Beobachtungen von Finsternissen und Transiten

 

Zusammenfassung des Vortrags vom 15.11.2017

 

Verfinsterungen von Sonne und Mond sind ganz besondere astronomische Ereignisse. Früher haben sie Menschen in Angst und Schrecken versetzt, sollen aber auch Kriege beendet haben. Das berichtet der griechische Geschichtschreiber Herodot. Während der Schlacht am Halys (Kleinasien), soll sich plötzlich die Sonne verfinstert haben. Weil sie das als göttliches Zeichen deuteten, schlossen die Lyder und Meder nach 5 Jahren Krieg Frieden. Zugeschrieben wird das der totalen Sonnenfinsternis am 28. März 585 v. Chr. Auch wenn man heute die astronomischen Zusammenhänge kennt, so ist vor allem eine totale Sonnenfinsternis ein Ereignis, das die Menschen emotional stark berührt.

 

Finsternissbedingungen
Damit es zu einer Sonnenfinsternis kommt, muss der Mond zwischen Erde und Sonne stehen: es ist dann also Neumond. Bei einer Mondfinsternis steht die Erde zwischen Sonne und Mond: es ist dann Vollmond. Warum kommt es nun nicht bei jedem Neu- bzw. Vollmond zu einer Finsternis. Das liegt daran, dass die Mondbahn um 5° gegenüber der Ekliptik, der Bahnebene, in der die Erde um die Sonnen kreist, geneigt ist. Meistens zieht daher der Neumond ober- oder unterhalb der Sonne vorbei oder der Erdschatten trifft den Vollmond nicht. Erst wenn der Neu- oder Vollmond gerade die Ekliptik kreuzt, kommt es zu einer Finsternis. Die 2 Kreuzungspunkte von Mondbahn und Ekliptik nennt man Knoten. Die Verbindungslinie der beiden Knoten ist die Knotenlinie. Nur wenn Voll- oder Neumond auf der Knotenlinie stehen, gibt es Mond- bzw. Sonnenfinsternisse. Wenn der Mond vollständig von der Erde beschattet wird, sprechen wir von einer totalen Mondfinsternis (Abb.1) und wenn die Mondscheibe die Sonnenscheibe völlig verdeckt, von einer totalen Sonnenfinsternis.

 

Abbildung 1. Totale Mondfinsternis 2008 Braunschweig

Abbildung 2. Totale Sonnenfinsternis 2006 in Libyen: 1. partielle Phase im 10-min-Takt

Abbildung 3. ASE2010 Südindien: Photosphäre mit Sonnenfleckenpaar (C1+30 min)

4 Kontakte
Jede totale Sonnenfinsternis (TSE) beginnt mit einer partiellen Phase (Abb.2), in der die Sonnenscheibe nur teilweises vom Mond bedeckt ist. Wenn sich Mond- und Sonnenscheibe gerade „berühren“, spricht man vom 1. Kontakt (C1). Der 2. Kontakt (C2) ist der Zeitpunkt, wenn die Mondscheibe den gegenüberliegenden Sonnenrand erreicht. Jetzt beginnt die totale Verfinsterung, die bis zu 7,5 min dauern kann, meist aber wesentlich kürzer ist. Wenn der hintere Mondrand die Sonnenscheibe erreicht, spricht man vom 3. Kontakt (C3). Die totale Verfinsterung endet und die 2. partielle Phase beginnt. Mit dem 4. Kontakt (C4), wenn sich Mond- und Sonnenscheibe wieder von außen berühren, endet die Finsternis.

 

Abbildung 4. TSE2006 Libyen: Diamantring beim 3. Kontakt

Phänomene
Während der partiellen Phase der Finsternis lohnt es sich, nach Sonnenflecken Ausschau zu halten (Abb.3). Dies sind Gebiete in der Photosphäre, die ca. 1500 K kälter sind als die umgebende Photosphäre (6000 K) und daher dunkel erscheinen. Beim 2. und 3. Kontakt treten Phänomene wie Diamantring (Abb.4) und Perlschnüre (Abb.5) auf. Dann lassen sich auch die Chromosphäre und Protuberanzen der Sonne am Mondrand beobachten (Abb.6). Zwischen dem 2. und 3. Kontakt ist der schwarze Mond von der Korona der Sonne umhüllt. Dieses unwirkliche Bild ist das beeindruckenste während einer totalen Sonnenfinsternis. Die Korona besteht aus sehr heißem, vollständig ionisiertem Plasma und zieht sich weit in den Weltraum hinaus. Je nach Sonnenaktivität erscheint die Form der Korona eher gleichmäßig oder länglich (Abb.7 und 11). Die Korona kann man nur während einer totalen Sonnenfinsternis beobachten und sie ist immer noch Gegenstand intensiver astrophysikalischer Forschung. Vor allem die hohe Temperatur von mehreren Millionen K gibt den Forschern Rätsel auf. Während der totalen Verfinsterung lohnt es sich auch, nach Sternen und Planeten Ausschau zu halten, die man ja normalerweise tagsüber nicht sehen kann. So konnte während der totalen Sonnenfinsternis 1919 die Allgemeine Relativitätstheorie Einsteins bestätigt werden. Einstein hatte postuliert, dass die Sonne durch ihre Masse die Raumzeit krümmt und dadurch das Licht eines Sterns, der in der Nähe der Sonne steht, abgelenkt wird. Das konnte während der totalen Sonnenfinsternis 1919 überzeugend bestätigt werden.

 

Abbildung 5. TSE2012 Ost-Australien: Perlschnurphänomen im Sekundentakt (Komposit aus 11 Fotos)

 Abbildung 6. TSE2008 Mongolei: Chromosphäre mit erdgroßer Protuberanz „bei 4 Uhr“

 

Abbildung 7. TSE2001 Sambia: Schwarze Sonne über Afrika mit fast radiärsymmetrischer Korona

Ringförmige Sonnenfinsternisse und Venus- und Merkurtransite
Wenn der Mond zu weit von der Erde weg ist, wird sein scheinbarer Durchmesser kleiner als die Sonnenscheibe (31,5‘). Wenn ansonsten die Bedingungen für eine totale Sonnenfinsternis erfüllt sind, erleben wir dann eine ringförmige Sonnenfinsternis (ASE; Abb.8). Sonderfälle einer „Sonnenfinsternis“ sind die Transite von Venus und Merkur vor der Sonnenscheibe. Vor allem Venustransite (Abb.9 und 10) sind sehr selten, hatten aber im 18. und 19. Jh. große wissenschaftliche Bedeutung, da sie eine Möglichkeit boten, die Entfernung der Erde zur Sonne zu bestimmen.

 

Abbildung 8. ASE2010 Südindien: Ringförmige Sonnenfinsternis

Abbildung 9. Venustransit 2012 Usedom: Venus vor aufgehender Sonne

 Abbildung 10. Venustransit 2012 Usedom: Venus beim 3. Kontakt

 

Totale Sonnenfinsternis über Deutschland
In Deutschland ereignete sich die letzte totale Sonnenfinsternis am 11. August 1999. Der etwa 100 km breite Kernschatten des Mondes zog damals mit ca. 3000 km/h über Süddeutschland hinweg. Die maximale Dauer der totalen Finsternis betrug 2m23s. Viele Menschen versuchten an diesem Mittwochmorgen die Finsterniszone zu erreichen, aber viele blieben im Stau stecken oder konnten an Bahnhöfen den Zug nicht mehr besteigen, weil er bereits hoffnungslos überfüllt war. Für diejenigen, die rechtzeitig ihr Ziel erreichten, war dann oft die Enttäuschung groß, weil die Sicht auf Sonne und Mond durch dichte Wolken versperrt war. Trotzdem wurde es auch für sie um die Mittagszeit plötzlich stockfinster (siehe dazu Abb.12).

 

Abbildung 11. TSE2017 Wyoming, USA: Längliche Korona mit Streamer

 

 Abbildung 12. TSE2017 Wyoming, USA: Lichtkurvenverlauf vom 1. bis 4. Kontakt

 

Häufigkeit von Sonnenfinsternissen
Bei vielen war nach diesem Ereignis der Wunsch da, weitere Sonnenfinsternisse zu erleben. Da stellt sich die Frage, wie oft diese vorkommen. Eigentlich sind Sonnenfinsternisse nicht selten. Sie finden im Durchschnitt 2,4-mal im Jahr statt. Auch wenn die meisten nur partiell sind, so gibt es immerhin noch 0,7 totale Sonnenfinsternisse pro Jahr. Doch leider sind sie jeweils nur lokal zu beobachten und dadurch für ein bestimmtes Gebiet sehr selten. Die nächste totale Sonnenfinsternis in Deutschland wird daher erst am 3. September 2081 stattfinden. Wer also eine totale Sonnenfinsternis erleben will, muss verreisen. So sind viele Deutsche 2006 zur totalen Sonnenfinsternis in die Türkei oder nach Libyen gereist. Gut in Erinnerung ist ja noch die „Great American Eclipse“, die im letzten Sommer viele Besucher in die USA lockte. Wer diese verpasst hat, dem bietet sich die nächste Gelegenheit am 2. Juli 2019 in Chile.                                                (Text und Bilder: Dr. Florenz Sasse, Braunschweig)