Mondfinsternis

Phasenaufnahme einer totalen Mondfinsternis (die beiden totalen Phasen unten sind länger belichtet)

Entfernungs- und Größenverhältnisse sind nicht maßstäblich gezeichnet, insbesondere nicht die Breite des Halbschattens der Erde im Vergleich zur Mondgröße

Bei einer Mondfinsternis läuft der Mond durch den Schatten der Erde, so dass er von der Sonne nicht oder nur teilweise beleuchtet wird.

Dieses astronomisches Ereignis tritt ein, wenn der zur Zeit normalerweise voll beleuchtete Mond (Vollmond) derart hinter der Erde durchläuft, dass „ihm diese in der Sonne steht.“ Er befindet sich dabei in der Nähe eines Knotens, was aber in der Regel nur bei jedem sechsten Vollmond der Fall ist.

Im Allgemeinen werden nur diejenigen Ereignisse als Mondfinsternisse bezeichnet, bei denen der Mond vom Kernschatten der Erde teilweise oder ganz bedeckt wird. Das Eintreten eines Monds in den Schatten eines Planeten wird Immersion genannt. Finsternisse, bei denen er nur den Halbschatten durchläuft, sind wenig auffällig, werden aber in der Astronomie mitgezählt.

Grundlagen

Sonnen- und Mondfinsternisse; großer Kreis: Erdbahn; kleine Kreise: Mondbahn; bei Mondstellungen 1 und 4 kann eine Mondfinsternis entstehen, bei 2 und 3 eine Sonnenfinsternis. Entfernungs- und Größenverhältnisse nicht maßstäblich, Neigung der Mond- zur Erdbahn zur Veranschaulichung vergrößert

Bei Vollmond steht der Mond in Opposition zur Sonne. Er befindet sich dabei meist über oder unter der Ebene der Erdumlaufbahn (Ekliptik), weil die Ebene der Mondumlaufbahn geringfügig gegen die Ekliptik geneigt ist. Liegt er aber genügend nahe bei einem der beiden Schnittpunkte (Mondknoten) zwischen beiden Ebenen, findet eine Mondfinsternis statt. Die Knotenlinie (Verbindung zwischen den beiden Knoten) ist in erster Näherung im All fest. Jedenfalls ist sie beim nächsten Vollmond nicht mehr gegen die Sonne gerichtet, und es findet keine Finsternis statt. Erst der sechste Vollmond in Folge befindet sich wieder nahe bei einem Knoten (diesmal beim anderen der beiden), und eine Finsternis ist möglich, wenn eine maximale Knoten-Ferne (Finsternis-Limit) nicht überschritten wird.

Nach sechs Lunationen (etwa 177 Tage, also weniger als ein halbes Jahr) hat die Erde noch nicht die Hälfte (180°) ihrer Bahn absolviert. Aber auch der Gegenknoten liegt nach dieser Zeit nicht mehr gegenüber (180°) dem Ausgangsknoten. Die Knotenlinie hat sich leicht rückwärts gedreht, sie zeigt sogar schon nach etwa 173 Tagen (ein halbes Finsternisjahr) wieder zur Sonne.

Der vorher als gegenüber der Knotenpassage verspätet angenommene Vollmond findet weitere etwa vier Tage später statt. Der Knotenabstand hat sich um etwa 4° (auf der Ekliptik gemessen) vergrößert. Die Finsternis ist jetzt „schlechter“: möglicherweise nur partiell anstatt total. Wenn der Knotenabstand größer als etwa 16,7° wird, befindet sich der Mond sogar außerhalb des Halbschattens, und der Basis-Zyklus aller Finsterniszyklen, der Semester-Zyklus (siehe Abbildung, unten) mit der Finsternisperiode von etwa 177 Tagen ist beendet. In diesem Fall lag aber der einen „Monat“ frühere Vollmond innerhalb des westlichen Finsternis-Limits. Ein neuer Semester-Zyklus hatte begonnen, seine erste Finsternis fand fünf Lunationen nach der letzten Finsternis des vorherigen statt. Bei den nächsten Finsternissen wird sich der Vollmond dem Knoten nähern, einen Kleinstabstand erreichen und sich wieder entfernen bis das östliche Finsternis-Limit überschritten und der Zyklus beendet ist. Von den durchschnittlich etwa 9,25 Mondfinsternissen eines etwa 4,5 Jahre langen Semester-Zyklus sind aber nur etwa die mittleren zwei Drittel auffällig.

Semester-Zyklus aus neun Mondfinsternissen (-4 bis +4)

Im Unterschied zur Sonnenfinsternis ist eine Mondfinsternis von jedem Ort der Nachtseite der Erde aus zu sehen und sieht auch überall gleich aus. Deswegen kann man von einem Ort aus eine Mondfinsternis weitaus häufiger beobachten als eine Sonnenfinsternis. Das täuscht darüber hinweg, dass Sonnenfinsternisse häufiger als auffällige Mondfinsternisse sind.

Arten von Mondfinsternissen

Arten von Monfinsternissen und deren relative Häufigkeit (r=Mond-Radius)

Totale Kernschattenfinsternis am 28. August 2007

Partielle Kernschattenfinsternis 16. August 2008

Totale Halbschattenfinsternis, 15. März 2006

Man unterscheidet vier Arten von Mondfinsternissen:

Totale Mondfinsternis

Hier tritt der Mond im Verlauf der Finsternis vollständig in den Kernschatten der Erde ein. Die maximal mögliche Dauer der totalen Verfinsterung beträgt etwa 106 Minuten.^[1] Langwelliges (rotes) Licht der Sonne, das die Erdatmosphäre durchdringen kann und in ihren Kernschatten hinein gebrochen wird, bewirkt, dass der Mond als sogenannter Blutmond schwach sichtbar bleibt.

Partielle Mondfinsternis

Nur ein Teil des Mondes taucht in den Kernschatten der Erde ein, der Rest befindet sich weiterhin im Halbschatten.

Dabei wird der Rand des Kernschattens auf dem Mond kreisförmig abgebildet (ebenfalls bei Beginn und Ende einer totalen Mondfinsternis). Daraus schlossen bereits die Griechen der Antike, dass die Erde eine Kugel sei (siehe Artikel Flache Erde)

Totale Halbschattenmondfinsternis

Der Mond taucht vollständig in den Halbschatten der Erde, jedoch nicht in den Kernschatten ein. Die totale Halbschattenfinsternis ist äußerst selten, weil der Monddurchmesser etwa gleich groß wie die Breite des Halbschatten-Ringes ist (siehe Graphik, links). In den seltenen Fällen, in denen der Mond genau durch den Halbschatten zieht, kann es zudem sein, dass der Halbschatten etwas kleiner als der Mond ist. Dann liegt eine noch nicht ganz totale Halbschattenfinsternis, bereits eine partielle Kernschattenfinsternis oder beides vor. Die letzte totale Halbschattenfinsternis fand am 14. März 2006 statt, die nächste dieser Art erwarten die Astronomen erst am 29. August 2053. Hierbei erscheint der Mond an der Stelle, die dem Kernschatten am nächsten ist, merklich dunkler.^[2]

Partielle Halbschattenfinsternis

Der Mond taucht nur teilweise in den Halbschatten ein. Er ist dabei unmerklich verdunkelt. Nur wenn die Magnitude größer als 0,7 ist, kann mit freiem Auge eine Verfinsterung auf der Seite zum Kernschatten festgestellt werden.^[2] Diese Finsternisart kommt wegen der annähernden Gleichheit von Monddurchmesser und Ringbreite des Halbschattens der Erde gleich häufig wie die partielle Mondfinsternis vor.

Häufigkeit

Totale und partielle Kernschattenfinsternisse treten im über Jahrhunderte geltenden Durchschnitt im Verhältnis von etwa 29 zu 34 Prozent (der Rest zu 100 Prozent sind Halbschattenfinsternisse) beziehungsweise im Verhältnis von etwa 70 zu 84 Ereignissen pro Jahrhundert auf.^[2].

Im 21. Jahrhundert ereignen sich aber mehr totale (85) als partielle Kernschattenfinsternisse (57).^[2] Ursache ist in erster Linie der stark variierende Abstand des Mondes von der Erde. Letzterer befindet sich in diesem Jahrhundert als Vollmond häufiger in Erdnähe (größerer Kernschattendurchmesser) als im Durchschnitt.

Kenngrößen

Magnitude (oder Größe)

Magnituden (rote Strecken) bei den verschiedenen Finsternisarten

Die Magnitude (oder Größe) einer Mondfinsternis ist ein Maß für die Eindringtiefe des Mondes in den Erdschatten. Durch beide Kreismittelpunkte wird eine Gerade gelegt. Auf dieser wird die Distanz zwischen ihren Schnittpunkten mit dem dem Schattenzentrum näheren Mondrand und mit dem dem Mond näheren Schattenrand gemessen. Der auf den Monddurchmesser bezogene Messwert ist die Magnitude der Finsternis.

Bei Kernschattenfinsternissen wird das Eindringen in den Kernschatten gemessen. Bei einem mittleren Verhältnis zwischen Kernschatten- und Monddurchmesser von etwa 2,65 variiert die umbrale Magnitude zwischen 0 und 1,825 (partiell 0 bis 1,0; total 1,0 bis 1,825).

Bei Halbschattenfinsternissen wird das Eindringen in den Halbschatten gemessen. Bei einem mittleren Verhältnis zwischen Kernschattenbreite und Monddurchmesser von etwa 1,0 variiert die penumbrale Magnitude zwischen 0 und 1,0 (partielle Halbschattenfinsternis). Werte größer als 1,0 (totale Halbschattenfinsternis) setzen den seltenen Fall voraus, in dem das Verhältnis geringfügig größer als 1,0 ist.

Danjon-Skala

Totale Kernschattenfinsternisse lassen sich neben der Eindringtiefe auch durch die Helligkeit und Färbung des Kernschattens infolge des von der Erdatmosphäre gebrochenen Lichtes charakterisieren. Diese variieren in Folge des unterschiedlichen Verschmutzungsgrades der Erdatmosphäre (insbesondere der Stratosphäre). Zum Beispiel kann nach heftigen Vulkanausbrüchen eine dunkle oder sehr dunkle Finsternis auftreten. André Danjon hat dabei die folgende Skala vorgeschlagen, welche die Helligkeit durch einen Parameter L charakterisiert, und die nach ihm auch Danjon-Skala genannt wird:

L = 0 sehr dunkle Finsternis; Mond fast unsichtbar, besonders in der Mitte der Totalität

L = 1 dunkle Finsternis; graue oder bräunliche Färbung; Details der Mondoberfläche nur schwierig erkennbar

L = 2 tiefrote oder rostrote Finsternis, mit einem sehr dunklen Zentrum, aber relativ hellen Rand des Kernschattens

L = 3 ziegelrote Finsternis, gewöhnlich mit einem hellen oder gelblichen Rand des Kernschattens

L = 4 sehr helle kupferrote oder orange Finsternis mit einem sehr hellen bläulichen Kernschattenrand.

Optische Effekte während einer Mondfinsternis

Theoretische Lichtkurve m_vis einer Mondfinsternis in Abhängigkeit von der Magnitude (zum Vergleich Messdaten von Mallama)

Auch wenn der Mond bei einer totalen Finsternis vollständig im Kernschatten der Erde liegt, ist er noch schwach sichtbar, meist in rötlichen oder bräunlichen Farben. Grund dafür ist der langwellige rote Anteil am Sonnenlicht, der durch die Atmosphäre der Erde in den Bereich des Kernschattens hineingebrochen wird und den Mond beleuchtet, während das kurzwellige blaue Licht stark zerstreut oder absorbiert wird. Vom Mond aus ist das Licht vergleichbar mit dem während eines Sonnenuntergangs; die Atmosphäre würde einem Astronauten hell rötlich bis orange leuchtend erscheinen.

Bei einer zentralen Finsternis nimmt die scheinbare visuelle Helligkeit des Mondes von etwa -12^m,5 auf etwa +2^m ab, also etwa um den Faktor 300.000. Im Zentrum des Kernschattens beträgt die Abnahme der Intensität (also die Helligkeitsabnahme, die ein Astronaut auf der Mondoberfläche erleben würde) sogar etwa 1–2 Millionen, rund einhundertmal mehr als bei einer totalen Sonnenfinsternis. Die Mondfinsternisse der vergangenen Jahre waren überwiegend hell, um L = 3, was auf eine verhältnismäßig saubere Stratosphäre schließen lässt. Nach dem Ausbruch des Vulkans Pinatubo im Jahre 1991 wurden teilweise sehr dunkle Finsternisse beobachtet. Bei einer solchen Finsternis kann die Mondhelligkeit bis auf etwa +5^m abfallen, entsprechend einem Faktor von 10 Millionen. Um etwa denselben Faktor nimmt auch die Intensität im Zentrum ab; die untere Grenze wird durch das Licht der Korona der Sonne bestimmt, die durch die Erde nur teilweise verdeckt wird. Somit ermöglicht die Farbe und Helligkeit des verfinsterten Mondes Rückschlüsse auf die Reinheit der Erdatmosphäre. Heute ist diese Methode jedoch überholt, da Messungen von Satelliten oder Flugzeugen aus viel genauere Informationen über Verunreinigungen der Luft liefern als die reine optische Abschattung dies erlaubt.

Ein weiterer interessanter Effekt ist die Erdschattenvergrößerung. Wer schon eine Mondfinsternis teleskopisch verfolgt hat, wird unschwer festgestellt haben, dass die Kontaktzeiten oft von den gerechneten Werten abweichen. In der Tat erscheint der Schattenkegel der Erde wegen der Atmosphäre etwa 2 % größer, ein Effekt, auf den bereits Philippe de La Hire im frühen 18. Jahrhundert hinwies. Der Kernschattenrand erscheint nicht scharf, sondern diffus verwaschen.

Mondfinsternisse von 2008 bis 2011

Datum	Eintritt Halbschatten	Eintritt Kernschatten	Beginn der Totalität	Maximum / Art	Ende der Totalität	Austritt Kernschatten	Austritt Halbschatten	Größe
21. Februar 2008	00:35	01:42	03:00	03:26 / total	03:51	05:09	06:17	1,112
16. August 2008	18:23	19:35	-	21:11 / partiell	-	22:44	23:57	0,812
9. Februar 2009	12:37	-	-	14:38 / penumbral-partiell	-	-	16:40	0,925
7. Juli 2009	08:33	-	-	09:39 / penumbral-partiell	-	-	10:44	0,182
6. August 2009	00:01	-	-	01:39 / penumbral-partiell	-	-	03:17	0,428
31. Dezember 2009	17:15	18:51	-	19:22 / partiell	-	19:53	21:30	0,081
26. Juni 2010	08:55	10:16	-	11:38 / partiell	-	13:00	14:21	0,543
21. Dezember 2010	05:29	06:33	07:41	08:17 / total	08:53	10:01	11:05	1,262
15. Juni 2011	17:25	18:23	19:22	20:12 / total	21:03	22:02	23:01	1,700
10. Dezember 2011	11:34	12:46	14:06	14:32 / total	14:57	16:18	17:30	1,106

Tageszeiten in Weltzeit WZ (… + 1 Stunde = Mitteleuropäische Zeit MEZ; … + 2 Stunden = Mitteleuropäische Sommerzeit MESZ)

Totale Mondfinsternisse langer Dauer zwischen 1900 und 2100

Dauer ≥ 100 min^[3]

Datum	Dauer
4. August 1906	1 h 41 m
16. Juli 1935	1 h 40 m
26. Juli 1953	1 h 41 m
25. Juni 1964	1 h 41 m
6. Juli 1982	1 h 46 m
16. Juli 2000	1 h 47 m
15. Juni 2011	1 h 40 m
27. Juli 2018	1 h 43 m
26. Juni 2029	1 h 42 m
7. Juli 2047	1 h 41 m
17. Juni 2076	1 h 41 m
28. Juni 2094	1 h 41 m

Das Datum gibt jeweils den Tag an, auf den die Mitte der Finsternis in UTC (Weltzeit) fällt.

Siehe auch

• Liste totaler Mondfinsternisse
• Okkultation
• Mie-Streuung
• Mondfinsternis (Altes Ägypten)

Weblinks

 Commons: Mondfinsternis – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Mondfinsternis.info – deutschsprachige Informationen, sehr ausführlich zu jeder Finsternis
• Mondfinsternis.org – deutschsprachige ausführliche Informationen
• „Frag' den Sterngucker – Wann kommt es zu einer Mondfinsternis?“ – Video mit erklärender Animation
• frei skalierbare Skizze von Sonne, Erde und Mond sowie Kern- und Halbschatten der Erde
• NASA – Lunar Eclipse Page (Englisch)
• Robert Harry van Gent: A Catalogue of Eclipse Cycles. In: Webpages on the History of Astronomy. 8. September 2003, abgerufen am 4. Oktober 2008 (engl., Zusammenstellung aller Zyklen in den Serien der Finsternisse). 

Einzelnachweise

1. ↑ J. Meeus: More Mathematical Astronomy Morsels, Willmann-Bell Inc., 2002, Kap.24 ISBN 0-943396-74-3
2. ↑ ^{a b c d} J. Meeus, H. Mucke: Canon der Mondfinsternisse -2002 bis +2526, 3. Auflage, S. XXVI. Astronomisches Büro, Wien, 3. Auflage 1992.
3. ↑ NASA Eclipse Web Site

Normdaten: SWD in der DNB: 4170432-0