eFoto der Sonnenfinsternis

Auf dieser Seite erwarten Sie Finsternis und aschgraues Mondlicht …

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Erde, Sonne und Mond

Auf dieser Seite geht es um das Zusammenwirken von Erde, Sonne und Mond – also Mondphasen und Finsternisse. Die Gezeiten werden im Bereich Mechanik behandelt; zu Tageslängen und Jahreszeiten finden Sie unter Polartag Informationen.

Mondphasen

Die Mondphasen sind allgemein bekannt. Der Mond wandert in 29 Tagen um die Erde und ändert während dieser Zeit scheinbar seine Gestalt. Was sich wirklich ändert, ist die beleuchtete Fläche des Mondes. Da wir nur diese sehen können, haben wir den Eindruck, der Mond ändere seine Gestalt. Wir reden ja auch heute noch von „Halbmond“ und „Mondsichel“, obwohl inzwischen jeder weiß, dass der Mond eine Kugel ist und bleibt.
Während der Mond um die Erde wandert, ändert sich auch seine Position zur Sonne – mal steht er zwischen ihr und der Erde, mal hinter der Erde, mal seitlich von der Erde. Zwar wird die der Sonne zugewandte Halbkugel des Mondes immer komplett beleuchtet, aber wir sehen meist nur einen mehr oder weniger großen Teil von der hellen Mondseite.

Abb. 1 ¦ Entstehung der Mondphasen   Grafik: Entstehung der Mondphasen
Bildunterschrift Der Mond ist hier während seines Umlaufs um die Erde zweifach dargestellt – der innere Kreis Monde zeigt ihn gewissermaßen „von oben“, es ist immer die der Sonne zugewandte Halbkugel beleuchtet. Der äußere Kreis Monde zeigt ihn so, wie er jeweils von der Erde aus zu sehen ist. Die schwarzen Linien stellen Hilfslinien dar, um zu verdeutlichen, welche Halbkugel jeweils von der Erde aus zu sehen ist und welcher Teil davon hell ist. Bildunterschrift Ende

Aber auch die dunkle Mondseite ist nicht vollkommen dunkel. Sie empfängt von der Erde reflektiertes Sonnenlicht und wirft dieses wieder zurück. Die Helligkeit dieses Lichtes ist allerdings so gering, dass sie mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar ist. Mit einem Fotoapparat dagegen und einer genügend langen Belichtungszeit kann man dieses so genannte „aschgraue Mondlicht“ einfangen.

Abb. 2 ¦ Aschgraues Mondlicht   die eigentlich unsichtbare Hälfte des Mondes 5 Tage nach Neumond
Bildunterschrift Mit einer genügend langen Belichtungszeit gelingt es, auch den dunklen Teil des zunehmenden Mondes zu fotografieren. (Die beleuchtete Sichel wird dann natürlich hoffnungslos überbelichtet.) Dieses so genannte aschgraue Mondlicht ist von der Erde zum Mond und wieder zurück reflektiertes Sonnenlicht. (Das Bild konnte leider nicht mit Fernrohr aufgenommen werden, da wir nur ein Stativ haben und ich das für den Fotoapparat brauchte.)Bildunterschrift Ende

Vollmond haben wir also, wenn die Erde zwischen Mond und Sonne steht und man von der Erde aus die volle beleuchtete Mondhalbkugel sieht. Es leuchtet sofort ein, dass das nur der Fall ist, wenn die Erde eben nicht exakt zwischen Sonne und Mond steht, sondern ein Stück oberhalb oder unterhalb der Mondbahn. Steht die Erde tatsächlich genau zwischen Sonne und Mond, fällt ihr Schatten auf den Mond – eine Mondfinsternis entsteht.

Exkurs: Venusphasen

Die Bahn der Venus liegt zwischen der der Erde und der Sonne. Steht die Venus zwischen der Erde und der Sonne, wendet sie uns also im Wesentlichen ihre unbeleuchtete Rückseite zu und man sieht nur eine sehr schmale Sichel. Steht die Venus hinter der Sonne, sehen wir ihre beleuchtete Vorderseite; steht sie im 90°-Winkel zur Erde, sehen wir eine beleuchtete „Halbvenus“. Da die Venus, wenn sie hinter der Sonne steht, etwa 150 Millionen Kilometern Abstand von der Erde hat, auf ihrer Position vor der Sonne aber nur 40 Millionen Kilometer, ist die „Vollvenus“ viel kleiner als die „Neuvenus“, so dass trotz der nur geringen beleuchteten Fläche die Sichel etwa einen Monat vor „Neuvenus“ heller ist als die voll beleuchtete Venus.
Sowohl die „Vollvenus“ als auch die „Neuvenus“ stehen in der Nähe der Sonne am Taghimmel (und sind daher nicht zu sehen), weil in beiden Fällen von der Erde aus gesehen der Planet in Richtung Sonne liegt. Der Mond liegt nur bei Neumond in Richtung Sonne; bei Vollmond liegt er in entgegengesetzter Richtung – man muss der Sonne „den Rücken zu drehen“, weshalb er nachts am Himmel steht.

Abb. 3 ¦ Venusphasen   zur Entstehung der Venusphasen
Bildunterschrift Die Skizze zeigt die Entstehung der Venusphasen und die Zeiten im Jahr 2009, zu denen die jeweiligen Phasen auftraten. Die ungefähre Position ist in der Skizze angegeben, ebenso die Daten, zu denen 2009 Voll- beziehungsweise Halbvenus war oder sein wird. Ein Venusjahr – also ein Umlauf der Venus um die Sonne – dauert 243 Tage. Da die Erde sich in der Zeit aber ebenfalls um die Sonne bewegt, dauert es von Neuvenus zu Neuvenus 584 Tage. (Gezeichnet sind die Venusphasen, wie man sie im umkehrenden Fernohr sieht, weil man sie sowieso nur durchs Fernrohr sieht.)Bildunterschrift Ende
Abb. 3a ¦ Venussichel   Sichel der zunehmenden Venus
Bildunterschrift Die Sichel der zunehmenden Venus, fotografiert durch ein Teleskop, am 13.11.2010.Bildunterschrift Ende

Der Ablauf der Venusphasen ergibt sich aus einem Zusammenspiel der Jahresläufe von Erde und Venus. Nun dreht sich die Erde aber auch noch um sich selbst. An einer bestimmten Position im Jahreslauf wandern also Venus und Sonne von rechts nach links (bezogen auf die Skizze in Abbildung 3) an der Erde vorbei. Deshalb geht die zunehmende Venus vor der Sonne auf, die abnehmende nach der Sonne. Erstere ist also als Morgenstern, letztere als Abendstern zu sehen.

Mondfinsternis

Abb. 4 ¦ Entstehung einer Mondfinsternis   Grafik: Entstehung einer Mondfinsternis
Bildunterschrift Die Sonne sendet natürlich in alle Raumrichtungen Licht aus – zum Verständnis von Kern- und Halbschatten betrachten wir aber nur die Strahlen, die von den Rändern der Sonnenscheibe ausgehen und gerade noch von der Erde verdeckt werden. Die Strahlenbündel vom rechten wie vom linken Rand erzeugen jedes einen Schattenwurf. Die vom jeweils anderen Rand fallen aber in diesen Schatten hinein – mit Ausnahme des Bereiches, der schwarz gefärbt ist. Hier blendet die Erde beide Strahlenbündel aus. Dieses ist der Kernschatten, also der Bereich, in dem völlige Finsternis herrscht. Die Bereiche, in denen nur der Schatten eines der Strahlenbüdel fällt, heißen Halbschatten. (Das Gesagte lässt sich entsprechend auf sämtliche Strahlenbündel übertragen.)Bildunterschrift Ende

Der Mond wandert nun auf seinem Umlauf um die Erde in die Schattenzone und durch sie hindurch. Je nachdem, wie exakt die Erde zwischen ihm und der Sonne steht, streift er nur den Halbschatten oder gerät sogar vollständig in den Kernschatten. Tritt der Mond vollständig in den Kernschatten ein, spricht man von einer totalen Mondfinsternis; tritt er nur teilweise in den Kernschatten ein, handelt es sich um eine partielle Mondfinsternis. Eine partielle Halbschattenfinsternis schließlich entsteht, wenn nur ein Teil des Mondes in den Halbschatten eintritt und der Rest überhaupt nicht im Schatten liegt. Diese Finsternis ist mit bloßem Auge kaum zu erkennen, da der Helligkeitsunterschied gering ist.

Jeder, der schon einmal eine totale Mondfinsternis gesehen hat, weiß, dass die Finsternis bei einer totalen Mondfinsternis gar nicht so vollständig ist, wie oben behauptet. Die Mondscheibe leuchtet rötlich. Der rote Schein kommt von dem Sonnenlicht, dass durch die Erdatmosphäre auf den Mond gestreut wird. Blaues Licht wird stärker gestreut als rotes (siehe Himmelsblau); das bedeutet, das blaue Licht wird gewissermaßen „in alle Himmelsrichtungen“ ins Weltall gestreut; das rote Licht dagegen wird nur wenig gestreut, weshalb einiges davon zum Mond gelangt. Der reflektiert es dann wiederum und wir sehen die Mondscheibe geisterhaft rot leuchten.

Abb. 5 ¦ Partielle Mondfinsternis   Foto der partiellen Mondfinsternis vom 31.12.2009
Bildunterschrift Die partielle Mondfinsternis vom 31. Dezember 2009. Wegen der Bewölkung ist das Foto leider nicht besonders gut. (Fotografiert durch ein Fernrohr, 30-fache Vergrößerung)Bildunterschrift Ende

Sonnenfinsternis

Ganz ähnlich wie eine Mondfinsternis entsteht eine Sonnenfinsternis – nur haben Erde und Mond hier vertauschte Rollen, die Erde liegt diesmal im Schatten des Mondes. Sonnenfinsternisse gibt es also nur bei Neumond. Weil der Mond jedoch kleiner ist als die Erde, ist auch sein Kernschatten kleiner. Deshalb bekommt man so viel seltener eine Sonnenfinsternis zu sehen, als eine Mondfinsternis. Die Wahrscheinlichkeit, in den Kernschatten, beziehungsweise überhaupt in den Schatten zu geraten, ist geringer. In den Halbschattenbereichen sieht man eine partielle Sonnenfinsternis. Dann ist nur ein Teil der Mondscheibe vor der Sonnenscheibe zu sehen.

Abb. 6 ¦ Entstehung einer Sonnenfinsternis   Grafik: Entstehung einer Sonnenfinsternis
Bildunterschrift Wenn Sonne, Erde und Mond genau auf einer Linie stehen, fällt der Schatten des Mondes auf die Erde, sobald sich der Mond vor die Sonne schiebt.Bildunterschrift Ende

Dass es überhaupt zu einer Sonnenfinsternis kommen kann, liegt daran, dass von der Erde aus betrachtet, Mond und Sonne fast gleich groß sind. Da sowohl die Bahn der Erde um die Sonne als auch die des Mondes um die Erde Ellipsen sind, ist die scheinbare Größe des Mondes nicht immer gleich. Es kann daher passieren, dass der Mond die Sonne nicht komplett abdeckt, sondern dass ein heller Ring außen übrig bleibt. Das nennt man dann eine ringförmige Sonnenfinsternis.

Abb. 7 ¦ Sonnenfinsternis im August 1999   Foto der Sonnenfinsternis
Bildunterschrift Der Mond bedeckt die Sonne schon fast vollständig.
Das Foto stellte Wolfgang Mielke mir zur Verfügung – herzlichen Dank! Er nahm es in Karlsruhe auf.Bildunterschrift Ende
Abb. 8 ¦ Sonnenfinsternis im August 1999   Foto der Sonnenfinsternis
Bildunterschrift Nun ist die Sonne ganz durch den Mond verdeckt, der Standort des Fotografen liegt im Kernschatten. Der Himmel ist dunkel genug, um Sterne sehen zu können – und vor allem, um die Korona sehen zu können, die Atmosphäre der Sonne. 1999 stand das Sonnenfleckenmaximum (siehe Polarlichter) kurz bevor – erkennbar auch an der sich gleichmäßig in alle Richtungen ausdehnenden Strahlen der Korona. Zu Zeiten des Sonnenfleckenminumums verlaufen die Strahlen hauptsächlich in der Äquatorebene.
Auch dieses Foto wurde mir von Wolfgang Mielke zur Verfügung gestellt – vielen Dank!Bildunterschrift Ende

Wir haben die Sonnenfinsternis in Stuttgart erlebt, wo es leider bewölkt war und wir deshalb nicht beobachten konnten, wie die Mondscheibe sich vor die Sonne schob. Nichtsdestotrotz war es ein Erlebnis, das sich kaum mit Worten wiedergeben lässt. Die Dunkelheit fiel sehr plötzlich, übergangslos. Es war nicht völlig finster, es herrschte ein dunkelgraues, aschiges Licht (weniger poetisch: Streulicht aus den noch beleuchteten Teilen der Atmosphäre). Die Farbe der Dunkelheit wirkte unnatürlich und fahl – vermutlich, weil die Tönung der Dämmerung fehlte, an die wir bei uns gewönt sind. Ich habe noch eine totale Stille in Erinnerung, als würde alles den Atem anhalten … und ehrlich gesagt, habe ich in dem Moment, als die Dunkelheit förmlich wie eine Wand über die Erde fiel, durchaus einen Anflug Grauen verspürt und war ganz froh, im 21. Jahrhundert zu leben, in dem man solche unzeitigen Dunkelheiten problemlos erklären kann.

© Wiebke Salzmann, Juli 2009

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