Schwarze Sonne – Roter Mond

Himmelsmechanik Teil 2 - Finsternisse
Schwarze Sonne – Roter Mond
08.07.2009
Folie 1
Ablauf
Mond
¾ 1. Abend
Thema „Bewegungen“
¾ 2. Abend
Thema „Finsternisse“
¾ 3. Abend
Thema „Sterne und Sternbilder“
¾ 4. Abend
Gemeinsame Beobachtung
Achtung!
¾ Treffpunkt an einem gemeinsam abgesprochenen Platz. Absprache am 3. Abend!
¾ Dauer solange Lust und Interesse vorhanden!
¾ Unterstützung mit leistungsfähigen Teleskopen und Kollegen aus Laupheim!
¾ Warme Winterbekleidung ist dringen empfohlen!
¾ Termin findet nur bei klarem Wetter und gute Sicht statt. Ansonsten Ausweichtermin!
¾ Private Ferngläser, Fernrohre, Teleskope und optische Instrumente können mitgebracht
werden.
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Folie 2
Der Mond – „die Sonne der Nacht“
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Folie 3
Der Mond – Teil 2
Mondbahn
¾
Der Mond umkreist die Erde
auf einer elliptische Bahn
Bahnneigung
¾
Die Ebene der Mondbahn ist gegen die
der Erde (Ekliptik) um 5,145° geneigt.
¾
Die Ekliptik ist die Ebene des
Sonnensystems auf der sich auch alle
Bahnen unserer Planeten befinden.
¾
Die Durchgänge des Mondes durch die
Bahnebene der Erde (die Ekliptik) nennt
man Mondknoten (oder
Drachenpunkte), wobei der
aufsteigende Knoten den Eintritt in die
Nord-, der absteigende den in die
Südhemisphäre beschreibt.
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Folie 18
Folie 4
Die Entstehung der Mondphasen
- 1/3 -
¾
Als Mondphasen bezeichnet man die wechselnden Lichtgestalten des Mondes auf seiner Bahn um die Erde.
¾
Man unterscheidet landläufig Vollmond, abnehmender Mond, Neumond und zunehmender Mond.
¾
Je nach Stellung des Mondes, der Erde und der Sonne zueinander sind von der Erde aus verschiedene
Beleuchtungswinkel des Erdtrabanten durch die Sonne zu beobachten. Diese verursachen die wechselnden
Gestalten des Mondes am Himmel.
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¾
Folie 5
Neumond, Vollmond und die beiden Halbmonde bezeichnet man als Hauptphasen.
- 2/3 -
Neumondstellung des Mondes
» Der Mond befindet sich von der Erde aus
gesehen vor der Sonne und ist nicht zu
beobachten. Er geht mit der Sonne auf und unter!
Vollmondstellung des Mondes
» Der Mond ist von der Sonne aus gesehen hinter
der Erde und von jedem Platz auf der Erde die
gesamte Nacht zu beobachten.
Wenn die Sonne unter geht, geht der Mond auf!
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Folie 6
Wenn die Sonne unter geht,
geht der Mond auf!
Der Mond geht erst 6 Stunden
nach Sonnenuntergang auf!
„letztes Viertel“
Wenn die Sonne unter geht,
steht der Mond im Zenit!
„1. Viertel“
- 3/3 -
Der Mond geht mit der Sonne
auf und unter!
Die vier Hauptphasen des Mondes
„Vollmond“
„Neumond“
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Folie 7
Der Erdschein (Aschgraues Mondlicht)
¾
Erdschein, Erdlicht oder aschgraues Mondlicht nennt man das Sonnenlicht, das von der Erde auf die von
der Sonne unbeleuchteten Seite des Mondes reflektiert wird. Dadurch wird dessen dunkle Seite fahl
beleuchtet. Es ist also durch die Erde auf den Mond reflektiertes Sonnenlicht!
¾
Rund um Neumond strahlt auf dem Mond eine Vollerde vom Himmel.
¾
Dank dieses Erdscheins ist auf der Erde nicht nur die Mondsichel zu sehen. Auch die dunkle Seite des
Mondes hebt sich fahl, aber deutlich gegen den Himmel ab.
1 Tag nach Neumond
Aschgraues Mondlicht
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Folie 8
Libration
¾
Mit Libration bezeichnet man eine scheinbare
Taumelbewegung des Mondes. Auch andere
Himmelskörper, wie z.B. Titan besitzen eine
Libration.
¾
Die Libration in Länge zeigt sich als seitliche
Drehung von maximal 7,9 Grad und entsteht vor
allem durch die leicht elliptische Umlaufbahn
des Mondes.
¾
¾
Für die Libration in Breite ist die Neigung der
Mondachse gegenüber der Ekliptik (Ebene der
Erdumlaufbahn) verantwortlich. Er beträgt 6,7
Grad und bewirkt ein scheinbares vertikales
Kippen des Mondes, so dass man über seine Pole
hinweg sehen kann.
Ein weiterer Einfluss ist die Taumelbewegung
der Mondachse.
¾
Der Mond befindet sich in einer gebundenen
Rotation mit der Erde, das heißt, er dreht sich
während eines Umlaufs um die Erde auch einmal
um seine Achse. Deshalb wendet er uns im
Prinzip immer dieselbe Seite zu. Durch die
Libration in Länge und Breite können wir im
Laufe eines Monats von der Erde aus 59% der
Mondoberfläche sehen.
Libration - Die Animation zeigt eine Reihe von
simulierten Mondbeobachtungen über den Zeitraum
eines Monats, was einer täglichen Aufnahme des
Mondes zur identischen Tageszeit entspricht. Daneben
sind auch die Mondphasen sowie Erdnähe und -ferne
als Größenschwankung zu beobachten.
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Folie 9
Mond versus Sonne
¾
Die optische Größe des Mondes am Himmel entspricht in etwa der optischen Größe der Sonne.
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Folie 10
Sonnenfinsternisse
Partielle Sonnenfinsternis 3. Oktober 2005
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Folie 11
Die Sonnenfinsternis am 8. Juli 1842
„Es gibt Dinge, die man fünfzig Jahre weiß, und im einundfünfzigsten erstaunt man über die
Schwere und Furchtbarkeit ihres Inhaltes. So ist es mir mit der totalen Sonnenfinsternis ergangen,
welche wir in Wien am 8. Juli 1842 in den frühesten Morgenstunden bei dem günstigsten
Himmel erlebten.
Aber, da sie nun wirklich eintraf, da ich auf einer Warte hoch über der ganzen Stadt stand und
die Erscheinung mit eigenen Augen anblickte, da geschahen freilich ganz andere Dinge, an die
ich weder wachend noch träumend gedacht hatte, an die keiner denkt, der das Wunder nicht
gesehen.
Nie und nie in meinem ganzen Leben war ich so erschüttert, von Schauer und Erhabenheit so
erschüttert, wie in diesen zwei Minuten, es war nicht anders, als hätte Gott auf einmal ein
deutliches Wort gesprochen und ich hätte es verstanden. Ich stieg von der Warte herab, wie vor
tausend und tausend Jahren etwa Moses von dem brennenden Berge herabgestiegen sein
mochte, verwirrten und betäubten Herzens. „
»
Mit diesen Worten beschreibt Adalbert Stifter die totale Sonnenfinsternis
welche er 1842 in Wien erlebte.
Adalbert Stifter
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Folie 12
Schon seit Urzeiten hat der Mensch einen besonderen Bezug zur Sonne!
Die Sonne
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Finsternisse in frühen Hochkulturen
¾
Die Sonne spielte eine große Rolle in der Religion von antiken
Hochkulturen. Die Sonne spendet Licht und ermöglicht das Leben.
¾
Sonnenfinsternisse wurden immer als plötzliches, unerwartetes
Verschwinden der Sonne betrachtet für die die damaligen Menschen
einen Grund suchten.
¾
Bei den Azteken erzürnte der Gott Huitzilopochtli Menschenopfer.
¾
In Indien war es der Dämon Rahu welcher die Sonne vertilgt.
¾
In Babylon glaubte man der Drache Tiamat verschlinge die Sonne.
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Folie 13
- 1/2 -
Folie 14
- 2/2 ¾
Um so wichtiger war es in den alten Kulturen einen Weg zu finden diese Finsternisse vorherzusagen um
darauf vorbereitet zu sein.
¾
In China hatten die Hofastronomen Hi und Ho die Aufgabe die Finsternisse vorherzusagen damit die
Menschen mit lauten Bebrüll den Himmlesdrachen welcher die Sonne verschluckte wieder vertreiben
konnten.
¾
Am 22. Oktober 2137 v.Chr. wurden die Hofastronomen Hi und Ho hingerichtet, weil sie „ihre Tugenden
vergaßen … und sich unordentlich dem Wein hinhaben“ und vergaßen, eine Sonnenfinsternis
vorherzusagen.
Hi und Ho
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Bedingungen für eine Sonnenfinsternis
Folie 15
- 1/6 -
Neumondstellung
¾
Eine Sonnenfinsternis kann nur bei Neumond entstehen.
»
Der Mond steht zwischen Sonne und Erde.
¾
Nur so ist es möglich das der Schatten des Mondes die Erde trifft.
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Folie 16
Warum gibt es nicht jeden Monat eine Sonnenfinsternis?
¾
Die Mondbahn ist gegenüber der Erdbahn geneigt um 5,145° geneigt (Bahnneigung)
¾
Der Schatten des Mondes verfehlt die Erde oberhalb oder unterhalb.
- 2/6 -
Mond verfehlt Erde oberhalb
Ekliptik
Ekliptik
Mond verfehlt Erde unterhalb
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Folie 17
Knotenpunkte (Drachenpunkte) zeigen bei Neumond genau auf die Sonne
¾
Die Durchgänge des Mondes durch die
Bahnebene der Erde (die Ekliptik) nennt man
Mondknoten (oder Drachenpunkte), wobei der
aufsteigende Knoten den Eintritt in die Nord-, der
absteigende den in die Südhemisphäre
beschreibt.
¾
Die Knotenpunkte (Drachenpunkte) wandern
jedes Jahr rückläufig um 19,3° in der Ekliptik
- 3/6 -
weiter.
»
Eine Sonnenfinsternis kann nur dann
stattfinden, wenn ein Knotenpunkt bei
Neumondstellung zur Sonne zeigt.
¾
In der Astronomie spricht man hier auch von dem
Saros Zyklus: Nach 18,6 Jahren ergibt sich
wieder die gleiche Konstellation und die gleich
Abfolge der Finsternisse.
¾
Der Saros Zyklus war die Grundlage der
Vorhersage von Sonnenfinsternissen früher
Kulturen.
Folie 4
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Folie 18
- 4/6 -
Warum kann der Mond die Sonne genau bedecken?
¾
Der Sonnendurchmesser ist ungefähr 400 mal größer als
der Monddurchmesser.
¾
Die Sonne ist ungefähr 400 mal weiter entfernt als der
Mond.
¾
Beider Himmelskörper erscheinen am Himmel gleich groß.
¾
Die Entfernungen von Erde-Sonne und Erde-Mond
schwanken.
¾
Eine totale Sonnenfinsternis ist nur möglich wenn der
Mond nahe an der Erde steht und deswegen die
Mondscheibe scheinbar größer ist als die Sonnenscheibe.
¾
Es gibt zwei Extremsituationen für die Positionen ErdeSonne und Erde-Mond:
~½ °
[1] Erde im Perihel (Sonnennähe = Sonne groß) und Mond
im Apogäum (Mondferne = Mond klein)
» Der kleine Mond kann die große Sonne nicht
vollständig bedecken, es gibt eine ringförmige
Sonnenfinsternis.
[2] Erde im Aphel (Sonnenferne = Sonne klein) und Mond
im Perigäum (Mondnähe = Mond groß)
» Der große Mond kann die große Sonne vollständig
bedecken, es gibt eine totale Sonnenfinsternis.
Ringförmige Sonnenfinsternis
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Der eigene Standort ist wichtig!
Folie 19
- 5/6 -
¾
Da die Sonne keine punktförmige Lichtquelle ist, ist während einer totalen Sonnenfinsternis nur in einem
relativ kleinen Gebiet, dem sog. Kernschatten eine völlige Abdeckung der Sonne zu beobachten. Dieser
hat einen Durchmesser von maximal 265 Kilometern , ist in den allermeisten Fällen aber wesentlich
schmaler. In Gebieten nördlich und südlich von diesem Kernschattengebiet kann man hingegen nur eine
partielle Sonnenfinsternis beobachten.
¾
Die sichtbare Zeit der Totalität hängt für den Beobachter von folgenden Faktoren ab:
¾
Die Position in Bezug zur Zentrallinie - je näher der Beobachter zur Zentrallinie steht, desto länger ist die
Sichtbarkeit.
¾
Die Position im Verlauf des Finsternispfades über die Erde - findet die Beobachtung am Morgen oder am
Abend (= Beginn oder Ende des Finsternispfades) statt, ist die Sichtbarkeit ebenfalls deutlich kürzer als am
Mittag (= maximale Verfinsterung).
¾
Das Verhältnis der scheinbaren Größe
von Mond- und Sonnenscheibe. Die
Mondscheibe muss mindestens 100 %
der Größe der Sonnenscheibe haben,
um überhaupt eine totale Finsternis zu
sehen - maximal möglich sind 108 %.
Je höher dieser Wert ist, desto länger ist
die Finsternis. Die längste theoretisch
mögliche Finsternis dauert 7 Minuten
und 42 Sekunden.
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Folie 20
- 6/6 -
Warum sieht man nicht jede Sonnenfinsternis total?
¾
Es gibt den Kernschatten und den Halbschatten.
¾
Im Kernschatten sieht man eine totale Finsternis.
¾
Im Halbschatten sieht man eine partielle oder ringförmige Finsternis.
¾
Eine partielle Sonnefinsternis ist auch dann zu beobachten, wenn der Mond nicht genau in einem
Knotenpunkt zwischen Sonne und Erde steht. Der Kernschatten verfehlt die Erde. Auf der Erde ist nur der
Halbschatten zu beobachten.
Sonnenfinsternis 29.03.2006
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Welche Arten von Finsternissen gibt es?
Folie 21
- 1/6 -
Ringförmige Sonnenfinsternis (Extremfall 1)
¾
Die Erde steht am sonnenächsten Punkt (4. Januar) und der Mond am erdfernsten Punkt.
¾
Durchmesser Sonne 33‘, Durchmesser Mond 29‘.
¾
Es ist keine volle Bedeckung der Sonne durch den Mond möglich.
¾
Zu beobachten ist eine ringförmige Sonnenfinsternis.
Ringförmige Sonnenfinsternis
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Folie 22
- 2/6 -
Dennis Mammana (Skyscapes)
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Folie 23
- 3/6 Partielle Sonnenfinsternis
¾
Der Beobachter befindet sich nicht in der Totalitätszone oder der Kernschatten verfehlt die Erde.
Partielle Sonnenfinsternis
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Folie 24
- 4/6 -
© Stefan Seip
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Folie 25
- 5/6 Maximale totale Sonnenfinsternis (Extremfall 2)
¾
Die Erde steht am sonnenfernsten Punkt (4. Juni) und der Mond am erdnächsten Punkt.
¾
Durchmesser Sonne 31,5‘, Durchmesser Mond 33,5‘.
¾
Der Mond bedeckt die Sonne für die maximale Finsterniszeit von 7min 31sec.
¾
Diese Zeit wurde zuletzt mit >7min 1973 in Kenia erreicht. Das nächste Mal erst im Jahr 2132.
Totale Sonnenfinsternis
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Folie 26
- 6/6 -
Sonnenfinsternis 29.03.2006 © Manfred Konrad
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Folie 27
Sonnenfinsternisse von 2001-2020
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Folie 28
Beispiel Sonnenfinsternis vom 29.03.2006
- 1/2 -
Globaler Bahnverlauf
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Bahnverlauf über der Türkei
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Folie 29
- 2/2 -
Folie 30
Der Ablauf einer Sonnenfinsternis
¾
Beim 1. Kontakt berührt der Mondrand die Sonne.
¾
Mit Fortschreiten der Finsternis wird die Sonne
zunehmend vom Mond bedeckt.
¾
Mit dem 2. Kontakt beginnt die Totalität. Der
Mond bedeckt die Sonne vollständig.
¾
Das Maximum der Totalität ist zu sehen. Die
Korona wird sichtbar.
¾
Mit dem 3. Kontakt endet die Totalität. Das erste
Sonnenlicht ist wieder zu sehen.
¾
Der Mond gibt wieder mehr und mehr der
Sonnenscheibe frei.
¾
Mit dem 4. Kontakt verlässt der Mondrand die
Sonnenscheibe.
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Folie 31
Sonnenfinsternis 1999, aufgenommen von der
Raumstation MIR.
Sonnenfinsternis über der Türkei
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Folie 32
Was kann während einer Sonnenfinsternis beobachtet werden?
- 1/6 -
Fliegende Schatten
¾
Besonders faszinierend ist die Beobachtung einer totalen
Sonnenfinsternis. Nicht nur wegen ihres hohen Seltenheitswertes
über einem bestimmten Gebiet, sondern auch wegen der
beeindruckenden Lichtverhältnisse zählt sie zu den
eindrucksvollsten Naturphänomenen überhaupt.
¾
Etwa eine Minute, bevor die Sonne durch den Mond komplett
verfinstert ist, schmilzt die schmale, nach wie vor gleißend helle
Sonnensichel mehr und mehr zusammen.
¾
Gelegentlich können in diesem Moment - je nach atmosphärischen
Bedingungen - "fliegende Schatten" beobachtet werden, durch
Luftflimmern verursachte Schlieren und Bänder, die über den
Boden huschen.
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Folie 33
Der Lochblenden-Effekt
- 2/6 -
¾
Die Lichtveränderung in der Natur ist während einer totalen
Sonnenfinsternis einzigartig.
¾
Schon ab hochprozentiger partieller Finsternis nimmt das Licht eine
unnatürliche bleifarbene Tönung an.
¾
Schatten werden auf einmal konturreicher, und im Schatten von
Bäumen und Sträuchern bilden sich durch den sogenannten
Lochblenden-Effekt (Camera Obscura) hundertfach
Sonnensichelchen und Lichtkringel auf dem Boden (Fliegende
Schatten oder Tanzende Schatten).
¾
Oft tritt ein böiger Finsterniswind auf, der den dramatischen
Moment kurz vor dem Finsternishöhepunkt fühlbar verstärkt. Die
Temperatur fällt ebenfalls um mehrere Grad.
Lichtkringel durch das Blätterwerk
eines Baumes
Sonnensicheln
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Folie 34
Berge und Täler
- 3/6 -
¾
Während der Mondrand über die Sonne wandert heben sich besonders die Berge und Täler als
schroffe Felsformationen vor dem hellen Sonnenhintergrund ab.
¾
Diese sind gut mit einem stärkeren Feldstecher oder mit einem Teleskop zu beobachten.
¾
Achtung!! Beobachtung nur mit zugelassenen Sonneschutzfolien, geschützten Augen und
geschützter Optik!
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Folie 35
Das Perlschnur-Phänomen
- 4/6 -
¾
Unmittelbar vor dem 2. Kontakt erscheint das Perlschnur-Phänomen.
¾
Die Bailyschen Perlen (engl. Baily’s Beads), auch Perlschnur-Phänomen genannt, sind ein optisches
Phänomen, das bei einer totalen oder ringförmigen Sonnenfinsternis beobachtet werden kann.
¾
Das Phänomen wird durch die Unebenheit der Mondoberfläche verursacht. Kurz vor und nach der
Totalität leuchtet die Sonne durch die Täler zwischen den Mondbergen hindurch. Für einige Sekunden
erscheinen Lichtpunkte am Mondrand, die wie Perlen an einer Schnur aufgereiht sind.
Bailysche Perlen
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Folie 36
Der Diamantring
- 5/6 -
¾
Noch bevor die Totalität da ist, kann man bereits
die innere Sonnenkorona erkennen.
¾
Wenn der letzte Sonnenstrahl durch ein oder
mehrere Mondtäler erlischt, spricht man vom
Diamantringeffekt (engl. Baily's beads) oder der
Diamantkette.
¾
Der Diamantring
Erst wenn dieser Effekt vorbei ist, entfaltet sich
die Sonnenkorona um die dunkle Mondscheibe
herum in voller Pracht. Je nach Sonnenaktivität
erscheint die Form der Korona eher gleichmäßig
(Maximum) oder länglich (Minimum).
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Folie 37
Während der Totalität
- 6/6 -
¾
Während der Totalität lässt sich die Korona (lat. Krone) der Sonne
beobachten. Sie ist die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre.
¾
Die Chromosphäre wird sichtbar. Sie bildet einen rötlichen
Lichtsaum.
¾
Protuberanzen sind zu erkennen.
¾
Bei 3. und 4. Kontakt läuft alles in gleicher Reihenfolge nur
rückwärts ab.
Protuberanzen
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Chromosphäre
Korona
Folie 38
Die Totalität
¾
Die Korona (lat. Krone), die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre wird sichtbar.
¾
Die Sonne hat einen 11-jährigen Zyklus von Sonnenaktivitätsmaximum und
Sonnenaktivitäsminimum.
¾
Man unterscheidet Mimimum-Korona und Maximum-Korona.
¾
2006 war eine Minimum-Korona welche auch als Engelsschwingen bezeichnet wird.
Maximum-Korona 1999
08.07.2009
Minimum-Korona
Folie 39
Warten auf das große Ereignis und führen von Fachgesprächen unter Amateurastronomen – Sofi März 2006
08.07.2009
Folie 40
Wenn es dann soweit ist – Sofi März 2006
08.07.2009
Folie 41
Achtung – wichtige Hinweise zur Beobachtung !!!!
¾
Bei falscher und unsachgemäßer Beobachtung
der Sonne sind unheilbare Augenschäden
möglich!
¾
Ein langer Blick mit bloßem Auge in die Sonne
verursacht Augenschäden. !! Nicht gegen den
natürlichen Reflex ankämpfen!!
¾
Zwingen Sie sich nicht zu einem Blick in die
Sonne.
¾
Verwenden Sie ausschließlich spezielle für die
Sonnenbeobachtung zertifizierte Sonnenbrillen
oder Sonnenschutzfolien.
¾
Bei der Verwendung von Optiken (Ferngläser,
Fotoapparate, Teleskope) wird die Energie im
Auge nochmals gebündelt.
¾
Das Auge ist in Sekundenbruchteilen geschädigt
oder zerstört.
¾
Häufig ist direkte Erblindung die Folge.
¾
Verwenden Sie immer einen speziellen
Sonnenfilter VOR der Optik!
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Sonnenfinsternisbrille
Folie 42
Fotografie einer Sonnenfinsternis
¾
Sinnvoll ist die Fotografie einer Sonnenfinsternis erst mit Brennweiten zwischen 500 und 2000 mm bei
chemischer Fotografie sowie ~ ungefähr 300 – 1250 mm Brennweite bei digitaler Fotografie.
08.07.2009
Folie 43
Mondfinsternisse
Totale Mondfinsternis
08.07.2009
Folie 44
Bedingungen für eine Mondfinsternis
- 1/5 -
Vollmondstellung
¾
Zu einer Mondfinsternis kommt es nur wenn Vollmondstellung ist.
»
Der Mond steht auf der gegenüberliegenden Seite der Sonne im Schatten der Erde.
¾
Nur so ist es möglich das der Schatten der Erde den Mond trifft.
08.07.2009
Knotenpunkte (Drachenpunkte) zeigen bei Vollmond genau von der Sonne weg
¾
Der Mond muss sich ausreichend nahe
am Mondknoten befindet, an dem die
Mondbahn die Ekliptik schneidet.
¾
Eine Mondfinsternis gibt es daher nur
zwei Mal im Jahr, selten drei mal:
Das Zeitintervall zwischen zwei
Durchgängen der Sonne durch
denselben Mondknoten bezeichnet
man als Finsternis-Jahr. Es dauert etwa
346 Tage und gibt den Rhythmus an, in
dem sich Mondfinsternisse in einer
Sarosperiode wiederholen.
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Folie 45
- 2/5 -
Folie 46
- 3/5 -
Nur an den Punkten 1 und 4 kann eine Mondfinsternis entstehen, bei 2 und 3 eine Sonnenfinsternis. An allen
anderen Positionen zieht der Mond über oder unter der Ekliptik vorbei.
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Der eigene Standort ist unwichtig!
Folie 47
- 4/5 -
¾
Im Unterschied zur Sonnenfinsternis ist eine Mondfinsternis von jedem Ort der Nachtseite der Erde aus
zu sehen und sieht auch überall gleich aus; eine totale Mondfinsternis ist also für jeden Betrachter total.
¾
Deswegen kann man eine Mondfinsternis häufiger beobachten als eine Sonnenfinsternis, obwohl
Sonnenfinsternisse etwas häufiger als Mondfinsternisse vorkommen.
¾
Da der Erdschatten immer kreisförmig ist, schlossen daraus bereits die Griechen der Antike, dass die Erde
eine Kugel sein müsse.
08.07.2009
Folie 48
Warum sieht man nicht jede Mondfinsternis total?
¾
Es gibt den Kernschatten und den Halbschatten.
¾
Im Kernschatten sieht man eine totale
Finsternis.
¾
Im Halbschatten sieht man eine partielle.
¾
Man unterscheidet streng genommen vier Arten
von Mondfinsternissen:
- 5/5 -
- totale Mondfinsternis
- partielle Mondfinsternis
- totale Halbschattenmondfinsternis
- partielle Halbschattenfinsternis
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Welche Arten von Finsternissen gibt es?
Folie 49
- 1/8 -
Totale Mondfinsternis
¾
Hier befindet sich der Mond vollständig im
Kernschatten der Erde.
¾
29 Prozent aller Mondfinsternisse sind total.
¾
Die maximale Dauer einer totalen Mondfinsternis
beträgt etwa 115 Minuten.
¾
Das rote Licht wird durch die Erdatmosphäre
gebrochen, aus diesem Grund erscheint die
totale Mondfinsternis rot. Das blaue Licht wird
vollständig gestreut und absorbiert.
Totale Mondfinsternis 9.11.2003
08.07.2009
Folie 50
- 2/8 -
Totale Mondfinsternis 28.10.2004 – © Stefan Seip
08.07.2009
Partielle Mondfinsternis
¾
Folie 51
- 3/8 -
Nur ein Teil des Mondes taucht in den
Kernschatten der Erde ein, der Rest befindet
sich weiterhin im Halbschatten. Dieser Typ macht
etwa 34 Prozent aller Mondfinsternisse aus.
Partielle Mondfinsternis März 1997
08.07.2009
Folie 52
- 4/8 -
Mondaufgang einer partiellen Mondfinsternis 7.9.2006 – © Stefan Seip
08.07.2009
Totale Halbschattenfinsternis
¾
Der Mond taucht vollständig in den Halbschatten ein.
¾
Hierbei erscheint der Mond an der Stelle, die dem
Kernschatten am nächsten ist, merklich dunkler.
¾
Die totale Halbschattenmondfinsternis ist der seltenste
Mondfinsternistyp.
¾
Die letzte Finsternis dieses Typs fand am 14. März 2006
statt, die nächste dieser Art erwarten die Astronomen mit
einer Größe von 1.0141 am 11. Februar 2017. Sie wird
wiederum nach Mitternacht von Europa aus zu sehen sein.
Folie 53
- 5/8 -
Partielle Mondfinsternis März 1997
08.07.2009
Folie 54
- 6/8 -
Totale Halbschattenfinsternis 14.03.2006
08.07.2009
Partielle Halbschattenfinsternis
¾
Der Mond taucht nur teilweise in den
Halbschattenbereich ein.
¾
Er ist dabei weiterhin vollständig sichtbar, allerdings
erscheint der Teil des Mondes, der den Kernschatten am
nächsten liegt, mehr oder minder dunkler.
¾
Bei Halbschattenfinsternissen mit einer Größe unter 0,5 ist
dies kaum zu beobachten.
Folie 55
- 7/8 -
Partielle Mondfinsternis 17.10.2005
08.07.2009
Folie 56
- 8/8 -
Partielle Mondfinsternis 17.10.2005
Totale Halbschattenfinsternis März 2006
08.07.2009
Folie 57
Mondfinsternisse bis 2010
¾
In nachstehender Tabelle sind alle kommenden Mondfinsternisse ( Zeitraum von 1998 bis 2009 )
einschließlich der Halbschattenfinsternisse verzeichnet. ( Achtung: Nicht alle dieser Ereignisse sind von
Mitteleuropa aus beobachtbar ! Beobachtbare Finsternisse sind heller hervorgehoben, nichtbeobachtbare
sind dunkler dargestellt).
08.07.2009
Folie 58
Jede Finsternis hat ein Ende
Mondfinsternis Januar 2001 – © Stefan Seip
08.07.2009
Folie 59
Astronomische Aufräumarbeiten
Strichspuraufnahme / Langzeitbelichtung
08.07.2009
Folie 60
Warum sind Sonne und Mond am Horizont größer als am Himmel?
- 1/2 -
¾
Am Horizont erscheinen uns Sonnen und Mond stets größer als hoch oben im Firmament. Seit
Jahrtausenden ist uns das Phänomen bekannt. Aktuelle Untersuchungen zeigen, das wir den tiefstehenden
Mond fast doppelt so groß schätzen wie hoch oben am Himmel.
¾
Manche glaube, dass der Mond uns beim Aufgehen näher ist oder dass die Luft am Horizont wie ein
Vergrößerungsglas wirkt. Auch wenn beide Erklärungen plausibel klingen sind sie dennoch falsch.
¾
Alles ist eine optische Täuschung. Der Mond ist am Horizont sogar noch tausende von Kilometern weiter
entfernt. Der offizielle Name dieser optischen Täuschung ist Mondillusion.
¾
Das Gehirn gleicht bei weit entfernten Gegenständen automatisch die scheinbare Größe aus. Man nennt
dies Größenkonstanz. „Er ist weit weg also ist er größer als es scheint“, z.B. bei entfernten Menschen.
¾
Auf die Menschen und das Gehirn wirkt der Himmel flacher als eine runde Kuppel. Hierdurch wird die
Wahrnehmung verstärkt, dass alles was am Horizont ist weiter weg ist als alles was sich über uns befindet.
¾
Wir können uns dieser Halluzination nicht erwehren. Sie ist tief in unserem Bewusstsein verankert.
Der Mond müsste uns am Horizont kleiner erscheinen!
Entfernung 380.000 km ± 6.000 km
08.07.2009
Folie 61
- 2/2 Weil unser Gehirn glaubt, A sei weiter entfernt als B,
wirkt die obere Linie länger. Ist sie aber nicht.
Fazit: Nicht immer können Sie Ihren Augen trauen.
Das abgeflachte Firmament.
Größenvergleich des Mondes mit der Breite des Daumens
einer ausgestreckten Hand. Der kleinste Mond ist im
richtigen Verhältnis gezeichnet.
08.07.2009
Folie 62
Gibt es einen Morgenstern und einen Abendstern?
¾
Morgenstern oder Abendstern ist eine umgangssprachliche
Bezeichnung für den Planeten Venus, da die Venus nur
morgens im Osten, vor Sonnenaufgang ("Morgenstern") oder
abends im Westen, nach Sonnenuntergang ("Abendstern")
beobachtet werden kann.
¾
Die Venus-Sichtbarkeit kann bis zu 4,5 Stunden betragen.
Venus – Bild von Mariner 10
08.07.2009
Folie 63
Hat die Erde den Mond eingefangen?
¾
Die aktuellen Forschungsergebnisse widerlegen den Glauben, die Erde habe den Mond eingefangen.
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Die Proto-Erde kollidierte mit einem großen Körper und aus der weggeschleuderten Materie bildete
sich der Mond.
Entstehung des Mondes
durch die Kollision eines
großen Himmelskörpers mit
der Erde.
08.07.2009
Folie 64
Funkeln Sterne wirklich?
¾
Beobachtet man von der Erde aus einen Fixstern,
stellt man fest, dass sich dessen Helligkeit
unregelmäßig ändert.
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Diese schnelle und scheinbare
Helligkeitsänderung wird dadurch verursacht,
dass sich die Brechzahl der Atmosphäre lokal
leicht verändert und dadurch das Licht des
Sternes leicht abgelenkt wird, ähnlich wie der
Grund eines Schwimmbeckens aufgrund der
Wellen an der Oberfläche nicht gleichmäßig von
der Sonne ausgeleuchtet wird.
¾
Eine wichtige Voraussetzung für diesen Effekt ist,
dass Sterne selbst in großen Teleskopen
punktförmige Objekte sind. Sonne, Mond und die
Planeten zeigen keine solchen Szintillationen, da
sie ausgedehnte Objekte sind und sich die
Schwankungen daher über die Planetenscheibe
ausmitteln.
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Eine Möglichkeit, die Szintillation auszugleichen,
ist die Verwendung einer adaptiven Optik, wie
sie bei Spiegelteleskopen seit einiger Zeit möglich
ist.
08.07.2009
Folie 65
Wo sind die Sterne am Tag?
¾
In Abwesenheit von Wolken ist im Allgemeinen am
Taghimmel das blaue Streulicht des Sonnenlichts zu
sehen. Blaues Licht wird stärker gestreut als rotes
Licht.
¾
Am Tag, wenn die Sonne hoch am Himmel steht, muss
das Licht nur eine kurze Strecke durch die Atmosphäre
zurücklegen. Dabei werden nennenswerte Lichtanteile
nur im kurzwelligen, blauen Spektralbereich gestreut.
Dieses Streulicht lässt den Himmel blau erscheinen.
¾
Das Streulicht wird durch kleinste Teilchen und
Feuchtigkeit in der Erdatmosphäre hervorgerufen.
¾
Genau zur Mittagszeit durchwandert die Sonne das
jeweils gültige Tierkreissternbild im Meridian und die
nachts fehlenden Sternbilder sind am Taghimmel.
¾
In direkter Umgebung zur Sonne wird durch die enorme
Helligkeit jedes normal sichtbare Objekt gänzlich
überstrahlt. Aber am restlichen Himmel sieht man selbst
bei schönem Wetter und klarer Sicht nichts.
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Sehr helle Objekte wie z.B. der Vollmond, ein Iridium
Flare, helle Kometen oder eine Supernova sind am
Taghimmel sichtbar . Bei einer Sonnenfinsternis
kommt der Sternenhimmel am Tag zum Vorschein .
Sterne am Taghimmel
08.07.2009
Folie 66
Wie sieht die Zukunft unseres Mondes und der Finsternisse aus?
¾
Vergrößerung der Mondumlaufbahn.
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Der mittlere Abstand zwischen dem Mond und der Erde
wächst jährlich um etwa 3,8 cm. Die Entfernung wird seit
der ersten Mondexpedition Apollo 11 regelmäßig per Lidar
vermessen, indem die Laufzeit bestimmt wird, die das Licht
für die Strecke hin und zurück benötigt.
¾
Sowohl von amerikanischen, als auch von sowjetischen
Mondmissionen wurden dazu Retroreflektoren auf dem
Mond platziert.
¾
Die allmählich zunehmende Entfernung ist eine Folge der
Gezeitenkräfte, die der Mond auf der Erde bewirkt. Die
Rotationsenergie der Erde wird dabei in Wärme
umgewandelt und der damit verbundene Drehimpuls der
Erdrotation wird auf den Bahndrehimpuls des Mondes
übertragen, der sich dadurch von der Erde entfernt. Dieser
schon lange vermutete Effekt ist seit 1995 durch die LaserDistanzmessungen abgesichert.
-1/3 -
Der Retroreflektor von Apollo 11
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Warum entfernt sich der Mond von der Erde?
Folie 67
-2/3 -
¾
Durch die Eigendrehung der Erde schieben sich Landmassen der Erde unter den zwei Flutbergen hindurch.
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Die Erde dreht sich schneller als die Flutberge. Durch die „Reibung“ eilen die Flutberge der Stellung
Mond-Erde etwas voraus. Sie werden also „vorangeschoben“.
¾
Die vorauseilenden Flutberge ziehen auch am Mond und beschleunigen ihn.
¾
Der Mond zieht an den „versetzen“ Flutbergen und bremst damit die Erde.
¾
Ein Teil der Reibungskräfte werden auch in Wärme umgesetzt.
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Der Mond beschleunigt auf seiner Bahn und wandert nach außen von der Erde weg.
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Folie 68
-3/3 -
Wo führt uns das hin?
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Der Abstand von Erde und Mond wird jährlich fast 4 cm größer. Bis in 5,5 Mrd. Jahren wird der Abstand
von Mond und Erde 600.00 km betragen. Durch die Abbremsung der Erde werden die Tage länger. Vor
500 Millionen Jahren dauerte ein Erdentag nur etwa 21 Stunden.
¾
Sonne und Mond haben sich noch lange nicht aneinander angepasst. Täglich wird die Erde durch die
Gezeiten langsamer. Das Erde-Mond-System ist noch nicht im Gleichgewicht.
¾
Im Prinzip wird das so lange weitergehen, bis auch der Erdtag die Monatslänge erreicht hat. Dann stehen
die beiden Gezeitenberge immer an der gleichen Stelle des Globus. Wo Flut ist, bleibt sie, wo Ebbe, da
wird immer Ebbe sein.
¾
Wenn dieser Zustand erreicht ist sein wird, liegt die Tageslänge bei 90 heutigen Tagen. Seine Scheibe
wird dann nur noch den halben Durchmesser der Sonnenscheibe am Himmel zeigen.
¾
Nie wieder wird er sie vollständig bedecken, nie wieder wird es auf der Erde eine totale
Sonnenfinsternis geben. Der Mond wird Tag und Nacht an derselben Stelle des Himmels stehen, er
wird nie auf- und nie untergehen.
Der Mond bedeckt nur
noch 50% der Sonne
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Folie 69
Kosmische Phänomene - Sternschnuppen
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Im engeren Sinne sind damit Himmelserscheinungen
gemeint, die durch Staub oder einen Gesteinsbrocken, den
so genannten Meteoroiden, hervorgerufen werden, wenn
dieser vom Weltall aus in die Atmosphäre der Erde eindringt.
¾
Im Volksmund werden kleine Meteore auch Sternschnuppe
genannt. Deren Ursprungsobjekte haben Durchmesser von 1
mm bis einige Zentimeter.
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Große dagegen heißen Boliden oder Feuerkugeln.
¾
Die meisten Meteore dauern nur etwa eine Sekunde und
werden von Teilchen erzeugt, die nur wenige Millimeter
groß sind und im Allgemeinen mit 30–70 Kilometern pro
Sekunde auf die Erdatmosphäre auftreffen. Sie verglühen
dabei vollständig.
¾
Der auftretende Leuchteffekt entsteht dabei nicht durch
Verglühen des Teilchens, denn Meteore bilden sich in über
100 Kilometern Höhe, wo die Luft dafür noch zu dünn ist.
Vielmehr werden durch die Bewegungsenergie Elektronen
der Luftmoleküle auf ein höheres Energieniveau angeregt
und strahlen diese Energie kurz darauf als sichtbares Licht
ab. Bei anderen Molekülen werden Elektronen mitgerissen
(Ionisierung), die sich anschließend wieder mit den Ionen
vereinigen und dabei ebenfalls sichtbares Licht abstrahlen
(Rekombination).
Sternschnuppen
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Folie 70
Kosmische Phänomene - Meteore und Meteorite
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Meteoriten sind Festkörper außerirdischen Ursprungs,
welche die Atmosphäre durchquert und den Erdboden
erreicht haben. Sie bestehen gewöhnlich überwiegend aus
Silikatmineralen oder einer Eisen-Nickellegierung; da es
sich fast immer um vielkörnige Mineralaggregate handelt,
werden sie unabhängig von ihrer chemischen
Zusammensetzung zu den Gesteinen gezählt.
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Als Meteoroid bezeichnet man den Ursprungskörper,
während er sich noch im interplanetaren Raum befindet;
beim Eintritt in die Atmosphäre erzeugt er eine
Leuchterscheinung, die als Meteor bezeichnet wird. Wenn
er in der Atmosphäre nicht vollständig verglüht, sondern
den Boden erreicht, wird er schließlich zum Meteorit .
Eisenmeteorit Sikhote-Alin, 1,3kg
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Folie 71
Kosmische Phänomene - Iridiumflares
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Als Iridium-Flare wird eine helle Leuchterscheinung am
Himmel bezeichnet, die durch Reflexion von Sonnenlicht an
einem Iridium-Satellit entsteht, und ca. 5 bis 20 Sekunden
andauert. Es handelt sich um die mit Abstand hellste
Leuchterscheinung, die künstliche Himmelskörper verursachen.
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Die Satelliten bilden das weltumspannende
Satellitenkommunikationssystem Iridium mit über 80
Telekommunikationssatelliten im Orbit. Jeder dieser Satelliten
hat drei Main Mission Antennae (MMA), die eine Größe von
188 cm Länge, 86 cm Breite und 4 cm Dicke haben. Ihre
Oberfläche besteht aus hochreflektierendem Aluminium, das
mit einer silberfarbenen Teflonschicht bestrichen ist, und wirkt
als Planspiegel.
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Das von diesen Antennen reflektierte Sonnenlicht bildet einen
schmalen Lichtstrahl , der bei entsprechender Orientierung der
Antenne über die Erdoberfläche streicht. Auf seinem Weg zur
Erde weitet er sich auf einen Durchmesser von mehreren
Kilometern auf und kann als Leuchterscheinung
wahrgenommen werden. Je nach Standort des Beobachter kann
es ein schwaches Leuchten sein, das gerade mit dem bloßen
Auge zu sehen ist, bis hin zu einer Leuchterscheinung, die
durchaus mit einer Leuchtkugel vergleichbar ist. Ein solcher
Iridium-Flare kann eine Helligkeit bis zu -9 mag erreichen und
leuchtet in diesem Fall 75 mal heller als die Venus und rund
1500 mal heller als Sirius, der hellste Stern am Himmel.
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Die Antenneneinheit
Iridium Flare am Taghimmel
Folie 72
Kosmische Phänomene - Polarlichter
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Das Polarlicht (auch Aurora borealis = Nordlicht bzw.
Aurora australis = Südlicht) ist eine Leuchterscheinung die
beim Auftreffen geladener Teilchen des Sonnenwinds auf
die Erdatmosphäre an den Polen der Erde hervorgerufen
wird. Polarlichter sind meistens nördlich 60° nördlicher
Breite bzw. südlich 60° südlicher Breite zu beobachten.
Polarlicht aus dem Weltraum
Mehrfarbiges Polarlicht
Grünes Polarlicht
08.07.2009
Folie 73
Kosmische Phänomene – Satteliten und Raumstationen
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Satteliten und Raumstationen können als helle
Lichtpunkte am Nachthimmel beobachtet
werden.
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Sie bewegen sicht meist schnell über den
Himmel und sind aus diesem Grund auch sehr
auffallend.
Strichspuraufnahme eines Satelliten
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ISS und Flugzeug
Folie 74
Vielen Dank und gute Nacht!
Mount Haleakala, Maui, Hawaii
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Folie 75
Der Himmel ist vollkommen schwarz. Und vor dem schwarzen Hintergrund sind die Sterne heller
und deutlicher zu sehen. Die Erde ist von einem einzigartigen und wunderschönen blauen
Schimmer umgeben, den man am Horizont gut erkennen kann. Die Farbe geht sanft von
Hellblau zu Blau, dann zu Dunkelblau und Violett und schließlich in das Schwarz des Himmels
über. Diese Abtönung ist wunderschön anzusehen.
1. Mensch im All am 12. April 1961
Jurij Gagarin an Bord von Wostock 1
08.07.2009
Folie 76