2015/03/18

#3: Sonnenfinsternis

Die Erde während einer totalen 
Sonnenfinsternis am 29. März 2006.

Es ist ein großer Zufall, dass der Mond, wenn er von der Erde betrachtet wird, ungefähr genauso groß erscheint, wie die Sonnenscheibe. Allein diesem einzigartigen Umstand verdanken wir es, von bestimmten Regionen auf der Erde, im Fall einer totalen Sonnenfinsternis einen Blick auf die Korona der Sonne erhalten.

Aber nochmal zurück zum Anfang.







Was ist eine Sonnenfinsternis?

Geometrie einer totalen Sonnenfinsternis.
[Credit: Sagredo, Cactus26|Public domain,
via Wikimedia Commons]
Während einer Sonnenfinsternis schiebt sich der Mond zwischen Erde und Sonne. Der daraus resultierende Schatten des Mondes fällt auf die Erde und nimmt uns die Sicht auf die Sonne.

Genaugenommen ist es falsch von einer Sonnenfinsternis zu sprechen, denn von einer Finsternis spricht man dann, wenn sich das beobachtete Objekt im Schatten aufhält. So wird z.B. der Mond während einer Mondfinsternis vom Schattenwurf der Erde verfinstert.

Eine korrektere Bezeichnung der Sonnenfinsternis wäre wohl Erdfinsternis. In der Fachwelt würde der Vorgang als Transit oder Okkultation bezeichnet werden. Dabei beschreibt die Okkultation das Vorbeiziehen eines scheinbar größeren Himmelskörpers vor einem anderen. Zieht der scheinbar kleinere Himmelskörper vor dem anderen vorbei, handelt es sich um einen Transit.

Trotzdem hat sich der Begriff der Sonnenfinsternis umgangssprachlich eingebürgert und letztlich ist jedem klar, was damit verbunden ist: Die Sonne wird vom Mond verdeckt.

Die Sonnenfinsternis funktioniert aber nur, weil der kleine Mond die große Sonne hinter sich verstecken kann. Aber warum ist das möglich? Die Sonne ist etwa 400-mal größer als der Mond, der Mond ist jedoch etwa 400-mal näher an der Erde als die Sonne. Dies führt dazu, dass beide Objekte etwa gleich groß am Himmel erscheinen.

Scheinbare Größe \(\alpha\) eines rechteckigen Objekts
der Größe \(g\) im Abstand \(r\) vom Beobachter.
[Credit: Marc Layer|GFDL or CC-BY-SA-3.0,

via Wikimedia Commons

Um das zu verstehen, müssen wir den Begriff der scheinbaren Größe einführen. Die scheinbare Größe eines Objekts meint die Winkelausdehnung \(\alpha\), mit der ein Beobachter das Objekt der Größe \(g\) im Abstand \(r\) wahrnimmt.

Verkürzt sich der Abstand des Objektes, so wächst die Winkelausdehnung. Ist das Objekt hingegen weiter weg, so erscheint es dem Beobachter kleiner. 

Die Umlaufbahn des Mondes um die Erde und die der Erde um die Sonne ist nicht kreisförmig, sondern leicht elliptisch. Das bedeutet, der Abstand zwischen Erde und Sonne, wie auch zwischen Erde und Mond verändert sich und dies hat Auswirkungen auf die scheinbare Größe der Sonne und des Mondes wie auch auf den Schattenwurf des Mondes auf die Erde.

Die vier Bildausschnitte verdeutlichen die scheinbare Größe von Erde und Mond
abhängig von Ihrer Entfernung zur Erde. Links oben ist ein Ausschnitt  der Sonne
dargestellt, wenn die Erde am weitesten von ihr entfernt ist. Rechts oben ist ein
Ausschnitt des Mondes abgebildet, wenn dieser von der Erde am weitesten entfernt
ist. In der unteren Hälfte des Bildes werden die Bildausschnitte für die maximale
Annäherung gezeigt. [Credit: Tdadamemd|CC-BY-SA-4.0via Wikimedia Commons
So gibt es bestimmte Konfigurationen, wo die scheinbare Mondscheibe kleiner als die Sonnenscheibe wird und es daher nicht zu einer vollständigen Abdeckung der Sonnenscheibe kommen kann. In solchen Fällen lassen sich abhängig vom Standort des Beobachters nur partielle oder ringförmige Finsternisse beobachten.

Schattenwurf des Mondes mit Darstellung der Ansicht einer 
totalen (A), partiellen (B), ringförmigen (C) Sonnenfinsternis, 
abhängig vom Standort des Beobachters und von der Distanz 
des Mondes vom Beobachter.
[Credit:FSogumo|GFDL or CC BY-SA 3.0via Wikimedia Commons]
Bei einer partiellen Sonnenfistnernis wird nur ein Teil der Sonne vom Mond verdeckt.

Dort, wohin der Kernschatten des Mondes hinfällt, wird die helle Sonnenscheibe vom Mond komplett verdeckt und man spricht von einer totalen Sonnenfinsternis.




Warum sind Sonnenfinsternisse so selten?

Ekliptik des Mondes: Sonnenfinsternis tritt nur bei den
Stellungen 2 und 3 ein. [Credit:Ben-Zin|CC BY-SA 3.0
CC BY-SA 3.0 deGFDL, via Wikimedia Commons]

Die Bahn des Mondes um die Erde ist um etwa 5° gegenüber der Bahn der Erde um die Sonne geneigt.

Damit der Schatten des Mondes auf die Erde trifft, muss sich der Mond nahe der Bahnebene der Erde befinden, wenn er zwischen die Sonne und die Erde tritt. Andernfalls fällt der Schatten des Mondes an der Erde vorbei.

Totale Sonnenfinsternis am 20. März 2015

Korona der Sonne während der totalen
Sonnenfinsternis vom 11. August 1999 in Frankreich
[Credit: Luc Viatour/www.Lucnix.be,Diliff|CC BY-SA 3.0,
via Wikimedia Commons]

Bei der bevorstehenden Sonnenfinsternis am 20. März 2015 handelt es sich um eine totale Finsternis.

Dort, wo der Kernschatten des Mondes hinfällt, wird es möglich sein, die Korona der Sonne zu beobachten.

Über die Korona werden wir in einem anderen Post bloggen. Hier nur soviel: Die Korona ist die äußere Atmosphärenschicht der Sonne. Sie ist heißer als die darunter liegenden Schichten der Chromo- und Photosphäre, aber auch weniger Dicht als diese.

Leider verläuft der Pfad des Kernschattens nördlich vom europäischen Festland. 

Zu sehen ist die Vorhersage des Verlaufs der Sonnenfinsternis am
20. März 2015. Bitte beachten Sie, dass die Zeit in UT angegeben
ist. Zur Umrechnung in die Mitteleuropäische Zeitzone (MEZ)
muss eine Stunde hinzuaddiert werden (UT + 1h = MEZ).
Der Schwarze Kreis der nördlich vom europäischen Festland über 
das Meer fährt ist der Pfad des Kernschattens. Der graue Kreis darum 
herum bildet den Pfad des Halbschattens nach.
[Credit: Frank Espenak, NASA's GSFC|Quelle/Lizenz
Jedoch wird der Halbschatten des Mondes auf Deutschland, Österreich und Schweiz fallen. Dort, wo nur der Halbschatten hinfällt, spricht man von einer partiellen Sonnenfinsternis, da die Sonne teilweise zu sehen sein wird.

Informationen über die bevorstehende Finsternis für Ihre Region erhalten Sie zum Beispiel unter:
Noch ein Wort zu Ihrer Sicherheit:

Schauen Sie nicht direkt in die Sonne!

Um die Sonne oder eine Sonnenfinsternis sicher beobachten zu können, bedarf es einiger Vorkehrungen, die Sie treffen müssen, da Sie sich sonst schwere Verletzungen Ihrer Netzhaut zuziehen können.

Am besten schützen Sie sich zum Beispiel mit einer Sonnenfinsternisbrille [amazon.de].
Diese nutzt eine opake Folie, welche nur einen sehr geringen Anteil der Intensität des Sonnenlichtes durchlässt und somit Ihre Augen schützt und eine sichere direkte Beobachtung der Sonne ermöglicht. Allerdings dürfen Sie diese Brille nie in Kombination mit einem Fernglas oder einem Teleskop benutzen. Das durch Fernglas oder Teleskop gebündelte Licht kann leicht ein Loch in Ihre Finsternisbrille brennen und anschließend ungehindert Ihre Netzhaut verletzen.

Möchten Sie ein Fernglas oder Teleskop verwenden, so empfiehlt es sich Sonnenfilterfolie [amazon.de] zu erwerben und diese vor dem Objektiv anzubringen.

Sie können auch eine Lochkamera basteln und das damit projizierte Sonnenbild ansehen. Eine Lochkamera lässt sich leicht mit Dingen zusammenbauen, die man meist im Haushalt hat. Zudem ist es möglich fertige Lochkamerabausätze zu erwerben, die für die Beobachtung der Sonne optimiert sind [amazon.de].

Eine weitere Alternative zur Sonnenfinsternisbrille ist die Projektion der Sonne mittels eines kleinen Taschenspiegels.

^HÖ

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