Sonnenfinsternis: Simulation mit einer Bürolampe und der zur Faust geballten Hand
| Autoren: | |
| Publikation: | 22.9.2005 |
| Lernstufe: | 3 |
| Übersicht: | Mit Hilfe einer schwenkbaren Bürolampe (oder einer Taschenlampe) und der zur Faust geballten Hand werden die bei einer totalen bzw. partiellen Sonnenfinsternis auftauchenden Phänomene nachgestellt und vorausgesagt. |
| Material: | Schwenkbare Bürolampe (oder Taschenlampe) |
| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Wie entsteht eine Finsternis?
Das Schauspiel einer Finsternis – ob Mond- oder Sonnenfinsternis – begeistert nicht nur Astronomen. Um das beeindruckende Ereignis einer vollständigen Sonnenfinsternis zu beobachten, das nur von bestimmten Orten der Erde aus zu sehen ist, machen sich viele Sofi-Fans auf die Reise.
Aber was ist eine Finsternis genau? Die Antwort ist eigentlich ganz einfach. Damit eine Finsternis eines Gestirns (Mond, Sonne, ...) stattfindet, d. h. damit der Eindruck erweckt wird, dass Mond oder Sonne mehr oder weniger dunkel werden, ja sogar verschwinden, sind drei "Teilnehmer" nötig, die miteinander Verstecken spielen. Um das zu verdeutlichen, braucht man eine Lichtquelle und zwei Gegenstände, die alle drei auf einer Linie liegen, so dass einer der Gegenstände sich zwischen dem anderen Gegenstand und der Lichtquelle befindet.
Abb. 1: Wie entsteht eine Finsternis?
Wie Abb. 1 zeigt, gibt es in diesem Fall zwei Möglichkeiten. Wenn es sich bei den drei Teilnehmern um Sonne, Erde und Mond handelt, erlebt ein Beobachter auf der Erde (Fall A) eine Mondfinsternis: Der Mond, der hinter unserem Planeten "versteckt" ist, wird nicht mehr von den Sonnenstrahlen beschienen.
Im Fall B erlebt der Beobachter eine Sonnenfinsternis: Von der Sonne, die vom Mond "versteckt" – oder besser gesagt: verdeckt – wird, ist nur noch die Korona zu sehen. An dieser Stelle sei daran erinnert, dass eine Sonnenfinsternis nur aufgrund eines bemerkenswerten Zufalls zu beobachten ist: Von der Erde aus gesehen sind Sonne und Mond fast gleich groß ... Warum? Weil der Mond, dessen Durchmesser in Wirklichkeit 4000 Mal kleiner als derjenige der Sonne ist, gleichzeitig 400 Mal näher an der Erde ist!
Totale Finsternis einer Lampe
Für die Simulation einer totalen Sonnenfinsternis setzt sich die Versuchsperson in einem abgedunkelten Zimmer vor eine nicht zu starke Lichtquelle (Bürolampe oder Taschenlampe). Die Lampe stellt die Sonne dar; der Kopf der Versuchsperson ist die Erde, ihr Auge ein sich auf der Erde befindlicher Beobachter, und ihre zur Faust geballte rechte Hand der Mond.
Abb. 2: Unterschied zwischen totaler und partieller Sonnenfinsternis
Die Versuchsperson blickt Richtung Lampe. Sie sitzt so, dass ihr Gesicht auf der gleichen Höhe ist wie die Lampe. Nun hebt sie langsam ihre rechte Faust nach oben und bewegt sie nach links, bis sie den Rand der Lampe zu berühren scheint. Die Faust ist jetzt nicht mehr beleuchtet – es ist Neumond. Dann schließt die Versuchsperson das linke Auge und lässt ihre Faust langsam vor der Lampe vorbeiziehen. Sobald die Lampe für ihr rechtes Auge völlig verdeckt ist, hat man eine totale Finsternis der Lampe realisiert. Dies entspricht der Simulation einer totaler Sonnenfinsternis.
Möglicherweise sieht die Versuchsperson trotzdem noch etwas Licht um ihre Faust herum. Es handelt sich dabei um die "Korona der Lampe", die in den wenigen Minuten während einer totalen Finsternis sichtbar wird. Wenn der Rand der Lampe und die hervorstehenden Mittelhandknochen ihrer Faust auf gleicher Höhe sind, sieht die Versuchsperson, wie das Licht zwischen den von den Gelenken gebildeten Höckern durchscheint. Das Gleiche geschieht mit den an der Mondperipherie gelegenen Gebirgen. In den Tälern zwischen den Mondbergen erscheinen sehr helle Lichtflecken: die "Baily'schen Perlen".
Abb. 3: Sonnenkorona (links) und Baily'sche Perlen (rechts) bei einer totalen Sonnenfinsternis (Quelle: NASA)
Totale Finsternis hier – partielle Finsternis dort
Abb. 4: Eine totale Finsternis ist an anderen Orten als partielle Finsternis sichtbar.
Die Versuchsperson nimmt nun einen Handspiegel in die linke Hand und wiederholt die Simulation der von ihrem rechten Auge gesehenen totalen "Sonnenfinsternis". Sie blickt in den Spiegel: Der von ihrer Faust geworfene Schatten befindet sich genau auf ihrem geöffneten Auge (falls er ihr geschlossenes linkes Auge berührt, verändert sie die Stellung der Faust oder reduziert den Umfang des Schattens, indem sie die Faust näher zu ihrem Gesicht bewegt). Die Versuchsperson behält ihre Haltung bei, schließt jedoch jetzt das rechte Auge und öffnet ihr linkes Auge. Dieses Auge sieht nun die Lampe unverdeckt und sieht keine Finsternis.
Dadurch wird deutlich, dass im Gegensatz zu einer Mondfinsternis die Sonnenfinsternis nur von einer bestimmten, nicht sehr ausgedehnten Stelle aus (hier: das rechte Auge) erkennbar ist. Diese Stelle entspricht der Fläche, die der Kegel des Mondschattens auf der Erde bildet. Diese Fläche ist leicht elliptisch und nie größer als 270 Kilometer im Durchmesser.
Partielle Finsternis einer Lampe
Nun soll eine partielle Finsternis simuliert werden. Das weiterhin geschlossene linke Auge der Versuchsperson sieht im Spiegel, wie der Schatten ihrer Faust ihr rechtes, geschlossenes Auge bedeckt. Sie bewegt nun die Faust langsam nach links, so dass diese die Lampe teilweise verdeckt. Wenn die Versuchsperson in den Spiegel blickt, erkennt sie, dass der Schatten der Faust jetzt zum Teil ihr linkes Auge bedeckt. Die Pupille befindet sich im Grenzbereich, d. h. im Halbschatten ihrer Faust. Dies zeigt, dass ein Beobachter auf der Erde eine partielle Sonnenfinsternis erleben kann, falls er sich im Halbschatten des Mondes befindet.
Der Halbschatten, der den eigentlichen Schattenkegel umgibt, ist sehr ausgedehnt, er hat einen mittleren Durchmesser von 7000 Kilometer! Weil diese Zone – die die Zone der totalen Finsternis stets begleitet – über eine große Oberfläche am Boden "hinwegfegt", ist verständlich, warum an einem gegebenen Ort häufiger partielle Finsternisse zu beobachten sind als totale Finsternisse.
Es kann auch geschehen, dass der Mond etwas zu hoch oder zu tief an der Sonne vorbeizieht, so dass die Spitze des Schattenkegels die Erde nicht streift. Auf der Erde befindet sich dann kein Gebiet mit totaler Finsternis, sondern nur eine große Halbschattenzone. Eine partielle Finsternis ist natürlich weitaus weniger eindrucksvoll als eine totale Finsternis, vor allem dann, wenn die Sonne vom Mond nur wenig verdeckt wird, also lediglich etwas "angefressen" erscheint. Dennoch können mit diesem Phänomen äußerst interessante Versuche und Beobachtungen durchgeführt werden.
Da die Bahn der Erde um die Sonne leicht elliptisch ist, kann es schließlich auch geschehen, dass der Mond – obwohl er mit Erde und Sonne auf einer Linie liegt – etwas zu weit von der Erde entfernt vorbeizieht. Unser Planet wird dann nur vom Kegel seines Halbschattens berührt. Der scheinbare Durchmesser der Mondscheibe ist in diesem Fall etwas kleiner als derjenige der Sonne, deren Rand in Form eines Rings sichtbar bleibt. Es handelt sich hierbei um eine ringförmige Finsternis, die ebenfalls sehr selten ist.
Letzte Aktualisierung: 29.11.2023
