2. Ursache einer Mondfinsternis
4. Mondfinsternis am Morgen des 21. Januars 2000
Bild 1:Verlauf einer Mondfinsternis nach CalSky
Bild 2: Vollmondaufgang
© B. Nies
Vollmond bedeutet, dass unser Trabant am Himmel der Sonne gegenüber steht. Da man aus der gleichen Richtung wie die Sonne den Mond sieht, sehen wir nur seine Tagseite. Er steht somit gross, hell und rund am Nachthimmel (Bild 2). Doch haben wir nicht etwas übersehen? Wenn Sonne, Erde und Mond auf einer Linie stehen, wie es ja bei Vollmond der Fall ist, müsste ja die Erde dem Mond den Blick auf die Sonne verstellen.
Der Schatten der Erde ist ein Kegel, der von der Erde ausgeht und 1.4 Mio km von der Erde weit entfernt in einer Spitze zusammenläuft. Der Mond zieht seine Bahn viel näher an der Erde und sollte deshalb bei Vollmond in den Kernschatten der Erde eintauchen. Doch bewegt sich der Mond auf seiner Bahn so, dass er bei Vollmond bis über 37'000 km oberhalb oder unterhalb der Verbindungslinie Erde - Sonne, die ja auch die Achse des Schattenkegels darstellt, vorbeizieht. Der Erdschatten ist in der Mondentfernung acht mal kleiner. Deshalb verfehlt der Vollmond meistens den Kernschatten der Erde.
Bild 3: Entstehung von Sonnen- und Mondfinsternissen. Die Lage der Mondbahn wurde für das Jahr 1999 gezeichnet.
© Thomas Bär, AGZU
Etwa zwei mal jährlich findet der Vollmond in für eine Mondfinsternis ausreichender Nähe des Erdschattens statt (und damit steht auch entweder der Neumond 2 Wochen davor oder der Neumond danach günstig für eine Sonnenfinsternis.)
Wie alle Himmelskörper hat auch die Erde einen Halbschatten und einen Kernschatten. Der Halbschatten ist derjenige Bereich, in dem ein Beobachter eine partielle Bedeckung der Sonne sehen würde, im Kernschatten ist die ganze Sonne bedeckt. In der Nacht befinden wir uns im Kernschatten der Erde. Während des Sonnenauf- oder Untergangs stehen wir für ein paar Minuten im Halbschatten der Erde. Der dritte Bereich des Schattens, wo die Bedeckung der Sonne für einen gedachten Beobachter ringförmig ausfallen würde, befindet sich jenseits der Spitzedes Kernschattenkegels der Erde und spielt bei Mondfinsternissen keine Rolle, da dieses Gebiet weit ausserhalb der Mondbahn liegt. Wie verläuft nun eine Mondfinsternis?
Der Vollmond nähert sich bei einer Mondfinsternis dem im Vergleich zu ihm 2.5 mal grösseren Kernschatten der Erde. Dabei muss er zuerst den Halbschatten durchqueren, den man sich als ringförmigen Bereich um den Kernschatten der Erde vorstellen kann. Dabei ist dieser Ring etwa so dick, dass der Mond gerade darin Platz hat.Die Mondfinsternis beginnt mit der ersten Berührung des Halbschattens durch den Mond. Für einen Beobachter auf der Nachtseite der Erde ändert sich der Anblick des Vollmondes nicht. Zu unbedeutend ist dabei der Sonnenlichtverlust an irgend einem Punkt am östlichen Rand der Mondscheibe. Mit einer Geschwindigkeit von einem Kilometer pro Sekunde taucht in der folgenden Stunde der Mond tiefer und tiefer in den Halbschatten der Erde ein. Vielleicht nach einer halben oder besser 3/4 Stunden kann man ein Helligkeitsgefälle der Mondscheibe von Osten nach Westen erkennen (entlang der Ekliptik betrachtet) . Ist der Mond vollständig im Halbschatten eingedrungen, so ist der dem Kernschatten nächste Teil der Mondscheibe nun deutlich bräunlich verfärbt.
Ein paar Minuten später berührt der Mond den Kernschatten der Erde. Dies nennt man den ersten Kontakt. Die ersten Gebiete der Mondoberfläche erleben nun eine totale Sonnenfinsternis. Wir auf der Erde sehen nach dem ersten Kontakt eine ziemlich scharfe Grenze zwischen dem noch im Sonnenlicht stehenden und schon imErdschatten befindlichen Gebieten langsam über den Mond ziehen . Während dieser Zeit erlebt man eine partielle Mondfinsternis. Der Teil, der sich bereits im Kernschatten befindet, schimmert in einer kupferroten Farbe. Während die Mondfinsternis der Totalität entgegen geht, wird der Nachthimmel dunkler. Immer schwächere Sterne werden sichtbar.
Die totale Mondfinsternis beginnt, wenn der Mond vollständig in den Kernschatten eintaucht. Dies nennen die Astronomen den dritten Kontakt. Die Gebiete des Mondes, die gerade eben noch im Sonnenlicht waren, leuchten nun kupferrot. Gegen die Mitte des Kernschattens lässt dieses Licht nach und geht in ein schwaches Dunkelrot bis Braungrau über. Deshalb sind die Stellen des Mondes, die besonders tief im Schatten liegen, manchmal nur noch schwer zu erkennen. Dies hängt jedoch davon ab, wieviel Licht von der Erdatmosphäre in den Kernschatten gestreut wird, denn dieses Licht sorgt dafür, dass der Mond nicht unsichtbar wird.
Wenn der Mond durch die Mitte des Kernschattens läuft, kann die totale Mondfinsternis mehr als eindreiviertel Stunden dauern. Berührt der Mond den Rand des Kernschattens von innen her kommend, endet mit dem dritten Kontakt die totale Mondfinsternis. Nun vergeht ca. eine weitere Stunde, bis der Mond den Kernschatten beim 4. Kontakt ganz verlassen hat. Während dieser Zeit kehrt allmählich die übliche Helligkeit einer Vollmondnacht wieder zurück, und besonders bei leichtem Dunst verschwinden die Sterne wieder bis auf die hellsten. Verlässt auch der letzte Fleck auf dem Mond den Kernschatten, endet die partielle Mondfinsternis mit dem 4. Kontakt. Nur noch ein bald verblassendes diffuses, dunkleres Gebiet am Ort des 4. Kontakts zeigt, dass der Vollmond noch den Halbschatten verlassen muss, bevor nach einer weiteren Stunde die Mondfinsternis definitiv vorüber ist. Alles zusammengerechnet kann eine Mondfinsternis bis zu sechs Stunden dauern.
Die nächste totale Mondfinsternis findet am 21. Januar 2000 statt. Leider findet sie in Europa in den frühen Morgenstunden statt und wird deshalb eher in Amerika als in Europa Beachtung finden. Trotzdem ist diese Mondfinsternis abgesehen von der abschliessenden Halbschattenfinsternis in ihrer ganzen Länge beobachtbar.
1.Kontakt um 04 Uhr 01
2.Kontakt um 05 Uhr 04
Mitte um 05 Uhr 44, Grösse der Finsternis 1.33
3.Kontakt um 06 Uhr 22
4.Kontakt um 07 Uhr 25
Beispiel einer Mondfinsternis:
Mondfinsternis am Morgen des 21. Januars 2000
Am frühen Freitagmorgen des 21. Januars 2000, ab 3:00 Uhr wandert der Vollmond in den Schatten der Erde und wird verdunkelt. Dies nennt man eine Mondfinsternis. Sie wird von Europa, Nordafrika, bis Amerika und weite Teile des Pazifiks sichtbar sein. Der Mond wird dabei nicht vollständig dunkel, weil die Erde eine Atmosphäre besitzt, welche das Sonnenlicht streut. Der Vollmond ist zwar dunkler, erstrahlt aber tiefrot bis kupferfarben. Rundherum werden Sterne und die Milchstrasse sichtbar, welche sonst im Glanz des hellen Vollmondes untergehen. Da die Umlaufbahn des Mondes nicht auf der gleichen Ebene wie die der Erde um die Sonne liegt, kommt es nicht jeden Monat zu einer Finsternis, sondern im Schnitt etwa 1-2 mal im Jahr. Die meisten davon sind nicht total oder finden gerade auf der anderen Seite der Erdkugel statt.
Stellen Sie sich vor, Sie befänden sich während einer totalen Mondfinsternis auf dem Mond und blickten in Richtung Sonne. Wie sähe dieses Schauspiel wohl von dort aus betrachtet aus? Um dies zu beschreiben bedienen wir uns folgender kleiner Fiktion:
Sie sind auf der nördlichen Hemisphäre, nahe am Äquator des Mondes gelandet. Es ist Tag und die Sonne steht hoch am Himmel. Der Himmel ist pechschwarz. Solange Sie von der Sonne geblendet werden, sehen Sie keine Sterne. Erst wenn Sie sich in den Schatten Ihrer Mondfähre begeben und das vom Mondboden reflektierte Licht abdecken, sehen Sie, dass der Himmel mit tausenden von Sternen übersät ist. Diese funkeln aber nicht wie auf der Erde, sondern sie leuchten konstant, scheinbar leblos. Dann wird Ihnen klar warum: Auf dem Mond gibt es keine Atmosphäre, die wie das Wasser in einem Schwimmbad aufgrund von Turbulenzen und Dichteunterschieden das Licht der Sterne ablenkt.
Mit der Hand schieben Sie das goldbedampfte Visier Ihres Schutzhelmes nach vorne, treten ins Sonnenlicht und blicken zur Sonne. Sie erblicken eine gleissend helle Sonnenscheibe, die eigentlich weiss, durch durch Ihr Visier aber goldgelb erscheint. Von der Erde, welche sich rechts von der Sonne befinden müsste, sehen Sie noch nichts. Zu hell ist das Licht der Sonne.
Langsam sehen Sie, wie die Sonne über den Himmel wandert, etwa dreissigmal langsamer als auf der Erde. Kein Wunder, denn ein Mondtag dauert auch 29.5 Erdentage. Sie führen ein Logbuch und machen folgende Einträge:
3:02:57 MEZ
Der Mond tritt in den Halbschatten der Erde ein. Noch sehe ich nichts. Die Sonne ist immer noch ganz und kugelrund. Über Funk höre ich mein Kollege, der sich am östlichen Rand des Mondes stationiert hat. Er schildert, dass bei Ihm die Sonne knapp über dem Mondhorizont steht und soeben den Rand der Erde berührt hat. Bei mir ist die Sonne noch immer ganz.
3:31:00 MEZ
Sonne und Erde haben sich soeben berührt. Die Finsternis beginnt. Sie ist jetzt in einer partiellen Phase.
4:01:30 MEZ
Eintritt in den Kernschatten. Ich höre einen Aufschrei über Funk. Mein Kollege aus dem Osten berichtet nun, dass soeben der letzte Rest Sonnenlicht hinter der Erde verschwunden ist. Bei mir ist es noch nicht merklich dunkler geworden.
4:32:00 MEZ
Der letzte Rest der gleissend hellen Photosphäre der Sonne ist nun hinter der Erde verschwunden. Ich schiebe mein Schutzvisier nach oben. Wow, was für ein Anblick! Die Erde zeichnet sich als hauchfeiner, leuchtend roter Ring ab, welcher in Richtung Sonne heller erscheint. Das ist das Licht der Sonne, das durch die Atmosphäre gestreut wird. Die kurzwelligen Strahlungsanteile werden absorbiert. Die tiefrote Farbe lässt auf einen hohen Staubanteil in der Luft führen. Weite Teile der Sonnenkorona sind noch sichtbar. Sie sehen wie ein leuchtendes Haarbüschel aus.
5:04:36 MEZ
Der ganze Mond befindet sich nun im Kernschatten der Erde. Es trifft kein Sonnenlicht mehr auf die Mondoberfläche. Die Mondfinsternis ist ab jetzt total. Von der Korona ist nichts mehr zu sehen. Es ist nur noch der leuchtend rote Ring der Erde sichtbar, der dreimal grösser als die Sonnenscheibe zuvor am Himmel steht. Der Himmel ist mit abertausenden Sternen geschmückt. Die Milchstrasse zieht sich als fahl leuchtendes Band über den Himmel. Der ganze Mond ist in gespenstisch rotes Dämmerlicht getaucht. Ein atemberaubender Anblick!