Am 8. April 2024 wird ein Großteil Nordamerikas eine Sonnenfinsternis erleben: eine kosmische Anordnung von Sonne, Mond und Erde in dieser Reihenfolge. Der Schattenpfad des Mondes wird an der Pazifikküste Mexikos landen, die Vereinigten Staaten von Texas nach Maine durchqueren und Nordamerika über Neufundland (Kanada) verlassen und weiter in den Atlantischen Ozean gelangen.
Sonnenfinsternisse auf der Erde sind ein praktischer Zufall. Der Durchmesser der Sonne ist etwa 400-mal größer als der des Mondes, und die Sonne ist fast 400-mal weiter von uns entfernt als der Mond. Diese Kombination lässt Sonne und Mond an unserem Himmel nahezu gleich groß erscheinen und sorgt für ein spektakuläres Schauspiel, wenn sie aufeinander treffen. Versuchen Sie, selbst mit der scheinbaren Größe zu experimentieren, indem Sie einen kleinen Gegenstand wie Ihren Daumen hochhalten und ihn näher und weiter wegbewegen, um Objekte unterschiedlicher Größe aus Ihrer Sicht zu blockieren.
Der Abstand des Mondes von der Erde variiert, wenn auch nur geringfügig. Die Umlaufbahn des Mondes ist kein perfekter Kreis und er ist nicht ganz auf unserem Planeten zentriert. Am nächsten ist der Mond etwa 28 Erddurchmesser entfernt; an der weitesten Stelle etwa zweiunddreißig. Infolgedessen ändert sich die scheinbare Größe des Mondes im Laufe der Zeit und Finsternisse sind nicht alle gleich.
Eine totale Sonnenfinsternis ist nur möglich, wenn der Mond der Erde überdurchschnittlich nahe ist. Wenn der Mond weiter entfernt ist, ist seine scheinbare Größe kleiner als die der Sonne, sodass er die helle Scheibe der Sonne nicht vollständig verdeckt. Wenn der Mond in dieser Konfiguration zwischen Erde und Sonne wandert, bleibt ein „Feuerring“ sichtbar – das ist eine ringförmige Sonnenfinsternis.
Video-Tutorial, das die totale Sonnenfinsternis im Jahr 2024 beschreibt und die Rolle des Mondes bei ihrer Entstehung erklärt. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center der NASA
Ein Orbitaltanz
Haben Sie sich jemals gefragt, warum Sonnenfinsternisse nicht häufiger vorkommen? Erde, Mond und Sonne richten sich nicht jeden Monat perfekt aus, da die Umlaufbahn des Mondes im Vergleich zur Umlaufbahn der Erde um die Sonne um etwa 5 Grad geneigt ist. Meistens verfehlt der Mondschatten unseren Planeten.
Wenn sich alle drei Himmelskörper auf einer Linie befinden, hängt die Sicht auf die Sonnenfinsternis nicht nur von unserer Position im Sonnensystem ab, sondern auch von unserem Standort auf der Erde. Der Schatten des Mondes besteht aus zwei Teilen, dem Kernschatten und dem Halbschatten. Beobachter im Kernschatten (oder „Pfad der Totalität“) werden eine totale Sonnenfinsternis erleben. Für diejenigen im Halbschatten wird die Sonnenfinsternis teilweise sein.
Wenn Sie vorhaben, die Sonnenfinsternis zu beobachten, haben Sie wahrscheinlich eine Schattenpfadkarte wie die obige zu Rate gezogen. Doch woher wissen wir genau, wo und wann der Mond seinen Schatten wirft? Die Vorhersage einer Sonnenfinsternis hängt in erster Linie vom Verständnis der Positionen und Bewegungen von Mond, Sonne und Erde ab. Moderne Karten basieren auf einer langen Menschheitsgeschichte der Finsternisvorhersage. Und seit 2009 kartiert der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der NASA den Mond in beispielloser Detailgenauigkeit. Die Mondtopographiedaten des LRO ermöglichen es uns, genauere Finsternisvorhersagen als je zuvor zu treffen.
Moonshadow: Die Erstellung einer Karte
Der Mond ist eine zerklüftete Welt aus Gipfeln, Kratern, Becken und Tälern. Da der Mondhorizont holprig und zerklüftet ist, ist der Schatten, den er wirft, nicht ganz rund. Wenn wir die genaue Form des Mondes kennen, können wir genau verstehen, wo sein Schatten die Erdoberfläche verdunkeln wird.
Natürlich ist auch unser Planet nicht vollkommen rund. Heutige Finsterniskarten berücksichtigen nicht nur die Mondlandschaft, sondern auch die Konturen der Gebirgszüge, Tiefebenen und anderer Merkmale der Erde.
Lichtblitze: Baily’s Beads und der Diamantring-Effekt
Gelegentliche Beobachter bemerken normalerweise nicht, dass die Silhouette des Mondes an den Rändern rau ist. In einer Entfernung von 239.000 Meilen (das ist der durchschnittliche Abstand zwischen Erde und Mond) schaut sich unser nächster Nachbar im Weltraum um – selbst Berge erscheinen zu klein, als dass das menschliche Auge sie erkennen könnte. Doch für zwei kurze Momente während einer Sonnenfinsternis steht das zerklüftete Mondgelände im Rampenlicht.
Am Rande der Totalität, wenn sich der Mond in die Position bewegt, in der er die Sonne vollständig verdeckt, wird der Sonnenrand nicht auf einmal dunkel. Letzte Sonnenstrahlen blicken durch Täler am Mondhorizont. Diese isolierten Bereiche mit intensiver Helligkeit können einer Reihe leuchtender Perlen oder einem einzelnen dramatischen Lichtausbruch wie dem Edelstein an einem Ring ähneln. Die gleichen Phänomene, manchmal auch Baily’s Beads und Diamantringeffekt genannt, können auch auftreten, wenn der Mond aus der Totalität (oder Ringform) heraustritt. Da wir die Form und Position des Mondes so gut kennen, können wir vorhersagen, wo die ersten und letzten Sonnenstrahlen erscheinen werden.
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