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Hybride Sonnenfinsternis – Erklärung

Eine hybride Finsternis, auch ringförmig-totale Finsternis genannt, ist eine seltene Spielart der Sonnenfinsternis, die je nach Ort wie eine ringförmige, totale oder partielle Sonnenfinsternis aussieht.

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Sonne, Mond und Erde bei einer hybriden Sonnenfinsternis.

Eine hybride Sonnenfinsternis kann nur dann stattfinden, wenn die Entfernung der Erde zum Mond ein bestimmtes Verhältnis zur Sonnenentfernung hat.

Hybride Sonnenfinsternis – Definition

Eine hybride Sonnenfinsternis zeichnet sich dadurch aus, dass sich das Erscheinungsbild ihrer Hauptphase, bei der sich der Mond zentral vor die Sonne schiebt, in ihrem Verlauf ändert. Je nach Ort erscheint sie als ringförmige Sonnenfinsternis oder als totale Sonnenfinsternis – außerhalb des zentralen Mondschattens auch als partielle Sonnenfinsternis.

Aufgrund der Erdkrümmung erreicht der Kernschatten des Mondes bei diesem seltenen Himmelsschauspiel nur manche Erdregionen. Dort ist die Finsternis total. Andere Gebiete gelangen stattdessen in den Einzugsbereich der Antumbra – dies ist der Teil des Mondschattens, der ringförmige Sonnenfinsternisse erzeugt.

Drei Mondschatten, drei Arten von Sonnenfinsternissen

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Totale, partielle und ringförmige Sonnenfinsternis.
Eine hybride Sonnenfinsternis erscheint je nach Ort als totale, ringförmige oder partielle Finsternis.

Eine Sonnenfinsternis entsteht, wenn der Schatten des Mondes auf die Erde fällt. Der Mondschatten besteht aus drei Teilen: dem Kernschatten, dem Halbschatten und der Antumbra. Die Art der Sonnenfinsternis hängt vom Schattentyp ab, in dem sich der Beobachter befindet:

  1. Halten wir uns im Kernschatten (Umbra) des Mondes auf, also im dunklen Zentrum seines Schattens, sehen wir eine totale Sonnenfinsternis. Hier erscheint der Mond etwas größer als die Sonne, und er verdeckt diese komplett.
  2. Im Halbschatten (Penumbra), dem helleren Außenbereich des Mondschattens, erleben wir eine partielle Sonnenfinsternis. Der Mond verdeckt dabei nur einen Teil der Sonnenscheibe.
  3. Die Antumbra ist ein weiterer Halbschatten, der jenseits des Kernschattens auftritt, in einer gewissen Entfernung vom Mond. Dieser Schattentyp verursacht eine ringförmige Sonnenfinsternis. Dabei schiebt sich der Mond zwar, wie bei einer totalen Finsternis, zentral vor die Sonne. Da er jedoch etwas kleiner wirkt als die Sonne, kann er sie nicht komplett verdecken, und der äußere Rand der Sonnenscheibe bleibt als feuriger Kranz um den Mond herum sichtbar. Diesem Umstand verdankt dieses Ereignis den Beinamen Feuerkranz-Sonnenfinsternis.

Wie entsteht eine hybride Sonnenfinsternis?

Im Verlauf einer hybriden Sonnenfinsternis fallen alle drei Teile des Mondschattens auf die Erdoberfläche – und erzeugen so alle drei Sonnenfinsternis-Arten. Warum ist das so?

Dass eine hybride Sonnenfinsternis außerhalb des zentralen Mondschattens als partielle Finsternis erscheint, ist schnell erklärt – und dies ist auch kein Alleinstellungsmerkmal der hybriden Finsternis. Der Kernschatten und die Antumbra des Mondes sind immer von einem Halbschatten umgeben. Deswegen erscheinen totale und ringförmige Sonnenfinsternisse als partielle Finsternisse, wenn sich der Beobachter im Umfeld des zentralen Mondschattens aufhält. Dies gilt auch für hybride Sonnenfinsternisse.

Das Besondere an diesem Finsternis-Typ ist jedoch die Tatsache, dass sich das Erscheinungsbild der Hauptphase, wenn der Mond zentral vor der Sonnenscheibe steht, von Ort zu Ort unterscheidet. Im Verlauf der Finsternis zieht der zentrale Mondschatten in einem schmalen Streifen über die Erdoberfläche. Bei einer hybriden Sonnenfinsternis sieht man auf manchen Abschnitten dieses Streifens eine totale Finsternis, auf anderen jedoch eine ringförmige Finsternis. Deswegen wird dieser Finsternis-Typ auch ringförmig-totale Finsternis genannt.

Wo der Kernschatten auf die Antumbra trifft

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Kernschatten und Antumbra des Mondes, umgeben vom Halbschatten.
Kernschatten und Antumbra sind keilförmig. Zusammen sehen sie, von der Seite aus betrachtet, ungefähr aus wie eine Sanduhr.

Hybride Sonnenfinsternisse entstehen, wenn sich die Erdoberfläche durch den Bereich bewegt, in dem der Kernschatten des Mondes auf seine Antumbra trifft.

Da der Mond kleiner ist als die Sonne, sind sowohl sein Kernschatten als auch seine Antumbra keilförmig. Der Durchmesser des Kernschattens nimmt mit wachsender Entfernung vom Mond ab. In einer gewissen Distanz läuft dieser Schatten spitz zu. Hier, am Ende des Kernschattens, beginnt die Antumbra. Der Durchmesser dieses Schattentyps nimmt mit wachsender Entfernung zu. Zusammen sehen die beiden Schattenareale, von der Seite aus betrachtet, ein wenig aus wie eine Sanduhr (siehe Bild).

Befindet man sich am Ort, wo der Kernschatten auf die Antumbra trifft, wirken Mond und Sonne exakt gleich groß. Bewegt man sich auf den Mond zu, in den Kernschatten hinein, nimmt die scheinbare Größe des Mondes im Vergleich zur Sonne zu und es entsteht eine totale Sonnenfinsternis. Bewegt man sich hingegen vom Mond weg und in die Antumbra, verringert sich die scheinbare Größe des Mondes. Das Resultat ist eine ringförmige Sonnenfinsternis.

Entfernung zum Mond hängt vom Ort ab

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Die Entfernung zum Mond hängt vom Ort ab.
Wegen der Erdkrümmung variiert die Entfernung zum Mond von Ort zu Ort.

Lebten wir auf einer flachen Erde, gäbe es keine hybriden Sonnenfinsternisse. Der Kernschatten und die Antumbra des Mondes überlappen sich nicht, die Antumbra beginnt immer dort, wo der Kernschatten aufhört. Auf einer flachen Erde würde der Mond, je nach seiner aktuellen Entfernung, entweder seinen Kernschatten oder seine Antumbra auf die Erdoberfläche werfen. Es entstünde also entweder eine totale oder eine ringförmige Sonnenfinsternis.

Da unser Planet jedoch kugelförmig ist, hängt die genaue Entfernung zum Mond vom Ort auf der Erdoberfläche ab. Die Erdregion, die dem Mond zugewandt ist, in welcher der Mond also im Zenit steht, ist dem Erdtrabanten am nächsten. Je weiter man sich von diesem Ort wegbewegt, desto Größer wird die Distanz (siehe Bild).

Erdkrümmung verwandelt Sonnenfinsternis

Dieser Effekt kann die Distanz zwischen dem Kernschatten und der Antumbra des Mondes überbrücken. Dem Mond zugewandte Gegenden mit vergleichsweise geringer Entfernung zum Mond ziehen dann durch den Kernschatten, und es entsteht eine totale Sonnenfinsternis. Andere Erdregionen sind etwas weiter entfernt, sodass sie der Kernschatten nicht erreicht, bevor er in die Antumbra übergeht. Hier ist die Finsternis ringförmig.

Da sich Erde und Mond in ständiger Bewegung befinden, zieht der Mondschatten bei einer Sonnenfinsternis über die Erdoberfläche – grundsätzlich in östlicher Richtung. Die westlichsten Gegenden der Laufbahn, wo der Schatten erstmals auf die Erde fällt, sind dem Mond nicht direkt zugewandt, die Distanz zum Mond ist deshalb vergleichsweise groß. Eine hybride Sonnenfinsternisse beginnt also in den meisten Fällen als ringförmige Finsternis. Erreicht der Schatten den Teil des Erdballs, der dem Mond zugewandt ist, verringert sich die Entfernung und die Finsternis verwandelt sich in eine totale Sonnenfinsternis. Bevor der Schatten die Erdoberfläche wieder verlässt, am östlichen Ende seiner Laufbahn, durchwandert er wieder Regionen mit größerer Mondentfernung. Hier erscheint die Finsternis wieder ringförmig.

Global gesehen haben die meisten hybriden Sonnenfinsternisse also drei verschiedene Phasen: ringförmig – total – ringförmig.

Besonders selten: zweiphasige hybride Sonnenfinsternis

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Zweiphasige hybride Sonnenfinsternis.
Verändert sich die Entfernung zwischen Erde und Mond während der hybriden Sonnenfinsternis besonders stark, kann es zu einer seltenen Variante mit nur zwei Phasen kommen.

Die Entfernung zwischen Erde und Mond verändert sich ständig. In seltenen Fällen, wenn sich die Distanz während der Finsternis stark vergrößert oder verringert, kann dies den Effekt der Erdkrümmung überlagern und den oben beschriebenen Ablauf einer hybriden Sonnenfinsternis verändern. Dann erreicht der Kernschatten des Mondes auch die entfernteren Erdregionen, sodass entweder die erste oder die letzte ringförmige Phase wegfällt.

Verringert sich die Entfernung des Mondes während der Finsternis, nimmt seine scheinbare Größe im Verlauf zu. In diesem Fall beginnt die Finsternis mit der gewöhnlichen ringförmigen Phase, die später in eine totale Sonnenfinsternis übergeht – gegen Ende verwandelt sie sich jedoch nicht wieder in eine ringförmige Finsternis. Wenn die Entfernung kleiner wird, beginnt das Ereignis als totale Finsternis, die gegen Ende in eine ringförmige Finsternis übergeht – die anfängliche ringförmige Phase fällt weg.

Die hybride Sonnenfinsternis am 3. November 2013 war eine solche zweiphasige Finsternis. Sie begann als ringförmige Finsternis und ging dann in eine totale Finsternis über, ohne sich gegen Ende wieder in eine ringförmige Finsternis zu verwandeln.

Warum sind hybride Sonnenfinsternisse so selten?

Eine hybride Sonnenfinsternis kann nur dann enstehen, wenn die Entfernung des Mondes zur Erde ein bestimmtes Verhältnis zur Entfernung der Sonne aufweist. Nur dann kommt die Erdoberfläche in den Bereich, in dem der Kernschatten des Mondes in die Antumbra übergeht.

Ist die Entfernung zwischen Erde und Mond besonders klein, erreicht der Kernschatten des Mondes die Erdoberfläche, bevor die Antumbra entstehen kann – unabhängig von der Erdkrümmung. Dann sieht man entlang des gesamten Weges des zentralen Mondschattens eine totale Sonnenfinsternis. Befindet sich der Mond hingegen ungefähr am entfernsten Punkt seiner Umlaufbahn, geht der Kernschatten in die Antumbra über, bevor er auf die Erdoberfläche fällt. Beobachter innerhalb des zentralen Mondschattens sehen dann, unabhängig vom Abschnitt der Finsternis-Laufbahn, eine ringförmige Sonnenfinsternis.

Damit es zu einer hybriden Sonnenfinsternis kommen kann, muss die Entfernung des Mondes und die Entfernung der Sonne ein bestimmtes mathematisches Verhältnis aufweisen. Teilt man die Distanz zur Sonne während der Finsternis durch die Distanz zum Mond, muss das Resultat ziemlich genau 400 sein.

Da sich die Entfernungen der beiden Himmelskörper ständig ändern und Sonnenfinsternisse an sich schon recht selten sind, kommt es nur etwa einmal pro Jahrzehnt zu einer hybriden Variante. Die nächste hybride Sonnenfinsternis ist am 20. April 2023.

Wie sieht eine hybride Sonnenfinsternis aus?

Trotz ihres Seltenheitswerts sind hybride Sonnenfinsternisse nicht unbedingt spektakulärer als andere Finsternis-Typen. Je nach Aufenthaltsort erleben Beobachter eine ganz normale totale, ringförmige oder partielle Sonnenfinsternis.

Eine Besonderheit gibt es dennoch: Die Erdoberfläche reist bei hybriden Finsternissen durch die Bereiche des Kernschattens und der Antumbra, die einen besonders kleinen Durchmesser haben. Deswegen ist die Hauptphase, wenn der Mond zentral vor der Sonne steht, meist von vergleichsweise kurzer Dauer.

Themen: Finsternisse, Sonne, Sonnenfinsternis, Astronomie

Nächste Finsternis – Countdown

40Tage 10Std 54Min 23Sek

Totale Sonnenfinsternis

2. Jul 2019, 16:55 UTCMehr

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Mondschatten & Erdschatten

  1. Kernschatten (Umbra)
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