Wo steht der mond bei der mondfinsternis

Eine Mondfinsternis ist ein besonderes astronomisches Ereignis. Bei einer Mondfinsternis befindet sich die Erde zwischen Sonne und Mond. Dadurch verdeckt die Erde den Mond und sorgt dafür, dass das Licht der Sonne den Mond nicht direkt treffen kann. Der Mond befindet sich also im Schatten der Erde.

Sonne, Erde und Mond in einer Ebene

Eine Mondfinsternis tritt daher nur dann auf, wenn gerade Vollmond ist und sich zusätzlich Sonne, Erde und Mond in einer Ebene befinden. In der Fachsprache sagt man auch: Mondfinsternisse können dann auftreten, wenn der Mond in der Ekliptik von Sonn und Erde liegt. Da dies nicht immer der Fall ist, tritt nicht in jedem Mondzyklus auch eine Mondfinsternis auf. Pro Jahr finden zwischen 2 und max. 5 (sehr selten - nicht im 21. Jh) Mondfinsternisse statt. Diese sind jedoch auch nicht immer von Deutschland aus zu sehen.

In Abb. 2 sind verschiedene Phasen einer totalen Mondfinsternis gezeigt. Als totale Mondfinsternis bezeichnet man eine Finsternis, bei der der Mond vollständig in den Kernschatten der Erde eintritt.

Bei einer partiellen Mondfinsternis tritt der Mond hingegen nur teilweise in die Kernschatten der Erde ein. Bei einer Halbschattenfinsternis taucht der Mond ganz oder teilweise in den Halbschatten der Erde ein, jedoch nicht in den Kernschatten.

Weitere Bilder und Informationen zu Mondfinsternissen findest du z.B. auf der Seite http://www.mondfinsternis.net/.

Eine schöne Animation der 1997 Mondfinsternis von Gordon Garrad findet man auf der sehr informativen Seite von Thomas Gebhardt.

Eine weitere Animation der Mondfinsternis bietet M. Fowler von der University of Virginia.

Der Reiz einer totalen Mondfinsternis besteht darin, dass der Mond selbst während der Totalität nicht vollständig dunkel erscheint, sondern meistens in fahlen roten, grauen und braunen Farbtönen schimmert (siehe unten rechts in Abb. 2).

Ursache für diese "Restbeleuchtung" ist die Erdatmosphäre. Sonnenlicht, das die Erdatmosphäre an der Tag-Nachtgrenze fast streifend trifft, wird in der Atmosphäre ähnlich wie in einer Linse ein wenig abgelenkt und in den Kernschatten der Erde hineingebrochen (siehe Abb. 3). Und weil auf dem langen Weg durch die Atmosphäre der blaue Anteil des Sonnenlichts stärker an den Luftteilchen gestreut wird als der rote, beleuchtet das übrigbleibende Licht wie beim Abend- oder Morgenrot den Mond vorwiegend in warmen Farbtönen.

Eine Mondfinsternis ist ein natürliches Experiment, bei dem der Mond als mobile Leinwand im Erdschatten steht. Das vom Mond aufgefangene Licht verrät uns dabei einiges über unsere Erdatmosphäre.

a) Gib an, in welcher Mondphase Mondfinsternisse zu beobachten sind. Begründe deine Entscheidung.

b) Gib an, wo man eine Mondfinsternis auf der Erde sehen kann, und erkläre deine Aussage.

c) Erläutere, warum nicht bei jedem Vollmond Mondfinsternis ist.

d) Für mathematisch Fortgeschrittene: Der Kernschatten der Erde hat die Form eines geraden Kreiskegels mit der Erdkreisscheibe als Grundfläche. Bekannt sind die folgenden Daten:

Zeige mit Hilfe der obenstehenden Daten durch Rechnung, dass die Länge des Kernschattens \(1378 \cdot {10^6}{\,\rm{m}} \pm 23 \cdot {10^6}{\,\rm{m}}\) beträgt.

Während bei einer Sonnenfinsternis der Schatten des Mondes auf die Erde fällt, ist es bei einer Mondfinsternis genau umgekehrt: Der Schatten der Erde schiebt sich über den Mond. Da die Erde größer ist als der Mond, sind die Folgen allerdings ganz unterschiedlich.

Wenn der Erdtrabant bei Vollmond die Erdbahn und damit auch den Schatten der Erde durchquert, findet eine Mondfinsternis statt. Das ist etwa zweimal pro Jahr der Fall. Da die Bahn des Erdtrabanten um 5,1 Grad gegen die Erdbahn geneigt ist, kann der Mond auf seiner Umlaufbahn um bis zu 37 000 Kilometer oberhalb oder unterhalb des Erdschattens vorbeiziehen. Deshalb kommt es nicht bei jedem Umlauf zu einer Mondfinsternis.

Der Kernschatten der Erde ist in Höhe der Mondbahn etwa zweieinhalbmal so groß wie der Mond selbst. Bei einer totalen Mondfinsternis befindet sich der Mond also vollständig im Kernschatten der Erde. Für einen Beobachter auf dem Mond wäre die Sonne dann völlig von der Erde verdeckt. Trotzdem ist es auf dem Mond auch während einer totalen Mondfinsternis nicht völlig dunkel. Denn die Erdatmosphäre bricht einen Teil des Sonnenlichts und lenkt dieses Licht in die Schattenregion hinein.

Mond- und Sonnenfinsternis

Vom Mond aus betrachtet sähe dies so aus, als ob der Rand der Erde rötlich glühen würde. Da blaues Licht in der Erdatmosphäre stärker gestreut wird, erreicht nämlich vor allem rotes Licht den Mond – wie bei einem Sonnenuntergang. Von der Erde aus gesehen leuchtet der Mond deshalb in einem düsteren Kupferrot. Im Gegensatz zu einer Sonnenfinsternis lässt sich eine Mondfinsternis von der gesamten dem Erdtrabanten zugewandten Seite unseres Planeten aus beobachten.

Bei einer partiellen Mondfinsternis tritt der Erdtrabant nur teilweise in den Kernschatten ein. Der von der Erde geworfene Schattenrand wird auf der Mondoberfläche abgebildet und ist als Kreisbogen sichtbar. Aus dieser Kreisform des Schattens schlossen bereits die Griechen der Antike, dass die Erde eine Kugel sein müsse.

Oftmals kaum wahrnehmbar sind sogenannte Halbschattenfinsternisse, bei denen der Mond nur den vergleichsweise hellen Halbschatten der Erde durchquert. Während einer solchen Finsternis wäre die Sonne für einen Beobachter auf dem Mond nur teilweise von der Erde bedeckt – es fällt also noch ein signifikanter Teil des Sonnenlichts auf den Mond.

Der Teil des Mondes, der dem Kernschatten am nächsten liegt, erscheint von der Erde aus betrachtet dabei merklich dunkler. Außerdem befindet sich meistens nur ein Teil des Mondes im Halbschatten. Denn der ringförmig um den Kernschatten liegende Halbschatten ist nur etwa so breit wie der Durchmesser des Mondes.

Im Durchschnitt sind Halbschattenfinsternisse ungefähr halb so häufig wie Kernschattenfinsternisse. Und bei etwa der Hälfte aller Kernschattenfinsternisse handelt es sich um eine totale Mondfinsternis. Im 21. Jahrhundert durchquert der Erdtrabant allerdings häufiger als im Durchschnitt den Erdschatten bei Vollmond. Und zwar gerade dann, wenn sich der Mond nahe an der Erde befindet – wo der Kernschatten etwas größer ist. Dadurch gibt es in diesem Jahrhundert deutlich mehr totale als partielle Mondfinsternisse: insgesamt 85. Dagegen treten gerade einmal 57 partielle Mondfinsternisse auf.