Wie und wann entsteht eine Mondfinsternis?

von Wolfgang Paech

Einfach gesagt: Eine Mondfinsternis findet dann statt, wenn der Mond auf seiner Umlaufbahn um die Erde durch den vom Sonnenlicht erzeugten Erdschatten läuft. Dazu müssen Sonne, Erde und Mond in einer Linie stehen.

Die Geometrie einer Mondfinsternis zeigt die folgende Abbildung. Durch das einfallende, fast parallele Sonnenlicht entsteht hinter der Erde ein "trichterförmiger" Kernschattenbereich (auch Umbra genannt), der sich bis zu 1,4 Millionen Kilometer in den Raum erstreckt. Der Erdschatten hat noch eine weitere Komponente, den sogenannten Halbschatten (die Penumbra).

Eine Mondfinsternis kann nur während der Vollmondphase stattfinden (so wie eine Sonnenfinsternis nur während einer Neumondphase stattfinden kann). Da stellt sich sofort die Frage: Warum findet nicht jeden Monat (während der Vollmondphase eine Mondfinsternis statt ?

Das liegt daran, dass die Mondbahn zur Ekliptik (Ebende der Erdbahn) um etwa 5 Grad geneigt. Die beiden Schnittpunkte der Mondbahn mit der Ekliptik nennt man die Mondknoten (auf- und absteigende).

Steht der Vollmond nicht in der Nähe einer der beiden Knotenpunkte wandert er über oder unter dem Erdschatten hindurch und es tritt keine Finsternis ein.

Die Lage der Mondknoten ist nicht stationär im Raum, die Knoten rotieren langsam in einem Zeitraum von 18.6 Jahren. Diese 18.6 Jahre nennt man den Saros Zyklus. Er war schon den Babyloniern bekannt und wurde zur Berchnung und Vorhersagen von Finsternissen eingesetzt.

Die alten Chinesen nannten die Knotenpunkte Drachenpunkte. Sie glaubten, dass im Moment der Mondfinsternis der Mond von einem Drachen verspeist wird, allerdings anschliessend schnell wieder ausgespuckt wird.

Eine Mondfinsternis ist überall dort auf der Erdoberfläche zu bewundern, wo es Nacht ist und der Mond über dem Horizont steht. Dies unterscheidet die Mondfinsternis von der Sonnenfinsternis, wo der Mondschatten lediglich wie ein dicker Filzschreiber über einen ca. 100 km breiten Erdstreifen huscht.

Die Grafik links zeigt den Verlauf von der Erde ausgesehen.

t1 ist der Zeitpunkt, an dem der Mond in den Halbschatten eintritt.

Bei t2 tritt er in den Kernschatten ein. M bezeichnet die Mitte der Finsterniss.

Bei t3 verlässt der Mond den Kernschatten und bei

t4 beginnt der Austritt aus dem Halbschatten der Erde. Von der Erde aus betrachtet läuft eine Mondfinsternis in etwas so ab:

Tritt der Mond in den Halbschatten der Erde ein, so nimmt seine Helligkeit langsam - aber für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar - ab (Halbschattenfinsternis). Tritt der Mond also in den Kernschatten, so beobachten wir die partielle Phase der Mondfinsternis, wobei die Grenze zwischen Halb- und Kernschatten ziemlich "scharf" begrenzt ist.

Ist der Mond komplett in den Kernschattenbereich eingetreten, beginnt die totale Mondfinsternis. Nachdem der Mond eine entsprechende Zeit im Kernschatten der Erde verblieben ist, läuft das ganze noch mal - sozusagen rückwärts - ab. Eine Mondfinsternis in den einzelnen Phasen zeigt die folgende Abbildung.

Der Kernschattenbereich der Erde ist nicht absolut dunkel, durch die Erdatmosphäre wird über Refraktion (Lichtbrechung) indirekt Sonnenlicht eingespiegelt. Unsere Erde ist von einer dichten Atmosphäre umgeben, sie besteht aus Luftmolekülen und aus Fremdteilen, den Aerosolen. Die Aerosolen können Rauch, Staub, Schmutz, Wassertröpfchen, Eiskristalle sein.

Durch Rayleigh-Streuung an Molekülen der Atmosphäre wird der Blauanteil des Sonnenlichts weggestreut und der verbleibende Rotanteil gelangt durch Brechung aufgrund des Dichtegradienten der Atmosphäre in den Kernschattenbereich der Erde und lässt den Mond rötlich erscheinen.

Der Grad der dunklen Rotfärbung hängt z.B. davon ab, ob sich in unserer Atmosphäre zum betreffenden Zeitpunkt viel Staub (z.B. durch Vulkanausbrüche) oder Schadstoffe (z.B. brennende Ölquellen) befinden.

Mondfinsternisse kann man in drei verschiedene Typen einordnen:

  • Halbschattenfinsternisse (1)
  • Partielle Mondfinsternisse (3)
  • undtotale Mondfinsternisse (2)

In der Grafik rechts steht die gelbe Linie jeweils für die Bewegungsrichtung des Mondes durch den Erdschatten. Natürlich muß auch der Mond nicht zentral durch den Kernschatten laufen. Folgende Grafik zeigt die Geometrie der Finsternis vom 8/9.11. 2003.

Bei dieser Finsternis "kratzte" der Mond so gerade eben den Kernschatten entlang. Bei solchen Finsternissen bleibt der Mondrand (hier der südliche) durch Streulicht leicht aufgehellt, wie die Phasenreihe der Mondfinsternis weiter oben zeigt.

Wissenschaftliche Erkenntnisse bringen die Beobachtungen von Mondfinsternissen heute nicht mehr.

Wohl kann aber die visuelle Beobachtung ein unglaublich ästhetisches "Event" sein, speziell wenn man die Finsternis in landschaftlich reizvoller Umgebung beobachten kann (Meeresstrand, Gebirge etc), und wenn der Himmel sehr klar ist und während der Totalität plötzlich viele Sterne sichtbar werden.

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