Wie entsteht eine Mondfinsternis?

Drachenpunkte und Kernschatten: Alles über die Himmelsmechanik hinter der Magie der Mondfinsternisse

Eine Mondfinsternis ist eines der ästhetischsten Ereignisse, die man am Himmel beobachten kann. Kaum ein Mensch kann behaupten, noch nie eine totale Mondfinsternis gesehen zu haben. Und doch ist diese Art von Finsternis recht selten, denn nur maximal zwei kann man pro Jahr beobachten.

Wie kommt es, dass Sonnenfinsternisse viel seltener von einer bestimmten Person gesichtet werden, als Mondfinsternisse? Das ist eine berechtigte Frage und die Antwort ganz simpel: Während man Mondfinsternisse auf der gesamten Nachtseite der Erde verfolgen kann, ist eine totale Sonnenfinsternis nur sehr lokal begrenzt, denn der Bereich, in dem man die Verfinsterung sieht, ist vielleicht nur 100 Kilometer in der Breite. Heutzutage ist eine Mondfinsternis nur ein Ereignis von bedingtem wissenschaftlichem Wert. Geben Sie sich der Faszination dieses Vorgangs einfach hin.

Dennoch macht eine Mondfinsternis viel mehr Spaß, wenn man ein wenig in den Ursachen forscht. Wie also entsteht eine solche Finsternis? Eine Mondfinsternis kann grundsätzlich nur bei Vollmond entstehen. Gut könnte man sagen, jeden Monat haben wir Vollmond, also muss auch jeden Monat eine totale Mondfinsternis zu sehen sein.

Leider ist es nicht ganz so einfach, denn die Mondbahnebene ist um 5° gegen die Erdbahnebene geneigt. Sozusagen hängt der Mond schief in der Kurve. Angestrahlt durch die Sonne wirft unsere runde Erde einen Schatten als Kegelgestalt in den Raum, der sich in etwa 1,4 Millionen Kilometer tief in den Raum erstreckt. Am äußersten Ende spitzt sich diese Kegelgestalt zu.

Bei einer gewöhnlichen Vollmondphase sehen wir keine Finsternis, sondern erst, wenn sich der Vollmond zufällig nahe der Schnittlinie von Mondbahnebene und Erdbahnebene befindet. Diesen Schnittpunkt nennt man auch Knotenpunkt oder Drachenpunkt. Erst wenn diese Bedingungen gegeben sind, kann sich der Vollmond durch den Schatten der Erde bewegen. Aus diesem Grund sind auch nur etwa 30% der Finsternisse total, alle anderen sind partiell oder liegen nur im Halbschattenbereich.

Der Kernschatten der Erde hat einen Durchmesser in Mondentfernung von etwa 10.000 Kilometer. Das ist etwa das Dreifache des Monddurchmessers; eine totale Verfinsterung dauert daher maximal etwas über 100 Minuten. Die Länge ist nicht konstant, denn allzu häufig befindet sich der Mond am oberen oder unteren Rand des Kernschattens und dann ist die Finsternis in der Regel nicht so lange zu genießen. Natürlich ist auch die partielle Phase interessant, die eigentliche Faszination geht jedoch von der Totalität aus.

Diese Faszination haben wir der Erde zu verdanken, denn durch ihre Hilfe erscheint der Mond nicht schwarz, verdunkelt und dadurch uninteressant, sondern oft bräunlich oder rostrot. Der Grund liegt an dem Schema, wie unsere Erdatmosphäre unser Sonnenlicht bricht. Während der blaue Lichtanteil in der Atmosphäre gestreut wird, bricht die Atmosphäre den roten Anteil des Lichtes. Genau diesen erkennen wir auf dem total verfinsterten Mond. Eine wirklich ungewöhnlich faszinierende Erscheinung!

Doch nicht in jedem Jahr ereignen sich Mondfinsternisse. Oft müssen wir sogar auf eine totale Mondfinsternis verzichten und bekommen nur partielle Finsternisse geboten. Das ist dann der Fall, wenn sich unser Vollmond nicht genau und nicht in unmittelbarer Nähe der Knotenpunkte befindet, sondern etwa zwischen 4° und 9° entfernt. Dann taucht der Mond nur in einen Teilbereich des Erdschattens ein. Auch wenn es nicht so faszinierend wie eine totale Finsternis aussieht, ist auch diese Art recht sehenswert.

Befindet sich der Mond noch weiter vom Knotenpunkt entfernt, also mehr als 9°, erwischt der Mond den Kernschatten nicht mehr, sondern nur noch den Halbschatten, der sich wie ein „Taschenlampenkegel“ aufgefächert in den Raum erstreckt. Ist bei einer totalen Mondfinsternis die Mondhelligkeit nur noch bei etwa 2 Magnituden, wird man eine Halbschattenfinsternis kaum bemerken, allenfalls wenn man es genau beachtet. Eine Halbschattenfinsternis ist daher wenig faszinierend.

Grundsätzlich gibt es verschiedene Kontaktpunkte, die immer wieder eine neue Phase während der Mondfinsternis einleiten oder beenden. Diese sind:

• Eintritt in den Halbschatten
• Eintritt in den Kernschatten
• Beginn der Totalität
• Ende der Totalität
• Austritt aus dem Kernschatten
• Austritt aus dem Halbschatten

Wie schon erwähnt, sind die Phasen des Halbschattens nicht besonders attraktiv zu beobachten. Interessant wird die Kontaktzeit ab dem Eintritt in den Kernschatten. Den Kernschatten muss man sich relativ diffus und nicht scharf begrenzt vorstellen, denn der Schatten ist sozusagen das Abbild der Erdatmosphäre und diese ist ja auch nicht scharf begrenzt. Hier empfiehlt es sich, schon seine Kamera auszupacken und entweder mit einem Teleobjektiv oder mit einem Teleskop den Mond aufzunehmen. Falls Sie eine digitale Spiegelreflexkamera verwenden, bekommen Sie den Mond bei etwa 1200mm Brennweite so gut wie formatfüllend auf den Chip. Sollten Sie allerdings eine Webcam oder eine der vergleichbaren Kameras mit den viel kleineren Chips verwenden, empfiehlt es sich, eine viel kleinere Brennweite von etwa 280mm zu wählen.

Spannend wird es in der totalen Phase, denn die rötliche Färbung des Mondes muss nicht immer gleich sein, sondern kann sehr unterschiedlich ausfallen. Zurückzuführen ist dies auf die Erdatmosphäre, denn wie schon erwähnt wird das rote, langwellige Licht an den Luftmolekülen gestreut. Aus der Farbe kann man näherungsweise erkennen, ob die Erdatmosphäre eher verschmutzt ist oder nicht. Nach großen Vulkanausbrüchen kann eine Mondfinsternis beispielsweise sehr dunkelrot oder sogar bräunlich erscheinen. Dies ist ein interessantes Phänomen, dass ein Beobachter versuchen kann einzuschätzen. Nach dem Astronomen A. Danjon existiert eine Skala, nachdem die Intensität der Färbung der Finsternis definiert ist.

• L0 = sehr dunkle Finsternis (Mond sehr grau bis nicht zu sehen)
• L1 = dunkle Finsternis (Mond eher braun als rot, kaum Details auszumachen)
• L2 = rostrote Finsternis (Mond mit dunkler Mitte und hellerem Rand)
• L3 = ziegelrote Finsternis (Mond heller als bei L2, diesmal mit fast gelblichen Rand)
• L4 = kupferrot (sehr helle Mondfinsternis, die manchmal orange erscheint, oft ist ein bläulicher Saum am Rand zu sehen)

Zusätzlich kann es interessant sein, die Helligkeit des Mondes im Verlauf der Finsternis zu bestimmen. Dies kann man relativ einfach bewältigen, in dem man einfach ein Fernglas zur Hilfe nimmt und die Helligkeit schätzt. Dazu schaut man sich den Mond nicht normal an, sondern blickt verkehrt herum in das Fernglas, also mit den Augen in die Objektivöffnungen. Somit wird der Mond visuell extrem verkleinert dargestellt, was die Helligkeitsschätzung sehr vereinfacht, denn der Mond wird auf diese Weise auf etwa 180“ verkleinert (hängt von der Okularbrennweite ab). Dazu besorgen Sie sich einfach die scheinbaren Helligkeiten von verschiedenen Sternen, die während der Mondfinsternis am Himmel stehen.

Ein Aspekt der Finsternisse, den man oft in Jahrbüchern findet, ist die Größe der Finsternis. Dabei wird die Eindringtiefe des Mondes in den Erdschatten angegeben. Ist die Größe 1, so haben wir eine totale Mondfinsternis. Liegt die Größe dagegen unter 1, also z. B. 0,9 oder 0,7 so haben wir nur eine partielle Mondfinsternis.

Manchmal kann die Größe aber auch mit 1,8 angegeben werden. In dem Fall hat der Mond einen Volltreffer gelandet und zieht seine Bahn exakt durch den Mittelpunkt des Kernschattens. Da der Kernschatten rund ist, kann man sich vorstellen, dass von der Position des Mondes zum Kernschatten auch die Länge der totalen Phase abhängt. Die maximale Länge beträgt hier 1 ¾ Stunden.

Der Vollmond ist selten das Ziel astrofotografischer Aufnahmen, denn interessante Strukturen lassen sich am besten an der Licht-Schatten-Grenze beobachten.

Die große Ausnahme sind Mondfinsternisse. In der Regel werden dabei Farbkameras verwendet, um das reizvolle Farbenspiel festhalten zu können.

Zum Anschluss von Spiegelreflexkameras am Teleskop wird ein Kameraadapter mit 1,25 Zoll benötigt. Er lässt sich vorne aufschrauben. Für die Mondfinsternis wird nur der Frontbereich in Kombination mit einem T-Ring benötigt. Die Brennweite des Teleskops sollte 2000 Millimeter nicht übersteigen.