Mondfinsternis


Mondfinsternis

Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. „Mondfinsternis“ ist auch der Titel einer gleichnamigen Erzählung und eines Hörspiels von Friedrich Dürrenmatt, siehe Mondfinsternis (Dürrenmatt).
Aufnahmen einer totalen Mondfinsternis (totale Phasen unten sind länger belichtet)
Kernschatten (Umbra) und Halbschatten (Penumbra) der Erde
(Zeichnung nicht maßstabsgetreu)

Bei einer Mondfinsternis läuft der Mond durch den von der Erde geworfenen Schatten. Dieses astronomische Ereignis tritt ausschließlich zur Vollmondphase ein und nur, falls der Mond sich dann in der Nähe eines Mondknotens befindet, was ungefähr bei jedem sechsten Vollmond der Fall ist.

Mit bloßem Auge deutlich wahrzunehmen sind jene Ereignisse, bei denen der Mond in den Kernschatten der Erde tritt und ganz oder zum Teil verdunkelt wird. Astronomisch zählen zu den Mondfinsternissen auch die wenig auffälligen, bei denen der Mond lediglich in den Halbschatten der Erde eintaucht. Bezogen auf die Fläche der Mondscheibe werden sowohl für Kern- wie für Halbschattenfinsternisse je eine vollständige oder totale und eine teilweise oder partielle Finsternisform unterschieden.

Das Eintreten eines Monds in den Schatten eines Planeten wird Immersion genannt.

Grundlagen

Grobes Schema der Konstellationen für Mondfinsternisse und Sonnenfinsternisse.
Erdbahn als großer Kreis, Mondbahn als kleine Kreise; bei Mondstellungen 1 und 4 kann eine Mondfinsternis entstehen, bei 2 und 3 eine Sonnenfinsternis.
(Abstände und Größen nicht maßstäblich, Neigung der Mondbahn vergrößert gezeigt)

Bei Vollmond steht der Mond in Opposition zur Sonne. Er befindet sich dabei meist über oder unter der Ebene der Erdumlaufbahn (Ekliptik), da die Ebene der Mondumlaufbahn geringfügig gegen die Ekliptik geneigt ist (etwa 5°). Liegt er hinreichend nahe bei einem der beiden Schnittpunkte (Mondknoten) von Mondbahn und Ekliptikebene, so findet eine Mondfinsternis statt. Beim darauf folgenden Vollmond ist die Knotenlinie (als die Verbindung zwischen den beiden Knoten) meist nicht mehr auf die Sonne gerichtet, und es findet dann keine Finsternis statt. Beim sechsten Vollmond in Folge aber befindet sich der Mond wieder nahe einem Knoten (diesmal dem anderen), und eine Finsternis ist möglich, sofern eine maximale Knotendistanz (Finsternis-Limit) nicht überschritten wird.

Nach sechs Lunationen (etwa 177 Tage, also weniger als ein halbes Jahr) hat die Erde noch nicht die Hälfte (180°) ihrer Bahn absolviert. Aber auch der Gegenknoten liegt nach dieser Zeit nicht mehr gegenüber (180°) dem Ausgangsknoten. Die Knotenlinie hat sich leicht rückwärts gedreht, sie zeigt sogar schon nach etwa 173 Tagen (ein halbes Finsternisjahr) wieder zur Sonne.

Der vorher als gegenüber der Knotenpassage verspätet angenommene Vollmond findet weitere etwa vier Tage später statt. Der Knotenabstand hat sich um etwa 4° (auf der Ekliptik gemessen) vergrößert. Die Finsternis ist jetzt „schlechter“: möglicherweise nur partiell anstatt total. Wenn der Knotenabstand größer als etwa 16,7° wird, befindet sich der Mond sogar außerhalb des Halbschattens, und der Basis-Zyklus aller Finsterniszyklen, der Semester-Zyklus (siehe Abbildung, unten) mit der Finsternisperiode von etwa 177 Tagen ist beendet. In diesem Fall lag aber der einen „Monat“ frühere Vollmond innerhalb des westlichen Finsternis-Limits. Ein neuer Semester-Zyklus hatte begonnen, seine erste Finsternis fand fünf Lunationen nach der letzten Finsternis des vorherigen statt. Bei den nächsten Finsternissen wird sich der Vollmond dem Knoten nähern, einen Kleinstabstand erreichen und sich wieder entfernen bis das östliche Finsternis-Limit überschritten und der Zyklus beendet ist. Von den durchschnittlich etwa 9,25 Mondfinsternissen eines etwa 4,5 Jahre langen Semester-Zyklus sind aber nur etwa die mittleren zwei Drittel auffällig.

Semester-Zyklus aus neun Mondfinsternissen (−4 bis +4)

Im Unterschied zur Sonnenfinsternis ist eine Mondfinsternis von jedem Ort der Nachtseite der Erde aus zu sehen und sieht auch überall gleich aus. Deswegen kann man von einem festen Ort aus eine Mondfinsternis weitaus häufiger beobachten als eine Sonnenfinsternis. Global gesehen sind Sonnenfinsternisse aber häufiger als auffällige Mondfinsternisse.

Arten von Mondfinsternissen

Arten von Mondfinsternissen
und deren relative Häufigkeiten
Vereinfachung: Erdabstand konstant =>
Kernschatten-Radius = 2,65 r ,
Halbschatten-Radius = 4,65 r .
(r = Mondradius)
Totale Kernschattenmondfinsternis
28. August 2007
Partielle Kernschattenmondfinsternis von 1874 (Zeichnung von Trouvelot, 1881)
Partielle Kernschattenmondfinsternis
16. August 2008
Totale Halbschattenmondfinsternis
15. März 2006

Man unterscheidet vier Arten von Mondfinsternissen:

Totale Mondfinsternis

Hier tritt der Mond im Verlauf der Finsternis vollständig in den Kernschatten der Erde ein. Die maximal mögliche Dauer der totalen Verfinsterung beträgt etwa 106 Minuten.[1] Durch die Erdatmosphäre wird Sonnenlicht in den Schattenkegel hinein gebrochen, vor allem langwellige rote Anteile, weshalb der Mond selbst bei einer totalen Kernschattenfinsternis noch schwach sichtbar bleibt als sogenannter Blutmond.

Partielle Mondfinsternis

Nur ein Teil des Mondes taucht in den Kernschatten der Erde ein, der Rest befindet sich weiterhin im Halbschatten.

Dabei wird der Rand des von der Erde geworfenen Schattens auf der Mondoberfläche abgebildet und als Kreisbogen sichtbar, wie auch zu Anfang und Ende einer totalen (Kernschatten-)Finsternis. Aus dieser Kreisform des Schattens schlossen die Griechen der Antike bereits, dass die Erde eine Kugel sei (siehe Artikel Flache Erde).

Totale Halbschattenmondfinsternis

Der Mond taucht hierbei vollständig in den Halbschatten der Erde ein, jedoch nicht in den Kernschatten, wobei der dem Kernschatten nächstgelegene Teil des Mondes oft merklich dunkler ist. Eine totale Halbschattenfinsternis ist selten, weil der Ring des Halbschattens in etwa so breit ist wie der Durchmesser des Mondes (siehe vorstehende Grafik der Finsternisarten) und es in den wenigen Fällen, in denen der Mond nahezu passend durch den Halbschatten zieht, auch sein kann, dass er etwas kleiner ist als der Mond. Dieser befindet sich dann teils außerhalb des Halbschattens oder teils innerhalb des Kernschattens oder beides; es kommt so zu einer Halbschattenfinsternis, die partiell ist (siehe unten), oder aber zu einer partiellen Kernschattenfinsternis. Die letzte totale Halbschattenfinsternis fand am 14. März 2006 statt, die nächste dieser Art wird für den 29. August 2053 vorausgesagt.[2]

Partielle Halbschattenfinsternis

Der Mond taucht nur teilweise in den Halbschatten ein. Er ist dabei kaum merklich verdunkelt. Nur wenn die Magnitude größer als 0,7 ist, kann mit freiem Auge eine Verfinsterung auf der Seite zum Kernschatten hin sicher wahrgenommen werden.[2] Eine partielle Halbschattenfinsternis des Mondes ist relativ häufig; da dessen Durchmesser annähernd so groß ist wie der Ring des Halbschattens der Erde breit, tritt sie etwa ebenso häufig auf wie die partielle Kernschattenfinsternis.

Häufigkeit

Im über mehrere Jahrhunderte gemittelten Durchschnitt sind Halbschattenfinsternisse ungefähr halb so häufig wie Kernschattenfinsternisse, die als totale circa 29 Prozent und als partielle circa 34 Prozent aller Mondfinsternisse ausmachen beziehungsweise mit einem Verhältnis von etwa 70 zu 84 Ereignissen pro Jahrhundert auftreten.[2]

Im 21. Jahrhundert sind allerdings deutlich mehr totale (85) als partielle (57) Kernschattenfinsternisse zu erwarten.[2] Denn der Mond durchläuft in diesem Jahrhundert häufiger als im Durchschnitt bei Vollmond erdnah den breiteren Schatten.

Kenngrößen

Magnitude (oder Größe)

Magnituden (rote Strecken) bei den verschiedenen Finsternisarten

Die Magnitude (oder Größe) einer Mondfinsternis ist ein Maß für die Eindringtiefe des Mondes in den Erdschatten. Durch beide Kreismittelpunkte wird eine Gerade gelegt. Auf dieser wird die Distanz zwischen ihren Schnittpunkten mit dem dem Schattenzentrum näheren Mondrand und mit dem dem Mond näheren Schattenrand gemessen. Der auf den Monddurchmesser bezogene Messwert ist die Magnitude der Finsternis.

Bei Kernschattenfinsternissen wird das Eindringen in den Kernschatten gemessen. Bei einem mittleren Verhältnis zwischen Kernschatten- und Monddurchmesser von etwa 2,65 variiert die umbrale Magnitude zwischen 0 und 1,825 (partiell 0 bis 1,0; total 1,0 bis 1,825).

Bei Halbschattenfinsternissen wird das Eindringen in den Halbschatten gemessen. Bei einem mittleren Verhältnis zwischen Kernschattenbreite und Monddurchmesser von etwa 1,0 variiert die penumbrale Magnitude zwischen 0 und 1,0 (partielle Halbschattenfinsternis). Werte größer als 1,0 (totale Halbschattenfinsternis) setzen den seltenen Fall voraus, in dem das Verhältnis geringfügig größer als 1,0 ist.

Danjon-Skala

Totale Kernschattenfinsternisse lassen sich neben der Eindringtiefe auch durch die Helligkeit und Färbung des Kernschattens infolge des von der Erdatmosphäre gebrochenen Lichtes charakterisieren. Diese variieren in Folge des unterschiedlichen Verschmutzungsgrades der Atmosphäre (insbesondere der Stratosphäre). Zum Beispiel kann nach heftigen Vulkanausbrüchen eine dunkle oder sehr dunkle Finsternis auftreten. André Danjon hat dabei die folgende Skala vorgeschlagen, welche die Helligkeit durch einen Parameter L charakterisiert, und die nach ihm auch Danjon-Skala genannt wird:

L = 0 sehr dunkle Finsternis; Mond fast unsichtbar, besonders in der Mitte der Totalität
L = 1 dunkle Finsternis; graue oder bräunliche Färbung; Details der Mondoberfläche nur schwierig erkennbar
L = 2 tiefrote oder rostrote Finsternis, mit einem sehr dunklen Zentrum, aber relativ hellen Rand des Kernschattens
L = 3 ziegelrote Finsternis, gewöhnlich mit einem hellen oder gelblichen Rand des Kernschattens
L = 4 sehr helle kupferrote oder orange Finsternis mit einem sehr hellen bläulichen Kernschattenrand.

Optische Effekte während einer Mondfinsternis

Theoretische Lichtkurve mvis einer Mondfinsternis in Abhängigkeit von der Magnitude (zum Vergleich Messdaten von Mallama)

Auch wenn der Mond bei einer totalen Finsternis vollständig im Kernschatten der Erde liegt, ist er noch schwach sichtbar, meist rötlich oder bräunlich. Grund dafür ist Sonnenlicht, das an der Erde vorbei durch ihre Atmosphäre dringt, von deren Schichten in den Bereich des Kernschattens hinein gebrochen wird und so den Mond beleuchtet. Da die kurzwelligeren Anteile atmosphärisch stärker gestreut werden, ist es vor allem langwelliges Licht, das den Mond erreicht und an dessen Oberfläche reflektiert wird. Vom Mond aus gesehen wäre eine Sonnenfinsternis zu beobachten, bei der die Atmosphäre der Erde als ein hell rötlich bis orange leuchtender Ring erscheint.

Bei einer zentralen Finsternis nimmt die scheinbare visuelle Helligkeit des Mondes von etwa −12m,5 auf etwa +2m ab, also etwa um den Faktor 300.000. Im Zentrum des Kernschattens beträgt die Abnahme der Intensität (also die Helligkeitsabnahme, die ein Astronaut auf der Mondoberfläche erleben würde) sogar etwa 1–2 Millionen, rund einhundertmal mehr als bei einer totalen Sonnenfinsternis. Die Mondfinsternisse der vergangenen Jahre waren überwiegend hell, um L = 3, was auf eine verhältnismäßig saubere Stratosphäre schließen lässt. Nach dem Ausbruch des Vulkans Pinatubo im Jahre 1991 wurden teilweise sehr dunkle Finsternisse beobachtet. Bei einer solchen Finsternis kann die Mondhelligkeit bis auf etwa +5m abfallen, entsprechend einem Faktor von 10 Millionen. Um etwa denselben Faktor nimmt auch die Intensität im Zentrum ab; die untere Grenze wird durch das Licht der Korona der Sonne bestimmt, die durch die Erde nur teilweise verdeckt wird. Somit ermöglicht die Farbe und Helligkeit des verfinsterten Mondes Rückschlüsse auf die Reinheit der Erdatmosphäre. Heute ist diese Methode jedoch überholt, da Messungen von Satelliten oder Flugzeugen aus viel genauere Informationen über Verunreinigungen der Luft liefern als die reine optische Abschattung dies erlaubt.

Ein weiterer interessanter Effekt ist die Erdschattenvergrößerung. Wer schon eine Mondfinsternis teleskopisch verfolgt hat, wird unschwer festgestellt haben, dass die Kontaktzeiten oft von den gerechneten Werten abweichen. In der Tat erscheint der Schattenkegel der Erde wegen der Atmosphäre etwa 2 % größer, ein Effekt, auf den bereits Philippe de La Hire im frühen 18. Jahrhundert hinwies. Der Kernschattenrand erscheint nicht scharf, sondern diffus verwaschen.

Mondfinsternisse letztes/dieses/nächstes Jahr

Mondfinsternisse[3][4]
Datum Eintritt
Halb-
schatten
Eintritt
Kern-
schatten
Beginn
der
Totalität
Maximum Art Ende
der
Totalität
Austritt
Kern-
schatten
Austritt
Halb-
schatten
Größe Sichtbarkeit
10° östl. Länge
Quelle
4. Juni 2012 08:48 10:00 - 11:04 partiell KS - 12:06 13:18 u: 0,3704 nicht sichtbar [5]
28. November 2012 12:15 - - 14:34 partiell HS - - 16:51 p: 0,9155 bei Mondaufgang [6]
25. April 2013 18:03 19:45 - 20:08 partiell KS - 20:21 22:11 u: 0,0148 bei Mondaufgang [7]
25. Mai 2013 03:53 - - 04:11 partiell HS - - 04:26 p: 0,0157 nicht sichtbar [8]
18. Oktober 2013 21:50 - - 23:51 partiell HS - - 01:50 p: 0,7649 komplett [9]
15. April 2014 04:53 05:58 07:06 07:47 total (KS) 08:24 09:33 10:37 u: 1,291 nicht sichtbar [10]
8. Oktober 2014 08:15 09:14 10:25 10:55 total (KS) 11:24 12:34 13:33 u: 1,166 nicht sichtbar [11]

Tageszeiten in Weltzeit WZ (… + 1 Stunde = Mitteleuropäische Zeit MEZ; … + 2 Stunden = Mitteleuropäische Sommerzeit MESZ)

Totale Mondfinsternisse langer Dauer zwischen 1900 und 2100

Dauer ≥ 100 min[12]

Datum Dauer
4. August 1906 1 h 41 m
16. Juli 1935 1 h 40 m
26. Juli 1953 1 h 41 m
25. Juni 1964 1 h 41 m
6. Juli 1982 1 h 46 m
16. Juli 2000 1 h 47 m
15. Juni 2011 1 h 40 m
27. Juli 2018 1 h 43 m
26. Juni 2029 1 h 42 m
7. Juli 2047 1 h 41 m
17. Juni 2076 1 h 41 m
28. Juni 2094 1 h 41 m

Das Datum gibt jeweils den Tag an, auf den die Mitte der Finsternis in UTC (Weltzeit) fällt.

Siehe auch

Weblinks

 Commons: Mondfinsternis – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Vorlage:Commonscat/WikiData/Difference

Einzelnachweise

  1. J. Meeus: More Mathematical Astronomy Morsels, Willmann-Bell Inc., 2002, Kap.24 ISBN 0-943396-74-3
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 J. Meeus, H. Mucke: Canon der Mondfinsternisse -2002 bis +2526, 3. Auflage, S. XXVI. Astronomisches Büro, Wien, 3. Auflage 1992.
  3. NASA: Lunar Eclipses: 2011 - 2020. Abgerufen am 10. Dezember 2011.
  4. NASA: Lunar Eclipses: 2001 - 2010. Abgerufen am 10. Dezember 2011.
  5. NASA: Partial Lunar Eclipse of 2012 Jun 4. Abgerufen am 10. Dezember 2011.
  6. NASA: Penumbral Lunar Eclipe of 2012 Nov 28. Abgerufen am 10. Dezember 2011.
  7. NASA: Partial Lunar Eclipe of 2013 Apr 25. Abgerufen am 16. Dezember 2012.
  8. NASA: Penumbral Lunar Eclipe of 2013 May 25. Abgerufen am 16. Dezember 2012.
  9. NASA: Penumbral Lunar Eclipe of 2013 Oct 18. Abgerufen am 16. Dezember 2012.
  10. NASA: Total Lunar Eclipe of 2014 Apr 15. Abgerufen am 16. Dezember 2012.
  11. NASA: Total Lunar Eclipe of 2014 oct 08. Abgerufen am 16. Dezember 2012.
  12. NASA Eclipse Web Site