Monat: Oktober 2024

Frag, und es wird Tag – Alles rund um die Mondbahn


Meine lieben,
Es wird langsam aufregend. Dies hier ist der Artikel mit der Nummer 298, ja in Worten zweihundertachtundneunzig. Das bedeutet, dass wir bald miteinander feiern werden. Lasst euch überraschen. Ich habe mir etwas schönes und ganz besonderes für euch überlegt. Und dann startet nach der Dreihundert ja auch schon wieder unser Blindnerd-Adventskalender 2024. Darauf freue ich mich auch schon sehr.
Aber nun zum heutigen Thema:

ihr seht es schon. Es wurde weiter zum Mond gefragt. Es sind eigentlich mehrere Fragen gleichzeitig, die ich aber in einem Aufwasch beantworten werde.
Heute geht es rund um die Mondbahn und deren Konsequenzen.
Diese ganzen Drehungen, Bahnen, etc. können einen ganz schön verwirren, weil das ja irgendwie alles gleichzeitig und überlappend passiert. Da steigen auch gut sehende Menschen mal aus. Trotzdem. Versuchen wir mal Ordnung in den Wirbel zu bringen.
Fangen wir mal hinten an.

Es spielen mit

Planeten, Monde, Sterne.

  • Was ist ein Planet?
    diese Frage ist gar nicht so leicht zu beantworten, denn es gibt da auch noch Zwergplaneten und Asteroiden. Nur so viel. Eine neue Definition, was denn ein Planet sei, hat 2006 dafür gesorgt, dass Pluto jetzt nur noch als Zwergplanet mitmachen darf.
    Die genaue Definition findet ihr in Der Planet, der keiner mehr sein darf.

    Für uns ist heute nur eine Eigenschaft wichtig. Planeten kreisen durch die Gravitation ihrer Sterne gehalten, um diese. Desto näher ein Planet an seinem Stern ist, desto schneller muss der Planet diesen umkreisen, wenn er nicht hinein fallen soll. Alle Planeten umkreisen ihre Sterne auf elliptischen Bahnen. (Keplersche Gesetze)

  • Ein Trabant, oder wie wir sagen, ein Mond ist ein Himmelskörper, der einen Planeten umkreist, der, wieerum gemeinsam mit seinem oder seinen Monden einen Stern umkreist.
    Ob es Monde von Monden gibt, ist nicht ganz klar. Es wäre theoretisch möglich, wird aber leicht chaotisch bei sich so vielen anziehenden und umkreisenden Körpern.

    Merkur, und Venus haben keine Monde, die Erde einen, der Mars zwei und die anderen Planeten viele.
    Wer mal eine spannende Geschichte über die Entdeckung von Monden lesen möchte, findet Befriedigung in
    Theater und Schauspiel am Himmel.

Der Weg

Und jetzt stellt sich noch die Frage, wie Monde ihre Planeten umkreisen. Verläuft deren Bahn eher in der Ebene, in welcher sich der Planet um seinen Stern bewegt, oder bewegt sich der Mond eher am Äquator seines Planeten entlang, auch dann, wenn die Drehachse des Planeten nicht senkrecht zu seiner Ekliptik steht?
Die Antwort ist, sowohl als auch. Der Erdmond bewegt sich nicht entlang des Erdäquators, sondern eher in der Ebene, in welcher die Erde um die Sonne läuft. Eher deshalb, weil die Ebene der Mondbahn um etwa um 5 Grad gegen die Ebene der Erdbahn gekippt ist. Das bedeutet, dass der Mond einen halben Monat lang etwas oberhalb der Erdbahn und während der zweiten Hälfte unterhalb dieses quasi Tellers seine Bahn zieht. Es gibt also zwei Schnittpunkte von Mond- und Erdbahn. Und jetzt kommt es noch schlimmer. Der Mond-Teller auf dessen Rand der Mond entlang läuft, dreht sich mit der Zeit, so dass sich diese Schnittpunkte gegen den Sternenhimmel mit der Zeit verschieben. Das ist ganz wichtig, wenn man Sonnen- und Mondfinsternisse berechnen möchte. Diese finden nämlich tatsächlich nur dann statt, wenn Sonne, Erde und Mond auf einer Linie mit dem Schnittpunkt von Erde- und Mondbahn sich befinden.
Und nun fehlt nur noch eins:

Die Mondbahn um die Erde ist selbstverständlich wie alles, elliptisch.
Das bedeutet, dass der Mond manchmal der Erde etwas näher ist, und manchmal etwas ferner.
Das bewirkt eine scheinbare Größenveränderung des Mondes um etwa 13 %. Natürlich ist das mit bloßem Auge nicht sichtbar. Und dennoch nennen die Medien einen Vollmond, bei welchem der Mond erdnah ist, einen Supermond. Ich schrieb darüber in Was ist der Supermond.
Für uns ist der Super Neumond, also Neumond bei Erdnahem Mond wichtig super, wenn die Mondbahn genau zu diesem Zeitpunkt die Erdbahn schneidet. Dann haben wir nämlich garantiert eine totale Sonnenfinsternis. Jetzt muss man also nur noch zur rechten Zeit am rechten Ort sein, um das zu beobachten.
Über diesen Super-Neumond schrieb ich in Kinderfrage zum Supermond.

Je nach Kombination von Abstand Erde-Sonne und Abstand Erde-Mond schafft es der Mond tatsächlich nicht, die komplette Sonnenscheibe abzudecken. Der Mondschatten bohrt in dem Fall nur ein Loch in die sonne, was zu einer ringförmigen Finsternis führt.

Der Tänzer

Und eine Bewegung haben wir noch gar nicht betrachtet. Monde können sich natürlich außer um ihre Planeten auch um sich selbst drehen, wie das Planeten ebenfalls unabhängig davon tun, wie sie sich um ihre Sterne bewegen.
So gibt es dann vom Mond aus gesehen, einen Tag-Nacht-Rhythmus, einen Planetauf- und untergang. Und das zusätzlich zum Sonnenauf- und Sonnenuntergang, , da der Mond ja manchmal vor- und manchmal hinter seinem Planeten sich befindet.

Als der Mond vor 4,5 Milliarden Jahren entstand, war er mit Sicherheit näher an der Erde. Das bedeutete, dass die Monate damals kürzer waren. OK, die Erde drehte sich auch noch rascher um sich selbst, so dass auch die Tage und Nächte kürzer waren.
Mond und Erde bremsen sich gegenseitig ab. Die größte Bremswirkung ist, dass der Mond mit seiner Anziehungskraft zweimal täglich Ebbe und Flut verursacht. Die Anhebung des ganzen Meeres kostet Energie.
Die Tage auf Erden werden von da her langsam länger. Die Drehung des Mondes hat sich mittlerweile derart verlangsamt, dass er, wie man wissenschaftlich sagt, eine einfach gekoppelte Bewegung durchführt. Die Zeit einer Monddrehung um die eigene Achse entspricht bei dieser Art von Bewegung genau der Umlaufzeit um die Erde.
Die kontinuierliche gegenseitige Abbremsung führt neben der schrittweisen Verlängerung der Tage auch dazu, dass der Mond sich auf seiner Bahn verlangsamt, und dadurch sich pro Jahr um etwa vier Zentimeter von der Erde entfernt. Darum müssen wir uns aber keine Sorgen machen, denn bei einem derartigen Abstand von ungefähr 384000 Kilometern Abstand fallen 4 Centimeter pro Jahr nicht ins Gewicht.
Das Erde-Mond-System kommt dann zur Ruhe, wenn der Mond eine doppelt gekoppelte Bewegung mit der Erde eingegangen ist. Dann wird sich die Erde nicht mehr unter dem Mond hindurch drehen. Der Mond wird dann nur noch von ein und derselben Stelle auf der Erde zu sehen sein.

Und jetzt haben wir mehr als das Rüstzeug zusammen, was wir brauchen, um die Frage mit der „Dunklen Seite“ anzugehen.

Die dunkle Seite

Die Menschheit dürfte sehr bald bemerkt haben, dass der Mond sich uns immer gleich präsentiert. Seine Strukturen, z. B. das Mondgesicht, sind uns immer zugewandt. Wenn das so ist, dann kann das nur bedeuten, dass der Mond sich ein mal pro Umlauf um die Erde, ein mal pro Monat also, um sich selbst dreht. Drehte sich der Mond zwei mal pro Monat um sich selbst, dann bekämen wir auch mal seine Rückseite zu sehen. So aber, wendet er uns immer dieselbe Seite zu und entzieht die andere unserem Anblick.
Nur wenigen Menschen war es bisher vergönnt, einen Blick auf diese Mondrückseite zu werfen, und zwar genau denjenigen, die entweder auf dem Mond landeten, oder mindestens um ihn herum geflogen sind.
Und damit haben wir wieder eine eurer Fragen beantwortet. Die Rückseite des Mondest ist diejenige, welche von uns abgewendet ist.
Ist aber diese Rückseite auch die dunkle Seite des Mondes?
Hier muss man ein ganz klares „nein“ aussprechen. Dunkel wird eine Sache nicht dadurch, weil wir sie nicht sehen. Betrachten wir die Höhepunkte eines Mondumlaufes, Vollmond und Neumond, dann wird das sofort klar.
Voll ist der Mond dann, wenn er von der Sonne beschienen wird. Das passiert genau dann, wenn die Sonne ihn an der Erde vorbei anstrahlt. Wir erinnern uns, dass die Mondbahn etwas gekippt gegen die Erdbahn ist.
Wenn die Sonne also die Vorderseite des Mondes beleuchtet, dann sehen wir ihn als Vollmond. Und was passiert dann mit der Rückseite? Ganz genau. Sie liegt im dunkeln,
Bei Neumond ist es genau umgekehrt. Dann steht der Mond zwischen Erde und Sonne. Wir können ihn dann nicht sehen, weil die Sonne alles überstrahlt. Aber die Sonne knallt dann natürlich voll auf die uns immer abgewandte Seite. Somit gibt es also keine „Dark Side of the Moon“. Jede Seite des Mondes hat einmal pro Monat „Vollsonne“ und dazwischen verdeckt die Erde Teile der Mondscheibe. Stellt euch zwei runde Bierdeckel vor, die sich langsam übereinander hinweg schieben. Dann könnt ihr fühlen, wie sich die Tag-Nacht-Grenze, der Terminator langsam über die Mondscheibe bewegt.
Mit diesem Experiment könnt ihr dann auch begreifen, dass der Mond nicht so abnimmt, als würde man Stück für Stück von einer runden Pizza schneiden, bzw. diese bei zunehmendem Mond wieder zusammen zu setzen. So sieht also ein Dreiviertel-Mond nicht aus, wie eine Torte, bei welcher ein viertel schon verspeißt wurde, sondern eher wie eine Banane. Die bei zunehmendem Mond zur einen, und beim abnehmendem Mond zur anderen Seite hin gebogen ist.
Denkt an die Kreisscheiben. Gerade Menschen, die den Mond noch nie gesehen haben, stellen sich meist die falsche Analogie zum Kuchen vor.

Die Mondbanane

Mit er Mondbanane hat es eine seltsame Bewanntniss, nach welcher ich schon oft befragt wurde.
Je nach dem, wo man sich gerade auf der Erde befindet, z. B. im Urlaub weit im Süden, fällt dem aufmerksamen Urlauber oder Urlauberin auf, dass die Mondsichel eher liegend oder eher aufrecht steht.
Und ja, das stimmt. Wie die Mondsichel steht, ist ein perspektivisches Problem. Die Erdachse ist um etwa 23 Grad gegen die Ekliptik geneigt. Der Mond läuft nicht genau auf dem Äquator lang, und der Winkel ändert sich täglich durch die Mondphasen hindurch, und die Erde dreht sich pro Tag einmal unter dem Mond hindurch, und nicht zuletzt ist die Erde eine Kugel, so dass es einen Horizont gibt, hinter welchem der Mond auftauchen, bzw. verschwinden kann.
Dieses alles führt dazu, dass einem je nach Breitengrad, auf welchem man sich befindet und wo man gerade in der Mondphase sind, die Mondsichel etwas gekippter erscheint, als woanders. Das ist schwer in Worte zu kleiden. Dazu braucht es fast Bilder oder Modelle.
ChatGPT erklärt das ganz gut so:

Die Neigung der Mondsichel, die wir von der Erde aus sehen, variiert tatsächlich je nach Standort auf dem Globus. Das liegt an der Kombination von Erdrotation und der individuellen Position auf der Erde.

Hier sind die wichtigsten Faktoren:

  1. Erdkrümmung und Perspektive:
    Da die Erde eine Kugel ist, verändert sich der Blickwinkel auf den Mond, je nachdem, wo man sich befindet. Menschen nahe des Äquators sehen die Mondsichel anders als Menschen in höheren Breitengraden. Für jemanden am Äquator steht die Mondsichel oft eher „liegend“ oder fast horizontal. In mittleren und hohen Breiten ist die Sichel dagegen mehr „aufrecht“ bzw. vertikal geneigt.
  2. Position des Mondes am Himmel:
    Der Mond wandert durch verschiedene Himmelspositionen, je nach Jahreszeit und Breite. Diese Positionen beeinflussen ebenfalls, wie die Sichel erscheint. In der Nähe der Pole kann sich die Ausrichtung der Sichel sehr stark verändern, besonders bei Mondaufgang oder -untergang.
  3. Ekliptik und Neigung der Mondbahn:
    Der Mond bewegt sich nahe der Ekliptik, der scheinbaren Sonnenbahn, die gegen die Erdachse geneigt ist. Dadurch kann sich die Ausrichtung der Mondsichel bei verschiedenen Mondphasen und in verschiedenen Jahreszeiten ändern, was vor allem in tropischen Gebieten zu auffälligeren Variationen führen kann.

Zusammengefasst ist die „Kippung“ der Mondsichel eine Kombination von der eigenen Position auf der Erdoberfläche und der relativen Position des Mondes zur Ekliptik.

So, meine lieben, ich glaube, jetzt haben wir erst mal die wichtigsten Fakten zur Mondbahn und deren Konsequenzen zusammengetragen.
Ich bin gespannt, wo uns unsere Reise nächstes mal hin führt.