Farb- und Schattenspiele bei der Mondfinsternis vom 8./9. November 2003

In der Nacht vom 8. auf den 9. November 2003 zieht der Mond auf seiner Bahn um die Erde durch den Erdschatten und wird dabei total verfinstert. Eine Mondfinsternis bietet für Sterngucker zahlreiche Beobachtungsmöglichkeiten, die hier kurz vorgestellt werden sollen.

Wie und wann entsteht eine Mondfinsternis?

Zu einer Mondfinsternis kommt es immer dann, wenn Sonne, Erde und Mond ziemlich genau auf einer Linie stehen. Für einen Beobachter auf der Erde steht der Mond dann der Sonne am Himmel genau gegenüber - es ist Vollmond. Wegen der Neigung der Mondbahnebene gegen die Erdbahnebene zieht der Vollmond normalerweise etwas oberhalb oder unterhalb am Erdschatten vorbei und es kommt zu keiner Finsternis. Wenn der Vollmond jedoch in der Nähe der Erdbahnebene steht, führt ihn sein Weg durch den Erdschatten - es gibt eine Mondfinsternis. Man unterscheidet partielle und totale Mondfinsternisse (die sogenannten Halbschattenfinsternisse fallen kaum auf und seien hier nicht betrachtet). Bei einer partiellen Mondfinsternis taucht ein Teil des Mondes in den Kernschatten der Erde ein. Der verfinsterte Teil wird dann nicht mehr von direktem Sonnenlicht beschienen. Bei einer totalen Mondfinsternis verschwindet der Mond dagegen vollständig im Kernschatten der Erde.

Hauptdaten der totalen Mondfinsternis vom 8./9. November 2003

Die Finsternis vom 8./9. November 2003 ist ideal für Beobachter in Europa, in weiten Teilen Afrikas und Asiens sowie Nord- und Südamerikas. Wenn der östliche Mondrand um 00h 32.5m MEZ den Kernschatten der Erde berührt, steht der Mond kurz nach der Kulmination in Freiburg 57° hoch über dem Südhorizont. Es dauert fast eineinhalb Stunden, bis der Vollmond auf seiner Bahn um die Erde vollständig in den Erdschatten hineingezogen ist, bis also um 2h 06.3m MEZ die Totalität beginnt. Da der Mond immer in der Nähe des südlichen Kernschattenrandes bleibt, dauert die Phase der totalen Verfinsterung im Erdschatten bei dieser Finsternis nur 24.5 Minuten. Ab 02h 30.8m wird der östliche Mondrand erstmals wieder von direktem Sonnenlicht beschienen und die Totalität ist damit beendet. Ab 04h 04.5m MEZ ist der Mond dann ganz aus dem Kernschatten ausgetreten und der Vollmond leuchtet bald wieder in gewohnter Weise. Die Halbschattenphase der Finsternis vor 0h 32m und nach 04h 04m fällt kaum auf.

Hauptdaten der Finsternis:

(Eintritt des Mondes in den Halbschatten	23h 15m MEZ)
Eintritt des Mondes in den Kernschatten	00h 32.5m MEZ
Beginn der totalen Verfinsterung	02h 06.3m MEZ
Finsternismitte	02h 18.5m MEZ
Ende der totalen Verfinsterung	02h 30.8m MEZ
Austritt des Mondes aus dem Kernschatten	04h 04.5m MEZ
(Austritt des Mondes aus dem Halbschatten	05h 22m MEZ)

Die Hauptdaten der Finsternis sowie eine Graphik, die den Weg des Mondes durch den Erdschatten zeigt, sind in diesem Bild von Fred Espenak zu finden (Quelle: Fred Espenaks Seiten zu Sonnen- und Mondfinsternissen).

Verfärbung und Helligkeit des Mondes im Kernschatten

Der Reiz einer totalen Mondfinsternis besteht darin, daß der Mond selbst während der Totalität gar nicht vollständig dunkel erscheint, sondern meistens in fahlen roten, grauen und braunen Farbtönen schimmert (siehe nebenstehendes Bild der totalen Mondfinsternis vom 9. Februar 1990). 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 Abbildung). Und weil auf dem langen Weg durch die Atmosphäre der blaue Anteil des Lichts viel stärker an den Luftteilchen gestreut wird als der rote, beleuchtet das indirekte Licht den Mond vorwiegend in warmen Farbtönen. Wir können eine Mondfinsternis als ein natürliches Experiment auffassen, bei dem der Mond als mobile Leinwand im Erdschatten dient. Das vom Mond aufgefangene Licht verrät uns dabei einiges über unsere Erdatmosphäre.

Die Erdatmosphäre bricht ein wenig Sonnenlicht in den Kernschatten der Erde.

Eine wichtige Rolle für die Beleuchtungsverhältnisse auf dem Mond während der Finsternis spielt die Position des Erdtrabanten im Schatten. In den äußeren Schattenbereichen in der Nähe der Schattengrenze ist es noch relativ hell. Hier dominieren Grautöne gemischt mit etwas Gelb oder Orange. In Richtung Zentrum wird es dann immer dunkler und die Verfärbung ist oft kupferrot bis braun. Bei der Finsternis vom 8./9. November zieht der Mond durch den südlichen Teil des Kernschattens der Erde. Der südliche Teil des Mondes bewegt sich während der Totalität immer im stärker beleuchteten Randbereich des Kernschattens und wird deshalb erheblich heller erscheinen als der zentrumsnähere nördliche Teil des Mondes (siehe Graphik des Finsternisverlaufs).

Helligkeit und Verfärbung des Lichtes im Kernschatten hängen zudem vom Zustand der Hochatmosphäre ab, etwa vom Staubgehalt und von der Bewölkungssituation an der Tag-Nachtgrenze der Erde. Nach einem starken Vulkanausbruch und entsprechenden Aschemengen in der Hochatmosphäre kann es vorkommen, daß der Mond in der Nähe des Schattenzentrums gar nicht mehr zu sehen ist. Das wird am 8./9. November wohl nicht der Fall sein, da es in letzter Zeit keinen wirklich großen Vulkanausbruch auf der Südhalbkugel gab.

Das bisher Gesagte spricht für eine sehr helle Finsternis. Erfahrungsgemäß erscheint der Mond bei Finsternissen, bei denen er im erdnahen Teil seiner elliptischen Bahn steht, etwas dunkler als bei solchen, bei denen er die maximale Entfernung von der Erde hat. Am 8./9. November steht der Mond fast genau in Erdferne, sodass die Finsternis vielleicht zu den allerhellsten zählen wird.

Die Helligkeit und Verfärbung des Mondes bei Mondfinsternissen wird in einer fünfstufigen Skala nach dem französischen Astronomen André Danjon eingeschätzt:

L=0 Sehr dunkle Finsternis. Der Mond erscheint grau-schwarz und ist fast unsichtbar, speziell zur Finsternismitte.
L=1 Dunkle Finsternis von grauer oder bräunlicher Färbung. Details lassen sich nur mit Schwierigkeit erkennen.
L=2 Tiefrote oder rostige Färbung. Sehr dunkler Zentralschatten, wohingegen der äußere Rand des Kernschattens relativ hell ist.
L=3 Ziegelrote Färbung. Kernschatten hat gewöhnlich einen hellen oder gelben Rand.
L=4 Sehr helles kupferrot oder orange Färbung. Kernschatten hat einen bläulichen, sehr hellen Rand. Oberflächeneinzelheiten sind ohne weiteres zu erkennen.

Bitte teilen Sie mir Ihre Einschätzung der Verfärbung und Helligkeit nach der Danjon-Skala mit.

Vermessung des Erdschattens

Die Erdatmosphäre macht sich noch durch drei andere Effekte bei einer Mondfinsternis bemerkbar:

Bereits mit einem kleinen Fernrohr ab ca. 30facher Vergrößerung erkennt man, daß die Grenze des Kernschattens nicht scharf, sondern verwaschen erscheint. Es ist gar nicht so einfach zu sagen, wann der Mondrand oder ein Krater genau an der Schattengrenze steht.
Der Erdschatten erscheint knapp 2% größer als aufgrund der Dimensionen des festen Erdkörpers zu erwarten wäre.
Der Erdschatten ist stärker abgeplattet als die Erdkugel.

Schattenvergrößerung und -abplattung lassen sich relativ einfach dadurch bestimmen, daß man die Zeiten misst, zu denen gut sichtbare Mondkrater beim Ein- oder Austritt in den bzw. aus dem Kernschatten gerade an der Kernschattengrenze stehen. Da die Position der Mondkrater und die Mondbewegung genau bekannt sind, kann man zu jeder gemessenen Ein- bzw. Austrittszeit Richtung und Winkelabstand des Kraters vom Schattenzentrum, also den Schattenradius, berechnen. Aus der Gesamtheit der so berechneten Schattenradien ergeben sich dann Größe und Form des Erdschattens.

Ein- und Austrittszeiten für 70 Formationen auf dem Mond sowie eine Aufsuchkarte und praktische Hinweise für die Beobachtung finden sich hier.

Sternbedeckungen durch den verfinsterten Mond

Eine totale Mondfinsternis ist eine günstige Gelegenheit, um die Bedeckung auch schwächerer Sterne durch den Mond zu beobachten. Während der Finsternis vom 8./9. November wird der Stern PPM 118645=SAO 93170 (7.8 mag) für Freiburg vom nördlichen Mondteil bedeckt.

Erläuterungen zu einigen Spalten (unvollständig):

Time: Zeit (UTC) des Verschwindens/Wiederauftauchens für Freiburg; in der näheren Umgebung von Freiburg ergeben sich Verschiebungen von einigen Sekunden zu den angegebenen Zeiten
D: D (disappearance)=Verschwinden am östlichen Rand, R (reappearance)=Wiederauftauchen am westlichen Rand
Star: Name des Sterns
Mag: Helligkeit in Größenklassen
PA: Positionswinkel, gezählt vom Nordpunkt des Mondes am Himmel über Osten
WA: Watts-Winkel, gezählt vom Nordpol des Mondes über Osten

                                  2003  November
Day  Time   P  Star  Sp  Mag   % Elon Sun  Moon   CA   PA  WA Long  Lat   A   B 
    h  m  s     No  D         ill     Alt Alt Az   o    o   o  Lib  Lib  m/o m/o
 9  1 05 42 D  93170mG5  7.8   0E 179     50 226  30U  12  27 +1.0 +0.9 +0.9+3.1
 9  1 54 47 R  93170mG5  7.8  10E 179     44 241  36U 296 312 +0.9 +0.9 +1.6-3.2

Martin Federspiel

Viele nützliche Informationen zum Thema Mondfinsternisse finden Sie auch bei http://www.mondfinsternis.org.

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Martin Federspiel

L=0	Sehr dunkle Finsternis. Der Mond erscheint grau-schwarz und ist fast unsichtbar, speziell zur Finsternismitte.
L=1	Dunkle Finsternis von grauer oder bräunlicher Färbung. Details lassen sich nur mit Schwierigkeit erkennen.
L=2	Tiefrote oder rostige Färbung. Sehr dunkler Zentralschatten, wohingegen der äußere Rand des Kernschattens relativ hell ist.
L=3	Ziegelrote Färbung. Kernschatten hat gewöhnlich einen hellen oder gelben Rand.
L=4	Sehr helles kupferrot oder orange Färbung. Kernschatten hat einen bläulichen, sehr hellen Rand. Oberflächeneinzelheiten sind ohne weiteres zu erkennen.