontroverser Diskussion lokaler und überörtlicher Behörden stellte schließlich Friedrich Wilhelm III. den größten Teil der Mittel für den Ankauf der Mühle bereit. Der Restbetrag musste durch eine Versteigerung der Mühle aufgebracht werden; an dem Verfahren nahm Bessel mit seiner kaufmännischen Kompetenz als Vertreter der Universität aktiv teil. Schon bevor die Mühle im März 1811 abgebaut war, legten Bessel und der Königsberger Baurat Johann Valerian Müller einen Bauplan vor, der nach Begutachtung durch Tralles die Zustimmung des zuständigen Departements für Kultus und öffentlichen Unterricht fand. Friedrich August Cochius als Gutachter der Berliner Oberbaudeputation akzeptierte zwar Bessels Grundsätze, lehnte Müllers Ausführung jedoch rundweg ab und entwarf – ohne Ortskenntnis – einen Gegenentwurf, wodurch sich eine weitere mehrmonatige kontroverse Diskussion ergab. Erst als Cochius im September 1811 bei einer Ortsbesichtigung in Königsberg feststellte, dass dort bereits ohne formelle Genehmigung mit der Realisierung des Müllerschen Entwurfs begonnen worden war, gab er seinen Widerstand auf. Es waren vor allem Finanzprobleme, die zu weiteren Verzögerungen führten, so dass die Sternwarte nicht – wie ursprünglich geplant – im Jahre 1811, sondern erst am 10. November 1813 bezogen werden konnte; Bessel hatte zwischen August 1811 und März 1812 ernsthaft die Annahme einer Berufung an die Mannheimer Sternwarte erwogen. Die Sternwarte war „nach Größe und Ausstattung einfach gehalten“; die instrumentelle Erstausstattung in Königsberg bestand vorwiegend aus gebrauchten Geräten, die Friedrich von Hahn in seiner Sternwarte Remplin benutzt und die der preußische Staat 1809 aus dessen Nachlass erworben hatte.

Bessel hielt der Königsberger Universität die Treue. Im Jahre 1825 lehnte er es ab, als Nachfolger von Johann Elert Bode die Leitung der veralteten Sternwarte der Königlich-Preußischen Akademie der Wissenschaften in Berlin zu übernehmen.

Marie Erman geb. Bessel (Gemälde von August Grahl, 1834)

Nachdem der Sternwartenbetrieb angelaufen war, zog Bessel in zunehmendem Maße fähige Studenten zur praktischen Beobachtungstätigkeit heran, unter anderen seinen eigenen Sohn Wilhelm, der zunächst in Königsberg Astronomie studierte, das Studium nach zwei Jahren aufgab und an der Berliner Bauakademie eine Ausbildung zum Baukondukteur erhielt. Wilhelm Bessel assistierte seinem Vater zeitweise bei der ostpreußischen Gradmessung und bei den baulichen Vorbereitungsarbeiten zur Aufstellung eines Meridiankreises. Sein Tod im Oktober 1840 war für Bessel ein sehr schmerzhafter Verlust.

Der Ausbruch der Cholerapandemie in Königsberg führte im Juli 1831 zu tumultartigen Ausschreitungen, bei denen Bessel in den Verdacht geriet, mittels silberner Kugeln, die auf der Sternwarte zur Signalübermittlung angebracht worden waren, die Cholera herangezogen zu haben. Als die Königsberger Stadtverwaltung zudem in der unmittelbaren Nähe der Sternwarte einen Begräbnisplatz für die Choleratoten einrichtete, zog er es vor, die Sternwarte zu versiegeln und die Stadt für zwei Monate zu verlassen. In der Auseinandersetzung mit der Stadt stärkte Kultusminister Karl vom Stein zum Altenstein Bessel den Rücken, indem er im Februar 1832 beim König seine Ernennung zum Geheimen Regierungsrat bewirkte.

1842 trat Bessel in Begleitung seiner Tochter Elise, seines Schwiegersohnes Georg Adolf Erman und des befreundeten Mathematikers Carl Gustav Jacob Jacobi seine erste und einzige Auslandsreise an, die ihn nach Großbritannien führte, wo er in Manchester an der Jahrestagung der British Association for the Advancement of Science teilnahm und mit zahlreichen Wissenschaftlern wie zum Beispiel David Brewster, Edward Sabine und William Rowan Hamilton zusammentraf. Von dort fuhr er nach Edinburgh zu Thomas Henderson und begegnete auf der Rückreise unter anderem John Herschel und Charles Babbage. In Paris, wo er als auswärtiges Mitglied der Akademie der Wissenschaften einen Vortrag hielt, traf er Jean-Baptiste Dumas und François Arago.

Jagdgesellschaft um General Oldwig von Natzmer um 1835 mit erlegtem Elch bei Bludau: Bessel ist der sechste von links mit der Pfeife im Mund. (Lithographie von Carl Mittag, 1842)

Damalige Astronomen waren bei ihrer Arbeit besonderen körperlichen Herausforderungen ausgesetzt; ebenso belasteten die außerordentlich langwierigen Berechnungen. Bessels Gesundheitszustand verschlechterte sich so stark, dass er ab Oktober 1844 seine Beobachtungs- und Lehrtätigkeit aufgeben musste und kaum noch wissenschaftliche Arbeit leisten konnte. Als Zeichen seiner Wertschätzung veranlasste Friedrich Wilhelm IV. eine zeitweise Behandlung durch seinen Leibarzt Schönlein. Bessel starb am 17. März 1846 und wurde auf dem Gelehrtenfriedhof in Königsberg beerdigt. Nach Bessels Tod erschienen in mehreren großen Tageszeitungen Artikel, in denen den Ärzten eine falsche Diagnose beziehungsweise gänzliche Unwissenheit über die Art der Erkrankung vorgeworfen wurde. Eine zur damaligen Zeit noch seltene Obduktion ergab, dass Bessel einer Retroperitonealfibrose erlegen war, die sein Königsberger Hausarzt Raphael Jacob Kosch auch als solche richtig diagnostiziert und mit den damaligen Möglichkeiten sachgemäß behandelt hatte, wie eine neuere Auswertung der medizinischen Unterlagen ergab. Obwohl Julius Franz diese Diagnose sogar in einer öffentlichen Gedenkveranstaltung bekannt gemacht hatte, veränderte Repsold sie 1919 in seiner Biographie zu Darmkrebs; diese Fehldiagnose fand seitdem verbreitet Eingang in andere Bessel-Biographien. Nach einem 1810 ausgestellten Pass hatte Bessel eine Körpergröße von 1,68 m.

Bessel war schnell in die Königsberger Gesellschaft integriert. Er war Mitglied der Gesellschaft der Freunde Kants und soll der Urheber des dortigen Brauchs gewesen sein, einen jährlichen „Bohnenkönig“ zu wählen. Seit seiner Lilienthaler Zeit verschaffte sich Bessel einen Ausgleich für seine Tätigkeit durch die Jagd. In Ostpreußen schloss er sich der Königsberger Jagdgesellschaft um den General Oldwig von Natzmer an. Weiterhin gehörte er der Physikalisch-ökonomischen Gesellschaft an und hielt dort in den 1830er Jahren eine Reihe von populärwissenschaftlichen, posthum veröffentlichten Vorträgen.

Wissenschaftliche Leistungen

Astronomie

Kometen

Halleyscher Komet

Bessel begann seine wissenschaftliche Arbeit im Jahre 1804 mit der Berechnung von Kometenbahnen. Sein Erstlingswerk über den Halleyschen Kometen lieferte eine Bahnberechnung für dessen Sonnenannäherung im Jahre 1607 auf der Basis der Beobachtungsdaten von Thomas Harriot und Nathaniel Torporley. Die Berechnung früherer Durchläufe gab Hinweise über Bahnstörungen durch Planeten und machte die Bahnbestimmung sicherer. Neuartig war sein Ansatz, die Kometenbahn als parabelnahe Ellipse anzunehmen. Für seine Arbeit über den Kometen von 1807 erhielt er den Lalande-Preis des Jahres 1811.

Die Wiederkehr des Halleyschen Kometen im Jahre 1835 veranlasste Bessel, den Wandel seiner Erscheinungsform intensiv zu beobachten. Die daraus entstandene Publikation ist seine einzige, die das Aussehen einer Himmelserscheinung zum Gegenstand hat. Über frühere Kometenbeobachter hinausgehend entwarf er eine Hypothese zur Entstehung der Kometenschweife. Er nahm an, dass bei der Annäherung an die Sonne feinstes Kometenmaterial verdampfe und dieses durch die Wirkung von „Polarkräften“, die von der Sonne ausgingen, in der Bewegungsrichtung beeinflusst werde.

Sternschnuppen

Sternschnuppen sind für die messende Astronomie als Beobachtungsobjekte nur schwer fassbar. Johann Friedrich Benzenberg und Heinrich Wilhelm Brandes konnten im Jahre 1800 die ungefähre Höhe der Leuchterscheinungen über der Erdoberfläche bestimmen und hielten einen terrestrischen Ursprung für möglich. Bessel widerlegte diese Auffassung durch kritische Würdigung der Beobachtungsgenauigkeit. Außerdem entwarf er den Plan zu einem Beobachtungsprogramm für Sternschnuppen, das zur Gewinnung von zuverlässigem Datenmaterial geeignet wäre, ohne es selbst durchzuführen.

Auf seine Anregung hin stellte Hauptmann Schwinck 1843 kleinmaßstäbige Himmelskarten in stereografischer Projektion her, die zur Kartierung der Sternschnuppenbahnen geeigneter waren als die bisher verwendeten Karten. Über die Natur der Sternschnuppen wurde zur Zeit Bessels nur spekuliert. Er hielt es für möglich, dass sie „schon in höheren Luftschichten gänzlich verbrennen“.

Der Mond

Bessel entwickelte ein neues Verfahren zur Bestimmung der Libration des Mondes. Mit dem Heliometer bestimmte er die Winkelabstände verschiedener Punkte des Mondrandes von einem kleinen, kreisrunden Krater im Zentrum der Mondscheibe, der heute als Mösting A bezeichnet wird und als Bezugspunkt des selenografischen Koordinatensystems dient. Daraus erhielt er die selenografischen Koordinaten und erste genaue Parameter für die Libration.

Drei Jahrzehnte nach seinen ersten Versuchen in der geografischen Ortsbestimmung kehrte er wieder zurück zu einem Hauptprobleme der astronomischen Navigation, der Längenbestimmung in der Seefahrt. Durch Verringerung des erforderlichen Rechenaufwandes verbesserte er das Verfahren, mit Hilfe der Monddistanzen die geografische Länge auf hoher See zu bestimmen.

Die mögliche Existenz einer Mondatmosphäre war zur Zeit Bessels noch ein Diskussionsthema der Astronomen; so glaubte Johann Hieronymus Schroeter, eine Atmosphäre von sehr geringer Dichte bemerkt zu haben. Dagegen wurde angeführt, dass kurz vor und nach Sternbedeckungen durch den Mond keine refraktionsbedingten Veränderungen des Sternlichts erkennbar waren. Bessel ging der Frage nach und überprüfte einen möglichen täuschenden Störeinfluss des Mondreliefs auf die Lichtausbreitung. Er konnte durch die Auswertung seiner heliometrischen Mondbeobachtungen zeigen, dass die Annahme einer Mondatmosphäre mit der von Schroeter angenommenen Dichte nicht mit den Messdaten vereinbar ist. Damit entzog er den seinerzeit noch verbreiteten Spekulationen über die Lebensbedingungen von Mondbewohnern die naturwissenschaftliche Grundlage.

Planeten

Saturn

Die ersten Himmelskörper, die Bessel praktisch beobachtete, waren die seinerzeit entdeckten Kleinplaneten Ceres, Juno und Vesta; die beiden letzten waren von Harding 1804 in Lilienthal beziehungsweise von Olbers 1807 in Bremen entdeckt worden.

In einer Publikation von 1807 zeigte Bessel auf theoretischem Wege, dass die Beobachtung Wilhelm Herschels, der Planet Saturn besitze seinen maximalen Durchmesser nicht genau in der Äquatorebene, auf einer optischen Täuschung beruhen müsse. In zwölf weiteren Arbeiten zu diesem Planeten untersuchte er die Wechselwirkungen zwischen dem Saturn, seinem Ringsystem und den Trabanten. Bessel maß mit dem Heliometer die Bewegung des Titans, des massereichsten Saturnmondes, und berechnete daraus die Umlaufdaten sowie einen genauen Wert für die Masse des Saturns. Seine letzte Arbeit, eine breit angelegte Theorie des Saturn-Systems, blieb unvollendet und wurde als Fragment posthum veröffentlicht.

Die Masse des Jupiters konnte Bessel durch Bahnbestimmung seiner vier Satelliten berechnen, die er von 1832 bis 1836 heliometrisch beobachtete. Darin bestätigte er einen schon von George Biddell Airy (1837) auf anderem Wege gefundenen Wert, der die bis dahin publizierten erheblich verbesserte und dem heutigen sehr nahe kommt.

Im Mai 1832 beobachtete Bessel den Merkurdurchgang vor der Sonne. Er bestimmte den scheinbaren Durchmesser des Merkurs und konnte keinerlei Abplattung feststellen.

Sonne

Wie zahlreiche andere Astronomen nutzte Bessel den Merkurtransit von 1832, um die Ein- und Austrittszeiten des Planeten vor der Sonnenscheibe zu messen. Weiterhin konnte er mit der hohe Genauigkeit des Heliometers den Einfluss der Irradiation bestimmen, der die Sonne dem Beobachter optisch etwas größer erscheinen lässt, als es den tatsächlichen Verhältnissen entspricht. Gemeinsam mit seinem in Königsberg weilenden ehemaligen Schüler Friedrich Wilhelm August Argelander beobachtete Bessel den Transit mit zwei verschiedenen Instrumenten. In dem einen zeigte die Merkurscheibe kurz nach beziehungsweise vor den inneren Berührungen eine längliche Verformung, die schon von den Venustransits bekannt war und als „Tropfenphänomen“ bezeichnet wird. Diese Formveränderung war mit dem anderen, höher auflösenden Instrument, dem Heliometer, nicht zu sehen, wodurch das Phänomen als instrumentenabhängig erkannt war.

Die scheinbare Formveränderung deutete Bessel als eine durch den Planeten veränderte Irradiation an der Kontaktstelle zum Sonnenrand. Eine atmosphärische Ursache wie bei den Venustransits schied aus, da Merkur keine nennenswerte Atmosphäre besitzt. Durch neuere Untersuchungen während der Merkurdurchgänge von 1999 und 2003 mit dem Weltraumteleskop TRACE konnten diese Beobachtungen insoweit bestätigt werden.

Bessel stellte weiterhin fest, dass das Heliometer die Sonnenscheibe praktisch ohne Irradiations-Effekt in ihrem wahren Durchmesser zeigte und demnach seinen Namen zu Recht trägt. Dadurch gelang ihm die Bestimmung eines genauen Wertes für den scheinbaren Sonnendurchmesser.

Finsternisse

Totale Sonnenfinsternis

Zu den Standardaufgaben der Astronomen gehört traditionell die Berechnung des zeitlichen Verlaufs und des Sichtbarkeitsgebietes von Sonnenfinsternissen. Bessel kombinierte zwei bis dahin praktizierte Rechenverfahren, die auf Johannes Kepler und Joseph-Louis Lagrange zurückgehen, zu einer erweiterten Methode. Darin führt die Verwendung tabellierter Zwischengrößen, der Besselschen Elemente, zu einer erheblichen Vereinfachung der Berechnung. Dieses Verfahren kann ebenfalls bei der Berechnung von Mondfinsternissen, von Bedeckungen von Sternen und Planeten durch den Mond und von Planetentransiten vor der Sonne angewandt werden. Mit später eingearbeiteten Verbesserungen wurde es zu einem Standardverfahren.

Astrometrie

Fundamenta Astronomiae

Ein Schwerpunkt von Bessels Tätigkeit lag in der Astrometrie, dem Zweig der Astronomie, der sich mit der genauen Messung und Registrierung der Sternpositionen befasst. Er begann damit bereits 1807 an der Sternwarte Lilienthal, wo er auf Olbers’ Anregung die Erstellung eines Sternkatalogs in Angriff nahm. Sein Ausgangsmaterial war eine Liste von über 3000 Sternen, deren Positionen der englische Astronom James Bradley in den Jahren 1750 bis 1761 mit einem Mauerquadranten gemessen hatte. Die Rohdaten der gelisteten Sternörter konnten noch nicht als Sternkatalog gelten, da sie durch zahlreiche Einflüsse mit Fehlern behaftet waren: erstens himmelsmechanische durch die Bewegung der Erde im Sonnensystem (Präzession, Nutation, Aberration), zweitens durch die atmosphärische Refraktion und drittens durch Ungenauigkeiten der benutzten Messgeräte (Mauerquadrant, Uhr). Außerdem verändern die Sterne langfristig durch Eigenbewegung ihre Position zueinander. Bessel ermittelte diese Einflussfaktoren aus Bradleys Datenmaterial und reduzierte damit dessen Daten. Die so berechneten wahren Sternörter für das Jahr 1755 gab er unter dem Titel Fundamenta Astronomiae 1818 heraus.

Astronomische Messinstrumente

Königsberger Heliometer

Die Lilienthaler Instrumente waren zur präzisen Messung von Koordinaten kaum geeignet, und auch mit Bessels astronomische Grundausstattung in Königsberg ließen sich astrometrische Projekte nur sehr eingeschränkt durchführen. Als Instrument der Wahl für astrometrische Präzisionsmessungen erhielten in der zweiten Dekade des 19. Jahrhunderts zahlreiche europäische Sternwarten Meridiankreise, die Königsberger Sternwarte im Jahr 1819 einen solchen aus der Werkstatt von Georg von Reichenbach, der mit einem Fraunhofer-Refraktor ausgestattet war. Bessel benutze es zur Erstellung eines Sternverzeichnisses, das die bisher vorhandenen an Fülle und Genauigkeit übertreffen sollte. Ein weiterer, verbesserter Meridiankreis von Adolf Repsold war das letzte große Instrument, das Bessel 1841 für die Sternwarte anschaffte. Diese Instrumente stellten optische und mechanische Spitzenleistungen dar, ebenso wie das 1829 gelieferte Heliometer.

Während ein Meridiankreis – in Verbindung mit einer präzisen Uhr – die Rohdaten zur Koordinatenermittlung der Sterne liefert, werden mit einem Heliometer Relativmessungen vorgenommen, zum Beispiel bei Größenbestimmungen der Sonne, des Mondes und der Planeten sowie der Messung anderer kleiner Winkeldistanzen. Bessel bestellte 1824 ein solches Gerät bei der Werkstatt von Utzschneider und Fraunhofer in München. Nachdem Fraunhofer 1826 verstorben war, reiste Bessel im Folgejahr eigens nach München, da er Utzschneider zunächst wenig Vertrauen entgegenbrachte. Dort besprach er mit ihm und seinen Optikern Merz und Mahler die restlichen Arbeiten, so dass es 1829 geliefert werden konnte. Zur ständigen Benutzung wurde für das Heliometer eigens ein hölzerner Turm auf die Sternwarte gesetzt. Bessel war der erste Astronom, der ein solches Instrument für eine systematische Messreihe einsetzte. Seine wichtigsten Arbeiten zum Heliometer und die damit durchgeführten Untersuchungen fasste er 1841 und 1842 in den Astronomischen Untersuchungen zusammen.

Sternkataloge

Titelblatt der Tabulae Regiomontanae, 1830

Schon vor der Herausgabe der Fundamenta Astronomiae hatte Bessel eine Abhandlung über die Bestimmung der Präzessionskonstanten aus dem Vergleich der Beobachtungsdaten von James Bradley von 1755 und dem italienischen Astronomen Giuseppe Piazzi von 1802 veröffentlicht, für die er von der Preußischen Akademie der Wissenschaften 1813 einen Preis erhielt. Im August 1815 veröffentlichte er anhand der Neuauflage des Sternenkatalogs von Piazzi von 1814 eine verbesserte Abhandlung, in der er für das Jahr 1750 eine Präzession von 50,340499 Bogensekunden pro Jahr angibt, was einem Präzessionszyklus (Platonisches Jahr) von 25745 Jahren entspricht. Aus den von Bessel in der gleichen Abhandlung auf die Jahre 1755 und 1815 reduzierten äquatorialen Koordinaten für den Polarstern resultiert für die Dauer des Zyklus der Präzession ein Wert von 25704 Jahren.

Bessel erarbeitete eine Theorie der Reduktionen mit den zugehörigen Reduktionstermen und erstellte hierzu Tafeln für die astronomische Praxis (Tabulae Regiomontanae) mit der Gültigkeitsdauer 1750 bis 1850. Dieses Werk wurde später von Julius Zech und Jakob Philipp Wolfers weitergeführt. In den Sternkatalogen sind alle Daten auf einen bestimmten Zeitpunkt reduziert. Bessel führte dazu ein fiktives Jahr (Bessel-Jahr) mit der Länge eines tropischen Jahres ein, dessen Beginn er auf den Zeitpunkt setzte, an dem die mittlere Länge der Sonne genau 280° beträgt (Besselsche Epoche). Die zeitabhängigen Terme seiner Reduktionsformeln wurden später Besselsche Tageszahlen genannt.

Die säkulare Veränderung der Positionen von 36 Fundamentalsternen, die Nevil Maskelyne am Royal Greenwich Observatory beobachtet und katalogisiert hatte, konnte Bessel mit großer Zuverlässigkeit für den Zeitraum eines Jahrhunderts (1750–1850) angeben, indem er für diese Sterne die Bradley-Daten aus den Fundamenta Astronomiae sowie selbst gemessene Daten von 1815 und 1825 heranzog. So entstand 1830 mit den Tabulae Regiomontanae der erste Fundamentalkatalog der Astronomie.

Zonenbeobachtungen

Bessel benutzte den Reichenbachschen Meridiankreis zur Erstellung eines Sternverzeichnisses, das die bisher vorhandenen an Fülle und Genauigkeit übertreffen sollte. Er teilte den Himmel in Zonen von jeweils 2 Grad Deklination ein, in denen er systematisch die gefundenen Sterne bis zur 9. Größenklasse beobachtete; das heißt, er maß die Koordinaten für Rektaszension und Deklination. Bessel beschränkte die Beobachtungen zunächst auf Deklinationen von −15° bis +15°, den engeren Bereich um den Himmelsäquator. Diese Region war dadurch interessant, dass in ihr am ehesten die Entdeckung neuer Kleinplaneten zu erwarten war. Später dehnte Bessel den Beobachtungsbereich bis auf +45° Deklination aus. Das Programm, bei dem insgesamt 75.000 Sterne registriert wurden, nahm den Zeitraum von 1821 bis 1833 in Anspruch; die Daten erschienen in den Bänden VII bis XVII der Königsberger Beobachtungen.

Aus den bis 1825 vorliegenden Zonenbeobachtungen fertigte Maximilian Weisse, Leiter der Krakauer Sternwarte, einen Sternkatalog für die knapp 32.000 Sterne von −15° bis +15° Deklination an, der 1846 erschien. Friedrich Georg Wilhelm Struve stellte auf der Grundlage der Daten stellarstatistische Untersuchungen über den räumlichen Aufbau der Milchstraße an, die er als Vorwort zum Weisse-Katalog veröffentlichte.

Die Bessel’schen Zonenbeobachtungen fanden später ihre Fortsetzung in der Bonner Durchmusterung von Argelander, der in der Anfangszeit der Zonenbeobachtungen Bessels Assistent war.

Akademische Sternkarten

Für die astronomische Arbeit ist es hilfreich, die Sternpositionen nicht nur in Listen, sondern auch kartografisch zur Verfügung zu haben. Bessel regte 1825 bei der Preußischen Akademie der Wissenschaften an, das in den zuverlässigen Sternkatalogen gelistete Material durch weitere Beobachtungen aller Sterne bis zur 9. Größe zu ergänzen und in Sternkarten nach einheitlichem Muster zu drucken. Die bisherigen – überdies unvollständigen – Karten erfassten nur Sterne bis zur 7. und 8. Größe. Da die bis dahin entdeckten Asteroiden ebenfalls in dieser Größenordnung lagen, war zu erwarten, dass etwaige unentdeckte Planeten noch kleiner sein mussten. Bessels Schüler Carl August Steinheil fertigte ein Musterblatt an, das Bessel zusammen mit einer Arbeitsanleitung an die Akademie sandte. Damit das Projekt wegen des enormen Umfangs in überschaubarer Zeit fertig gestellt werden konnte, vergab die Berliner Akademie die Arbeitsaufträge für die einzelnen Blätter an verschiedene in- und ausländische Beobachter, wozu ambitionierte Amateure wie Karl Ludwig Hencke gehörten. Dieses Unternehmen stellte somit ein frühes Beispiel für eine gelungene internationale Kooperation auf wissenschaftlichem Gebiet dar. Bessel nahm wegen seiner anderen laufenden Arbeitsprogramme nicht an der Projektdurchführung teil. Seine ehemaligen Schüler Argelander, Steinheil und Luther erarbeiteten einzelne Blätter, ebenso Harding, sein Göttinger Kollege und Vorgänger in Lilienthal. Bessel täuschte sich anfangs über den Zeitbedarf; und die Berliner Akademischen Sternkarten lagen erst 1859 vollständig vor.

Weitere astrometrische Arbeiten

Bessel maß die Koordinaten zahlreicher Plejaden-Sterne und wies die Eignung dieses Sternhaufens zur Bestimmung der Präzision astronomischer Beobachtungsinstrumente nach.

Weiterhin benutzte Bessel das Heliometer zur Beobachtung von Doppelsternen. 1833 publizierte er einen kleinen Katalog mit relativen Distanzen und Positionswinkeln von 38 Objekten. Die gleichen Sterne wurden nach Verabredung von Struve in Dorpat durch Mikrometermessungen mit einem ebenfalls von Fraunhofer geschaffenen Refraktor gemessen, woraus sich Rückschlüsse auf die Messgenauigkeit beider Instrumente ergaben.

Bessel führte mit dem neuen Repsoldschen Meridiankreis wegen seiner nachlassenden Gesundheit nur noch wenige Arbeiten durch, insbesondere eine Neubestimmung der Deklinationen der Fundamentalsterne. Die Reduktion der Daten übertrug er testamentarisch an seinen Observator August Ludwig Busch und an Adolph Cornelius Petersen, Observator an Schumachers Sternwarte in Altona. Der Tod beider Astronomen verhinderte die Beendigung der Arbeit; die Daten wurden schließlich von Eduard Luther 1856 veröffentlicht.

Kosmische Entfernungen

Prinzip der Sternparallaxe

Eigenbewegung von 61 Cygni im Zeitraum von fünf Jahren

Parallaxenmessung eines Sternes mit Eigenbewegung

Als Bessels Pionierarbeit gilt die erste zuverlässige Entfernungsbestimmung eines Fixsterns durch Messung seiner jährlichen Parallaxe. Schon Kopernikus und Kepler hatten erkannt, dass im Rahmen des heliozentrischen Systems ein Parallaxeneffekt auftreten müsste: Nahe gelegene Sterne müssten vor dem Hintergrund entfernterer Sterne infolge der jährlichen Erdbahn um die Sonne eine periodische Ortsveränderung zeigen. Trotz intensiver Suche konnte dieser Effekt bis zum Beginn des 19. Jahrhunderts nicht eindeutig nachgewiesen werden. 1802 schätzte Johann Hieronymus Schroeter den oberen Grenzwert der Parallaxen für die nächsten Sterne recht zuverlässig mit 0,75 Bogensekunden.

Auch Bessel stellte sich dieser Herausforderung, die aus drei Teilproblemen bestand: Es musste

1. ein dem Sonnensystem möglichst nahe gelegener Stern gefunden werden, der einen hinreichend großen Parallaxenwert versprach,
2. die Messung wegen der Kleinheit des Effekts mit höchster Präzision durchgeführt werden und
3. der Parallaxenwert aus den Beobachtungsdaten herausgerechnet werden, da „nahe“ Sterne für irdische Beobachter hohe Eigenbewegungen besitzen.

Den Astronomen war klar, dass für eine Parallaxenbestimmung bei den damaligen technischen Möglichkeiten nur sehr wenige Sterne in der Nähe des Sonnensystems in Frage kamen. Beim Vergleich des Bradley-Katalogs mit anderen Sternkatalogen stellte Bessel fest, dass der Stern 61 Cygni (Sternbild Schwan) die größte Eigenbewegung aller gemessenen Sterne aufweist. Des Weiteren fand er heraus, dass es sich um einen physischen Doppelstern handelt, für den er die Umlaufzeit um den gemeinsamen Schwerpunkt ermittelte. Der relativ große Winkelabstand der beiden Komponenten von 61 Cygni sprach ebenso für eine große Nähe zum Sonnensystem wie seine große Eigenbewegung, so dass er dieses lichtschwache System mit der scheinbaren Helligkeit von 4,8 mag als aussichtsreiches Objekt auswählte, das überdies als Zirkumpolarstern fast ganzjährig beobachtet werden konnte. Bessel arbeitete nach dem Prinzip der relativen Parallaxenmessung, das von Galileo Galilei 1632 in seinem Dialog über die beiden hauptsächlichen Weltsysteme vorgeschlagen worden war: Er maß nicht die absoluten Sternpositionen, sondern die Positionsveränderungen von 61 Cygni relativ zu zwei scheinbar benachbarten Vergleichssternen, von denen eine weit größere Entfernung angenommen wurde. Die kreuzförmige Lage dieser zwei Sterne erlaubte, sie beide mit dem Mikrometerokular genau zur Mitte des Doppelsternsystems einzumessen, wofür sich das Heliometer ideal eignete.

Wegen der großen Eigenbewegung dieses Schnellläufers am Sternenhimmel genügte es nicht, die Positionen zweimal in halbjährlichem Abstand zu messen. Erforderlich war vielmehr eine mindestens einjährige Messreihe, aus der die Parallaxe herauszurechnen war. Bessel begann die Messreihe im August 1837 und beendete sie im Oktober 1838. Er ermittelte den Parallaxenwert von 0″,3136 bei einem mittleren Fehler von 0″,0202. Als anschaulichen Größenvergleich für die Distanz von 61 Cygni berechnete Bessel „die Zeit, welche das Licht gebraucht, um diese Entfernung zu durchlaufen“, zu 10,28 Jahren. Der bislang (2020) genaueste Parallaxenwert für 61 Cygni wurde vom Weltraumteleskop Gaia mit 0″,28615 ± 0″,00006 gemessen, was einer Distanz von 11,4 Lichtjahren entspricht.

Königsberger Sternwarte mit Heliometerturm 1829 (Nordseite)

Struve hatte schon 1835 in Dorpat begonnen, die Parallaxe der Wega (Sternbild Leier) mit der differentiellen Methode an seinem Fraunhofer-Refraktor zu bestimmen, und 1837 vorläufige, noch unzuverlässige Werte vorgelegt. Der königliche Astronom Thomas James Henderson hatte in den Jahren 1832/1833 in Kapstadt das Doppelsternsystem Alpha Centauri (Sternbild Zentaur) mit einem Durchgangsinstrument beobachtet und publizierte 1839 in Edinburgh einen Parallaxenwert, den er anders als Struve und Bessel direkt aus den Koordinaten abgeleitet hatte. In einer neueren Studie konnten die Werte der drei Forscher im Wesentlichen reproduziert werden. Es zeigte sich jedoch, dass Struve und Henderson den Einfluss ihrer Messfehler unterschätzt hatten. Bessels Abweichung vom heutigen Messwert scheint sich hauptsächlich durch den von ihm angenommenen Wert für die Temperaturkorrektur erklären zu lassen. Diese drei Forscher waren freundschaftlich miteinander verbunden. Bessel wurde durch Struves erfolgversprechende Untersuchungen an der Wega ermuntert, es selbst mit einem anderen Stern zu versuchen, und in ihrem Schriftwechsel informierten sie sich über Ergebnisse. Es gab weder zwischen ihnen noch mit Henderson einen Prioritätsstreit, dieser wurde erst Jahrzehnte später von Wissenschaftshistorikern konstruiert.

Mit ihren Ergebnissen hatten die Astronomen nicht nur die Vorstellung über die kosmischen Größenordnungen erweitert, sondern auch nach der 1728 von James Bradley entdeckten jährlichen Aberration einen zweiten empirischen Beleg zur Stützung des heliozentrischen Systems gewonnen; das heliozentrische Weltbild war allerdings – bedingt durch seine Leistungsfähigkeit – zur Zeit Bessels längst nicht mehr umstritten.

„Unsichtbare“ Objekte

Neptun

Mit den genaueren Sternkatalogen und -karten standen zur Zeit Bessels die Mittel zur präzisen Bahnbestimmung schnell beweglicher Himmelskörper (Planeten, Kometen) zur Verfügung. Dabei erwies sich der von Wilhelm Herschel 1781 entdeckte Uranus als schwieriges Objekt, weil seine beobachtete Bahn nicht mit himmelsmechanischen Berechnungen in Einklang zu bringen war.

Bessels Versuch, das Problem mit einer Modifizierung des Gravitationsgesetzes zu lösen, schlug fehl; er verzichtete auf eine Publikation seiner Vorarbeiten und äußerte schon 1828 die Meinung: „Ich glaube an einen Planeten über Uranus.“ Ab 1837 ließ er seinen Studenten Wilhelm Flemming (1812–1840) die Uranusbahn neu berechnen. Dessen früher Tod und Bessels eigene Krankheit verhinderten eine Fortführung des Projekts. Als jedoch Urbain Le Verrier und John Couch Adams die vermutliche Bahn dieses Himmelskörpers, des Neptuns, berechnet hatten, konnte er von Johann Gottfried Galle nach Le Verriers Positionsangaben am 23. September 1846 an der Berliner Sternwarte gefunden werden. Galle benutzte dazu ein schon gedrucktes, jedoch noch unveröffentlichtes Blatt der von Bessel initiierten Berliner Akademischen Sternkarten.

Weiße Zwerge

Sirius A und B (Sirius B im Verhältnis zu groß dargestellt)

Bei der Analyse der Eigenbewegungen der kosmischen Schnellläufer Sirius (Sternbild „Großer Hund“) und Prokyon (Sternbild „Kleiner Hund“) entdeckte Bessel jeweils eine langperiodische Abweichung von der geradlinigen Bewegung; sein Verfahren ist noch gegenwärtig bei der Analyse von Weltraumteleskopdaten in Anwendung. Zur Deutung dieses zunächst unerklärlichen Effekts postulierte er 1844 für beide Sterne die gravitative Einwirkung eines bislang unerkannten Begleitsterns. Die seit Christian Mayer (1779) bekannten Doppelsternsysteme bestanden durchweg aus zwei sichtbaren Komponenten. Doch Bessel meinte, dass auch dunkle, nichtleuchtende Himmelskörper Wirkungen auf die Sternpositionen ausüben könnten. Dieses zunächst umstrittene Postulat wurde erst anerkannt, als sein Königsberger Nachfolger Christian August Friedrich Peters 1851 den genauen Wert der Abweichung für Sirius berechnet und 1862 Alvan Graham Clark den Begleitstern „Sirius B“ gefunden hatte. Er gehört mit der scheinbaren Helligkeit von 8,5 mag, aber vergleichsweise großer Masse zu den Weißen Zwergen und ist das erste entdeckte Exemplar seiner Gattung. 1896 entdeckte John Martin Schaeberle den Weißen Zwerg Prokyon B. Wegen der großen Leuchtkraft von Sirius A (mit −1,46 mag der hellste Stern am Nachthimmel) und einer zu seiner Zeit ungünstigen geometrischen Konstellation konnte Bessel den Begleitstern nicht sehen.

Bessel erkannte sofort die Tragweite seiner Sirius-Messungen. Die von ihm selbst in den Fundamenta Astronomiae bis zur Perfektion ausgearbeitete Methode, die Sternörter auf einen bestimmten Zeitpunkt zu reduzieren, musste nun für ungenau gelten, wenn der Einfluss dieser systematischen Schlingerbewegungen einiger Sterne nicht berücksichtigt wurde.

Die Polbewegung

Bessels Arbeitszimmer (Reproduktion einer Daguerreotypie)

Die Polhöhe, die den Winkelabstand des nördlichen Himmelspols zum Horizont und damit die geografische Breite des Beobachtungsortes angibt, galt bis ins 19. Jahrhundert für einen bestimmten Ort als unveränderlich. Bessel erörterte 1818 die theoretische Fragestellung, inwieweit sich Massenverlagerungen im Innern der Erde oder auf deren Oberfläche, etwa durch den Transport von Handelsprodukten, auf die Polhöhe auswirken könnten; diese Ursache konnte er wegen der Kleinheit des Effekts ausschließen.

Schon im 18. Jahrhundert entwickelte Leonhard Euler eine Theorie des Kreisels und leitete für die Erde als einen angenommenen starren Körper, der nicht völlig kugelsymmetrisch ist, eine Kreiselbewegung mit einer Phase von etwa 300 Tagen ab. Für die rotierende Erde konnte diese postulierte Bewegung zunächst nicht astronomisch verifiziert werden.

In den Jahren 1842 bis 1844 kontrollierte Bessel die Polhöhe von Königsberg mit dem neuen Meridiankreis von Adolf Repsold. Im Juni 1844 teilte er Alexander von Humboldt brieflich mit, dass er eine systematische Veränderung der Polhöhe von 0,3 Bogensekunden entdeckt habe. Als Grund für diese Bewegung nahm Bessel „innere Veränderungen des Erdkörpers“ an. In den 1880er Jahren konnte Karl Friedrich Küstner mit ausgedehnten Untersuchungen den Effekt der Polbewegung verifizieren. Seth Carlo Chandler ermittelte für die Bewegung eine Periode von ungefähr 430 Tagen. Bessels späterer Königsberger Nachfolger Erich Przybyllok erklärte nach einer erneuten Datenauswertung Bessel zum „Entdecker der Polhöhenschwankungen“. Eine neue präzise Analyse der Bessel’schen Daten ergab, dass aus ihnen eine signifikante Polbewegung noch nicht zuverlässig abgeleitet werden konnte. Bessel selbst hatte seinen „Verdacht gegen die Unveränderlichkeit der Polhöhen“ Humboldt gegenüber als „noch unreif“ bezeichnet und nichts darüber publiziert; seine Krankheit hinderte ihn an weiterführenden Untersuchungen.

Die „Persönliche Gleichung“

Sternwarte auf dem Butterberg am westlichen Wall von Königsberg (Zeichnung von August Behrendsen, 1846)

Beim Austausch ihrer Daten erkannten die Astronomen zu Beginn des 19. Jahrhunderts, dass die Beobachtungen gleicher Himmelsobjekte an verschiedenen Sternwarten zu unterschiedlichen Resultaten führten, die sie zunächst auf die unterschiedlichen Bauarten der verwendeten Geräte zurückführten, später auch auf die „Geschicklichkeit“ der Beobachter. Bessel vertrat seit 1818 die Ansicht, dass die Person des Beobachters einen Einfluss auf die Messdaten habe und dieser zu den zufälligen Fehlern der Messreihe zu rechnen sei.

Im Jahr 1821 begann er systematische Untersuchungen, in denen er bei gemeinschaftlichen Beobachtungen mit verschiedenen Astronomen das Ausmaß der Abweichungen festzustellen suchte, da er nun nicht mehr von zufälligen, sondern von konstanten Abweichungen ausging. Er kam zu dem Schluss, dass „kein Beobachter sicher sein kann, absolute Zeitmomente sicher anzugeben“. Besonders nachteilig wären Messprogramme mit verschiedenen Beobachtern, deren Daten schließlich zu einer Messreihe „vermischt“ würden, was zu seiner Zeit an den Sternwarten, auch in Königsberg, durchaus üblich war. Bessel gilt damit als Entdecker des später als Persönliche Gleichung bekannt gewordenen Phänomens.

Er stellte fest, dass die Zeitdifferenzen zwischen den Beobachtern längerfristig keineswegs konstant sind, wie er zunächst vermutet hatte, und fasste sie schließlich doch als zufällige Fehler auf. Weil schwer quantifizierbar, fand die Persönliche Gleichung in die astronomischen Auswertungspraxis nur zögernd Eingang; Bessel versuchte lediglich, ihren Einfluss so gering wie möglich zu halten.

Die Bessel’schen Versuche zur Bestimmung der persönlichen Reaktionszeit wurden erst Jahrzehnte später von der entstehenden Experimentellen Psychologie aufgegriffen und weitergeführt, vor allem durch Wilhelm Wundt.

Zur Zeit der Entdeckung der Persönlichen Gleichung untersuchte der Königsberger Philosoph und Pädagoge Johann Friedrich Herbart Möglichkeiten einer Quantifizierung der menschlichen Wahrnehmung. Die von ihm dazu formulierten mathematischen Gleichungen entwickelte er in Zusammenarbeit mit Bessel.

Mathematik

Bessel als „Angewandter Mathematiker“

Bessel steht in der Tradition jener Forscher, deren mathematische Tätigkeit sich aus der Bearbeitung naturwissenschaftlicher und technischer Probleme begründete. Die Mathematik entwickelte sich erst zu Beginn des 19. Jahrhunderts zu einer eigenständigen wissenschaftlichen Disziplin im akademischen Betrieb; in der Reformzeit richteten die preußischen Universitäten erstmals reine Mathematik-Professuren ein. In der damals beginnenden Aufspaltung in reine und angewandte Mathematik sah sich Bessel als Vertreter der letzteren. Die Astronomie betrachtete Bessel immer als sein Hauptarbeitsgebiet, das ihn gelegentlich zur Beschäftigung mit mathematischen und physikalischen Themen motivierte. Als ihn August Crelle, der Herausgeber des Journals für die reine und angewandte Mathematik, um Mitarbeit an seiner Zeitschrift bat, lehnte Bessel ab mit den Worten: „Allein Sie wissen, dass meine Thätigkeit ausschließlich der Astronomie gewidmet ist, dass selten Zeit übrig bleibt, etwas Mathematisches zu treiben, außer wenn es in unmittelbarer Verbindung mit astronomischen Geschäften steht.“

Bessels Leistungen lagen darin, die Probleme auf zweckmäßige Ansätze zurückzuführen und die Berechnungen so darzulegen, dass sie zur unmittelbaren Anwendbarkeit geeignet waren. Er formte die Gleichungen so weit um, dass sie eine möglichst bequeme Rechnung erlaubten, und unterstützte dies durch zahlreiche Hilfstafeln, die er seinen Schriften beifügte.

Fehlerrechnung

Der Umgang mit großen Datenmengen machte eine konsequente Fehleranalyse unumgänglich. Von Bessel stammt die Klassifizierung in zufällige und systematische Beobachtungsfehler. Bessel bewies, dass die zufälligen Fehler einer Messung, wenn sie von zahlreichen Ursachen abhängen, weitgehend dem Fehlerverteilungsgesetz gehorchen, das Gauß in seiner Fehlertheorie postuliert hatte. Er vereinfachte die Anwendung der Methode der kleinsten Quadrate.

Auf Bessel geht eine grundlegende Beziehung der mathematischen Statistik zurück. Die Varianz einer Stichprobe vom Umfang n erhält im Nenner den Term (n − 1), der als Bessel-Korrektur bezeichnet wird, und wird dadurch zur erwartungstreuen Schätzfunktion für die Varianz der Grundgesamtheit dieser Stichprobe.

Bessel-Funktionen

80-Pf-Sondermarke der Deutschen Bundespost (1984) mit grafischer Darstellung von Bessel-Funktionen

Bei der Beschäftigung mit der Kepler-Gleichung zur Berechnung von Planetenbahnen sowie der Analyse planetarischer Störungen entwickelte Bessel die Funktion des Radiusvektors in eine Reihe, für deren Koeffizienten er erstmals spezielle Hilfsfunktionen in Integraldarstellung formulierte. Deren Untersuchung zeigte ihm, dass es sich um ein eigenes System von Funktionen handelte, zwischen denen er Rekursions- und Symmetriebeziehungen herausarbeitete sowie Aussagen über die Verteilung der Nullstellen ableiten konnte. In Würdigung der Bessel’schen Arbeiten bezeichnete Oskar Schlömilch diese Funktionen 1857 als Bessel-Funktionen. Schon im 18. Jahrhundert waren die Mathematiker Daniel Bernoulli, Euler und Lagrange auf Funktionen dieses Typs gestoßen, und etwa zeitgleich mit Bessel hatten Fourier und Poisson Integraldarstellungen für diese gegeben. Nach Bessel sind die von ihm gefundene lineare Differentialgleichungen zweiter Ordnung benannt, deren Lösungen die Bessel-Funktionen darstellen; der zugehörige Differentialoperator heißt Bessel-Operator.

Die Bessel-Funktionen sind eine Klasse der Zylinderfunktionen; sie spielen bei der mathematischen Beschreibung zahlreicher physikalischer Phänomene eine wesentliche Rolle, wie zum Beispiel bei zweidimensionalen Schwingungen, der Wärmeleitung in festen Körpern oder der Röntgenstrukturanalyse von helicalen Molekülen wie zum Beispiel der DNS. Astronomische Bedeutung hat die mit Bessel-Funktionen beschreibbare Lichtbeugung, die das Auflösungsvermögen der Teleskope begrenzt.

Die Bessel-Funktionen sind namensgebend für einige technische Nutzungen. Als Bessel-Filter wird in der Regelungstechnik ein Typ analoger Filter bezeichnet, der ein optimales Übertragungsverhalten von Rechtecksignalen garantiert. Der Bessel-Strahl ist ein Laserstrahl mit einer Art der Lichtausbreitung, die durch besondere Formstabilität und „Selbstheilung“ gekennzeichnet ist, wodurch sich die Form des Strahls nach Kontakt mit einem Hindernis regeneriert. Bessel-Strahlen werden zum Beispiel bei Optischen Pinzetten und in der höchstauflösenden Mikroskopie verwendet.

Sonstige Leistungen in der Mathematik

Zur Lösung seiner Berechnungen musste Bessel ausgedehnte Näherungsrechnungen durchführen, bei denen er die Funktionen meist in Reihen entwickelte. Die Suche nach geeigneten trigonometrischen Reihen und die Bestimmung ihrer Koeffizienten waren mehrfach Gegenstand eigener Untersuchungen. Er fand eine Darstellung eines trigonometrischen Polynoms n-ten Grades, bei welcher sich für ein gegebenes n durch Hinzufügen neuer Summanden die bisher berechneten Koeffizienten nicht mehr ändern, so dass sich mit dieser Approximation die Genauigkeit beliebig steigern lässt. Bessel untersuchte die Güte der Approximation durch die Summenbildung unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate und gelangte zu einem Kriterium, das in der Funktionalanalysis als Besselsche Ungleichung bezeichnet wird.

Aus seinen Reduktionsberechnungen resultiert die in der numerischen Mathematik angewendete Besselsche Interpolationsformel.

Zu Beginn seiner Zeit in Königsberg, als ihm wegen der noch unfertigen Sternwarte die Beobachtungsmöglichkeiten fehlten, erarbeitete Bessel zwei Studien zur reinen Mathematik. Die erste betraf den Integrallogarithmus, der eine Schätzfunktion für die Anzahl der Primzahlen darstellt. Bessel lieferte durch geeignete Reihenentwicklungen einen Fortschritt in der numerischen Berechnung der Funktionswerte. In der zweiten Arbeit beschäftigte sich Bessel mit einer Theorie des Mathematikers Christian Kramp über die Fakultäten, die er verbesserte und erweiterte. Über beide Probleme tauschte sich Bessel mit Carl Friedrich Gauß brieflich aus, der sich ebenfalls damit beschäftigte und die Arbeiten verallgemeinernd weiterführte.

Bessel befasste sich mehrfach mit Problemen der Elementargeometrie. Unter anderem lieferte er einen Beweis für den Satz von Pascal sowie eine Lösung der Pothenotschen Aufgabe (Rückwärtsschnitt).

Schon in seinem ersten Königsberger Jahrzehnt befasste sich Bessel mit grundsätzlichen Fragen der mathematischen Auswertung geodätischer Daten. Damit legte er eine Grundlage für die Auswertungstätigkeit bei der von ihm ab 1830 geleiteten Ostpreußischen Gradmessung und bei der Bestimmung des mittleren Erdellipsoids.

Geodäsie

Die ostpreußische Gradmessung

Die Dreieckspunkte I. Ordnung der Trigonometrischen Abtheilung der Königlich Preußischen Landesaufnahme

Bis zum 19. Jahrhundert war es üblich, dass Astronomen großräumige Landesvermessungen ausführten – wegen der teilweise ähnlichen Messverfahren, der umfangreichen mathematischen Auswertungen und der Einarbeitung astronomischer Daten. Auf eigene Initiative unternahm Bessel im Jahre 1817, assistiert von Gotthilf Hagen, eine kleinere Vermessung in der Region Königsberg, um die Genauigkeit der früheren Schroetterschen Landesaufnahme einer Prüfung zu unterziehen, womit er die Unvollkommenheit der angewandten Methoden aufdeckte.

1830 ließ sich Bessel die Leitung der Vermessung Ostpreußens übertragen, deren eigentliches Ziel darin bestand, die Müfflingsche Triangulation der westlichen Landesteile Preußens mit jenem Netz zu verbinden, das General Tenner in den baltischen Provinzen des Russischen Reiches gemessen hatte. Beim klassischen Verfahren der Triangulation müssen die Lagebeziehungen weit entfernter Punkte zueinander durch Winkelmessung mittels Theodolit bestimmt werden. Zur praktischen Durchführung konnte Bessel auf die Unterstützung der preußischen Armee zurückgreifen, die für Vermessung und Kartografie zuständig war. Als überaus erfolgreich gestaltete sich die Zusammenarbeit mit dem damaligen Hauptmann Johann Jacob Baeyer; die Auswertung ihrer Feldmessungen aus den Jahren 1832 bis 1835 erschien 1838.

Zwei hintereinander gestellte Basisapparate nach dem Bessel-Prinzip

Schwieriger als die Winkelmessung gestaltete sich vor der Erfindung optoelektronischer Geräte die Streckenmessung. Die Länge mindestens einer Dreiecksseite musste bekannt sein, war aber über Dutzende Kilometer nicht genau messbar. Als Lösung wurde ein Basisvergrößerungsnetz angelegt, mit dem – ausgehend von einer kurzen, sehr genau vermessenen „Basis“ – die Länge einer Hauptdreiecksseite bestimmt wurde. Zur Streckenmessung ließ Bessel nach eigenen Vorstellungen zwei Basisapparate anfertigen und bestimmte damit vom 11. bis 16. August 1834 nordwestlich von Königsberg zwischen den Orten Mednicken und Trenk mit äußerster Genauigkeit eine Grundlinie, die 1822,330 m lang war. Im Gegensatz zu anderen Gradmessungen, bei denen zwecks hoher Genauigkeit wesentlich längere Grundlinien gemessen wurden, wählte Bessel eine vergleichsweise kurze Strecke, die er zur Verbesserung der Messgenauigkeit dreimal messen ließ. Sein Basisapparat wurde in den nächsten Jahrzehnten zum Standardgerät der Längenmessung in der Geodäsie; in der Preußischen Landesaufnahme blieb er bis 1914 in Gebrauch.

Dieses Projekt bildete als Verbindungstriangulation das letzte Glied einer durchgehenden Vermessungskette von Spanien bis zum nördlichen Eismeer. Bessel gestaltete die Arbeit von vornherein als eigenständige Gradmessung, bei der die Koordinaten einiger Messpunkte durch astronomische Messungen unabhängig voneinander mit größtmöglicher Genauigkeit bestimmt werden. Bei der ostpreußischen Gradmessung waren das der südliche Endpunkt der Kette in Trunz bei Elbing und der nördliche bei Memel sowie die Königsberger Sternwarte. Bessel entwickelte dafür ein Verfahren zur Ausgleichung unvollständiger Richtungssätze, wodurch die Notwendigkeit entfiel, von einem Triangulationspunkt alle Zielpunkte nahezu gleichzeitig zügig zu beobachten; die langen Wartezeiten auf atmosphärisch günstige Beobachtungslagen mit klarer Sicht wurden dadurch erheblich verringert. Als Ergebnis konnte Bessel die Abstandslänge eines Breitengrads in der Lage Ostpreußens berechnen.

Die Genauigkeit der Bessel’schen Arbeit machte die Ostpreußische Gradmessung zum Vorbild und Ausgangspunkt einer Serie weiterer Triangulationen in Preußen und anderen deutschen Staaten. Seine Auswertungspraxis blieb bis in die 1870er Jahre maßgebend, als sie durch die einfachere Methode von Oskar Schreiber ersetzt wurde. Das Projekt einer Mitteleuropäischen Gradmessung wurde später von Johann Jacob Baeyer verwirklicht.

Die Erdfigur

Als weiterführendes Ergebnis des Projekts gelang es Bessel 1837, die Dimensionen der Erdfigur zu bestimmen. Aus den Resultaten der ostpreußischen und neun weiterer, weltweit verteilter Gradmessungen konnte er die Maße eines mittleren Rotationsellipsoids ableiten, das allen Messungen bestmöglich nahe kommt. Ein in der französischen Gradmessung (1792–1798) im Jahr 1841 entdeckter Fehler nötigte Bessel, diese neu zu berechnen, um damit seine Werte zu korrigieren. Er ermittelte die Länge des Erdmeridianquadranten, des Abstands des Pols vom Äquator, zu 10.000,565 km, den Äquatorradius zu 6377,397 km und die Abplattung zu 1/299,15.

Das Bessel-Ellipsoid diente bis in die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts als Referenzellipsoid für die Landesvermessung und die topografischen Karten in Deutschland, Österreich, Ungarn und zahlreichen anderen Staaten. In Deutschland wurde es als Bezugsfläche des Deutschen Hauptdreiecksnetzes (DHDN 1990) verwendet. Genauere Werte konnten erst durch die moderne Satellitengeodäsie gewonnen werden.

Es war Bessel bewusst, dass die beste Anpassung der geodätischen Messergebnisse für die Erde weder die Form der Kugel noch die des Rotationsellipsoids ist. Als „geometrische Oberfläche“ der Erde bezeichnet er im Gegensatz zur physischen Oberfläche diejenige Fläche, auf der die Schwerkraft in allen Teilen senkrecht steht; sie ist für Bessel in der völlig ruhigen Oberfläche des Meeres realisiert. Damit nahm er begrifflich das Geoid als Niveaufläche und idealisierten Erdfigur vorweg.

Physik

Experimente zur Gravitation

Bessel beschäftigte sich zwei Jahrzehnte lang mit physikalischen Untersuchungen, die in enger Beziehung zu seinen Hauptaktivitäten in der Astronomie und Geodäsie standen. Die zentrale Bedeutung der Gravitation für die Astronomie veranlasste ihn, den Gültigkeitsbereich des Gravitationsgesetzes experimentell nachzuprüfen. Wie für andere Physiker vor ihm war für Bessel ein Pendel das geeignete Gerät. Er entwarf dazu einen Pendelapparat nach dem Prinzip des Fadenpendels, das er von dem Hamburger Mechaniker Johann Georg Repsold bauen ließ.

Neuartig an diesen Untersuchungen war die Art, den Einfluss der Luft auf die Messungen zu berücksichtigen. Vor Bessels Untersuchungen wurde lediglich der hydrostatischen Effekt des Luftwiderstandes betrachtet, der die Amplitude der Schwingung herabsetzt. Bessel behandelte erstmals das hydrodynamische Phänomen, dass durch die mitschwingende Luft das Trägheitsmoment des Pendels vergrößert und damit die Dauer der Schwingung beeinflusst wird.

Da sein Pendelapparat mit dem Fadenpendel nur schwer transportierbar war, entwarf Bessel für den mobilen Einsatz ein Reversionspendel, welche sich „durch Neuheit und Originalität“ auszeichnete. Später produzierte Adolf Repsold Geräte dieses Typs in seiner Firma A. Repsold & Söhne.

Pendelmessungen

Bessels Pendelapparat

Die erste große physikalische Untersuchung betraf die Bestimmung der Pendellänge. Nach der Pendelgleichung hängt die Schwingungsdauer eines Pendels nur von seiner Länge und dem örtlichen Wert der Schwerkraft ab. Dementsprechend versuchte Bessel in den Jahren 1825 bis 1827 zunächst, die genaue Länge eines Pendels mit der Halbschwingungsdauer von einer Sekunde unter Berücksichtigung aller unvermeidlich verbliebenen apparatetechnischen Fehlerquellen zu ermitteln. Für den Ort der Königsberger Sternwarte erhielt er als Länge des Sekundenpendels den Wert von 440,8147 Pariser Linien (= 994,390 mm), auf den Meeresspiegel reduziert von 440,8179 Linien (= 994,397 mm).

Mit seinem zweiten Forschungsprojekt, das er mit dem Pendelapparat in Angriff nahm, knüpfte Bessel an Versuchsreihen von Isaac Newton zum Gravitationsgesetz an. Die Forschungen zum Uranusproblem hatten ihn zeitweise an der Gültigkeit des Gravitationsgesetzes in seiner bisherigen Form zweifeln lassen. Bei der experimentellen Überprüfung des Gesetzes verfolgte er insbesondere für die Fragestellung, ob die Art des Materials der sich anziehenden Körper einen Einfluss ausübt. Dazu brachte er Proben aus unterschiedlichen Materialien an dem Pendel an, unter anderem kosmische Materie aus Meteoritenmaterial. Als Resultat konnte Bessel die Materialunabhängigkeit der Gravitationskraft mit einer um mehrere Zehnerpotenzen größeren Genauigkeit als Newton sicherstellen.

Damit leistete er einen wichtigen Beitrag zur Aufstellung des Äquivalenzprinzips der Gleichwertigkeit von träger und schwerer Masse. Erst die Experimente von Loránd Eötvös, einem Schüler von Franz Neumann, konnten die Genauigkeit am Ende des 19. Jahrhunderts weiter steigern.

Bessel ließ seinen letzten Schüler Hermann Westphalen in seiner Dissertation durch Auswertung sämtlicher vorliegenden Beobachtungsdaten des Halleyschen Kometen die Frage überprüfen, ob dessen Bahn ausschließlich mit dem Gravitationsgesetz begründbar ist oder ob – wie es zum Beispiel Encke tat – zusätzliche andere Kräfte postuliert werden müssten; Westphalen konnte die alleinige Wirksamkeit des Gravitationsgesetzes bestätigen.

Das preußische Längenmaß

Eine praktische Anwendung der Pendelmessungen ergab sich durch das Bedürfnis, das Längenmaß gesetzlich festzulegen. Der Preußische Fuß wurde 1816 definitorisch an das französische Längenmaß gekoppelt (1 Fuß = 139,13 Pariser Linien). Der Preußischen Akademie der Wissenschaften oblagen die Anfertigung eines praktisch unveränderlichen Urmaßes und die Herstellung von Kopien desselben. Außerdem sollte sichergestellt werden, dass dies Urmaß jederzeit reproduziert werden konnte.

Friedrich Wilhelm Bessel 1839 (Porträt von Christian Albrecht Jensen)

Als das englische Yard in den frühen 1820er Jahren zur Länge des Sekundenpendels in London ins Verhältnis gesetzt wurde, beauftragte die Preußische Akademie ihr Mitglied Johann Georg Tralles mit einem analogen Projekt für Preußen. Tralles fuhr nach London, um sich über die dortigen Verfahren zu informieren, verstarb jedoch dort unerwartet. Die Akademie bot Bessel die Weiterführung des Projekts an, der seinerseits auf der Verwendung des eigenen Pendelapparats bestand und die Anwendung des Reversionspendels von Henry Kater wegen mangelnder Genauigkeit ablehnte. Daraufhin schob die Akademie das Problem zunächst auf die lange Bank, bis schließlich Bessel 1833 den Auftrag doch und zu seinen Bedingungen erhielt. Im Jahre 1835 bestimmte er an der Berliner Sternwarte die breitenabhängige Länge des Sekundenpendels für Berlin (440,739 Linien) und koppelte damit die Länge des Urmaßes direkt an die Länge des Pendels.

Für Bessel war es von großer Bedeutung, dass er für die gesetzliche Maßeinheit die Möglichkeit der jederzeitigen Reproduktion eröffnet hatte. Er ließ das Urmaß (und mehrere Kopien) nach eigenen Plänen anfertigen; dieses galt als die beste damalige Maßverkörperung. Der Bessel’sche Maßstab erhielt am 10. März 1839 in Preußen Gesetzeskraft und machte eine vorige Regelung von 1816 obsolet. Durch die Zusammenarbeit mit Heinrich Christian Schumacher wurde es ebenfalls in Dänemark als Grundmaß eingeführt. Den Pendelapparat lieh er an Schumacher aus, und in Schloss Güldenstein führten sie im Sommer 1830 gemeinsam Pendelversuche durch. Bessel stand in einem intensiven wissenschaftlichen Austausch mit seinem Schüler Carl August von Steinheil, der als Mitarbeiter der Bayerischen Akademie der Wissenschaften ab 1836 mit der Regulierung des bayerischen Maßwesens beauftragt war.

Dem metrischen Längenmaß stand Bessel völlig ablehnend gegenüber. Er kritisierte daran, dass man zwar ein Naturmaß, die Länge des Erdquadranten, als Bezugsgröße definiert hatte, dessen Größe aber nur durch Teilmessungen bestimmt und im Übrigen durch Berechnung erlangt hatte. Weiterhin habe man wegen der fehlerbehafteten Messungen per Dekret eine konkrete Länge als Normal definiert und sei damit vom selbst gesteckten Ziel, das Meter an ein Naturmaß zu binden, abgewichen.

Da die verwirrende Vielfalt verschiedener Maßsysteme in den europäischen Ländern und deutschen Territorien Handel, Verkehr und technische Entwicklung immer stärker behinderte, wurden zahlreiche Initiativen zur Vereinheitlichung ergriffen. Innerhalb Deutschlands vertrat Bessels ehemaliger Mitarbeiter Gotthilf Hagen 1849 vor der Nationalversammlung und in späteren Kommissionen die preußische Position, die auf Einführung des preußischen Fußes als allgemeines Längenmaß gerichtet war, wobei er seine gegen das Meter gerichtete Argumentation weitestgehend auf die Bessel’schen Ansichten stützte. Gegen die praktischen Vorteile des Meters, die die süddeutschen Staaten betonten, konnte sich das preußische Maß trotz seiner besseren wissenschaftlichen Definition nicht durchsetzen, so dass 1868 im Norddeutschen Bund per Gesetz das Meter als gesetzliche Einheit beschlossen und am 1. Januar 1872 im Deutschen Reich verbindlich wurde.

Sonstige Leistungen in der Physik

Verbiegung (stark überhöht) eines gleichmäßig belasteten Balkens für verschiedene Paare von Auflagepunkten; blau: Lagerung in den Bessel-Punkten

Im Rahmen der Arbeit zur Regulierung des Maßwesens löste Bessel erstmals rechnerisch das Problem, die optimalen Auflagepunkte einer zweifach gelagerten Messstange zu bestimmen, bei der die Veränderungen der Stange durch die Schwerkraft möglichst gering werden (Bessel-Punkt). Er fand für eine Stange der Länge $L$ die geringste Durchbiegung, wenn die Auflagepunkte den Abstand $0{,}22031\,L$ von den Enden der Stange haben, die geringste Längenänderung auf der Oberfläche mit Auflagepunkten bei $0{,}2113\,L$ der Gesamtlänge.

Als Nutzer optischer Instrumente interessierte sich Bessel für deren Aufbau. Bei der Untersuchung des Königsberger Heliometers entwickelte er das Bessel-Verfahren zur Bestimmung der Brennweite von Linsen und Linsensystemen, das ohne die Kenntnis der Lage der optischen Hauptebenen auskommt.

Der Höhenunterschied zweier Orte lässt sich aus dem gemessenen Luftdruckunterschied mittels einer barometrischen Höhenformel berechnen. Bessel stellte sich in die mit Edmond Halley beginnende Reihe der Forscher, die eine geeignete Berechnungsformel zu finden suchten. Er beschäftigte sich mit Grundsatzfragen der barometrischen Höhenmessung und entwickelte eine Formel, die erstmals den unterschiedlichen Wasserdampfgehalt der Luft berücksichtigte. Des Weiteren skizzierte er eine Methode, wie man durch Aufbau eines barometrischen Basismessnetzes den Höhenmessungen durch mobile Barometer eine größere Zuverlässigkeit geben könnte.

Da die atmosphärische Refraktion, die die Positionen der scheinbaren Sternörter verändert, durch die Temperatur beeinflusst wird, lag es für Bessel nahe, sich mit der Genauigkeit von Thermometern zu beschäftigen und eine eigene Methode zur Kalibrierung von Quecksilberthermometern zu entwickeln.

Über das Phänomen der Irrlichter, dessen Existenz lange Zeit bestritten wurde und das kausal noch nicht abschließend geklärt ist, gab Bessel 1838 eine eindrückliche Schilderung einer Beobachtung, die er 1807 im Teufelsmoor gemacht hatte.

Lehrtätigkeit

Friedrich Wilhelm Bessel 1825 (Zeichnung von Heinrich Joachim Herterich)

Bessel begann noch während des Sommersemesters 1810, kurz nach seiner Ankunft in Königsberg, die Vorlesungen, ohne vorher jemals eine Lehrtätigkeit ausgeübt zu haben. Er schrieb dazu: „Mein Collegium, welches ich publice vor vielen Zuhörern lese, macht mir wenig oder gar keine Mühe, denn ich lese ganz frei und notiere mir nur kurz die Punkte, über die ich in der Stunde etwas zu sagen denke; …“ Olesko vermutet einen hilfreichen Einfluss des dortigen Pädagogen Johann Friedrich Herbart auf den Universitätsneuling Bessel.

Über die Wirkung seiner Vorlesungen stellte Bessels ehemaliger Schüler Carl Theodor Anger fest: „Sein klarer lebendiger Vortrag gewinnt ihm bald eine grosse Anzahl von Zuhörern […]“ und „[…] dass der Unterricht […] durch häufige, mündlich und schriftlich zu beantwortende Fragen und Aufgaben, eine Lebendigkeit erhielt, die ihm in den Augen der Zuhörer einen seltenen Reiz zu verleihen geeignet war.“ Bei seinen Zuhörern setzte Bessel erhebliche mathematische Kenntnisse voraus, die in der Realität oft nicht vorhanden waren. Nach Ansicht von Hans Victor von Unruh, der 1824 Bessels Vorlesungen hörte, „fehlte [ihm] der Maßstab für leicht und schwer“ in seinem akademischen Vortrag.

Bis zur Berufung von Carl Gustav Jacob Jacobi im Jahre 1826 trug Bessel den Hauptteil der mathematischen Ausbildung an der Universität, weil der dortige Lehrstuhlinhaber für Mathematik und Naturgeschichte Ernst Friedrich Wrede sich hauptsächlich physikalischen und geologischen Fragen widmete.

Bessel übte mit seiner Forschungsmethodik und seinem praxisorientierten Ausbildungskonzept starken Einfluss auf Franz Ernst Neumann aus, der in Bessels Pendelapparat die ideale Verbindung von Theorie und praktischen Untersuchungen realisiert sah und ihn als paradigmatisches Experiment in den Mittelpunkt seiner Kurse über Mechanik stellte. Zur Umsetzung dieses Konzepts initiierte Neumann zusammen mit Jacobi die Gründung eines „Mathematisch-Physikalischen Seminars“ (1834), an dem sie Studenten in die Fachpraxis einführten. Das Zusammenwirken von Bessel, Jacobi und Neumann in der mathematisch-physikalischen Ausbildung wird als die „Königsberger Schule“ bezeichnet.

Als Astronom war Bessel von 1823 bis 1839 ehrenamtliches Mitglied der „Königlichen Prüfungs-Kommission der Seeschiffbauer und Seeschiffsführer“ und nahm in dieser Funktion den astronavigatorischen Teil der Schiffsführerprüfung ab.

Bessel setzte sich für die Popularisierung wissenschaftlicher Erkenntnisse ein und folgte darin seinem Vorbild Olbers. In der Königsberger „Physikalisch-Ökonomischen Gesellschaft“ hielt er zwischen 1832 und 1840 populärwissenschaftliche Vorträge über astronomische und geophysikalische Themen. In seinen letzten Lebensjahren plante er eine „populäre Astronomie“ als Druckwerk zu verfassen. Darüber korrespondierte er mit Alexander von Humboldt, der ihn dazu nachdrücklich ermutigte; im Gegenzug unterstützte Bessel Humboldt bei seiner Arbeit am Kosmos durch Informationsübermittlung und Korrekturlesen. Krankheitsbedingt konnte Bessel seinen Plan nicht mehr ausführen.

Arbeitsweise

Bessels Erfolge in der Positionsastronomie wurden durch seine Methode ermöglicht, aus der kritischen Analyse der Beobachtungsdaten die unvermeidlichen Fehler, mit denen die Daten behaftet sind, zu erkennen, in Rechnung zu stellen oder teilweise zu eliminieren. Da Instrumente für ihn nicht nur Mittel zur Beobachtung, sondern auch selbst Gegenstand der Untersuchungen waren, erarbeitete er eine Theorie der Instrumentenfehler. So ermittelte er zum einen herstellungsbedingte Fehler etwa bei der Kreisteilung an den Meridiankreisen, zum anderen solche Fehler, die durch die Messumgebung bedingt waren, wie Änderungen der Lufttemperatur und -feuchtigkeit. Weiterhin achtete er auf Fehler, die durch langdauernden Gebrauch der Instrumente entstehen, wie etwa schwerkraftbedingte Durchbiegungen oder den Verschleiß mechanischer Komponenten. Besondere Aufmerksamkeit schenkte Bessel der Genauigkeit der von ihm verwendeten Uhren. Bessel vertrat über Messinstrumente die generelle Ansicht:

„Jedes Instrument wird […] zweimal gemacht, einmal in der Werkstatt des Künstlers von Messing und Stahl; zum zweitenmale aber von dem Astronomen auf seinem Papiere, durch die Register der nöthigen Verbesserungen, welche er durch seine Untersuchung erlangt.“

Die entscheidende Veränderung der Beziehung des Astronomen zu seinem Instrument, die darin zum Ausdruck kommt, verdeutlichte Simon Newcomb, indem er es mit einem Angeklagten in einem Strafprozess verglich, bei dem die Unschuldsvermutung umgekehrt würde: Das Instrument gelte so lange und so weit als fehlerhaft, wie nicht seine Fehlerfreiheit nachgewiesen sei.

Die seit November 1813 gewonnenen Beobachtungsdaten erschienen ab 1815 zu Bessels Lebzeiten in insgesamt 21 Bänden der Astronomischen Beobachtungen auf der Königlichen Universitäts-Sternwarte zu Königsberg. In den Jahren 1811 und 1812 gab Bessel gemeinsam mit anderen Königsberger Professoren das kurzlebige Königsberger Archiv für Naturwissenschaft und Mathematik heraus, in dem er selbst mehrere Beiträge, unter anderem erstmals zu seinem Bradley-Katalog, veröffentlichte. Der größte Teil seiner Aufsätze erschien in den Astronomische(n) Nachrichten, die sein Freund Heinrich Christian Schumacher ab 1821 herausgab.

Für die damalige Zeit außergewöhnlich schnell machte Bessel die Resultate der Parallaxenbestimmung von 61 Cygni bekannt, die er am 2. Oktober 1838 beendet hatte. Als Erster erfuhr Wilhelm Olbers, als „Geschenk“ zu seinem 80. Geburtstag, durch einen Brief vom 9. Oktober von der erstmaligen zuverlässigen Entfernungsmessung eines Fixsterns. Am folgenden Tag schickte Bessel die Abhandlung an die Berliner Akademie der Wissenschaften, wo sie erst nach einiger Verzögerung am 23. November verlesen wurde. Am 23. Oktober schrieb er einen Brief in englischer Sprache an John Herschel, der am 9. November in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society als schriftliche Erstpublikation der Resultate erschien. Ohne dies abzuwarten, hatte Bessel jedoch schon selbst am 2. November 1838 seine Ergebnisse in einem populärwissenschaftlichen Vortrag vor der Physikalisch-ökonomischen Gesellschaft in Königsberg erstmals öffentlich bekannt gemacht. Alexander von Humboldt präsentierte die Ergebnisse am 5. November erstmals vor einem wissenschaftlichen Publikum, als er in der Pariser Akademie der Wissenschaften eine Abhandlung verlas, die ihm Bessel in französischer Sprache geschickt hatte. Die ausführliche Publikation in den Astronomischen Nachrichten erschien schließlich am 13. Dezember 1838.

Verzeichnisse von Bessels Werken gaben Busch (1848) in den „Astronomischen Beobachtungen“ und – in ergänzter Form – Rudolf Engelmann (1876) in den gesammelten Abhandlungen heraus. Die circa 400 Nummern sind ausschließlich von Bessel als Einzelautor verfasst, lediglich auf dem Werk über die ostpreußische Gradmessung, dessen Text ebenfalls komplett von Bessel geschrieben wurde, wird J. J. Baeyer als Mitarbeiter genannt. Bei der Auswertung der zeitlichen Verteilung traten in der Publikationsfolge drei Maxima hervor: in den Jahren 1808 bis 1810, den frühen 1820er Jahren und den späten 1830er Jahren.

Bessel setzte sich in insgesamt 43 Rezensionen intensiv mit den wissenschaftlichen Werken anderer Forscher auseinander, zumeist in der Jenaischen Allgemeinen Literatur-Zeitung; 39 dieser 43 Rezensionen wurden noch einmal posthum im Jahr 1878 als Sammlung veröffentlicht.

Als unverzichtbares Arbeitsinstrument baute er die Bibliothek an der Sternwarte auf; sie wurde nach seinem Tod von der Regierung angekauft und der Sternwarte weiterhin zum Gebrauch überlassen. Ein Verzeichnis, das Wichmann im Jahre 1851 herausgab, vermittelt noch einen ungefähren Überblick über den Bibliotheksbestand zur Zeit Bessels.

Ansichten zu gesellschaftlichen Themen

Bessels Wirken reichte über den engeren Bereich der Naturwissenschaften hinaus. Im Zuge der von Wilhelm von Humboldt initiierten Reform des höheren Schulwesens in Preußen wurden ab 1810 in Königsberg, Berlin und Breslau Wissenschaftliche Deputationen gegründet, um den Rahmen für die Humboldt’sche Bildungsreform zu konkretisieren. Bessel wurde 1810 außerordentliches und von 1811 bis zu ihrer Auflösung 1816 ordentliches Mitglied der Königsberger Deputation. Bereits 1810 wurde er als Prüfer bei der neu eingeführten Staatsprüfung für angehende Lehrer (examen pro facultate docendi) beteiligt. Im Jahre 1811 unterbreitete er in der Deputation einen Vorschlag über die Anordnung des mathematischen Unterrichts. Als Nachfolgeinstitution wurde 1817 die Wissenschaftliche Prüfungskommission gegründet, deren ordentliches Mitglied er weiterhin bis 1834 blieb; als Nachfolger von Herbart war er 1820–1821 deren Direktor.

In einem ausführlichen Brief an den mit ihm befreundeten Theodor von Schön, Oberpräsident der Provinz Preußen, formulierte Bessel 1828 seine Kritik an der Konzeption des Gymnasiums neuhumanistischer Prägung, einem Kernstück der preußischen Bildungsreform. Es sei zu bezweifeln, dass „Bildung des Geistes“ nur durch Beschäftigung mit alten Sprachen zu erhalten sei; vielmehr könne sie „durch jedes ernstlich wissenschaftliche Studium erlangt werden“. Er deckte innere Widersprüche des neuhumanistischen Konzepts auf und forderte die Einrichtung einer Schulform, in der Mathematik und Naturwissenschaften die „Hauptsache“ darstellen. Diese Schule solle gleichberechtigt neben den Gymnasien stehen und ebenfalls zur Universitätsreife führen. Theodor von Schön ließ einen Plan für eine derartige Schulform ausarbeiten, der gegen die Widerstände, die Bessel vorhergesehen hatte, zunächst nicht durchsetzbar war. Erst 1859 wurde mit der Realschule 1. Ordnung – später Realgymnasium genannt – in Preußen eine Schulform im Sinne der Bessel’schen Gedanken eingerichtet. Seine Ansicht über die zeitgenössische pädagogische Diskussion fasste Bessel 1821 in den Worten zusammen:

„Viele von denen, welche so eifrig über pädagogische Sachen streiten, mögen wohl wie Blinde von der Farbe reden, ohne Kinder aufmerksam und anhaltend beobachtet zu haben.“

Bessels Kritik am Bildungswesen betraf vor allem die Effizienz der akademischen Ausbildung der Studenten, denen er mangelnden Fleiß vorwarf sowie eine Studiengestaltung, die nicht die Aneignung der Wissenschaften, sondern nur das Abschlussexamen im Auge habe, welches ihnen den Zugang zu einer sicheren Position im Staatsdienst eröffne. Das Universitätswesen nannte er „den allerwundesten Theil von Deutschland“. Der Universitätsrektor Karl Rosenkranz bescheinigte Bessel in seiner Gedenkrede: „Er befand sich auf einem ganz modern realistischen Standpunkt; das, was unsere Universitäten noch Mittelaltriges an sich haben, erregte seine stete Polemik.“ Weiterhin betonte Rosenkranz, dass Bessel – was damals nicht selbstverständlich war – auch den elementaren Unterricht für Anfänger übernahm und sich der lateinischen Schrift bediente.

Von Bessel sind nur wenige Äußerungen zu gesellschaftlichen Themen überliefert. Er galt als unbedingter Anhänger der preußischen Regierung und des Königshauses; Zeitgenossen, unter ihnen Alexander von Humboldt, bezeichneten seine Einstellung als „superroyalistisch“. Bessel schrieb 1845 einen Leserbrief für die Königsberger Hartungsche Zeitung, in dem er sich kritisch mit den Ideen von Malthus über das Bevölkerungswachstum auseinandersetzte – ohne dessen Namen zu nennen. Er sah die Ursachen von Armut nicht einseitig im Anwachsen der Bevölkerungszahl, sondern im Zurückbleiben der wirtschaftlichen Entwicklung und insbesondere im mangelhaften Bildungsstand der Bevölkerung, für deren Verbesserung er sich einsetzte; zur schnellen Abhilfe empfahl er besonders die Gründung eines billigen „Pfennigsmagazins“. Die preußischen Reformen der Jahre ab 1809 bewertete er in diesem Zusammenhang positiv, tadelte aber den unzureichenden Stand der Judenemanzipation:

„Suchen wir die Ursache zuerst da, wo Einige jetzt die Ursachen aller Uebel finden wollen, nämlich in politischen Einrichtungen, so finden wir in Preussen allerdings eine wesentliche Aenderung des früheren Verhältnisses der verschiedenen Klassen der Bevölkerung – die 1809 eingetretene, wodurch jeder Preusse gleiche Rechte und Verpflichtungen erhielt, mit Ausnahme der Juden (deren baldige, völlige Gleichstellung mit allen übrigen Staatsbürgern wir hoffen!). […] Wir glauben nicht, dass ein Versuch glücken wird, diese Aenderungen als Ursache des Umsichgreifens der Armuth geltend zu machen; […]“

In einem weiteren Leserbrief stellt er seine idealistische Sicht des Verhältnisses zwischen König und Volk in Preußen heraus, verbunden durch „ein Band nicht aus Papier gemacht“; im gleichen Brief äußert er jedoch seine Anerkennung für das Wechselsystem der Parteien bei den Engländern, dem „praktischte[n] Volk der Erde“.

Nachlass

Ehefrau Johanna Bessel geb. Hagen (Porträt von Johann Eduard Wolff, 1834)

Bessels Witwe übergab Teile des Nachlasses 1884 an die Preußische Akademie der Wissenschaften, dies wurde später durch Schenkungen aus der Familie ergänzt. Auf Initiative von Arthur Auwers konnten Bessels Briefe an eine Reihe seiner Korrespondenten für die Akademie erworben werden, so dass ganze Briefwechsel zusammengeführt wurden, von denen einige bereits veröffentlicht sind. Dieser Nachlass hat die Kriegszeiten überstanden und befindet sich heute im Archiv der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften als Nachfolgeinstitution. Teile des Nachlasses gelangten in die Stadt- und Landesbibliothek Dortmund, ins Kommunalarchiv Minden und weitere Archive.

Rezeption

Bessel galt bei seinen Zeitgenossen und Nachfolgern als einer der ausgezeichnetsten Astronomen. Alexander von Humboldt bezeichnete ihn im dritten Band seines Kosmos als „den größten Astronomen unserer Zeit“. Für seinen Schüler Heinrich Ferdinand Scherk war er „der größte Astronom des [19.] Jahrhunderts“, der auch „astronomischer Euler“ und „Königsberger Hipparch“ genannt wurde. Der französische Astronom Urbain Le Verrier erklärte Bessels Entdeckung der zunächst scheinbar unsichtbaren Begleitsterne von Sirius und Prokyon öffentlich als „die bedeutendste unter allen, die in diesem Jahrhundert in der Astronomie gemacht worden sind“. Herbart nannte ihn einen „gelehrten Koloss“.

Bessels Art des sorgfältigen Umgangs mit potenziellen Fehlerquellen wurde mitunter als übertrieben angesehen; nach Hoffmann hat Bessel „das Geschäft der Fehlerquellenerfindung mit beachtlicher Kreativität betrieben“, und Olesko sieht „excessive skepticism about data so often apparent at Königsberg“ im Vergleich zur Praxis in Göttingen. Sheynin weist auf Fehler in Bessels mathematischen Arbeiten hin.

Bessel beschrieb die Aufgaben der Astronomie mit den Worten:

„Was die Astronomie leisten muss, ist zu allen Zeiten gleich klar gewesen: sie muss Vorschriften ertheilen, nach welchen die Bewegungen der Himmelskörper […] berechnet werden können. Alles was man sonst noch von den Himmelskörpern erfahren kann, z. B. ihr Aussehen und die Beschaffenheit ihrer Oberflächen, ist zwar der Aufmerksamkeit nicht unwerth, allein das eigentlich astronomische Interesse berührt es nicht.“

Friedrich Wilhelm Bessel, Daguerreotypie (seitenrichtig gespiegelt) am 15. September 1843 von Ludwig Moser aufgenommen

Diese Standortbestimmung wurde von einigen Wissenschaftshistorikern – abseits der biographischen Literatur im engeren Sinne – als Ablehnung der Astrophysik gedeutet. Wattenberg meinte, „er [habe] das verstärkte Eingreifen der Physik nicht klar vorausgesehen; sein Denken blieb daher in den klassischen Gewohnheiten verhaftet.“ Sticker sah in Bessels Sicht die Ursache, „daß die astronomischen Uhren auch noch in der 2. Hälfte des [19.] Jahrhunderts langsamer gehen als die anderer naturwissenschaftlicher Fächer …“. Krafft bemerkte, „daß Friedrich Wilhelm Bessel, der dieses in sich geschlossene Gebäude der klassischen Astronomie wie kein zweiter mit errichtet und geprägt hatte […], fast puritistisch auf den Versuch anderer reagierte, diesem Gebäude nicht passende Anbauten hinzuzufügen. Er war somit nicht nur Wächter über dieses Gebäude, sondern als solcher auch die anerkannte Autorität, gleichsam der Papst der Astronomie in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts.“ Schmeidler sprach von einer „sehr einseitige[n] Definition“, Rüdiger gar von einem „Bannfluch des Mathematikers …“. Meinel schrieb von einer „paradigmatischen Festlegung des Fachs“, Lühning steigerte es zu „Bessels Dogma“.

Demgegenüber weist Dick (2019) darauf hin, dass Bessel diese später umstrittene Definition nicht an seine Fachkollegen, sondern in populärwissenschaftlichen Vorträgen an astronomische Laien richtete; an anderer Stelle hatte Bessel den Begriff der Astronomie deutlich ausgedehnter gefasst. Seine Motivation könnte darin gelegen haben, dass er den seinerzeit grassierenden Spekulationen über mögliches Leben auf anderen Himmelskörpern einen wissenschaftlichen Riegel vorschieben wollte. Diese Spekulationen hatten mittlerweile – besonders ab den 1830er Jahren – die Universitäten erreicht, zum Beispiel in der Person des Münchner Astronomen Gruithuisen, der sich intensiv mit den Lebensbedingungen angenommener Mondbewohner beschäftigte.

Bessel stand der rein beobachtenden Planetenforschung, die er selbst als Inspektor bei Schröter an der Lilienthaler Sternwarte kennengelernt hatte, reserviert gegenüber, da er Schröters deskriptive Arbeitsweise nur in begrenzter Weise als objektiv wissenschaftlich anzuerkennen vermochte; deshalb verzichtete er in Königberg auf die Anschaffung großer Spiegelteleskope.

Bessel ging in seiner Auffassung konform mit den meisten seiner zeitgenössischen Fachkollegen und folgte damit einer 300-jährigen Traditionslinie. Der Begriff „Astrophysik“ wurde erstmals im Jahr 1865 von Zöllner geprägt, so dass Bessel ihn gar nicht angreifen konnte. Der Inhalt des Begriffs der „Physischen Astronomie“, den auch Bessel verwendete, war damals noch schwankend und nicht fest umrissen; Bessel sah darin eher ein Teilgebiet der Physik. Weiterhin weist Dick darauf hin, dass Bessel die Beschäftigung mit der physischen Natur keineswegs für „unwert“ oder unwissenschaftlich ansah, sondern selbst mehrfach über solche Gegenstände publizierte, zum Beispiel in den Schriften über den Halleyschen Kometen, über die Nordlichter und die Möglichkeit einer Mondatmosphäre. Außerdem leistete Bessel mit seinen Pendelmessungen Grundlagenarbeit über die Gravitation und betrieb ergänzende Untersuchungen zu physikalischen Hilfsmitteln. In seinen populären Vorträgen behandelte er über astronomische Themen im engeren Sinne hinaus auch Sachverhalte der physischen Natur der Himmelskörper oder den Erdmagnetismus. In der Entstehungszeit der Photographie beteiligte er sich an der Diskussion über die damals noch ungeklärte Natur der Strahlungsarten.

Bezugspersonen

Frühe Förderer

Eine erste Förderung erhielt Bessel durch seinen Mindener Lehrer Johann Conrad Thilo, der sich selbst mit astronomischen Fragen beschäftigte. Thilo hatte Bessels mathematische und naturwissenschaftliche Begabung früh erkannt und sich dafür eingesetzt, dass er das zeittypisch vom Lateinunterricht dominierte Gymnasium verlassen durfte, um eine kaufmännische Lehre zu beginnen. In den Jahren 1802 bis 1806, als Bessel sich ernsthaft der Astronomie zuwandte, tauschten sich beide im Briefwechsel über wissenschaftliche Fragen aus. Im Jahre 1805 wurde Thilo als Mitarbeiter der Kriegs- und Domänenkammer in Münster vom Präsidenten Vincke mit der Planung einer neuen Sternwarte in Westfalen beauftragt; Thilo schlug bereits damals Bessel als Observator vor. Das Projekt blieb jedoch durch den Ausgang des Krieges gegen Frankreich 1806/1807 unrealisiert, nachdem Preußen die westfälischen Gebiete wieder verloren hatte.

Wilhelm Olbers (Lithographie von Rudolph Suhrlandt), 1846

Wilhelm Olbers war der erste Astronom, mit dem Bessel bei der Übergabe seiner Arbeit zum Halleyschen Kometen 1804 in persönlichen Kontakt trat. Olbers erkannte die außerordentliche Begabung und förderte Bessel, indem er die Publikation dieser Arbeit veranlasste und ihn im Weiteren auf lohnende wissenschaftliche Gegenstände aufmerksam machte, die es zu bearbeiten galt. Bessel hegte zeitlebens die größte Bewunderung für Olbers und verfasste nach dessen Tod eine ausführliche Würdigung. Der umfangreiche Briefwechsel, 1852 fast vollständig von Bessels Schwiegersohn Erman herausgegeben, war der erste geschlossen publizierte Briefwechsel zweier Astronomen.

Franz Xaver von Zach ließ Bessels Erstlingsarbeit bereitwillig in der von ihm herausgegebenen Monatlichen Correspondenz abdrucken und kennzeichnete ihre Qualität mit der Bemerkung:

„…Hier thut ein junger Deutscher Mann zu seinem Vergnügen, mit einer Sachkenntniss und mit einer Fähigkeit, die manchen besoldeten und berufenen Astronomen ehren würde, was ein Englischer Professor längst aus Amtspflicht hätte thun sollen, es aber für undienlich und unnötig hielt, sich einer solchen beschwerlichen Arbeit zu unterziehen…“

An der Lilienthaler Sternwarte, die für ihre Zeit als hervorragend ausgestattet galt, konnte Bessel sich unter der Anleitung von Johann Hieronymus Schroeter die Übung im Umgang mit astronomischen Geräten aneignen. Bessels praktische Beobachtungen ordneten sich in Schroeters Forschungsprogramm zur Kometen- und Planetenastronomie ein. Dieser ließ ihm darüber hinaus weitgehend freie Hand zu eigenen Forschungen, insbesondere der Bearbeitung des Sternkatalogs von Bradley.

Carl Friedrich Gauß

Wilhelm Olbers vermittelte Ende 1804 die Bekanntschaft mit Carl Friedrich Gauß, die durch einen umfangreichen, vierzigjährigen Briefwechsel dokumentiert wird, in dem sich beide Wissenschaftler über ihre Forschungsprogramme und Arbeitsergebnisse austauschten. Einige Male begegneten sie sich persönlich. Gauß verschaffte Bessel auf seine Bitte hin im Jahre 1811 die Ehrendoktorwürde der Göttinger Universität. Obwohl sich Bessel 1824 sehr für eine Berufung von Gauß an die Akademie der Wissenschaften in Berlin einsetzte, entschied sich dieser für den Verbleib in Göttingen. Da ab 1819 in Königsberg und Göttingen nahezu baugleiche Meridiankreise zur Verfügung standen, regte Bessel koordinierte Beobachtungen beider Sternwarten an; diese Initiative ließ Gauß unbeantwortet.

Später kühlte sich das freundschaftliche Verhältnis deutlich ab. Bessel hatte in einigen Briefen die Ansicht geäußert, dass Gauß der Vermessungsarbeit zu viel Zeit widmete, und Gauß’ zurückhaltende Publikationstätigkeit kritisiert, wodurch sich Gauß bevormundet und im Ton verletzt fühlte.

Johann Franz Encke

Mit Gauß’ Schüler Johann Franz Encke arbeitete Bessel seit 1817 eng zusammen, als Encke die Endredaktion der Fundamenta astronomiae übernahm. Für die Nachfolge von Johann Elert Bode als Direktor der Sternwarte der Berliner Akademie der Wissenschaften schlug Bessel im Jahre 1825 Encke vor, nachdem er selbst den an ihn ergangenen Ruf abgelehnt hatte. Bessel schätzte Encke vor allem als rechnenden und weniger als praktischen Astronomen; als Encke 1828 die Initiative zu einem Neubau der über 100-jährigen Berliner Sternwarte ergriff, warnte er ihn davor, sich „zu einem Sternwarten-Astronomen“ zu machen.

Encke leitete seit 1825 das von Bessel angeregte Projekt der Akademischen Sternkarten. 1835 führte Bessel an der neuen Sternwarte in Berlin in mehrwöchiger Arbeit die Versuche zur Regulierung des preußischen Maßwesens durch. Das anfangs kollegiale Verhältnis beider Wissenschaftler zueinander verschlechterte sich im Laufe der Zeit, und als sie anfingen, sachliche Meinungsverschiedenheiten öffentlich in den Publikationsorganen auszutragen, kam es schließlich zum Bruch der Beziehung. Intensive Bemühungen Alexander von Humboldts zur Schlichtung konnten keine Annäherung herbeiführen. Am 1. Juli 1846 hielt Encke als Sekretär der Berliner Akademie die Gedenkrede auf den verstorbenen Bessel.

Alexander von Humboldt

Die persönliche Beziehung zu Alexander von Humboldt lässt sich durch einen von 1826 bis 1846 andauernden Briefwechsel nachweisen. Im Gegensatz zu seiner Gewohnheit, die an ihn gerichteten Schreiben zu vernichten, bewahrte Humboldt die meisten Briefe von Bessel auf, da dieser einer seiner Hauptlieferanten für Informationen aus dem Gebiet der Astronomie war, die er zur Abfassung seines Kosmos benötigte. Zu den Korrekturbögen des Kosmos machte Bessel zahlreiche Verbesserungsvorschläge. Humboldt gebrauchte seinen Einfluss als Kammerherr am preußischen Hof mehrfach zur Unterstützung Bessels. Mehrere Male trafen sie sich persönlich. Humboldt vermittelte Bessels letzten Wunsch, ein Porträt seines Landesherrn zu erhalten.

Auf Bessels Wunsch hin bemühte sich Humboldt intensiv um die Wahl Georg Adolf Ermans, Bessels Schwiegersohn, in die Berliner Akademie, jedoch ohne Erfolg. Humboldt kommentierte diese Angelegenheit mit den Worten: „Die grossen Männer sollten keine Verwandten haben, wo möglich geschichtslos sein.“

Friedrich Wilhelm IV.

Friedrich Wilhelm IV. in seinem Arbeitszimmer, Ölgemälde von Franz Krüger, Berlin 1846

In seiner politischen Einstellung war Bessel streng konservativ und stand absolut loyal zu seinen Monarchen. Mit Friedrich Wilhelm IV., den er schon als Thronfolger kennengelernt hatte, entwickelte sich ein freundschaftliches Verhältnis; mehrmals begegneten sie sich persönlich.

Während seiner Krankheit äußerte Bessel im November 1845 gegenüber Humboldt den Wunsch, ein Porträt seines Landesherrn zu erhalten. Humboldt reichte die Bitte weiter, und Friedrich Wilhelm IV. ließ sich daraufhin von Franz Krüger porträtieren. Zwei Wochen vor seinem Tode konnte Bessel das Ölgemälde als Original zusammen mit einem ausführlichen, eigenhändig geschriebenen Begleitschreiben als Geschenk des Königs in Empfang nehmen. Dieses Bild vermachte Bessel testamentarisch seiner Geburtsstadt Minden, wo es heute zum Bestand des Mindener Museums gehört.

Die Kompositionsidee für dieses Bild, das in der Kunstgeschichte als Herrscherbild wegen seiner Gestaltung Beachtung gefunden hat, stammt von Bessel selbst:

„Ein König kann nur in ganzer Figur dargestellt werden, nicht im Brustbilde; der König von Preussen nur in täglicher Kleidertracht, nicht im Festgewande, denn diese Darstellungsart erinnert an die Feierlichkeit, weniger an den König…“

Akademische Schüler und Nachfolger

Bessel zog einige begabte Schüler zur praktischen Tätigkeit auf der Sternwarte heran. Einer seiner ersten Helfer war Gotthilf Hagen, ein Cousin seiner Ehefrau Johanna. Hagen wechselte jedoch nach zwei Jahren das Studienfach zum Vermessungswesen und Wasserbau.

1820 wurde der Sternwarte eine eigene Gehilfenstelle bewilligt. Der erste reguläre Gehilfe war von 1820 bis 1823 Friedrich Wilhelm August Argelander, der später die Leitung der Sternwarten in Åbo, Helsingfors und Bonn übernahm. Ihm folgte Otto August Rosenberger von 1823 bis 1826, der anschließend als Professor für Astronomie und Sternwartenleiter nach Halle ging. Dessen Nachfolger Carl Theodor Anger verließ die Königsberger Sternwarte nach fünf Jahren, um die Leitung einer neu gegründeten in Danzig zu übernehmen.

Aus Danzig kam August Ludwig Busch 1824 zusammen mit Joseph von Eichendorff nach Königsberg. Er war Privatlehrer für Eichendorffs Kinder und studierte nebenher bei Bessel Astronomie und Mathematik. 1831 wurde er Angers Nachfolger als Gehilfe und erhielt 1835 die neu geschaffene Stelle des Observators. Nach Bessels Tod wurde er zunächst interimistisch Direktor der Sternwarte Königsberg. Die Tätigkeit Heinrich Schlüters, Gehilfe von 1841 bis 1844, endete mit dessen frühzeitigem Tod. Sein Nachfolger Moritz Ludwig Georg Wichmann wurde nacheinander Gehilfe, Observator und nach Buschs Tod 1855 Bessels zweiter Nachfolger als Sternwartendirektor. Eduard Luther war seit 1855 an der Albertus-Universität Bessels zweiter Nachfolger als Professor für Astronomie und übernahm nach Wichmanns Tod 1859 zusätzlich die Leitung der Sternwarte, womit er wieder die volle Amtskompetenz Bessels auf sich vereinigen konnte.

Bessels Schüler Heinrich Ferdinand Scherk wurde Professor in Halle und Sternwartenleiter in Kiel, Émile Plantamour übernahm die Leitung der Sternwarte Genf. Carl August von Steinheil wurde Professor an der Universität München; er widmete sich besonders der Regulierung des Maßwesens in Bayern. Sein Hauptinteresse richtete sich auf den Instrumentenbau, wozu er das Unternehmen C. A. Steinheil & Söhne gründete. Seinen letzten Doktoranden Hermann Westphalen betreute Bessel als bereits Schwerkranker.

Als Mathematiker studierten bei Bessel Siegfried Heinrich Aronhold, Karl Wilhelm Borchardt, Otto Hesse, Ferdinand Joachimsthal, Friedrich Julius Richelot und Philipp Ludwig von Seidel.

Grabstätte auf dem Gelehrtenfriedhof in Königsberg. Die Inschrift lautete:
Friedrich Wilhelm Bessel
geb. in Minden 22. Juli 1784
gest. in Königsberg 17. März 1846

Die Nachfolgeregelung für Bessel in seiner Doppelfunktion als Professor und Sternwartendirektor gestaltete sich schwierig und geriet zu „eine[r] der bewegtesten Personal-Episoden in der Geschichte der deutschen Astronomie“. Nach Meinung von Schmeidler sind „die verschiedenen Intrigen, die von den beteiligten Personen unternommen wurden, […] nicht gerade ein Ruhmesblatt in der Geschichte der deutschen Universitäten“. Der schon schwerkranke Bessel selbst soll 1845 in einem Gespräch mit dem Universitätskurator Reusch, einem Cousin seiner Frau, den Wunsch geäußert haben, dass die Stelle nach seinem Tode so lange für seinen Schüler Wichmann freigehalten werde, bis dieser sein Studium beendet und sich habilitiert haben würde, derweil die laufenden Geschäfte wie bisher unter dem Observator Busch weitergeführt werden sollten. Reusch gab diesen Wunsch nach Bessels Tod dem Kultusminister Eichhorn zur Kenntnis, der wiederum Encke als Astronom der Preußischen Akademie um eine Stellungnahme bat. Encke lehnte Bessels Idee rundweg ab; er kritisierte Bessels Nachwuchsförderung und vertrat die Ansicht, Bessel hätte seine Schüler „genötigt ihre Individualität […] aufzugeben“. Nachdem die von Encke stattdessen vorgeschlagenen Argelander und Hansen die Berufung jeweils abgelehnt hatten, benannte Encke seinen Mitarbeiter Galle, der auch Humboldts Unterstützung fand. Galle wurde durch königliche Kabinettsorder im Oktober 1847 zu Bessels Nachfolger bestimmt. Im letzten Moment – die erforderlichen Dokumente waren bereits erstellt – startete Jacobi im Dezember 1847 eine Intervention zugunsten einer Ernennung von Busch, die mit heftigen und herabsetzenden Angriffen gegen Galle und Encke verbunden war. Von Jacobi veranlasst äußerten sich Hansen und Argelander im gleichen Sinne gegen Galle, bezweifelten seine wissenschaftliche Qualität und sprachen ihm die Fähigkeit zur Leitung der Sternwarte ab, wobei sich Argelander ausdrücklich auf Bessels angeblichen Wunsch berief. Galle sah sich danach zum Verzicht veranlasst. Die Regierung zeigte sich über Jacobis Ansinnen verwundert, da Bessel Busch gar nicht vorgeschlagen hatte, und ordnete im Endergebnis eine Funktionstrennung für die Nachfolge an: Busch wurde 1849 zum Direktor der Sternwarte befördert, der Bessel-Schüler Peters erhielt die Professur für Astronomie, die er schon nach fünf Jahren wieder verließ; Wichmann wurde 1850 Buschs Nachfolger als Observator.

Die Entwicklung der Sternwarte nach Bessels Tod wird als Periode eines langsamen Niedergangs gesehen, Königsberg verlor seine Bedeutung als ein internationales Zentrum der Astronomie. Lawrynowicz betont die instrumentelle und personelle Kontinuität der dortigen Forschung und führt den Bedeutungsverlust vor allem auf die Verschlechterung der Beobachtungsbedingungen in der wachsenden Stadt zurück. Hamel sieht hingegen eine Mitursache für den Niedergang gerade in der Kontinuität, die dazu führte, dass man sich den neuen astrophysikalischen Fragestellungen verschloss.

Mitgliedschaften und Auszeichnungen

Friedrich Wilhelm Bessel mit dem Orden Pour le Mérite und dem Dannebrogorden in einem Gemälde von Johann Eduard Wolff (1844) (rechts Bradleys Observations, links über dem Globus der Objektivkopf des Fraunhofer-Heliometers)

Die erste wissenschaftliche Vereinigung, die Friedrich Wilhelm Bessel zum Mitglied ernannte, war die Gesellschaft der Wissenschaften, Agrikultur und Kunst in Straßburg (1812). Es folgten die Russische Akademie der Wissenschaften in St. Petersburg (1814), Akademie der Wissenschaften in Paris (1816), die Königlich Dänische Akademie der Wissenschaften in Kopenhagen (1821), die Royal Society of Edinburgh (1823), die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften in Stockholm (1823), die Royal Society in London (1825), das Königlich Niederländische Institut der Wissenschaften in Amsterdam (1827), die Akademie der Wissenschaften und Literatur in Palermo (1827), die Holländische Akademie der Wissenschaften in Haarlem (1830), die American Academy of Arts and Sciences in Cambridge (Massachusetts) (1832) und die Accademia Nazionale delle Scienze (1842).

In Deutschland wurde er als Mitglied in die Königlich-Preußische Akademie der Wissenschaften in Berlin (1812), die Akademie der Wissenschaften zu Göttingen (1826) und schließlich in die Königlich-Bayerische Akademie der Wissenschaften in München (1842) gewählt.

Weiterhin wurde er aufgenommen in die Ostpreußische Physikalisch-Ökonomische Gesellschaft (1814) und die Königliche Deutsche Gesellschaft (1817) in Königsberg, die Gesellschaft zur Beförderung der gesamten Wissenschaft in Marburg (1817), die Naturforschende Gesellschaft in Danzig (1829), die Royal Astronomical Society in London (1832), die Königliche Gesellschaft der Wissenschaften in Uppsala (1836), die American Philosophical Society in Philadelphia (1840), die Italienische Gesellschaft der Wissenschaften in Modena (1842), die Philosophische und Literarische Gesellschaft in Manchester (1843) und das Kaiserlich-Königliche Italienische Athenäum in Florenz (1844).

Für eine Schrift über die atmosphärische Refraktion erhielt Bessel 1811 den Lalande-Preis der Französischen Akademie, und für seine „Untersuchung der Größe und des Einflusses des Vorrückens der Nachtgleichen“ wurde er 1812 von der Preußischen Akademie ausgezeichnet. 1829 erhielt er die Goldmedaille der Royal Astronomical Society für seine Zonenbeobachtungen und 1841 für die Parallaxenbestimmung.

Bessel war Ehrendoktor der Universität Göttingen und Ehrenmitglied der Universität von Kasan.

Bei der Gründung der Friedensklasse des Ordens Pour le Mérite für Wissenschaften und Künste 1842 gehörte Bessel zu den ersten Mitgliedern, die Friedrich Wilhelm IV. auf Vorschlag von Alexander von Humboldt ernannte.

Bessel erhielt viermal den preußischen Roten Adlerorden: 1824 mit der 3. Klasse, 1834 mit der Schleife zur 3. Klasse, 1840 mit der II. Klasse und nochmals 1840 mit dem Eichenlaub zur II. Klasse. Er wurde 1821 zum Ritter des dänischen Dannebrogordens ernannt und 1840 Kommandeur dieses Ordens. Er erhielt 1837 den russischen Sankt-Stanislaus-Orden und wurde 1841 Ritter des schwedischen Nordstern-Ordens.

Friedrich Wilhelm III. ernannte Bessel 1832 zum „Geheimen Regierungsrat“.

Erinnerungskultur

Besselbüste (1882) von Johann Friedrich Reusch an der Königsberger Sternwarte

Relief (1862) von Rudolf Siemering an der Albertus-Universität Königsberg mit dem Orden Pour le Mérite

In zahlreichen deutschen Orten gibt es Straßen, Wege oder Plätze, die den Namen Friedrich Wilhelm Bessels tragen. Die erste derartige Namensgebung erfolgte noch zu seinen Lebzeiten im Jahre 1844 auf Veranlassung von Friedrich Wilhelm IV. in der Berliner Friedrichstadt (heute: Stadtteil Kreuzberg). In der Nähe dieser Straße war 1835 der Neubau der Sternwarte Berlin errichtet worden auf dem Gelände, das jetzt den Namen Besselpark trägt.

In Königsberg wurden 1856 die zur Sternwarte führende Pesthausquergasse in Besselstraße und der Windmühlenplatz am Fuß des Sternwartenhügels in Besselplatz umbenannt. Im Garten der Sternwarte stand seit 1882 die Besselbüste von Johann Friedrich Reusch, die seit dem Zweiten Weltkrieg verschollen ist. Am Sockel des Reiterstandbildes Friedrich Wilhelms III. von August Kiß, das 1851 auf dem Paradeplatz aufgestellt wurde, erschien Bessel auf einem Bronzerelief als Vertreter des Gelehrtenstandes. Ein Porträt-Medaillon mit Bessels Kopf des Bildhauers Rudolf Siemering wurde 1862 am neuen Gebäude der Albertus-Universität Königsberg angebracht. Die Königsberger Gedenkstätten wurden als Folge des Zweiten Weltkriegs vernichtet. Eine Oberrealschule, deren Gebäude erhalten blieb, trug von 1921 bis 1945 Bessels Namen. Im heutigen Kaliningrad erinnert am Ort der zerstörten Sternwarte seit 1975 ein Gedenkstein an Friedrich Wilhelm Bessel. 1989 wurde wieder eine Straße nach ihm benannt sowie am dortigen Haus Nr. 2 eine Gedenktafel angebracht.

Für Bremen schuf Jürgen Goertz das Denkmal Besselei, das auf dem Hanseatenhof in der Nähe von Bessels ehemaligem Wohn- und Arbeitsort aufgestellt wurde.

In Minden gibt es eine Besselstraße seit 1891. Dort wurde ebenfalls 1921 eine Oberrealschule nach ihm benannt, das heutige Besselgymnasium. Am Haus Kampstraße 28, wo sein Geburtshaus stand, ist eine Gedenktafel angebracht. Am Mindener Marktplatz (Martinitreppe) steht seit 1996 eine Büste des Astronomen von Doris Richtzenhain.

An einem in den 1880er Jahren errichteten Gebäude der Technischen Universität Graz ist eine Marmorplatte mit dem Namen „Bessel“ angebracht.

Der Bessel Fjord an der Ostküste Grönlands wurde von der Zweiten Deutschen Nordpolar-Expedition nach Friedrich Wilhelm Bessel benannt. Der Bessel Peak ist ein 1866 m hoher Berggipfel in der kanadischen Provinz British Columbia. Als Punta Bessel wird die Nordwestspitze der Muñoz-Gamero-Halbinsel in Süd-Chile bezeichnet; die Roca Bessel liegt etwas nordöstlich davon in der benachbarten Wasserstraße.

Das erste kosmische Objekt, das Bessels Namen erhielt, ist der Mondkrater Bessel im Mare Serenitatis. Diese von Wilhelm Beer und Johann Heinrich Mädler 1837 vorgenommene Benennung bestätigte die Internationale Astronomische Union im Jahre 1935. Ein Jahrhundert nach der ersten Parallaxenbestimmung erhielt der Asteroid (1552) Bessel 1938 seinen Namen. Ein Strukturelement in der Cassinischen Teilung der Saturnringe heißt seit 2009 Bessel-Teilung (Bessel Gap).

Noch zu Bessels Lebzeiten wurde 1845 die Bark Bessel als größtes Schiff der bremischen Flotte in Dienst gestellt und diente vor allem dem Auswandererverkehr nach Nordamerika. 1981 nahm der Seehydrographische Dienst der DDR die Vermessungsbarkasse Bessel in Betrieb.

Anlässlich des 200. Geburtstages Bessels hielt die Astronomische Gesellschaft ihre Jahresversammlung 1984 in seiner Geburtsstadt Minden ab. Zum gleichen Anlass gab die Deutsche Bundespost eine 80-Pfennig-Sondermarke mit einer Auflage von 31.450.000 Exemplaren heraus, und in der Reihe „Mindener Geschichtstaler“ wurde eine Gedenkmedaille geprägt.

Die Alexander-von-Humboldt-Stiftung vergibt jährlich einen Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreis, der mit 45.000 Euro dotiert ist.

BeSSeL (Bar and Spiral Structure Legacy Survey) ist der Name eines internationalen Projekts unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie zur Entfernungsbestimmung in der Galaxis.

Eine im samländischen Bernstein neu entdeckte fossile Art der Nagekäfer aus dem Eozän erhielt den Namen Xyletinus besseli.

Bildnisse

Von Bessel wurden zahlreiche Bildnisse angefertigt, als erstes eine Gipsplakette von Leonhard Posch (1810). Bekannte Porträts schufen Heinrich Joachim Herterich (1825), Johann Eduard Wolff (1834, 1844) und Christian Albrecht Jensen (1839). Die Bilder von Wolff und Jensen boten die Vorlage für weitere Porträts anderer Künstler. Ein Kupferstich von Eduard Mandel (1851) nach dem Porträt von Wolff gilt wegen seiner Verbreitung als „kanonische“ Darstellung und diente als Vorlage für die graphische Gestaltung der Sonderbriefmarke der Deutschen Bundespost (1984).

Weiterhin ließ Bessel von sich und seiner Familie mehrere Daguerreotypien anfertigen, unter anderem vom Königsberger Physiker Ludwig Moser, der wie Bessels Schüler Carl August von Steinheil zu den Pionieren dieser Technik zählt.

Bessel in der Literatur

Zwei Jahre nach Bessels Tod erwähnte Edgar Allan Poe in seinem kosmogonischen Essay Heureka Friedrich Wilhelm Bessel und die Ergebnisse seiner Parallaxenmessung.

Arno Schmidt lässt Bessel als Nebenfigur in einer Szene der „Historischen Revue“ Massenbach auftreten, die in Wilhelm Olbers’ Observatorium spielt. Ebenfalls als Nebenfigur erscheint Bessel in Daniel Kehlmanns Roman Die Vermessung der Welt als Begleiter von Carl Friedrich Gauß auf fiktiven Reisen an die Nordsee und nach Weimar.

Bessel selbst verfasste in seinem – bislang unveröffentlichten – Briefwechsel mit Heinrich Christian Schumacher im Jahre 1843 einige kleine Gelegenheitsgedichte. In den Grundstein der Sternwarte wurde auf Bessels Wunsch 1811 ein kleines Gedicht von Johann George Scheffner eingelegt, in dem er Bessels astronomisches Wirken thematisiert.

Bessel als wissenschaftlicher Namensgeber

→ Liste: Bessel als Namensgeber

Schriften (Auswahl)

• Untersuchungen über die scheinbare und wahre Bahn des im Jahre 1807 erschienenen grossen Kometen. Königsberg 1810 (Digitalisat).
• Untersuchung der Größe und des Einflusses des Vorrückens der Nachtgleichen. Berlin 1815 (Digitalisat).
• Astronomische Beobachtungen auf der Königlichen Universitäts-Sternwarte zu Königsberg. Band 1–21, Königsberg 1815–1844 (Beobachtungen aus den Jahren 1813 bis 1835).
• Fundamenta Astronomiae pro anno MDCCLV deducta ex observationibus viri incomparabilis James Bradley in specula astronomica Grenovicensi, per annos 1750–1762 institutis. Königsberg 1818 (Digitalisat).
• Untersuchungen über die Länge des einfachen Secundenpendels. Berlin 1828 (Digitalisat) (= Abhandlungen der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu Berlin. Aus dem Jahre 1826. Berlin 1829, S. 1–254 (Digitalisat)).
• Tabulae regiomontanae reductionum observationum astronomicarum ab anno 1750 usque ad annum 1850 computatæ. Bornträger, Königsberg 1830 (Digitalisat).
• Versuche über die Kraft mit welcher die Erde Körper von verschiedener Beschaffenheit anzieht. Berlin 1832 (Digitalisat).
• Gradmessung in Ostpreußen und ihre Verbindung mit Preußischen und Russischen Dreiecksketten. Ausgeführt von F. W. Bessel, Director der Königsberger Sternwarte, Baeyer, Major im Generalstabe. Berlin 1838 (Text von F.W.Bessel) (Digitalisat).
• Darstellung der Untersuchungen und Maaßregeln, welche, in 1835 bis 1838, durch die Einheit des Preußischen Längenmaaßes veranlaßt worden sind. Berlin 1839 (Digitalisat).
• Astronomische Untersuchungen. 2 Bände, Bornträger, Königsberg 1841–1842 (Band 1, Band 2).
• Heinrich Christian Schumacher (Hrsg.): Populäre Vorlesungen über wissenschaftliche Gegenstände von F. W. Bessel. Hamburg 1848 (Digitalisat).

Gesammelte Schriften

• Rudolf Engelmann (Hrsg.): Abhandlungen von Friedrich Wilhelm Bessel. 3 Bände, Wilhelm Engelmann, Leipzig 1875–1876: [ausgewählte Sammlung von Zeitschriftenaufsätzen und Auszügen aus den größeren Schriften]
  • Band 1: I. Bewegungen der Körper im Sonnensystem. II. Sphärische Astronomie. Wilhelm Engelmann, Leipzig 1875 (Digitalisat).
  • Band 2: III. Theorie der Instrumente. IV. Stellarastronomie. V. Mathematik. Wilhelm Engelmann, Leipzig 1876 (Digitalisat).
  • Band 3: VI. Geodäsie. VII. Physik. VIII. Verschiedenes – Literatur. Wilhelm Engelmann, Leipzig 1876 (Digitalisat).
• Rudolf Engelmann (Hrsg.): Recensionen von Friedrich Wilhelm Bessel. Wilhelm Engelmann, Leipzig 1878 (Digitalisat).

Briefwechsel

• Adolph Erman (Hrsg.): Briefwechsel zwischen W. Olbers und F. W. Bessel. Leipzig 1852 (2 Bände); Band 1, Band 2.
• Arthur Auwers auf Veranlassung der Königlichen Preußischen Akademie der Wissenschaften (Hrsg.): Briefwechsel zwischen Gauss und Bessel. Leipzig 1880; Nachdruck: Georg Olms Verlag, Hildesheim 1975, ISBN 3-487-05551-1, Digitalisat.
• Zwölf Briefe von Bessel an Olbers. In: Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften. Band 35, 1900, S. 745–762 (Digitalisat).
• Königliche Akademien der Wissenschaften zu Berlin und München (Herausgeber): Briefwechsel zwischen Bessel und Steinheil. Leipzig/Berlin 1913.
• Erich Schoenberg, Alfons Perlick: Unbekannte Briefe von C. F. Gauß und Fr. W. Bessel. Abhandlungen der Bayerischen Akademie der Wissenschaften. Mathematisch-naturwissenschaftliche Klasse. Neue Folge, Heft 71. München 1955 [Bestände aus der Stadt- und Landesbibliothek Dortmund].
• Felix Wustmann: Zwei unbekannte Briefe von F. W. Bessel in der Universitätsbibliothek Leipzig. In: NTM Schriftenreihe für Geschichte der Naturwissenschaften, Technik und Medizin. Band 16, 1979, S. 64–69 [Ein Brief an Olbers ist abgedruckt.]
• Friedrich Wilhelm Bessel: Ich hab Euch lieb aber der Himmel ist mir näher. Eine Autobiographie in Briefen. Herausgegeben von Edith Schlieper. Stadt Minden, Minden 1984, DNB 850539935.
• Helmut Minow: Einige Briefe von Friedrich Wilhelm Bessel aus seiner Königsberger Zeit (1810–1846) in der Handschriftenabteilung der Stadt- und Landesbibliothek Dortmund. In: Mitteilungen der Gauß-Gesellschaft Göttingen. Nr. 23/24, 1986/1987, S. 7–28.
• Wolfgang R. Dick: Aus dem Briefwechsel von F. W. Bessel und W. Struve. Die Parallaxenmessungen 1835–1840. In: Archivalia Astronomica. W. Struve nimeline Tartu Astrofüüsika Observatoorium. Teated nr. 90, Tartu 1988 (Digitalisat).
• Hans-Joachim Felber (Hrsg.): Briefwechsel zwischen Alexander von Humboldt und Friedrich Wilhelm Bessel (= Beiträge zur Alexander-von-Humboldt-Forschung. Band 10). Akademie Verlag, Berlin 1994, ISBN 3-05-001915-8, ISSN 0232-1556.
• Jürgen W. Koch: Der Briefwechsel zwischen Friedrich Wilhelm Bessel und Johann Georg Repsold. Koch, Holm 2000, ISBN 3-89811-533-X.

Literatur

Die im Folgenden angegebenen Titel sind rückläufig chronologisch aufgeführt:

Biographien

• Kasimir Lawrynowicz: Friedrich Wilhelm Bessel, 1784–1846 (= Vita Mathematica. Band 9). Aus dem Russischen übersetzt von Katja Hansen-Matyssek und Heinz Matyssek. Birkhäuser Verlag, Basel / Boston / Berlin 1995, ISBN 3-7643-5113-6 (Original: Nauka, Moskau 1989, ISBN 5-02-005884-X). Kritische Rezension von Wolfgang R. Dick in Die Sterne. Band 72 (1996), S. 242–243 (Preprint; mit Angabe einiger übersetzungsbedingter Fehler), [umfangreichste Biographie mit besonderer Betonung des Verhältnisse von Bessel zu russischen Wissenschaftlern].
• Jürgen Hamel: Friedrich Wilhelm Bessel (= Biographien hervorragender Naturwissenschaftler, Techniker und Mediziner. Band 67). B.G. Teubner, Leipzig 1984.
  Abschrift verfügbar bei Mathematik alpha. Abgerufen am 25. November 2025. , [auf die mathematischen Leistungen Bessels wird nicht eingegangen].
• Felix Schmeidler: Leben und Werk des Königsberger Astronomen Friedrich Wilhelm Bessel. Prussia-Gesellschaft, ILMA-Verlag, Kelkheim 1984, ISBN 3-9800506-1-0, [auf die mathematischen Leistungen Bessels wird nicht eingegangen; keine Quellenangaben durch Fußnoten; das nicht von Schmeidler stammende Vorwort enthält mehrere nicht nachvollziehbare Wertungen]
• Erich Schoenberg: Bessel: Friedrich Wilhelm. In: Neue Deutsche Biographie. (NDB). Band 2. Duncker & Humblot, Berlin 1955, ISBN 3-428-00183-4, S. 179–181 (deutsche-biographie.de). 
• Diedrich Wattenberg: Bessel als Bremer Kaufmannslehrling. In: Friedrich Simon Archenhold (Herausgeber): Das Weltall – Bildgeschmückte Zeitschrift für Astronomie und verwandte Gebiete. Berlin-Treptow 1929, S. 8–11.
• Johann Adolf Repsold: Friedrich Wilhelm Bessel. In: Astronomische Nachrichten 210 (1919), Nr. 5028, Sp. 161–214.
• Julius Franz: Festrede zu Bessel’s hundertjährigem Geburtstag. Sitzung der physikalisch-ökonomischen Gesellschaft zu Königsberg in Preußen am 5. Juni 1884. Druck von R. Leupold (24 Seiten).
• Karl Christian Bruhns: Bessel: Friedrich Wilhelm. In: Allgemeine Deutsche Biographie (ADB). Band 2, Duncker & Humblot, Leipzig 1875, S. 558–567.
• Heinrich Durège: Bessels Leben und Wirken. Zürich 1861.
• August Ludwig Busch: Bessel’s Geburtstags-Feier. Am 22. Juli 1847. In: August Hagen (Herausgeber): Neue preußische Provinzial-Blätter. Königsberg 1847 (Digitalisat).
• Johann Friedrich Wilhelm Herschel: A Brief Notice on the Life, Researches, and Discoveries of Friedrich Wilhelm Bessel. In: Annual Report of the Royal Astronomy Society. Gedruckt bei George Barclay, London 1847.
• Karl Rosenkranz: Rede zur Gedächtnisfeier Bessels im Auditorium Maximum der Königlichen Albertina-Universität am Tage nach seinem Begräbnis. 24. März 1846, Königsberg. Gedruckt bei E. J. Dalkowski.
• Gustav Adolph Jahn: Friedrich Wilhelm Bessel, gestorben den 17. März 1846 zu Königsberg. Nachruf in: Oswald Marbach (Herausgeber): Literatur- und Kunstbericht, 1846, Nr. 5, S. 17–18 (Digitalisathttp://vorlage_digitalisat.test/1%3D%7B%7B%7B1%7D%7D%7D~GB%3Dd2tEAAAAcAAJ~IA%3D~MDZ%3D%0A~SZ%3DPA17~doppelseitig%3D~LT%3D~PUR%3D).
• Johann Franz Encke: Gedächtnissrede auf Bessel. Berlin, 1846.
• Carl Theodor Anger: Erinnerung an Bessels Leben und Wirken. F. A. Weber, Danzig 1846 (Digitalisat).

Spezialthemen

• Eberhard Neumann-Redlin von Meding: F. W. Bessel im Kreise der Königsberger Naturwissenschaftler. Sein Zusammenwirken mit K. G. Hagen, C. G. Jacobi und F. Neumann. In: Klemens Adam, Gerd Huneke, Heinrich Rademacher (Red.): Friedrich Wilhelm Bessel. 1784–1846. Beiträge über Leben und Werk des bekannten Astronomen. Besselgymnasium der Stadt Minden, Minden 1996, S. 67–80.
• P. Thomas: Untersuchungen am Besselschen Basismessapparat. In: Wissenschaftliche Abhandlungen der Kaiserlichen Normel-Eichungs-Kommission. VIII. Heft. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 1912, S. 111–148, doi:10.1007/978-3-662-33781-3_5 (Zusammenfassung, Vorschau und kostenpflichtiger Link auf Digitalisat bei link.springer.com).
• C. Bruhns: Der Basisapparat und die Bestimmung der Constanten desselben. II. Abschnitt von: C. Bruhns, A. Nagel: Die Grossenhainer Grundlinie (= Astronomisch-Geodätische Arbeiten für die Europäische Gradmessung im Königreich Sachsen, I. Abtheilung). P. Stankiewicz, Berlin 1882, S. 15–49 (Digitalisat).

Weblinks

Commons: Friedrich Wilhelm Bessel – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wikisource: Friedrich Wilhelm Bessel – Quellen und Volltexte

Wikiquote: Friedrich Wilhelm Bessel – Zitate

• Literatur von und über Friedrich Wilhelm Bessel im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Werke von und über Friedrich Wilhelm Bessel in der Deutschen Digitalen Bibliothek
• Veröffentlichungen von Friedrich Wilhelm Bessel im Astrophysics Data System ADS
• John J. O’Connor, Edmund F. Robertson: Friedrich Wilhelm Bessel. In: MacTutor History of Mathematics archive (englisch).
• J. S. Schlimmer: Der Doppelstern 61 Cygni. August 2011
• Sammlung von Schriften zu Friedrich Wilhelm Bessel in der Staats- und Universitätsbibliothek Bremen
• Friedrich Wilhelm Bessel im Kalliope-Verbund: Nachlassorte
• Friedrich Wilhelm Bessel im Kalliope-Verbund: Nachlassobjekte
• LWL-Preußenmuseum Minden: Tabakdose des Astronomen Friedrich Wilhelm Bessel