Entstehung und Verlauf einer Mondfinsternis

Die Entstehung

Mondﬁnsternisse sind 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 Mondﬁnsternisse kann man pro Jahr beobachten. Sonnenﬁnsternisse da-gegen könnten bis zu fünf mal im Jahr stattﬁnden.

Wie kommt es dann, dass Sonnenﬁnsternisse viel seltener von einer bestimmten Person gesichtet werden, als Mondﬁnsternisse?Das ist eine berechtige Frage und deren Beantwortung ganz simpel: Während man Mondﬁnsternisse auf der gesamten Nachtseite der Erde verfolgen kann, ist eine totale Sonnenﬁnsternis nur sehr lokal begrenzt, denn der Bereich auf dem man die Verﬁnsterung sieht, ist vielleicht nur 100 Kilometer in der Breite. Heutzutage ist eine Mondﬁnsternis nur ein Ereignis von bedingtem wissenschaftlichem Wert, viel größer ist es, sich der Faszination dieses Vor-gangs hinzugeben.

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, erst wenn sich der Vollmond zufällig nahe der Schnittlinie von Mondbahnebene und Erdbahnebene beﬁndet. Diesen Schnittpunkt nennt man auch Knotenpunkt, oder Drachenpunkte. 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 10000 Km. 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 unserer guten 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 (man kann es auch genau versuchen zu schätzen), 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:

1. Eintritt in den Halbschatten

2. Eintritt in den Kernschatten

3. Beginn der Totalität

4. Ende der Totalität

5. Austritt aus dem Kernschatten

6. Austritt aus dem Halbschatten

Wie schon erwähnt sind die Phasen des Halbschattens nicht besonders attraktiv zum 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 Format füllend 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. 0,9/0,7 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.

Wie fotografiere ich eine Mondfinsternis?

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

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

Eine Mondﬁnsternis lässt sich mit nahezu jeder Kamera fotograﬁeren. Digitalkameras sind dabei im Vorteil weil die Resultate direkt am Display überprüft werden können und sich so die Belichtungszeit leicht optimieren lässt.

Bei den alten chemischen Kameras wurden meist Belichtungsserien angefertigt in der Hoffnung, dass nach der Entwicklung zumindest einige brauchbare Bilder dabei sind. Ein Problem ist der extreme Helligkeitsunterschied innerhalb und außerhalb des Kernschattens, der den Faktor 1:1000 übersteigt.

Eine Mondﬁnsternis ist daher ein interessantes Ziel für die in den letzten Jahren populär gewordene HDR-Technologie. Dabei werden kurz und lang belichtete Bilder per Software kombiniert, so das ein großer Dynamikumfang erreicht werden kann.

Zum Anschluss von Spiegelreﬂexkameras am Teleskop wird ein Kameradapter 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 2m nicht übersteigen.

Jenseits von 2m kann der Mond nur noch im Ausschnitt abgebildet werden. Nicht nur mit einer Spiegelreﬂexkamera sondern auch mit einer einfachen Digiknipse lassen sich schöne Resultate erzielen.

Dazu wird die Kamera mit einem Universal-Digitalkamera-Adapter hinter dem Okular positioniert. Die Konstruktion erfordert etwas Übung und probieren. Am besten verwendet man ein Okular mit geringer Vergrößerung und zieht den Kamerazoom soweit an bis der Ausschnitt passt. Auch mit einer Webcam lässt sich die Mondﬁnsternis fotograﬁeren. Allerdings darf wegen des kleinen Chips die Brennweite 280mm nicht übersteigen.

Einige Kleinrefraktoren mit 66mm oder 80mm Öffnung haben Brennweiten die mit einem Reducer auf das passende Maß halbiert werden können. Gut wäre die Kombination der Webcam mit einem Teleobjektiv. Leider gibt es dazu im Handel keine Standardbauteile. Unser Servicetechniker kann Ihnen jedoch auf Wunsch passende Anschlüsseanfertigen.