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Mondfinsternis


Astronomie


Basiswissen


Eine Mondfinsternis entsteht dadadurch, dass der Mond durch den Schatten der Erde wandert. Wie das genau passiert ist hier anschaulich und Schritt-für-Schritt erklärt.

Ein Papp- oder auch ein Gedankenmodell für die Mondfinsternis


Die Anleitung auf dieser Seite kann man als Anleitung für das Basteln eines einfaches Modells nutzen, oder man nutzt sie einfach als Anleitung für ein reines Gedankenmodell. Wer einigermaßen gut mit dreidimensionalen inneren Bildern denken kann[1], braucht das Modell nicht wirklich zu Basteln.

1. Schritt: Sonne, Mond und Erde als Modell


Schneide aus einem Stück dünner Papper einen Kreis mit einem Durchmesser von etwa zwei Zentimetern aus. Wenn der Kreis etwa so groß ist wie der Nagel deines Daumens ist es gut. Schreibe ein große S für Sonne auf die Scheibe. Schneide dann eine zweite Kreisscheibe mit gleicher Größe aus und beschrifte sie mit einem große E für Erde. Die dritte Scheibe soll nur etwa den halben Durchmesser haben. Beschrift sie mit einem M für den Mond. Lege die Sonnenscheibe in die Mitte eines Tisches. Lege die Erdscheibe etwa zwanzig Zentimeter davon entfernt auf den Tisch. Zwanzig Zentimeter sind in etwa so viel wie eine große Spanne, also die Entfernung von Daumenspitze und Spitze des kleinen Fingers, wenn man die Finger möglichst weit abspreizt. Zeichne einen Kreis um die Sonne, sodass die Erde auf diesem Kreis um die Sonne wandern kann. Lege nun die Mondscheibe irgendwo in einer Entfernung von etwa zwei bis drei Zentimetern von der Erde hin. Zwei bis drei Zentimeter sind etwa so viel wie dreimal den Nagel des kleinen Fingers nebeneinander gelegt. Es kommt hier nicht auf die genauen Entfernungen an. Es genügt, wenn die Abstände in etwa sehr grob passen.

2. Schritt: der Schatten der Erde


Die Erde wandert in etwa auf einer kreisförmigen Bahn um die Sonne. Für einen Weg einmal ganz um die Sonne benötigt die Erde ziemlich genau ein Jahr. Abgesehen von den Lichtern der menschlichen Zivilisation ist die Erde aber an sich eine dunkle Kugel im Weltraum. Die Sonne hingegen strahlt ständig und in alle Richtungen Licht aus. Wo das Licht von der Sonne dann auf die Erde trifft, wird es von der Erde geschluckt (absorbiert) oder wieder in den Weltraum zurückgestrahlt (reflektiert). Von der Sonne aus gesehen auf der Rückseite der Erde ist es daher dunkel, Dort kann kein Licht von der Sonne hingelangen. Dieser von der Erde verdunkelte Bereich ist der Schatten der Erde, kurz auch nur Erdschatten genannt. Mache dir deutlich, wo im Modell mit den drei Kreisscheiben der Erdschatten liegt.

3. Schritt: der Mond im Schatten der Erde


Der Mond ist sehr viel kleiner als die Erde und er ist sehr viel näher an der Erde als die Sonne. Wie die Erde auf einer kreisähnlichen Bahn um die Sonne wandert, so wandert auch der Mond auf einer kreisähnlichen Bahn um die Erde. Stelle diese Bewegung im Modell nach. Um den bloßen Effekt einer Mondfinsternis zu verstehen, ist es nicht wichtig, in welche Richtung man den Mond bewegt. Im Uhrzeigersinn, oder gegen den Uhrzeigersinn ist beides gut. Lee den Mond so auf einen Punkt seiner Kreisbahn um die Erde, dass er genau im Schatten der Erde liegt. Wenn man dann von der Erde aus auf den Mond blickt, wird man ihn nicht sehen, da kein Sonnenlicht auf ihn fallen kann.

4. Schritt: wann gibt es eine Mondfinsternis


Die Zeit, die der Mond für einen Umlauf um die Erde benötigt nennt man einen Monat. Lasse die Erde an einer Stelle stehen und bewege dann den Mond auf seiner Kreisbahn um die Erde. Müsste dem jetzigen Modell zufolge der Mond nicht genau einmal im Monat in eine Finsternis geraten? Immer, wenn er genau auf der anderen Seite von der Erde steht wie die Sonne, wen also die Erde genau zwischen Sonne und Mond steht, müsste es eine Mondfinsternis geben. Das folgt aus dem jetzigen Modell. Es entspricht aber nicht der Wirklichkeit. Mondfinsternisse sind ein eher sehr seltenes Ereignis. Warum?

5. Schritt: die Neigung der Bahnebene des Mondes


Wenn man Sonne, Erde und Mond alle auf einer Tischfläche nachstellt, liegen die drei Himmelskörper in diesem Modell in einer gemeinsamen Ebene. Die Tischfläche ist diese gemeinsame Ebene. Damit müsste es im jetzigen Modell jeden Monat eine Mondfinsternis geben. Dass es eine Mondfinsternis tatsächlich aber nur sehr selten und zu schwer vorhersagbaren Zeiten gibt, kann man dann erklärt, wenn die Kreisbahn des Mondes um die Erde nicht mehr in der Tischebene liegt. Tatsächlich müsste die Bahn des Mondes um die Erde aber um etwa 5,2° gegenüber der Tischebene geneigt sein. Stelle dir die Erde als Kugel vor. Um diese Erde kannst du die die Mondbahn ähnlich wie die Ringe des Saturn vorstellen. Diese Ringe liegen nicht in der Tischebene sondern sind etwas zu ihr geneigt. Lasse jetzt gedanklich die Erde um die Sonne wandern (einmal pro Jahr) und den Mond um die Erste (einmal pro Monat). Wenn der Mond so um die Erde wandert, dann wird es nur noch sehr selten Momente gegeben, zu denen er in den Erdschatten eintritt. Siehe auch Bahnneigung ↗

6. Schritt: die Resthelligkeit


Nach unserem jetzigen Modell müsste der Mond in einem totalen Schatten der Erde liegen. Kein Licht der Sonne könnte ihn erreichen. Tatsächlich aber ist er auch bei einer totalen Mondfinsternis, wenn er geometrisch ganz im Schatten der Erde liegen müsste, nicht ganz dunkel. Man kann ihn immer mit einer kleinen Resthelligkeit sehen. Das lässt sich erklären, wenn man die wahren Größen und Entfernungen auch im Modell richtig nachstellt. Tatsächlich hat die Sonne den hundertfachen Durchmesser der Erde. Das verbunden mit den wahren astronomischen Abständen führt dazu, dass immer eine kleine Menge Licht von der Sonne auf den Mond fällt. Wie das genau im Detail zustande kommt ist hier aber nicht mehr erklärt.

Fußnoten