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Finsternisse: Was ist der Halbschatten (Penumbra)?

Die Penumbra, der Halbschatten, ist der äußere helle Teil eines Schattens. Der Halbschatten des Mondes verursacht partielle Sonnenfinsternisse, die Erd-Penumbra ist für Halbschatten-Mondfinsternisse verantwortlich.

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Die Penumbra ist ein Halbschatten.

Wenn die Penumbra der Erde auf den Mond fällt, erleben wir eine Halbschatten-Mondfinsternis. Die Penumbra des Mondes verursacht eine partielle Sonnenfinsternis.

Wie jeder lichtundurchlässige Gegenstand, der einer Lichtquelle ausgesetzt ist, werfen auch die Erde und der Mond Schatten ins Weltall, indem sie die Strahlen der Sonne blockieren. Jeder Schatten hat drei unterschiedliche Bereiche: die Umbra, die Penumbra und die Antumbra.

Definition der Penumbra

Die Penumbra ist ein Halbschatten. Sie entsteht, wenn ein Objekt eine Lichtquelle teilweise verdeckt – zum Beispiel, wenn der Mond einen Teil der Sonnenscheibe verdunkelt.

Die Penumbra wird durch zwei weitere Schattenareale ergänzt:

Penumbra oder Halbschatten

Die Penumbra wird im Deutschen auch Halbschatten genannt, während für die Umbra der Begriff Kernschatten existiert. Die Antumbra ist weniger bekannt, deswegen ist gibt es im Deutschen keine geläufige Entsprechung dafür – bisweilen wird dieser Schattentyp jedoch ebenfalls als Halbschatten oder als Ringschatten bezeichnet.

Mondschatten verursacht Sonnenfinsternis

Wenn sich die Erde in den Einzugsbereich des Mondschattens begibt, kann man eine Sonnenfinsternis erleben. Die Art der Finsternis hängt vom Schattentyp ab, der auf die Erdoberfläche fällt. Innerhalb des Halbschattens des Mondes entsteht eine partielle Sonnenfinsternis, bei der ein Teil der Sonnenscheibe hinter dem Mond verschwindet.

Bei manchen Sonnenfinsternissen formen Sonne, Erde und Mond eine nur annähernd gerade Linie. In dieser Konstellation fällt zwar der Halbschatten des Mondes auf die Erdoberfläche – sein Kernschatten verfehlt die Erde jedoch. In diesem Fall kann man innerhalb des Mond-Halbschattens zwar eine partielle Sonnenfinsternis erleben, aber an keinem Ort auf der Erdoberfläche erscheint die Sonne komplett verdunkelt. Dieses Ereignis wird folglich als partielle Sonnenfinsternis eingestuft.

Auch eine totale Sonnenfinsternis wird jedoch aus manchen Blickwinkeln als partielle Sonnenfinsternis wahrgenommen. Die Sonne erscheint nur innerhalb des Kernschattens komplett verdunkelt. Da dieser immer von einem Halbschatten umgeben ist, sehen Beobachter im Umkreis des Kernschattens eine nur teilweise verdeckte Sonne. So kann man die totale Sonnenfinsternis am 2. Juli 2019 in den meisten Gegenden Südamerikas, zum Beispiel in Santiago de Chile, als partielle Sonnenfinsternis erleben.

Wie dunkel ist der Halbschatten des Mondes?

Innerhalb des Mond-Halbschattens wird nur ein Teil der direkten Sonneneinstrahlung abgeblockt. Deshalb ist die Penumbra ein weitaus hellerer Schattentyp als die Umbra, der dunkle Kernschatten, in dem die Sonne komplett verdunkelt erscheint. Die Helligkeit des Halbschattens ist jedoch nicht einheitlich. Seine Randflächen sind weitaus heller als zentrale Bereiche, die direkt an den Kernschatten anschließen.

Dies liegt daran, dass der Mond die Sonne von den inneren Gegenden der Penumbra aus betrachtet fast komplett verdeckt. So gelangt nur sehr wenig direktes Sonnenlicht auf die Erdoberfläche, und die Penumbra wirkt fast so dunkel wie die Umbra des Mondes. Am Rand des Halbschattens überlappen sich Sonne und Mond dagegen nur minimal. Hier erreicht den Beobachter also ein Großteil der direkten Sonneneinstrahlung. Die Penumbra ist entsprechend hell und wird oft überhaupt nicht als Schatten wahrgenommen.

Wie groß ist der Halbschatten des Mondes?

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Kernschatten und Halbschatten des Mondes bei einer totalen Sonnenfinsternis.
Kernschatten und Halbschatten des Mondes bei einer totalen Sonnenfinsternis. Beide Schattentypen sind etwa keilförmig.

Während der Kern des Mondschattens bei einer totalen Sonnenfinsternis nur einen kleinen Bereich auf der Erdoberfläche bedeckt, kann der Halbschatten ganze Kontinente und Ozeane einhüllen. An einem beliebigen Ort auf der Erde kommen partielle Sonnenfinsternisse deswegen viel häufiger vor als totale Sonnenfinsternisse.

Auf dem Höhepunkt der totalen Sonnenfinsternis am 21. August 2017 erstreckte sich der Halbschatten des Mondes zum Beispiel von Panama bis Nordkanada und Grönland – er bedeckte also fast ganz Nordamerika sowie Mittelamerika und weite Teile der Arktis.

Halbschatten vergrößert sich mit wachsender Entfernung

Der Größenunterschied zwischen Kern- und Halbschatten des Mondes ist eine Folge des Größenunterschiedes zwischen Sonne und Mond. Je weiter man sich vom Mond entfernt, desto kleiner wird sein Kernschatten, da sich mit zunehmender Entfernung auch seine scheinbare Größe verringert (siehe Grafik).

Stellen Sie sich vor, Sie schweben in einem Raumschiff wenige Kilometer über der Nachtseite des Mondes, also innerhalb seines Kernschattens. Vom Mittelpunkt des Kernschattens müssten Sie dann tausende Kilometer zurücklegen, um seinen Rand zu erreichen. Ganz anders verhält es sich auf der Erdoberfläche, also durchschnittlich 382 900 km vom Mond entfernt. Hier sind es nur etwa 100 km vom Herz des Kernschattens zu seiner Grenze.

Der Halbschatten – die Gegend also, in der die Sonne nur teilweise verdeckt erscheint – vergrößert sich hingegen mit wachsender Distanz zum Mond. Von besagtem Raumschiff, also in Mondnähe, wirkt die Sonne viel kleiner als der Mond. Deswegen müssten Sie nur einen relativ kurzen Weg zurücklegen, um den Halbschatten zu durchqueren, in dem die Sonne teilweise verdeckt wird. Auf der Erde erscheint der Mond jedoch etwa gleich groß wie die Sonne – die Reise durch den kompletten Halbschatten ist entsprechend länger.

Bei den meisten Sonnenfinsternissen wird das Areal des Halbschattens zusätzlich erweitert, da Sonne und Mond meist nicht im Zenit – also genau über dem Beobachter – stehen und die Sonnenstrahlen deshalb in einem flacheren Winkel auf die Erdoberfläche fallen.

Erdschatten verursacht Mondfinsternis

Kommt der Mond in der Einzugsbereich des Erdschattens, erleben Beobachter auf der Nachtseite der Erde eine Mondfinsternis.

Die Erde wirft auf ihrem Weg um die Sonne ständig einen Halbschatten ins Weltall. Man benötigt jedoch kein Raumschiff, um in die Penumbra der Erde einzutauchen. Solange die Sonne bei Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang teilweise vom Horizont verdeckt wird, befinden Sie sich im Halbschatten der Erde. Während uns die Erdrotation in den meisten Erdregionen so immerhin zweimal pro Tag durch die Erd-Penumbra befördert – die Polarregionen, wo die Sonne zu manchen Jahreszeiten nicht täglich auf- oder untergeht, bilden die Ausnahme – gibt es nur ab und zu eine Halbschattenfinsternis des Mondes, denn dafür muss sich der Mond durch den Halbschatten der Erde bewegen.

Da die Sonne vom Mond aus gesehen nur teilweise durch die Erde verdunkelt wird, erreicht ein Teil des Sonnenlichts die Mondoberfläche bei einer solchen Finsternis noch immer direkt. Deswegen ist eine Halbschattenfinsternis oft nur schwer von einem normalen Vollmond zu unterscheiden.

Der Halbschatten der Erde fällt auch bei partiellen und totalen Mondfinsternissen auf die Mondoberfläche. Dies wird jedoch meist nicht wahrgenommen, da der Kernschatten der Erde viel dunkler ist und auf der Mondoberfläche weitaus eindrucksvollere Effekte hervorruft: Bei den meisten totalen Mondfinsternissen, erscheint der Mond als fahle, kupferrote Scheibe am Nachthimmel. Diesem Umstand verdankt die totale Mondfinsternis ihren Beinamen Blutmond.

Penumbra bei Planetentransiten

Bei einem Planetentransit zieht der Merkur oder die Venus, von der Erde aus gesehen, vor der Sonne vorbei. Wegen ihrer großen Entfernung erscheinen uns die Planeten viel kleiner als die Sonne. Deswegen ist die partielle Phase des Transits, bei der wir durch den Halbschatten des Planeten reisen, nur von sehr kurzer Dauer. Aus irdischer Perspektive passiert der Planet dabei den äußeren Rand der Sonnenscheibe – ein Vorgang, der normalerweise nur wenige Minuten in Anspruch nimmt.

Die Hauptphase der meisten Planetentransite dauert dagegen viel länger. Der Planet ist dabei als winziger Punkt sichtbar, der über die Sonnenscheibe wandert. In dieser Phase reisen wir durch die Antumbra des Planeten. Der Durchmesser einer Antumbra vergrößert sich mit zunehmender Entfernung vom Objekt, das den Schatten wirft. Auf ihrem Weg vom Merkur oder von der Venus zu uns erreicht sie deswegen einen solch enormen Umfang, dass die Erde von einem Ende des Schattens zum anderen in den meisten Fällen mehrere Stunden unterwegs ist.

Themen: Astronomie, Finsternisse, Mond, Mondfinsternis, Sonne, Sonnenfinsternis

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138Tage 19Std 30Min 4Sek

Partielle Sonnenfinsternis

13. Jul 2018, 01:48 UTCMehr


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  3. Antumbra

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Mondfinsternis

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