Gegenschein

Zodiakallicht am Osthimmel im Sternbild Krebs vor der Morgendämmerung. Zu sehen sind u. a. auch Venus und Sternhaufen M44

Das Zodiakallicht (gr. ζῴδιον zódion „Tierkreiszeichen“) ist eine äußerst schwache permanente Leuchterscheinung am Himmel, die zu den astronomischen Erscheinungen gehört. Da die Leuchterscheinung auf die Umgebung der Ekliptik begrenzt ist, kann sie immer in der Tierkreisregion beobachtet werden und wird daher auch Tierkreislicht genannt.

Das Zodiakallicht umspannt praktisch den gesamten Himmel; die visuelle Beobachtung ist aber nur unter günstigen Bedingungen vor der Morgendämmerung oder nach der Abenddämmerung möglich, und dabei ist wiederum nur ein kleiner Teil des Phänomens sichtbar.

Beobachtung

In absolut klaren Nächten kann man auf flacher Ebene bzw. dem Meer über dem Horizont kurz nach der astronomischen Dämmerung im Westen bzw. kurz davor im Osten einen schwachen Lichtstreifen erkennen. Diese Leuchterscheinung ist einige Hand breit und für ca. zwei Stunden sichtbar.

In den äquatorialen Regionen kann man das Zodiakallicht das ganze Jahr über beobachten, sofern man weit genug von künstlichen Lichtquellen und deren verursachter Lichtverschmutzung entfernt ist. In gemäßigten Breiten ist es am besten im Frühling nach Sonnenuntergang und im Herbst vor Sonnenaufgang zu sehen.

In den 90°-Winkeln zur Sonne geht das Zodiakallicht in schmale, besonders schwache Lichtstreifen über, die Lichtbrücken genannt werden. Auf der der Sonne abgewandten Seite der Erde, im 180°-Winkel zur Sonne, wird das Sonnenlicht etwas stärker von den interplanetaren Partikeln zurückgestreut, so dass in diesem Bereich der wieder etwas hellere Gegenschein sichtbar wird. Der Gegenschein steht um Mitternacht Ortszeit im Meridian.

Entstehung

Das Zodiakallicht und der Gegenschein entstehen durch Reflexion und Streuung des Sonnenlichts an den Bestandteilen der Gas- und Staubwolke, welche die Sonne als dünne Scheibe in der Planetenebene umgibt. Dieser sogenannte interplanetare Staub entsteht ständig neu durch Zusammenstöße von kleinen Gesteinsbrocken wie Meteoroiden und Asteroiden. Zudem trägt auch der von Kometen freigesetzte Staub zum interplanetaren Staub bei. Die Planetenbahnen selbst sind weitgehend frei von diesen Partikeln, jedoch kommt es zu resonanzbedingten Akkumulationen von Teilchen gerade außerhalb der Planetenbahnen. Diese Verdichtungen konnten außerhalb der Erd- und der Venusbahn nachgewiesen werden. Hierdurch sind in Richtung Erdbahn nur die sehr schwachen schmalen Lichtbrücken zu sehen - man blickt praktisch durch einen weithin staubfreien Raum hindurch und sieht erst weiter hinten „in die Kurve“ des Staubes jenseits der Erdbahn.

Die Teilchendichte der Wolke nimmt von der Sonne her ab. Die Dichte der Staubpartikel von 0,001 bis 0,1 mm Größe ist überdies sehr gering: Pro Kubikkilometer sind durchschnittlich gerade einmal 10 bis 15 Teilchen zu finden. Aufgrund des Poynting-Robertson-Effektes kommt es zu einer Größenselektion der Teilchen mit dem Effekt, dass Teilchen größer als 0,001 mm durch die Sonneneinstrahlung abgebremst werden, spiralförmig zur Sonne treiben und letztendlich verdampfen. Kleinere Teilchen unterliegen dem Poynting-Robertson-Effekt nur eingeschränkt und werden durch den hier überwiegenden Strahlungsdruck der Sonne aus dem Sonnensystem getrieben. Die Wolke reicht etwa bis zur Umlaufbahn des Mars. Der Gegenschein hat daher eine weitaus geringere Helligkeit, da der Blick zu dessen Beobachtung ins äußere Sonnensystem gerichtet ist, dort aber die Teilchendichte wesentlich geringer ist.

Das Zodiakallicht ist dann besonders gut zu erkennen, wenn die Sonne in einem möglichst steilen Winkel auf- bzw. untergeht, was z. B. in Mitteleuropa zu Frühlings- und Herbstanfang gegeben ist. In dieser Zeit ist die Dämmerung verkürzt und der Lichtschein erhebt sich besonders hoch über den Horizont. In den äquatorialen Breiten ist diese Bedingung ganzjährig erfüllt.

Geschichte

Zodiakallicht am Abendhimmel, nach einer Zeichnung von Étienne Léopold Trouvelot

Wahrscheinlich kannten schon die Ägypter vor einigen Tausend Jahren diese Lichterscheinung. Die erste ausführliche Beschreibung des Zodiakallichtes wurde jedoch erst in den Jahren 1682-1683 von dem italienischen Mathematiker und Astronom Giovanni Domenico Cassini und seinem Schweizer Kollegen Nicolas Fatio de Duillier angefertigt.

Der Gegenschein des Zodiakallichtes wurde, soweit bekannt, erstmals 1730 von dem französischen Jesuitenpater und Professor Esprit Pézenas (1692-1776) beobachtet. Weitere Beobachtungen machte Alexander von Humboldt 1799-1803 während seiner Südamerikareise. Auf ihn geht auch der Begriff „Gegenschein“ zurück.

Der dänische Astronom Theodor Brorsen publizierte 1854 die ersten systematischen Untersuchungen über den Gegenschein und konnte ihn auch bereits richtig deuten. Zugleich beobachtete Brorsen dabei als erster, dass das Zodiakallicht ein den gesamten Himmel umspannendes Phänomen ist, das man unter günstigen Bedingungen als schwache Lichtbrücke vom Zodiakallicht bis hin zum Gegenschein sehen kann. Die verursachenden Staubwolken entdeckte schließlich der Astronom Walter Grotrian (1890-1954).

Literatur

• Stanley F. Dermott et al.: A circumsolar ring of asteroidal dust in resonant lock with the Earth Nature 369, 719 (1994)
• Christoph Leinert, B. Moster: Evidence for dust accumulation just outside the orbit of Venus. Astronomy und Astrophysics 472, 335 (2007)
• Brian May: A Survey of Radial Velocities in the Zodiacal Dust Cloud (Ph.D thesis, Imperial College of London, 2007)

Weblinks

• APOD 25. September 2007: Zodiakallicht und falsche Dämmerung
• APOD 7. Mai 2008: Gegenschein über Chile
• ESO press release 12/08: Solar Games at Paranal (Zodiakallicht und Gegenschein über dem VLT/Chile, englisch)

Sonstiges