Wieso sind Sonnen- und Mondfinsternis nicht jeden Monat?
Die frage steht auf einem Physikhausaufgabenblatt, und ich weiß einfach nicht weiter.
8 Antworten
Diese Zeichnung... http://www.cnyo.org/wp-content/uploads/2014/04/2014april10_eclipses_and_planes.jpg ...zeigt den Grund, der ja schon beschrieben wurde: Erdbahn- und Mondbahnebene sind gegeneinander geneigt.
Zeigt die Schnittlinie der beiden Ebenen gerade auf die Sonne, dann ist die Situation günstig (favorable) für das Auftreten einer Finsternis, andernfalls ist sie ungünstig (unfavorable).
Schaut man sich die Zeichnung an, dann kann man auf die Idee kommen, daß sich die Finsternisse in bestimmten Monaten häufen und in anderen Monaten selten sein müßten. Schaut man aber in eine Liste von Finsternissen der letzten Jahrzehnte, dann sieht man, daß das nicht so ist. Die Finsternisse sind in allen Monaten etwa gleich häufig. Der Grund dafür ist der: Die Mondbahnebene bleibt nicht konstant in dieselbe Richtung gekippt, sondern ihre Kipprichtung dreht sich (Präzession) und läuft einmal in 18,61 Jahren im Kreis herum. Darum treten Finsternisse auf die Dauer zu allen Jahrszeiten gleich häufig auf.
1996 habe ich für eine Astronomie-Vereinszeitschrift einen Artikel zum Thema Finsternisse geschrieben. Wurde hier vor Jahren auch schon mal veröffentlicht :-) Da der Artikel zu lang ist, bringe ich ihn in 2 Teilen. Entschuldige bitte die unnötigen Trennstriche. Ich entferne sie nicht. In Teil 2 steht dann die genaue Antwort auf Deine spezielle Frage.
(ANFANG TEIL 1 VON 2)
Grundlagen über Sonnenfinsternisse Eine Sonnenfinsternis ent-steht, wenn die Sonne, der Mond und die Erde im Raum eine Linie bilden. Von der Erde aus gesehen schiebt sich der Mond vor die Sonne. Dies kann nur in der Neumondphase erfolgen. Genau-so kann eine Mondfinsternis nur bei Vollmond stattfinden, wo sich die Erde zwischen Mond und Sonne befindet um ihren Schatten auf unseren Trabanten zu werfen. Durch einen Zufall der Natur sind die Größenverhältnisse so, daß die Sonne ungefähr den vierhundertfachen Durchmesser des Mondes hat. Allerdings ist die Sonne auch ungefähr vierhun-dertmal weiter von der Erde entfernt als der Mond, weshalb uns beide Himmelskörper in einem Winkel von etwa einem halben Grad erscheinen. Diese scheinbare Größe ist allerdings auch Schwankungen unterworfen. So kreist die Erde im Laufe eines Jahres nicht in einer exakten Kreisbahn um die Sonne sondern in einer leichten Ellipse, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht. Dadurch schwankt die Entfernung der Erde zur Sonne etwas, was natürlich auch die scheinbare Größe der Sonne beeinflußt. Diese Schwankungen sind allerdings relativ gering (maximale Differenz = 1’04“). Der Mond kreist wiederum seinerseits um die Erde und schert sich auch nicht um eine korrekte Kreisbahn. Die Ellipse die der Mond ausführt ist relativ gesehen mehr „gedrückt“ als die Ellipse der Erde um die Sonne. Dadurch ergeben sich ebenfalls Entfer-nungsunterschiede zur Erde, die allerdings bei der scheinbaren Größe stärker ins Gewicht fallen (maximale Differenz = 4’18“). Befinden wir uns z.B. in einer Sonnenferne (Aphel) und ande-rerseits in einer Mondnähe (Peri-gäum) so ist der Mond scheinbar deutlich größer als die Sonne (Mond = 33’32“, Sonne = 31’28“). Kehren sich die Verhält-nisse um und haben wir eine Sonnennähe (Perihel) und ande-rerseits Mondferne (Apogäum), so ist der Mond scheinbar deut-lich kleiner als die Sonne (Mond = 29’14“, Sonne = 32’28“). Wären die realen Größen von Mond und Sonne identisch, so würde der Mond einen zylinder-förmigen Schatten in den Welt-raum werfen. Da die Sonne in Wirklichkeit aber viel größer als der Mond ist, ist der Schattenbe-reich des Mondes, den kein Licht-strahl der Sonne direkt erreicht, spitz zulaufend und kegelförmig. Diesen Bereich nennt man Kern-schatten. Der Bereich der nur teilweise vom Mond bedeckt wird und von einem Teil der Sonnen-strahlen durchquert wird, nennt man Halbschatten. Dieser Bereich läuft vom Mond aus gesehen trichterförmig auseinander (was einen umgekehrten Kegelstumpf entspricht). Sonnenfinsternisse, bei denen die Achse des Mondschattens die Erdoberfläche kreuzen, nennt man zentrale Finsternisse. Ob es hierbei zu einer totalen oder ringförmigen Sonnenfinsternis kommt, hängt von den scheinba-ren Durchmessern von Sonne und Mond ab. Wie entsteht eine Sonnenfinsternis? Aus all diesen Verhältnissen ergeben sich 3 verschiede Arten von Sonnenfinsternissen:
Teilweise (partielle) Sonnenfinsternis: Diese Finsternisse entstehen, wenn der Beobachter sich im Halbschatten des Mondes befindet. Der Durchmesser des Halbschattenge-bietes kann bis zu 7000 km betra-gen. Berührt der Kernschattenke-gel des Mondes an keiner Stelle die Erde sondern streicht knapp an unserem Globus vorbei, dann ist von keinem Punkt der Erde aus eine totale oder ringförmige Sonnenfinsternis zu beobachten. Die aktuelle Finsternis am 12. Oktober ist hier einzuordnen.
Vollständige (totale) Sonnenfinsternis: Diese Finsternisse sind nur beobachtbar, wenn man sich im Kernschatten-bereich des Mondes befindet. Es handelt sich also um eine zentrale Finsternis. Der Winkeldurchmes-ser des Mondes kann günstigsten-falls 2’04“ größer erscheinen als der der Sonne. Der Durchmesser des Kernschattengebietes auf der Erde kann bis zu 273 km betra-gen. Entsprechend schmal ist auch der geographische Bereich, der vom Kernschatten des Mon-des überstreift wird. Dies ist auch der Grund dafür, daß totale Son-nenfinsternisse an einem be-stimmten Punkt der Erde selten zu sehen sind. In der Zentrallinie des Schattenbereiches kann eine totale Sonnenfinsternis höchstens 7 Minuten dauern.
(ENDE TEIL 1 VON 2)
Hallo,
das liegt einfach daran, daß die Mondbahn gegenüber der Ekliptik (der Bahn, die die Sonne im Laufe des Jahres vor dem Hintergrund der Fixsterne beschreibt) um etwa 5° geneigt ist. Der Mond befindet sich also meistens oberhalb oder unterhalb dieser Sonnenbahn, die er während eines Umlaufs um die Erde zweimal kreuzt. Die Stellen, an den sich Sonnen- und Mondbahn kreuzen, werden Knoten oder auch Drachenpunkte genannt. Nur wenn sich der Mond zur Zeit des Neumonds an einem dieser Punkte befindet, kann er die Sonne bedecken - steht er also von uns aus gesehen, genau vor der Sonne und nicht oberhalb oder unterhalb von ihr.
Herzliche Grüße,
Willy
(ANFANG TEIL 3 VON 3 - SORRY SIND SOGAR DREI TEILE)
Da jedoch wie vorhin ange-deutet ein gewisser Spielraum existiert und die Syzygien nicht 100%tig mit den Knoten koinzi-dieren müssen, ist ein relativ großer Spielraum in der ekliptika-len Länge vorhanden. Deshalb tritt nach einer Sonnenfinsternis häufig vierzehn Tage später eine Mondfinsternis ein oder umge-kehrt, nach einer Mondfinsternis folgt 14 Tage später eine Sonnen-finsternis. So geschehen auch bei unserer aktuellen Sonnefinsternis am 12. Oktober 1996. 2 Wochen zuvor fand am 27. September 1996 eine Mondfinsternis statt.In Ausnahmefällen können sogar drei Finsternisse aufeinan-der folgen (global gesehen). Sonnen-, Mond-, Sonnenfinster-nis. Die Kombination Mond-, Sonnen-, Mondfinsternis kann hingegen nie auftreten, da die Randbedingungen für Mondfins-ternisse enger sind.
Häufigkeit von Finsternissen
Global betrachtet finden Mondfinsternisse (ohne reine Halbschattenfinsternisse welche kaum beobachtbar sind), seltener statt als Sonnenfinsternisse. In unserem Jahrhundert zählt man 228 Sonnenfinsternisse zu 147 Mondfinsternisse. In einem Zeit-raum von fast 3400 Jahren ereig-nen sich ca. 8000 Sonnen- aber nur 5200 Mondfinsternisse. Daß man viel häufiger Mondfinster-nisse als Sonnenfinsternisse beobachten kann liegt an der Tatsache, daß Mondfinsternisse von der gesamten Bevölkerung auf der Nachtseite der Erde beob-achtbar sind. Da die Erde wäh-rend der Dauer einer Mondfins-ternis weiter rotiert, ist das Ereig-nis sogar von über 50% der Erd-oberfläche aus sichtbar. Sonnen-finsternisse sind hingegen nur in einem geographisch eng begrenz-tem Gebiet sichtbar, welches vom Mondschatten getroffen wird.Das häufigere Vorkommen von Sonnenfinsternissen im Ver-gleich zu Mondfinsternissen ist aus geometrischen Verhältnissen leicht erklärbar (siehe Abbil-dung). Maßgebend sind die Au-ßentangenten an Sonne und Erde. Da die Erde wesentlich kleiner ist als die Sonne, treffen sich die Tangenten im Punkt S. Dieser Punkt ist gleichzeitig der Kern-schattenkegel der Erde. Er liegt im Mittel etwa 1,4 Millionen km vom Erdmittelpunkt entfernt in der Ekliptikebene. In Vollmond-position hat der von den Außen-tangenten gebildete Kegel einen Durchmesser C-D von ca. 10.000 km. In Neumondposition hat der von den Außentangenten gebilde-te Kegel jedoch einen Durchmes-ser A-B von ca. 17.500 km. Da der Mond in Neumondposition einen ca. 75% größeren Spiel-raum hat, sind die Bedingungen für Sonnenfinsternisse wesentlich weiter gefasst als die für Mond-finsternisse. Die Möglichkeit des größeren ekliptikalen Abstandes folgert, daß die Knotenpunkte ebenfalls weiter von der Neu-mondposition entfernt sein kön-nen, als dies bei der Neumondpo-sition der Fall ist, um überhaupt eine Finsternis zu erhalten.Eine Sonnenfinsternis tritt auf alle Fälle ein, wenn der Neumond weniger als 15º,4 ekliptikaler Länge von einem seiner Knoten entfernt ist. Bis 18º,4 kann eine Sonnenfinsternis auftreten, außer-halb dieses Bereiches nicht mehr.Eine Mondfinsternis tritt hin-gegen auf alle Fälle nur dann ein, wenn der Vollmond weniger als 9º,5 ekliptikaler Länge von einem seiner Knoten entfernt ist. Bis 12º,1 kann eine partielle Mond-finsternis auftreten, außerhalb dieses Bereiches nicht mehr.
(ENDE TEIL 3 VON 3)
Liebe Grüße
Valentin Batlle Heger
Schau dir ein Planetenmodel an oder bastle eins selbst - das hilft dir dabei zu verstehen wie es überhaupt zu einer Sonnen/Mondfinsternis kommt und auch warum sie so selten eintreten.
Stichwörter: Tag/Nachtwechsel Erde, Mondrhytmus, Umlaufbahnen/Abstand der Planeten zur Sonne
Für das bessere Verständnis solcher Fragen helfen auch Sendungen wie "Wissen mach Ah" - anschaulich erklärt. hier mal ein Youtubelink: https://www.youtube.com/watch?v=SjEP_TEC-U4