Hoe ontstaat een maansverduistering?

Maanknooppunten en kernschaduwen: Alles over de hemelmechanica die achter de magie van maansverduisteringen zit

Een maansverduistering is een van de meest esthetische gebeurtenissen die men aan de hemel kan waarnemen. Bijna niemand kan zeggen dat hij nog nooit een totale maansverduistering heeft gezien. En toch is dit type verduistering vrij zeldzaam, want er kunnen er maar maximaal twee per jaar worden waargenomen.

Hoe komt het dat een zonsverduistering veel minder vaak wordt waargenomen dan een maansverduistering? Het is een terechte vraag, en het antwoord is eenvoudig: terwijl maansverduisteringen over de volledige nachtelijke kant van de aarde te zien zijn, is een totale zonsverduistering zeer plaatsgebonden, omdat het gebied waar de verduistering te zien is misschien maar 100 kilometer breed is. Tegenwoordig is een maansverduistering een gebeurtenis van slechts beperkte wetenschappelijke waarde. Geeft u zich maar gewoon over aan de fascinatie van het gebeuren.

Toch is een maansverduistering veel leuker wanneer u een beetje onderzoekt wat de oorzaken zijn. Hoe vindt zo'n verduistering plaats? In principe kan een maansverduistering alleen plaatsvinden tijdens volle maan. Men zou kunnen zeggen dat we elke maand volle maan hebben, dus moet er elke maand een totale maansverduistering zijn.

Helaas is het niet zo eenvoudig, want het baanvlak van de maan staat 5° schuin ten opzichte van het baanvlak van de aarde. Zeg maar, de maan hangt scheef in de bocht. Verlicht door de zon werpt onze ronde aarde een schaduw als een kegelvorm in de ruimte, die zich ongeveer 1,4 miljoen kilometer diep in de ruimte uitstrekt. Aan het uiteinde bereikt deze kegelvorm een punt.

Tijdens een gewone vollemaanfase zien we geen verduistering, dit gebeurt alleen wanneer de volle maan toevallig dicht bij het snijpunt van het baanvlak van de maan en het baanvlak van de aarde staat. Dit snijpunt wordt ook wel het maanknooppunt genoemd. Alleen als aan deze voorwaarden is voldaan, kan de volle maan door de schaduw van de aarde bewegen. Daarom is slechts ongeveer 30% van de verduisteringen totaal, alle andere zijn gedeeltelijk of liggen alleen in de penumbra.

De aardse umbra heeft op maanafstand een diameter van ongeveer 10 000 kilometer. Dit is ongeveer drie keer de diameter van de maan; een totale verduistering duurt dus maximaal iets meer dan 100 minuten. De lengte is niet constant, want maar al te vaak staat de Maan aan de boven- of onderrand van de umbra en dan is de verduistering meestal niet zo lang om van te genieten. Natuurlijk is de gedeeltelijke fase ook interessant, maar de echte betovering komt van de totaliteit.

Deze betovering hebben we te danken aan de aarde, want met haar hulp verschijnt de maan niet zwart, verduisterd en dus oninteressant, maar vaak bruinachtig of roestrood. De reden ligt in het patroon van hoe de atmosfeer van onze aarde ons zonlicht breekt. Terwijl het blauwe deel van het licht in de atmosfeer wordt verstrooid, breekt de atmosfeer het rode deel van het licht. Dit is precies wat we zien op de totaal verduisterde maan. Een echt ongewoon fascinerend fenomeen!

Maar maansverduisteringen gebeuren niet elk jaar. Vaak moeten we het zelfs stellen zonder een totale maansverduistering en krijgen we alleen gedeeltelijke verduisteringen voorgeschoteld. Dit is het geval wanneer onze volle maan niet precies en niet in de onmiddellijke nabijheid van de knooppunten staat, maar op ongeveer 4° tot 9° afstand. Dan valt de maan slechts in een deel van de schaduw van de aarde. Al ziet het er niet zo spectaculair uit als een totale verduistering, ook dit type is zeer de moeite waard.

Als de maan nog verder van het knooppunt verwijderd is, d.w.z. meer dan 9°, vangt de maan niet langer de umbra, maar alleen de penumbra, die zich als een "fakkelkegel" in de ruimte uitstrekt. Als de helderheid van de maan tijdens een totale maansverduistering slechts ongeveer 2 magnitudes is, zult u een penumbrale verduistering nauwelijks opmerken, hoogstens als u goed oplet. Een penumbrale eclips is daarom niet erg boeiend.

In principe zijn er verschillende contactpunten die tijdens de maansverduistering steeds een nieuwe fase inluiden of beëindigen. Deze zijn:

• Intrede in de penumbra
• Intrede in de umbra
• Begin van de totaliteit
• Einde van de totaliteit
• Uittreding uit de umbra
• Uittreding uit de penumbra

Zoals reeds gezegd, zijn de fasen van de penumbra niet bijzonder aantrekkelijk om waar te nemen. Het wordt pas interessant vanaf het moment van intrede in de umbra. U moet zich de umbra voorstellen als relatief diffuus en niet scherp begrensd, omdat de schaduw als het ware het beeld is van de aardatmosfeer, die ook niet scherp begrensd is. Hier is het raadzaam uw camera alvast uit te pakken en de maan te fotograferen met een telelens of met een telescoop. Als u een digitale reflexcamera gebruikt, krijgt u de maan op een brandpuntsafstand van ongeveer 1200 mm zo goed als formatvullend op de chip. Gebruikt u echter een webcam of een van de vergelijkbare camera's met de veel kleinere chips, dan is het raadzaam een veel kleinere brandpuntsafstand van ongeveer 280 mm te kiezen.

Spannend wordt het tijdens de totale fase, want de roodachtige kleur van de maan hoeft niet altijd hetzelfde te zijn, maar kan ook heel anders uitpakken. Dat komt door de atmosfeer van de aarde, want zoals gezegd wordt het rode, langgolvige licht verstrooid door de luchtmoleculen. Aan de kleur kan men ongeveer herkennen of de atmosfeer van de aarde al dan niet vervuild is. Na grote vulkaanuitbarstingen, bijvoorbeeld, kan een maansverduistering er heel donkerrood of zelfs bruinachtig uitzien. Dit is een interessant verschijnsel dat een waarnemer kan proberen te evalueren. Volgens de astronoom A. Danjon bestaat er een schaal waarmee de intensiteit van de kleuring van de eclips wordt vastgelegd.

• L0 = zeer donkere verduistering (Maan zeer grijs, bijna niet waar te nemen)
• L1 = donkere verduistering (Maan eerder bruin dan rood, amper details zichtbaar)
• L2 = roestrode verduistering (Maan met donker midden en lichtere rand)
• L3 = Steenrode verduistering (maan helderder dan bij L2, ditmaal met een bijna geelachtige rand)
• L4 = koperrood (zeer heldere maansverduistering, soms oranje lijkend, vaak is een blauwachtige zoom te zien aan de rand)

Bovendien kan het interessant zijn om de helderheid van de maan tijdens de verduistering te bepalen. Dit kan vrij gemakkelijk worden gedaan door gewoon een verrekijker te gebruiken en de helderheid te schatten. Hiervoor kijkt u niet normaal naar de maan, maar kijkt u omgekeerd in de verrekijker, d.w.z. met uw ogen in de lensopeningen. Zo wordt de maan visueel extreem verkleind weergegeven, wat het inschatten van de helderheid zeer gemakkelijk maakt, omdat de maan op deze manier tot ongeveer 180" wordt verkleind (afhankelijk van de brandpuntsafstand van het oculair). Hiertoe hoeft u alleen maar de schijnbare magnituden van verschillende sterren op te vragen die tijdens de maansverduistering aan de hemel staan.

Een aspect van verduisteringen dat vaak in jaarboeken staat is de grootte van de verduistering. Dit geeft aan hoe diep de maan in de aardschaduw staat. Als de magnitude 1 is, hebben we een totale maansverduistering. Is de magnitude daarentegen minder dan 1, bijvoorbeeld 0,9 of 0,7, dan is er slechts sprake van een gedeeltelijke maansverduistering.

Soms kan de magnitude echter ook als 1,8 worden aangegeven. In dit geval heeft de maan een voltreffer gemaakt en beweegt ze precies door het centrum van de umbra. Aangezien de umbra rond is, kan men zich voorstellen dat de lengte van de totale fase ook afhangt van de positie van de maan ten opzichte van de umbra. De maximale duur is hier 1 ¾ uur.

De volle maan is zelden het onderwerp van astrofotografie, omdat interessante structuren het best kunnen worden waargenomen op de grens van licht en schaduw.

De grote uitzondering zijn maansverduisteringen. In de regel worden hier kleurencamera's gebruikt om het prachtige kleurenspel te kunnen vastleggen.

Een 1,25 inch camera-adapter is nodig om een reflectorcamera op de telescoop aan te sluiten. Deze kan aan de voorkant worden vastgeschroefd. Voor de maansverduistering is alleen het voorste gedeelte in combinatie met een T-ring nodig. De brandpuntsafstand van de telescoop mag niet groter zijn dan 2000 millimeter.