Mond - Sonnenfinsternisse 

Die Entstehung von Sonnenfinsternissen

Bild vergrößernSonnenfinsternis vom 11.08.1999
©P. Stättmayer
Volkssternwarte München
Was ist eine Sonnenfinsternis? Wie und warum kommt es zu einer Finsternis ? Hier erfahren Sie mehr über dieses faszinierende Naturschauspiel. Bevor wir uns allerdings mit den Sonnenfinsternissen befassen können, müssen wir uns erst einmal mit dem Mond und seiner Umlaufbahn beschäftigen.

Der Mond ist ein kalter, felsiger Himmelskörper mit einem Durchmesser von 3476 km. Er leuchtet nicht selbst. Wenn wir ihn abends am Himmel scheinen sehen, dann reflektiert er lediglich das Licht, das die Sonne ausstrahlt. Der Mond umkreist die Erde. Bei der Umrundung unseres Planeten nimmt der Mond jeden Tag einen etwas anderen Winkel zur Sonne ein. Dadurch entstehen die Mondphasen, denn die beleuchtete Mondseite ist nicht immer vollständig zu sehen. Das ist nur bei Vollmond der Fall. Von Vollmond zu Vollmond dauert es etwa 29,5 Tage.

Bild vergrößernRingförmige Finsternis am 31.05.2003
©Hermann-Michael Hahn

Während der als Neumond bezeichneten Phase kann man den Mond von der Erde aus für gewöhnlich nicht erkennen. Alle anderen Phasen sind uns allen hingegen bestens bekannt. Von der schmalen zunehmenden Mondsichel am frühen Dämmerungshimmel über das erste Viertel, der Vollmond, das letzte Viertel und wiederum die schmale Sichel des abnehmenden Mondes in den frühen Morgenstunden vor Sonnenaufgang.

Für die Menschen der Frühzeit war der Wechsel der Mondphasen ein wichtiger Indikator für die Zeitmessung. Viele Kalendersysteme gründen auf den Mondzyklen, so beispielsweise der islamische, der hebräische und der chinesische Kalender. In diesen Kalendern wird als Monatsanfang einheitlich die Neumondphase verwendet. Das Wort Monat in unserem Kalender erinnert ebenfalls an die Verbundenheit der Zeitmessung mit dem Mondzyklus, wenn auch der gregorianische Kalender nicht mondsynchronisiert ist. Bei Neumond geht der Mond gleichzeitig mit der Sonne auf oder unter. Er steht zu diesem Zeitpunkt sehr nahe bei der Sonne; ein Umstand, der zur Erläuterung der Sonnenfinsternisse von besonderer Bedeutung ist.

Bild vergrößernKonstellation einer Sonnenfinsternis
©RedShift 4

Eine Sonnenfinsternis kann ausschließlich zum Neumondtermin entstehen. Zu diesem Zeitpunkt läuft unser Trabant zwischen der Erde und der Sonne durch. Trifft dabei der Mondschatten auf die Erdoberfläche, sehen wir von bestimmten Orten der Erde aus die Sonne entweder vollständig oder zum Teil vom Neumond bedeckt, also vom Mond verfinstert.

Bild vergrößernSonnenfinsternisse 1998 bis 2013
©Kosmos Himmelsjahr

Nun könnte man denken, dass alle 29,5 Tage irgendwo auf der Welt eine Sonnenfinsternis zu beobachten wäre. Das ist aber bekanntlich nicht der Fall, da die Umlaufbahn des Mondes um die Erde um einen kleinen Betrag (etwa 5 Grad) gegenüber der Umlaufbahn der Erde um die Sonne geneigt ist. Deswegen verfehlt der Mondschatten üblicherweise die Erdoberfläche, er streicht oberhalb oder unterhalb der Erde vorbei. Mindestens zweimal im Jahr sind die geometrischen Verhältnisse für eine Sonnenfinsternis gegeben.

Der Mondschatten wird in zwei Bereiche unterteilt:

Penumbra
Der äußere Schattenbereich; wer im Bereich der Penumbra beobachtet, sieht die Sonne nur teilweise verfinstert.

Umbra
Der dunklere innere Schatten; in diesem Gebiet sieht man die Sonne zeitweise total verfinstert.

Bild vergrößernSoFi 1999: Wanderung des Mondschattens über den deutschsprachigen Raum
©RedShift SoFi-Edition

Wenn nur der Penumbrabereich des Mondschattens die Erdoberfläche trifft, sehen wir die Sonne immer nur teilverfinstert. Die Beobachtung partieller Verfinsterungen birgt eine gewisse Gefahr in sich. Da das Sonnenlicht immer noch extrem hell ist, müssen zum Schutz der Augen spezielle Sonnenfilter verwendet werden. Andernfalls ist mit ernsthaften Augenverletzungen bis hin zur Erblindung zu rechnen. Bei der geplanten Verwendung eines Fernglases oder Fernrohrs sollten unbedingt die Mitarbeiter einer Volkssternwarte vorher zu Rate gezogen werden.

Wenn der Kernschatten des Mondes über die Erde streicht, gibt es eine totalen Verfinsterung. Da der Kernschattenbereich nur sehr klein ist, kommt es lediglich auf einem schmalen Streifen der Erdoberfläche zur totalen Sonnenfinsternis. Dieser Streifen wird Totalitätszone genannt. Die Zone ist bis zu 17000 km lang aber nur maximal 230 km breit. Um eine totale Sonnenfinsternis beobachten zu können, muss man sich in der Totalitätszone aufhalten.

Bild vergrößernSonnenfinsternis vom 26.02.1998 (Animation)
©University Corporation for Atmospheric Research (UCAR)
Southwest Research Insitute (SwRI)

Die Totalität dauert nur wenige Minuten an. Es handelt sich dabei allerdings um eines der spektakulärsten und mitreißendsten Naturschauspiele, die man erleben kann. Viele Sonnenfinsternisfans reisen von weither an, um dabei sein zu können. Der Himmel zeigt sich in einem unwirklichen Dämmerlicht. Am hellen Tag werden Sterne sichtbar. Wo kurz zuvor die Sonne ungestört schien, befindet sich nun eine unheimliche, dunkle Scheibe, die Ihnen den direkten Blick zu unserem Tagesgestirn verwehrt. Die schwarze Scheibe ist von einem hellen Kranz, der Sonnenkorona, umgeben. Nach kurzer Zeit – je nach den aktuellen Gegebenheiten reicht die Spanne von wenigen Sekunden bis hin zu maximal 7,5 Minuten – erscheint dann der erste Sonnenstrahl und bricht den Bann dieses unwirklichen Schauspiels.

Bild vergrößernAufnahme der aus der Erdumlaufbahn beobachteten totalen SoFi
©NASA/JSC
»Gemini 12

Leider ist nicht jede zentrale Verfinsterung der Sonne automatisch eine totale Sonnenfinsternis. Wenn wir die Umlaufbahn der Erde um die Sonne und die des Mondes um die Erde betrachten, stellen wir fest, dass beide nicht ideal kreisförmig, sondern elliptisch sind. Der Abstand Erde – Mond variiert etwa zwischen 356.000 und 406.000 km - rund 13%. Damit verändert sich auch der scheinbare Durchmesser der Mondscheibe um diesen Betrag. Auch der Abstand Erde – Sonne (und damit der Sonnendurchmesser) variiert zwischen 147,5 Mio km (Januar) und 152,6 Mio km (Juli). Eine besonders lang andauernde Totalität tritt immer dann ein, wenn der Mond in Erdnähe und die Sonne in Erdferne ist. Denn dann erscheint der abdeckende Mond etwas größer und der Sonnendurchmesser gleichzeitig etwas kleiner. Befindet sich jedoch umgekehrt der Mond in Erdferne und die Sonne in Erdnähe, so ist der Mond zu klein, um die Sonnenscheibe vollständig verdecken zu können. Die Spitze des Kernschattens erreicht dann nicht die Erdoberfläche. Das nennt man eine ringförmige Sonnenfinsternis. Dabei ist auch zum Zeitpunkt der zentralen Bedeckung immer noch ein ringförmiges Stück der Sonnenoberfläche zu beobachten.

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Autor dieses Artikels:  Prof. Dr. Bruno Deiss

In Zusammenarbeit mit dem Physikalischen Verein, Frankfurt a.M.
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