Sonnenfinsternis

 
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Bei einer Sonnenfinsternis, der eindrucksvollsten aller Verfinsterungen, bewegt sich vom Beobachter aus gesehen die Mondscheibe vor der Sonne vorbei und verdeckt sie für eine kurze Zeit. Damit dies eintritt, müssen beide Gestirne die gleiche ekliptikale Länge haben - es muß also Neumond sein - und der Mond muß eine möglichst geringe ekliptikale Breite haben - er muß in oder nahe einem Knoten seiner Bahn stehen. Da beide Bedingungen im allgemeinen nicht gleichzeitig erfüllt sind - meist steht der Mond bei Neumond ober- oder unterhalb der Sonnenscheibe sind Sonnenfinsternisse seltene Erscheinungen.

Sonnenfinsternis Entstehung

Der Kernschatten des Mondes ist der kegelförmige Bereich, in den von keiner Stelle der Sonnenscheibe her Licht eindringen kann, von dem aus daher kein Teil der Sonne zu sehen ist. Der Kernschatten ist vom Bereich des Halbschattens umgeben, von dem aus Teile der Sonnenscheibe sichtbar und andere Teile wiederum unsichtbar sind, die Sonne also partiell verfinstert ist. Die Sonne ist etwa vierhundert mal größer und im Mittel rund dreihundertneunzig mal weiter von der Erde entfernt als der Mond, daher erscheinen beide Himmelskörper von der Erde aus gesehen ungefähr gleich groß. Die Spitze des Kernschattenkegels reicht gerade bis etwa zur Erde. Das Gebiet auf der Erde, in dem die Sonne total verfinstert erscheint, die Totalitätszone, ist aus diesem Grund immer sehr klein, höchstens etwa dreihundert Kilometer breit. Wegen der Mondbewegung und der Erdrotation läuft der Kernschattenkegel mit einer Geschwindigkeit von im Mittel 35 km/Minute über die Erde, so daß die Totalität in der Mitte der Totalitätszone im günstigsten Fall 7,6 Minuten dauert. An die Totalitätszone schließt sich beiderseits das mehrere tausend Kilometer breite Gebiet an, das vom Halbschatten getroffen wird. In ihm sieht man um so weniger von der Sonnenscheibe durch den Mond verdeckt, je weiter man von der Totalitätszone entfernt ist. Reicht der Kegel gerade bis zur Erde, so ist die Totalitätszone auf eine Linie und die Totalitätsdauer auf einen Moment reduziert. Mond- und Sonnenscheibe haben in diesem Fall genau den gleichen scheinbaren Durchmesser. Die Mondscheibe ist nicht ideal rund, so daß wegen der Unebenheiten des Mondrandes an einigen Stellen noch kleine Bereiche der Sonnenscheibe zu sehen sind, die die dunkle Mondscheibe wie hell glänzende Perlen zu umgeben scheinen; dieses Lichterspiel wird als Perlschnurphänomen bezeichnet. Geht der Kernschattenkegel nicht zu weit an der Erde seitlich vorbei, können Teile von ihr noch im Halbschatten liegen; die Sonnenfinsternis  ist dann nirgendwo auf der Erde total, sondern nur partiell sichtbar. Ist die Mondentfernung sehr groß, reicht der Kernschattenkegel nicht bis zur Erde und die Mondscheibe erscheint kleiner als die Sonnenscheibe; es ergibt sich eine ringförmigeSonnenfinsternis. Die Verhältnisse unterscheiden sich von Sonnenfinsternis zu Sonnenfinsternis da die Entfernung und die Stellung des Mondes zur Erde jeweils unterschiedlich sind. Eine Sonnenfinsternis kann anfangs ringförmig, später total – oder umgekehrt - sein; man nennt sie dann ringförmig-total.

Sonnenfinsternisphasen

Phasen einer ringförmigen Sonnenfinsternis

Die Phasen einer totalen Sonnenfinsternis
Grafik (c) Redshift

Die Phasen einer ringförmigen Sonnenfinsternis
Grafik (c) Redshift

Ein auf einem Berg stehender oder in einem Flugzeug befindlicher Beobachter kann bei einer Sonnenfinsternis den Mondschatten mit großer Geschwindigkeit über die Erdoberfläche streichen sehen. In der Totalitätszone tritt während einer Sonnenfinsternis ein merklicher Temperaturabfall ein. Kurz vor der Totalität machen sich die sogenannten fliegenden Schatten bemerkbar, rasch dahinhuschende Licht- und Schatteneffekte. Sie werden durch Turbulenzelemente in der Erdatmosphäre verursacht, in denen der Brechungsindex vom Mittel abweicht. Unterschiedliche Teile des nur noch sehr schmalen Strahlenbündels der Sonnenstrahlung werden durch sie in unregelmäßiger Weise abgelenkt, was zu einem schnell veränderlichen Helligkeitsmuster führt.

Eine totale Sonnenfinsternis bietet außerordentliche Beobachtungsmöglichkeiten für die Astronomie, weil nur dann z. B. die schwächeren Lichterscheinungen der Sonnenchromosphäre und der Korona beobachtet werden können, die normalerweise durch das intensive Streulicht der nicht abgedeckten Sonnenphotosphäre überstrahlt werden. Bei totalen Sonnenfinsternissen ergibt sich auch die Möglichkeit, die von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorausgesagte Lichtablenkung im Schwerefeld der Sonne zu überprüfen. Es werden daher immer wieder Sonnenfmsternisexpeditioncn ausgerüstet und in die Totalitätszone gesandt, wobei die Beobachtungsstandorte sehr sorgfältig nach klimatischen Gesichtspunkten ausgesucht werden. Hierbei achtet man besonders darauf, daß sich eine. große Wahrscheinlichkeit für einen wolkenlosen Himmel ergibt.

Finsternisse wurden früher meist mit großer Furcht, stets aber mit viel Interesse beobachtet. Es ist daher nicht verwunderlich, daß diese Naturschauspiele schon frühzeitig registriert wurden. Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, die Chronologie alter Kulturen festzulegen, da man die Zeit des Eintritts einer Finsternis an einem bestimmten Ort genau berechnen kann. In alten Mythologien findet sich die Vorstellung, daß bei einer Verfinsterung das Gestirn von einem Fabelwesen, z.B. einem Drachen, verschlungen wird; auf Grund dieser Vorstellungen werden die Mondknoten von alters her Drachenpunkte genannt. Der Saroszyklus war bereits den Chaldäern bekannt und diente, von diesen übernommen, in der gesamten Antike zur Vorhersage von Finsternissen. Die richtige Erklärung für Sonnen- und Mondfinsternisse wurde schon sehr früh gefunden, als man merkte, daß sie immer in die Zeiten von Neu- und Vollmond fallen

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