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Totale Sonnenfinsternis

Bei einer totalen Sonnenfinsternis schiebt sich der Mond vor die Sonne und verdeckt diese komplett. Wie entsteht sie, und welche Effekte treten auf?

Totale Sonnenfinsternis mit Korona, Diamantring-Effekt und Bailey's Beads

Korona und andere Effekte

Die Korona der Sonne wird nur bei einer totalen Sonnenfinsternis sichtbar. Bailey's Beads und den Diamantring-Effekt kann man kurz vor und nach der Totalität erkennen.

Lichtspiele: Korona & Co

Manche Phänomene können nur während einer totalen Sonnenfinsternis beobachtet werden.

  • Bailey's Beads: 10-15 Sekunden vor und nach der Totalität (also der vollständigen Verdeckung der Sonne durch den Mond) scheint das Sonnenlicht durch die Täler des Mondes. Von der Erde aus gesehen entsteht so kurz der Eindruck von kleinen Lichtkügelchen oder -perlen (Engl: beads). Deshalb wird der Effekt auch Perlschnur-Effekt genannt.
  • Diamantring-Effekt: Wenige Sekunden bevor der Mond die Sonne komplett verdeckt, werden die letzten direkten Sonnenstrahlen als greller Punkt sichtbar. Zusammen mit der von hinten angestrahlten Mondscheibe ergibt sich so der Eindruck eines Diamantrings.
  • Chromosphäre: Die “Atmosphäre” der Sonne besteht aus drei Schichten – Photosphäre, Chromosphäre und Korona. Bei einer Sonnenfinsternis wird nach dem Diamantring-Effekt für ein paar Sekunden die rötlich schimmernde Chromosphäre sichtbar.
  • Sonnenkorona: Wie die Chromosphäre ist die Korona nur bei einer totalen Sonnenfinsternis zu erkennen, da sie sonst vom gleißenden Sonnenlicht überdeckt wird. Während der Totalität ist sie als matter Strahlenkranz um den Mond herum sichtbar.
  • Fliegende Schatten: Etwa eine Minute vor und nach der Totalität können auf einfarbigen Oberflächen sichelförmige Lichtformen beobachtet werden. Diese fliegenden Schatten entstehen, wenn das von einer dünnen Sonnensichel abgegebene Licht von der Erdatmosphäre gebrochen und abgelenkt wird.

Wie entsteht eine totale Sonnenfinsternis?

Illustration
Totale Sonnenfinsternis.
Konstellation bei einer totalen Sonnenfinsternis: Der Mond wirft seinen Schatten auf die Erde.

Bei einer totalen Sonnenfinsternis steht der Mond zwischen Erde und Sonne. Die drei Himmelskörper befinden sich dann auf einer geraden Linie und der Schatten des Mondes fällt auf die Erdoberfläche. Aus der Perspektive eines Beobachters innerhalb des Kernschattens schiebt sich der Mond zentral vor die Sonne und verdeckt diese vollständig.

Voraussetzungen für eine totale Sonnenfinsternis

Eine totale Sonnenfinsternis kann nur unter den folgenden Voraussetzungen geschehen:

  1. Es ist Neumond, der Mond ist also auf der Tagseite der Erde.
  2. Gleichzeitig befindet sich der Mond in der Nähe eines der beiden Mondknoten, auch Drachenpunkte genannt, sodass Sonne, Erde und Mond eine gerade oder annähernd gerade Linie bilden.
  3. Die Entfernung zwischen Erde und Mond ist relativ gering. Der Mond befindet sich also ungefähr im Perigäum, dem erdnächsten Punkt seiner Umlaufbahn. Andernfalls erscheint er am Himmel kleiner als die Sonne und kann diese nicht vollständig verdecken. Dann entsteht eine ringförmige Sonnenfinsternis.

Was ist ein Mondknoten?

Diagramm der Mondknoten und den Bahnebenen von Erde und Mond
An den Mondknoten schneidet sich die Bahnebene des Mondes (grau) mit der Bahnebene der Erde (blau)
An den Mondknoten schneidet sich die Bahnebene des Mondes (grau) mit der Bahnebene der Erde (blau). Eine Finsternis entsteht nur, wenn sich der Mond während der Voll- oder Neumondphase nahe eines Mondknotens befindet.

Eine Sonnenfinsternis kann nur dann entstehen, wenn sich der Mond während der Neumondphase in der Nähe eines Mondknotens befindet. Dies sind die Orte, an denen sich die Bahnebene des Mondes mit der Bahnebene der Erde (Ekliptik) schneidet. Die Bahnebene ist die theoretische Fläche, deren äußerer Rand durch die Umlaufbahn eines Himmelskörpers definiert wird (siehe Bild).

Die Bahnebene des Mondes steht in einem Winkel von etwa 5 Grad zur Ekliptik. Der Erdtrabant befindet sich also die meiste Zeit entweder oberhalb oder unterhalb der Bahnebene der Erde. Deswegen führt nicht jeder Neumond zu einer Sonnenfinsternis: Meistens steht der Mond während der Neumondphase aus unserer Perspektive ein Stück über oder unter der Sonne.

Zweimal pro Mondmonat passiert der Mond jedoch einen der beiden Mondknoten, er überquert also die Ekliptik. Wenn dieser Moment mit der Neumondphase zusammenfällt, bilden Sonne, Mond und Erde eine gerade Linie (siehe Bild). Dann fällt der Mondschatten auf die Erdoberfläche – je nach aktueller Mondentfernung entweder der Kernschatten oder die Antumbra – und wir erleben eine totale oder ringförmige Sonnenfinsternis.

Nur im Kernschatten total

Eine Sonnenfinsternis gilt dann als totale Finsternis, wenn der Kernschatten des Mondes, die Umbra, auf die Erdoberfläche fällt. Um eine totale Sonnenfinsternis zu erleben, muss man sich innerhalb des Kernschattens aufhalten. Dieser zieht während der Finsternis in einem relativ schmalen Streifen über die Erdoberfläche. Wer sich außerhalb des Kernschattens aber im Halbschatten (Penumbra) befindet, erlebt eine partielle Sonnenfinsternis.

Perigäum und Apogäum

Obwohl er viel kleiner ist als die Sonne, erscheint der Mond Beobachtern auf der Erde wegen der viel geringeren Distanz etwa gleich groß. Seine scheinbare Größe schwankt jedoch, denn die Entfernung zwischen Erde und Mond ändert sich ständig. Befindet sich der Mond in Erdnähe, sprechen Experten vom Perigäum; von der Erde aus gesehen wirkt er dann etwas größer als die Sonne. Umgekehrt befindet sich der Mond im Apogäum, wenn er der Erde am fernsten ist; dann erscheint er etwas kleiner als die Sonne.

Eine totale Sonnenfinsternis kann deswegen nur entstehen, während sich der Mond im Perigäum befindet. Umgekehrt muss sich der Mond etwa am erdfernsten Punkt seiner Umlaufbahn befinden, damit eine ringförmige Sonnenfinsternis entstehen kann.

Umbra, Penumbra, Antumbra – der Mondschatten

Der Mondschatten besteht aus drei verschiedenen Bereichen: das dunkle Zentrum des Schattens heißt Kernschatten oder Umbra. Den äußeren, helleren Bereich nennt man Halbschatten oder Penumbra. Jenseits des Kernschattens, in einer gewissen Entfernung vom Gegenstand, der den Schatten wirft, beginnt die sogenannte Antumbra.

Eine totale Sonnenfinsternis ist nur für Beobachter innerhalb des Kernschattens sichtbar. Dieser ist durchschnittlich nur wenige hundert Kilometer breit und bewegt sich mit großer Geschwindigkeit über die Erdoberfläche.

Wussten Sie schon...?

Der Mond kann die Sonne bei einer Sonnenfinsternis für bis zu 7 Minuten und 31 Sekunden komplett verdecken. Eine solch lange Totalität ist jedoch sehr selten. Im Jahr 2150 erwarten Astronomen eine Totalität von 7 Minuten und 14 Sekunden – die längste seit dem 9. Jahrhundert n. Chr. In den meisten Fällen dauert diese Phase höchstens 5 Minuten.

Noch seltener ist der Transit eines Planeten während einer Sonnenfinsternis. Der nächste Venus-Transit, der mit einer Sonnenfinsternis einhergeht, wird für den 5. April erwartet – im Jahr 15232.

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Themen: Finsternisse, Sonnenfinsternis, Sonne, Astronomie

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27Tage 11Std 32Min 49Sek

Merkurtransit

11. Nov 2019, 12:34 UTCMehr

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