Kategorie: Der Sonne entgegen

Geisterteilchen


Meine lieben,
Ich glaube, ich habe in den ganzen Jahren noch nie über einen vergebenen Nobelpreis geschrieben. Das überlasse ichmeistens den Medien und oft bin ich mit den Themen nicht vertraut. In diesem Jahr 2026 ging der Nobelpreis für Physik aber an etwas, und an jemanden, wofür ich mich schon seit vielen Jahren interessiere und einiges darüber weiß. Lasst euch überraschen.

manchmal beginnt eine große Entdeckung mit etwas, das eigentlich gar nicht da sein dürfte. Oder besser gesagt: mit etwas, das fehlt.

Stellt Euch vor, Ihr beobachtet einen Vorgang, messt sorgfältig die Energie und stellt fest: Da stimmt etwas nicht. Ein Teil der Energie scheint verschwunden zu sein. Die Messgeräte sind in Ordnung, die Rechnung ist richtig, und trotzdem will die Natur nicht so recht ins Schema passen. Was nun?

  • Messfehler?
  • Eine falsche Theorie?
  • Oder fehlt in unserer Vorstellung schlicht ein Puzzleteil?

Vor einem solchen Rätsel stand der Physiker Wolfgang Pauli vor fast hundert Jahren. Seine Lösung war ziemlich gewagt: Vielleicht gab es da ein Teilchen, das wir noch gar nicht kannten. Eines, das Energie und Impuls davontrug, ohne dass wir es bemerkten.

Dieses Teilchen heißt heute Neutrino. Und es ist ein ganz besonderer Kandidat für unsere Rubrik „Dinge, die da sind, obwohl man sie kaum zu fassen bekommt“.

Der Physik-Nobelpreis des Jahres 2026 bringt uns gerade wieder auf seine Spur. Ausgezeichnet wurde der Physiker Francis Halzen für seine entscheidenden Beiträge zum Neutrinoobservatorium IceCube und zur Entdeckung hochenergetischer Neutrinos kosmischen Ursprungs. Damit wird eine Form der Astronomie gewürdigt, die sich nicht auf das Licht verlässt, sondern auf Teilchen, die uns aus den gewaltigsten Vorgängen im Universum erreichen.

Aber bevor wir zum Südpol reisen, müssen wir uns erst einmal mit einem Teilchen anfreunden, das sich wirklich nicht aufdrängt.

Ein Teilchen aus der Not geboren

Wir schreiben das Jahr 1930. Beim sogenannten Betazerfall zerfällt ein Atomkern. Dabei wird unter anderem ein Elektron ausgesandt. Nun könnte man erwarten, dass dieses Elektron immer eine ganz bestimmte Energie besitzt. Doch die Messungen zeigten etwas anderes: Die Elektronen kamen mit unterschiedlichen Energien daher.

Das war kein bloßes Detail für Erbsenzähler. Die Energie muss bei einem solchen Vorgang erhalten bleiben. Wenn das Elektron weniger Energie mitnimmt, als nach den bisherigen Vorstellungen zu erwarten wäre, dann muss die übrige Energie irgendwo geblieben sein.

Wolfgang Pauli schlug deshalb vor, dass beim Zerfall noch ein weiteres Teilchen entsteht. Es sollte elektrisch neutral sein, nur sehr wenig Masse besitzen und einen Teil der Energie mitnehmen. Auch der Impuls und der Drehimpuls des gesamten Vorgangs sollten so erhalten bleiben.

Pauli hatte damit ein Teilchen vorgeschlagen, das man noch nicht nachweisen konnte. Das war eine kühne Idee. Der italienische Physiker Enrico Fermi gab ihm später den Namen „Neutrino“, sinngemäß ein kleines neutrales Teilchen.

Bis zum experimentellen Nachweis vergingen allerdings noch gut 25 Jahre. 1956 gelang es Clyde Cowan und Frederick Reines, Neutrinos aus der Nähe eines Kernreaktors nachzuweisen. Das Teilchen, das zunächst vor allem eine Erklärung für ein Energieproblem gewesen war, war damit in der Natur angekommen.

Nun sind Neutrinos allerdings keine gewöhnlichen Besucher. Sie tragen keine elektrische Ladung und wechselwirken nur äußerst selten mit Materie. Während Licht an Materie gestreut oder absorbiert werden kann, durchqueren Neutrinos ganze Planeten, ohne auch nur anzuklopfen. Milliarden von ihnen fliegen in jeder Sekunde durch unseren Körper. Wir bemerken davon nichts.

Die Sonne liefert zu wenig

Mit der Entdeckung des Neutrinos war die Geschichte noch lange nicht zu Ende. Im Gegenteil: Bald zeigte sich, dass dieses Teilchen neue Rätsel mitbrachte.

In der Sonne laufen Kernreaktionen ab, bei denen gewaltige Mengen Neutrinos entstehen. Aus unserem Wissen über die Vorgänge im Sonneninneren ließ sich berechnen, wie viele dieser Teilchen auf der Erde ankommen sollten. Doch als der amerikanische Physiker Raymond Davis in den 1960er-Jahren mit seinem Experiment nach ihnen suchte, fand er viel weniger als erwartet.

Sein Detektor befand sich tief unter der Erde in einer Goldmine in South Dakota. Dort stand ein riesiger Tank mit ungefähr
100.000 US-Gallonen – das entspricht rund 379.000 Litern
einer chlorhaltigen Flüssigkeit. Die Idee war, dass ein seltenes Neutrino mit einem Atomkern reagieren und dabei ein radioaktives Argonatom erzeugen konnte. Dieses Argon ließ sich anschließend aufspüren und zählen.

  • Ein eingefangenes Sonnenneutrino konnte aus Chlor-37 ein Atom Argon-37 machen.
  • Argon-37 hat eine Halbwertszeit von ungefähr 35 Tagen. Während die Forschenden auf weitere Neutrinos warteten, zerfielen also bereits einige der mühsam erzeugten Argonatome wieder.
  • Nach einer Sammelphase wurde das Argon mit Helium aus dem Tank gespült, aufkonzentriert und in einem winzigen Zählrohr untersucht. Die Forschenden registrierten die Zerfälle und mussten statistisch zwischen Neutrinosignal und Hintergrund unterscheiden.

Das Experiment war eine Geduldsprobe. Die Forschenden mussten über lange Zeit hinweg nach wenigen Ereignissen suchen. Und das Ergebnis war verblüffend. Es wurden nur etwa ein Drittel der erwarteten Elektron-Neutrinos registriert.

  • Hatte man die Sonne falsch verstanden?
  • War der Detektor unzuverlässig?
  • Oder verhielten sich die Neutrinos unterwegs anders, als man dachte?

Die Antwort war tatsächlich die letzte Möglichkeit. Neutrinos treten in drei Sorten auf, die man Elektron-, Myon- und Tau-Neutrinos nennt.
Neutrinos sind das, was man bei Harry Potter Gestaltwandler nennt.
Sie können sich verwandeln.

Während sie sich durch den Raum bewegen, können sie zwischen ihren drei Sorten wechseln. Dieses Phänomen heißt Neutrinooszillation.

Der Detektor von Davis war vor allem für Elektron-Neutrinos empfindlich. Wenn ein Teil der Teilchen unterwegs in andere Sorten wechselte, konnte das Experiment sie nicht auf dieselbe Weise registrieren. Die fehlenden Neutrinos waren also nicht verschwunden. Sie hatten gewissermaßen ihre Sorte gewechselt.

Diese Erklärung wurde durch weitere Experimente bestätigt. Zugleich ergab sich eine wichtige Konsequenz: Neutrinos müssen Masse besitzen. Das war ein Hinweis darauf, dass das damalige Standardmodell der Teilchenphysik nicht die ganze Geschichte erzählte.

Aus einem scheinbar misslungenen Experiment war eine neue Erkenntnis geworden. Und wieder zeigte sich: Wenn die Natur nicht so antwortet, wie wir es erwarten, kann genau darin der Anfang einer Entdeckung liegen.

ein Eiswürfel am Südpol

Damit sind wir beim aktuellen Nobelpreis und bei Francis Halzen angekommen. Seine große Idee war, das Eis am Südpol als riesigen Neutrinodetektor zu nutzen.

Warum ausgerechnet Eis? Weil Neutrinos so selten mit Materie wechselwirken, braucht man eine gewaltige Menge davon, um eine brauchbare Zahl von Ereignissen zu registrieren. Ein kleiner Tank reicht für bestimmte Experimente, aber für die Suche nach besonders energiereichen Neutrinos aus dem Kosmos darf es gern etwas mehr sein.

IceCube nutzt ungefähr einen Kubikkilometer antarktisches Eis. In tiefen Bohrlöchern wurden Tausende lichtempfindliche Sensoren installiert. Sie bilden ein dreidimensionales Messinstrument, das im Eis nach winzigen Lichtsignalen Ausschau hält.

Natürlich sieht IceCube ein Neutrino nicht einfach vorbeifliegen. Das wäre ja auch zu schön. Erst wenn ein Neutrino doch einmal mit einem Atomkern im Eis wechselwirkt, kann es geladene Teilchen erzeugen. Diese Teilchen bewegen sich mitunter schneller durch das Eis, als sich Licht dort ausbreitet. Dabei entsteht ein schwaches blaues Licht, die sogenannte Tscherenkow-Strahlung.

Die Sensoren registrieren, wann und wo dieses Licht eintrifft. Aus der Verteilung der Lichtsignale können die Forschenden rekonstruieren, in welche Richtung sich das entstandene Teilchen bewegt hat und wie energiereich das Ereignis war. Daraus lässt sich auf das ursprüngliche Neutrino schließen.

Und warum müssen wir dafür so tief ins Eis? Weil die Signale selten sind und störende Einflüsse möglichst gut abgeschirmt werden sollen. Der riesige Detektor braucht eine große Menge klaren und durchsichtigem Eises und eine möglichst ruhige Umgebung. Der Südpol ist dafür ein sehr geeigneter Standort.

Die Arbeit von Halzen und den vielen beteiligten Forschenden und Ingenieuren hat damit eine neue Art von Astronomie möglich gemacht. Hochenergetische Neutrinos können aus extremen kosmischen Umgebungen stammen. Sie verraten uns etwas über Orte, an denen Teilchen auf gewaltige Energien beschleunigt werden – und über Vorgänge, die wir allein mit Licht nicht vollständig verstehen würden, z. B. über die Umgebungen um schwarze Löcher herum, sterbende Sterne oder die Verschmelzung von Neutronensternen.

Übrigens: Einige IceCube-Ereignisse haben in der Fachwelt Namen bekommen, die eher an die Sesamstraße als an ein Teilchenphysiklabor erinnern. „Bert“ und „Ernie“ heißen zwei frühe, besonders bemerkenswerte Ereignisse hochenergetischer Neutrinos. Auch in der Spitzenforschung darf man offenbar gelegentlich ein wenig Kind bleiben.

Klingende Neutrinos

Meine lieben, jetzt haben wir uns eine ganze Weile mit Lichtblitzen im antarktischen Eis beschäftigt. Aber wie wäre es, wenn wir dieses riesige Neutrinoexperiment nicht nur erklären, sondern auch sinnlich erfahrbar machen könnten?

Genau das hat der Künstler Tim Otto Roth aus Oppenau im Schwarzwald versucht. Seine Installation trägt den Namen aiskju:b – eine lautmalerische Schreibweise von „IceCube“, die zugleich ein bisschen nach Eiswürfel klingt.

Roth setzte das Südpol-Experiment mit 444 illuminierten Lautsprechern um. In dieser begehbaren Installation wurden wissenschaftliche Messdaten in Klänge und Farben übersetzt. Die Teilchenspuren, die IceCube im Eis registriert, konnten so auf eine ganz andere Weise erlebt werden. Was im eigentlichen Experiment als zeitliche Folge von Lichtsignalen in Tausenden Sensoren auftaucht, bekam hier eine räumliche und akustische Gestalt.

Der IceCube-Physiker Christian Spiering war von dieser Umsetzung begeistert. Und ich kann gut verstehen, warum. Denn die Kunst versucht hier nicht einfach, ein wissenschaftliches Gerät hübsch nachzubauen. Sie eröffnet einen anderen Zugang zu einem Experiment, dessen eigentlicher Gegenstand sich unseren Sinnen normalerweise entzieht.

Wir sind mal wieder mit dem Ohr am Teleskop

Natürlich hören wir dabei nicht das Neutrino selbst. Die Klänge sind eine künstlerische Übersetzung der Messdaten, keine Geräusche, die das Teilchen im Eis tatsächlich erzeugt. Aber gerade das ist spannend: Aus Daten wird eine Erfahrung, die uns eine Vorstellung davon vermitteln kann, was sonst nur in Diagrammen, Messkurven und wissenschaftlichen Publikationen zugänglich ist.

Vielleicht wäre der Nobelpreis ein schöner Anlass, die Installation nochmal aus dem Eisfach zu holen. Immerhin gibt es eine Projektseite mit sogar Klangbeispielen.
Hier lang.

Die Boten, die vor dem Licht ankamen

Neutrinos können uns nicht nur von weit entfernten Beschleunigern im Kosmos erzählen. Sie sind auch besonders wertvolle Boten, wenn Sterne ihr Leben auf spektakuläre Weise beenden.

Am 23. Februar 1987 wurde eine Supernova in der Großen Magellanschen Wolke beobachtet. Diese kleine Begleitgalaxie unserer Milchstraße liegt ungefähr 160.000 Lichtjahre entfernt. Mehrere Neutrinodetektoren auf der Erde registrierten Teilchen, die mit diesem Ereignis in Verbindung gebracht werden konnten. Insgesamt handelte es sich nur um einige Dutzend nachweisbare Neutrinoereignisse – und doch war das ein Meilenstein.

Die Neutrinos kamen ungefähr drei Stunden vor dem sichtbaren Aufleuchten der Supernova an. Das klingt zunächst so, als hätten sie das Licht überholt. Haben sie aber nicht. Die Erklärung liegt im Inneren des sterbenden Sterns.

Bei einer Kernkollaps-Supernova stürzt der Kern eines massereichen Sterns in sich zusammen. Dabei werden ungeheure Mengen Energie frei, und ein großer Teil davon wird als Neutrinos abgestrahlt. Weil Neutrinos nur selten mit Materie wechselwirken, können sie den dichten Stern relativ rasch verlassen.

Die Lichtquanten haben es deutlich schwerer. Sie werden im Inneren des Sterns immer wieder gestreut und absorbiert und müssen sich ihren Weg durch die äußeren Schichten erst bahnen. Erst wenn die Explosion die Sternhülle genügend aufgelockert hat, wird der Stern auch im sichtbaren Licht auffällig.

Die Neutrinos waren also nicht schneller als das Licht. Sie konnten nur früher aus dem Inneren entkommen.

Man könnte sagen, dass die Neutrinos schon den Brand melden, während die Flammen für uns noch hinter einer dicken Wand verborgen sind.

Was wiegt der Geist

Nach dem Südpol und der Großen Magellanschen Wolke machen wir einen Sprung zurück in die Heimat. Denn auch bei uns am KIT, auf dem Campus Nord, wird dem Neutrino nachgespürt. Hier steht das KATRIN-Experiment, dessen Name für „Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment“ steht.

Die Frage, die KATRIN beantworten möchte, ist eine andere als die von IceCube. IceCube nutzt hochenergetische Neutrinos, um extreme Vorgänge im Universum zu untersuchen. KATRIN hingegen will die Masse des Elektron-Antineutrinos bestimmen.

Das klingt zunächst so, als würde man das Neutrino auf eine Waage legen. Doch natürlich funktioniert das nicht. KATRIN untersucht den Betazerfall von Tritium, einem radioaktiven Wasserstoffisotop. Dabei entsteht unter anderem ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino.

Die Energie, die bei diesem Zerfall frei wird, verteilt sich auf die beteiligten Teilchen. KATRIN misst die Energie der Elektronen mit außerordentlicher Präzision. Besonders interessant ist das Ende des Elektronen-Energiespektrums: Dort zeigt sich, wie viel Energie dem Elektron im äußersten Grenzfall zur Verfügung steht.

Aus der genauen Form dieses Spektrums lässt sich ableiten, welche Masse das Neutrino haben kann. Es wird also kein einzelnes Neutrino gewogen. Vielmehr vergleicht man die Messdaten mit den theoretischen Erwartungen und prüft, welche Neutrinomassen mit den Beobachtungen vereinbar sind.

Das Herzstück der Anlage ist ein gewaltiges elektrostatisches Spektrometer. Sein Hauptspektrometer ist rund 24 Meter lang und etwa zehn Meter im Durchmesser. Es ist so groß, dass seine Reise nach Karlsruhe zu einer Geschichte für sich wurde.

Gefertigt wurde der riesige Behälter in Deggendorf. Der Transport auf dem Landweg wäre schwierig gewesen, deshalb ging es auf eine lange Schiffsreise: über die Donau und das Schwarze Meer, durch das Mittelmeer, rund um die Iberische Halbinsel und über den Atlantik und die Nordsee. Von dort führte der Weg über den Rhein weiter nach Karlsruhe. Insgesamt waren es rund 8.800 Kilometer – eine Weltreise für ein Messgerät, das am Ende eine winzige Teilchenmasse eingrenzen soll.

Das schmeckt dem Sternenonkel. Für die Suche nach einem der leichtesten Teilchen der Natur braucht man einen der eindrucksvollsten Apparate der Teilchenphysik. Und dann muss man ihn erst einmal heil an seinen Bestimmungsort bringen.

Es gibt noch weitere Detektoren auf der Erde.

  • KM3NeT
    Das ist Dein Unterwasser-Teleskop! Es besteht aus zwei Teilanlagen: ARCA vor Sizilien sucht besonders nach hochenergetischen kosmischen Neutrinos; ORCA vor der französischen Küste untersucht unter anderem Neutrinooszillationen.
  • Super-Kamiokande
    Ein unterirdischer Tank mit 50.000 Tonnen ultrareinem Wasser und rund 13.000 Lichtsensoren. Er beobachtet unter anderem Sonnen-, atmosphärische und Beschleuniger-Neutrinos. Durch Gadolinium im Wasser lassen sich bestimmte Neutrinoreaktionen besser von Störsignalen unterscheiden.

  • SNO+
    Der Nachfolger des berühmten Sudbury Neutrino Observatory. Eine große Kugel mit Flüssigszintillator registriert winzige Lichtsignale. SNO+ untersucht unter anderem Sonnen- und Geo-Neutrinos – also Teilchen, die bei radioaktiven Zerfällen im Erdinneren entstehen.
  • JUNO
    Ein riesiger kugelförmiger Flüssigszintillator-Detektor, der die Eigenschaften und das Verhalten von Neutrinos mit hoher Präzision vermessen soll. JUNO ist besonders auf die Frage ausgerichtet, in welcher Reihenfolge die verschiedenen Neutrinomassen liegen. 2026 begann die neue Anlage, ihre ersten wissenschaftlichen Ergebnisse zu liefern.

Ein unsichtbarer Anfang und eine lange Suche

Meine lieben, wenn wir uns die Geschichte des Neutrinos anschauen, dann lernen wir nicht nur etwas über ein besonders scheues Elementarteilchen. Wir lernen auch etwas darüber, wie Physik funktioniert.

  • Wolfgang Pauli postulierte das Neutrino, bevor es jemand nachweisen konnte.
  • Einstein sagte Gravitationswellen voraus, lange bevor es Messgeräte gab, die winzige Erschütterungen der Raumzeit registrieren konnten.
  • Und das Higgs-Boson blieb jahrzehntelang ein theoretisch vorhergesagtes Teilchen, bis am CERN endlich die passenden Spuren in den Messdaten auftauchten.

Drei Geschichten, drei unterschiedliche physikalische Probleme – und doch eine gemeinsame Erfahrung. Manchmal führt uns die Mathematik an eine Grenze, hinter der wir etwas vermuten, das wir noch gar nicht beobachten können.

Natürlich ist damit nicht alles, was sich jemand ausdenkt, schon Wissenschaft. Eine schöne Idee allein genügt nicht. Sie muss sich an der Natur messen lassen, überprüfbare Vorhersagen liefern und sich im Experiment bewähren. Und manchmal dauert es eben Jahrzehnte, bis wir die technischen Möglichkeiten besitzen, um herauszufinden, ob unsere Rechnungen tatsächlich recht behalten.

Vielleicht ist das eine der schönsten Seiten der Wissenschaft. Wir müssen nicht schon alles sehen können, um eine gute Frage zu stellen. Aber wir müssen bereit sein, lange genug nach einer Antwort zu suchen, und unsere Vorstellungen zu ändern, wenn die Natur uns etwas anderes erzählt.

Wissenspaket Sonnenfinsternis


Meine lieben,

es ist nun so weit. An kommendem Mittwoch, 12.08.2026 werden wir eine in europa mehr oder weniger sichtbare Sonnenfinsternis in den Abendstunden, leider, haben.
Leider deshalb, weil sie einfacher und für mehr Menschen beobachtbar wäre, fände sie beispielsweise in den Mittagstunden statt, wo die Sonne hoch am Himmel steht. An vielen Orten wird die Beobachtung schwierig bis unmöglich, wenn z. B. Berge die Sicht auf den Sonnenuntergang und den Horizont versperren. Aus diesem Grunde werden viele die Finsternis von der Wasserseite hert von Schiffen aus beobachten.
Wünschen wir allen einen klaren Himmel und eine gute Sicht.
Eine Sonneninsternis lässt natürlich den Sternenonkel nicht kalt. Und das, obwohl Sonnen- und Mondfinsternisse gar nicht so selten vorkommen, wie es den Anschein hat. Bis zu sieben Finsternisse können pro Jahr stattfinden, aber nicht in beliebiger Reihenfolge, und nicht nur entweder Sonnen- oder Mondfinsternisse. Dazu kommt, dass Sonnenfinsternisse immer nur auf einem wenige hundert Kilometer breiten Streifen zu sehen sind, und das je nach Standort oft nur wenige Sekunden bis wenige Minuten lang. Nicht zuletzt ist unsere Erde zu 3 Fünftel von Wasser bedeckt, so dass ein Großteil der Finsternisse ins Wasser fallen, bzw. dort stattfinden, wo einem eventuell Krokodile in die Füße zwicken könnten, und wo vor allem keine komfortablen Hotels stehen.

Mondfinsternisse scheinen öfter aufzutreten als Sonnenfinsternisse, aber das kommt einem nur so vor, weil sie viel länger dauern und von deutlich mehr Menschen auf der Erde gesehen werden können.
Die Erde vermag es ob ihrer Größe, den Mond viel länger hinter sich zu verstecken. Und da sie sich in der Zeit der Verfinsterung unter dem Mond hinweg dreht, erhalten viel mehr Menschen die Chance, die Mondfinsternis zu beobachten.

Über vieles, was hier zur Sprache kommen wird, habe ich an anderer Stelle schon geschrieben. Damit ihr nicht mühsam danach suchen müsst, trage ich die wesentlichen Punkte hier zusammen und werde an gegebener Stelle auf diverse Artikel verweisen.

Nichts desto Trotz haben wir diesmal Glück. Lasst mich deshalb nochmal einen Rundumschlag zum Thema Finsternisse machen.

Rückschau

Manche von uns haben die Finsternis vom 11.08.1999 erleben dürfen. Andere von uns fuhren vielleicht im Urlaub einer Finsternis entgegen. Halten wir doch einfach mal kurz inne, und erinnern uns an unsere „finsteren Erinnerungen“. Der Sternenonkel würde sich sehr darüber freuen, einige eurer Geschichten in den Kommentaren zu finden.
Lasst euch mit folgendem Link durch meine Erinnerungen an diese alte Sonnenfinsternis vielleicht inspirieren.
Finstere Erinnerungen

Fahrplan der Finsternis

So, nachdem wir nun alle voll Erinnerungen schwelgend wieder hier zurück sind, schauen wir uns an, wie die bevorstehende Finsternis grob verläuft.
Wundert euch nicht, dass ich mich hier auf Bozen beziehe, aber ich mache zum Zeitpunkt der Finsternis dort Urlaub und werde die Sofi mit unseren Hausgästen gebührend feiern und würdigen.

Verlauf

Der Kernschatten beginnt seine Reise im hohen Norden Russlands, überquert das Nordpolarmeer und Grönland, streift Island und erreicht schließlich Europa. Nach der Überquerung Nordspaniens zieht er weiter über das Mittelmeer. Für viele Beobachter in Deutschland, Österreich und Norditalien bleibt es bei einer sehr tiefen partiellen Sonnenfinsternis – in Bozen beispielsweise werden über 91 % der Sonnenscheibe vom Mond bedeckt, während nur wenige Kilometer weiter südwestlich bereits die vollständige Verdunkelung zu erleben ist.

Was ist in Bozen zu sehen?

Bozen liegt knapp außerhalb der Totalitätszone, bekommt aber eine außergewöhnlich tiefe partielle Finsternis:
Beginn: 19:25 Uhr
Maximum: 20:18 Uhr
Ende: 20:29 Uhr
Magnitude: 0,918
Das bedeutet, dass über 91 % des Sonnendurchmessers vom Mond bedeckt werden. Die verbleibende Sonnensichel ist sehr schmal, dennoch wird es keine Totalität geben – die helle Photosphäre bleibt sichtbar, sodass eine Finsternisbrille während der gesamten Beobachtung erforderlich ist.
Wer den Fahrplan genauer studieren möchte, findet ihn sicher in Wiki und auf einschlägigen Astronomie-Seiten.

Wie funktionieren Sonnenfinsternisse

Lasst uns nun einen Blick darauf werfen, wie Sonnenfinsternisse überhaupt zustande kommen.
Der Trick besteht darin, dass für eine Finsternis gleich drei verschiedene Zyklen des Mondes gleichzeitig nahezu wieder am Anfang stehen müssen.
Es gibt nämlich neben dem typischen Mondzyklus, den wir in unserem Kalender üblicherweise, z. B. zur Berechnung unseres Osterfestes benutzen noch weitere Mondzyklen, die wir zur Erklärung von Finsternissen betrachten müssen.

  1. Der synodische Monat
    Das ist die Zeit von einem Neumond bis zum nächsten Neumond.
    Ein synodischer Monat dauert etwa 29,53059 Tage
    Eine Sonnenfinsternis kann nur bei Neumond stattfinden, eine Mondfinsternis nur bei Vollmond.
  2. Der drakonitische Monat – die Bahnknoten
    Die Mondbahn ist gegenüber der Erdbahn um etwa fünf Grad geneigt. Deshalb läuft der Mond meistens oberhalb oder unterhalb der Sonne vorbei.
    Die beiden Schnittpunkte der Mondbahn mit der Erdbahnebene heißen aufsteigender und absteigender Bahnknoten.
    Der Mond benötigt 27,21222 Tage,
    um wieder denselben Bahnknoten zu erreichen.
    Nur wenn Neumond oder Vollmond in der Nähe eines solchen Knotens auftreten, kommt es überhaupt zu einer Finsternis.
  3. Der anomalistische Monat – der Abstand zur Erde
    Die Mondbahn ist elliptisch. Deshalb ist der Mond einmal etwas näher an der Erde (Perigäum) und einmal weiter entfernt (Apogäum).
    Von Perigäum zu Perigäum vergehen 27,55455 Tage.
    Dieser Zyklus bestimmt unter anderem die scheinbare Größe des Mondes. Daher entscheidet er mit darüber, ob eine Sonnenfinsternis total oder ringförmig wird.
    Ist der Mond zum Zeitpunkt einer Finsternis (Neumond und Mond in Knotenpunkt) gerade etwas weiter entfernt von der Erde, vermag sein Shatten es nicht, die Sonnenscheibe vollständig zu verdecken. Er erzeugt in der Sonnenscheibe ein „Loch“, ein Ring aus Licht bleibt bestehen. Eine ringförmige Finsternis ist entstanden. Bei nahem Mond verdeckt er die komplette Sonnenscheibe, so dass die Finsternis total ist.

Das erstaunliche Zusammentreffen nach einer Sonnenfinsternis im Detail

Nacheiner Sonnenfinsternis nach

  • 223 synodischen Monaten
  • 242 drakonitischen Monaten
  • 239 anomalistischen Monaten

sind fast genau dieselbe Mondphase, dieselbe Knotenlage und nahezu derselbe Abstand des Mondes wieder erreicht.
Rechnet man das aus:

  • 223 mal 29,53059 = 6585,32 Tage (Synodischer Monat)
  • 242 mal 27,21222 = 6585,36 Tage (Drachenmonat)
  • 239 mal 27,55455 = 6585,54 Tage ( (Anomalistischer Monat)

Alle Werte liegen nur wenige Stunden auseinander.
Lässt man nun beginnend bei einer Sonnenfinsternis diese drei Mondzyklen gegeneinander laufen, so dauert es 18 Jahre, 11 Tage und acht Stunden, bis sich alle drei mal wieder treffen, um gemeinsam für eine weitere Sonnenfinsternis zu sorgen.
Das ist der Saros-Zyklus.
Er dauert 6585,32 Tage
also ungefähr
18 Jahre, 11 Tage und 8 Stunden.
Die zusätzlichen acht Stunden bedeuten, dass sich die Erde währenddessen um ein Drittel ihrer Achse weitergedreht hat.
Dadurch findet die nächste Finsternis derselben Saros-Serie etwa 120 Längengrade weiter westlich statt.
Deshalb sieht man zwei aufeinanderfolgende Finsternisse derselben Serie meist nicht vom gleichen Ort aus.

Erst nach drei Saros-Zyklen – dem sogenannten Exeligmos – ist auch diese Verschiebung nahezu ausgeglichen.
Der Exeligmos dauert etwa 54 Jahre und 34 Tage.
Eine einzelne Saros-Serie beginnt, wenn der Mond den Erdschatten oder die Sonne zunächst nur ganz am Rand trifft.
Dann folgen über viele Jahrhunderte immer zentralere Finsternisse.
Später wandern sie wieder zum Rand zurück, bis die Serie endet.
Eine typische Saros-Serie umfasst ungefähr
70 bis 73 Finsternisse
über einen Zeitraum von rund 1200 bis 1300 Jahren.

Mehrere Saros-Serien laufen gleichzeitig nebeneinander.
Ich finde es ganz erstaunlich, dass dieser Zyklus schon den alten Babyloniern bekannt war. Aus solch einem Durcheinander Strukturen und Regelmäßigkeiten zu erkennen ist eine unfassbare Leistung.

Spielarten von Finsternissen

Nun kommen wir dazu, welche verschiedenen Arten von Sonnenfinsternissen es gibt.

  1. Je nach Sonnenstand, Erdenstand und Mondstand ist der Mond perspektivisch ungefähr so groß, wie wir auch die Sonnenscheibe wahrnehmen. Die Sonne ist zwar unvergleichlich viel größer, als der Mond, aber dafür ist sie auch viel weiter von uns weg, 150 Mio Kilometer, wo hingegen der Mond grob nur 380.000 Kilometer von der Erde entfernt ist.
    Schafft es die Mondscheibe, die Sonne zu verdecken, spricht man von einer totalen Sonnenfinsternis. Die gleißend helle Sonne wird vom schwarzen Mond bedeckt. Nun tritt die wunderbare schwach leuchtende Korona hervor, Blüten schließen ihre Kelche, Vögel stellen ihren Gesang ein, bzw. stimmen ihr Morgenlied an, Nachtluft scheint zu wehen
    und Protuberanzen am Rand der Mondscheibe werden sichtbar. So ein Spektakel kann niemals länger als 8 Minuten dauern, weil die gegenseitige Drehung der Körper, deren Abstände zueinander und deren Größenverhältnisse bezüglich des Schattenwurfs nicht mehr zulassen.
    Die Corona und die Flammenzungen kann man bei unverdeckter Sonne nur mit speziellen Instrumenten erblicken, weil sie vom Licht der Sonne überstrahlt werden. Dieser Lichtkranz entsteht durch Plasma-Ballen, die in den Magnetfeldern der Sonne hängen. Wie genau, wäre ein extra Artikel wert.
  2. Die Erde bewegt sich elliptisch um die Sonne. Das bedeutet, dass sie im Jahreslauf mal der Sonne etwas näher (149 Mio km) und mal etwas weiter (152 Mio km) steht.
    Somit erscheint sie uns leicht größer bei nahem Abstand und etwas kleiner bei fernem Abstand.
    Der Mond tut das ebenso. Er bewegt sich elliptisch um die Erde. Auch er erscheint uns bei größerer Entfernung etwas kleiner und bei Erdnähe etwas größer.
    Nun überlegen wir uns die Kombination dieser Tatsachen.
    Ist die Sonne eher fern von uns, also kleiner, und der Mond eher nahe bei uns, also größer, kann er ganz wunderbar die Sonnenscheibe abdecken. Eine totale Sonnenfinsternis findet statt.

    Ist die Sonne erdnah und der Mond erdfern, vermag der perspektivisch kleinere Mond es nicht, die ganze Sonnenscheibe zu verdecken. Er erzeugt lediglich ein Loch in der Sonnenscheibe. Eine ringförmige Finsternis ist entstanden.

  3. Ich schrieb oben über die Tatsache mit der leicht gekippten Mondbahn. So kommt es vor, dass der Mond etwas oberhalb oder unterhalb der Sonne steht. Auch hier vermag er nicht, die ganze Scheibe abzudecken. Er beißt nur quasi ein Stück ab, wie man das ungefähr vom Logo des Apfels her kennt. Das ist dann eine partielle Finsternis, oder in den meisten Fällen ein ganz gewöhnlicher unspektakulärer Neumond.

Jede Sonnenfinsternis beginnt und endet als partielle Finsterniss. Ob sie dann totalitär oder ringförmig im Kern wird, hängt, wie beschrieben von den Abständen, Erde, Sonne Mond, ab.

Es gibt auch Finsternisse, die alle drei Arten durchlaufen (Partiell, Ringförmig und total).

Kurz vor der totalen Bedeckung bei einer totalen Finsternis tritt ein Phänomen auf, das man Perlenkette nennt. Der Mond als Scheibe gedacht ist etwas leicht ausgefranst, weil er ja auch Berge und Täler hat und nicht Rund, wie ein Kreis ist.
Das bedeutet, dass zwischen den Bergen am Rand der Mondscheibe kurz vor der totalen Bedeckung der Sonne perlenartig noch die Sonne durchscheinen kann, bis sich dann der ganze Mond davor schiebt.
Die letzte „Perle“ vor der absoluten Totalität, nennt man den Diamantring.

Klingende Finsternisse

Schon ganz schön verwirrend, diese Mondzyklen und die gemeinsamen Treffen aller zur Finsternis. Ohne Bilder alles nur schwer vorstellbar. Aber bilder gibt es beim Sternenonkel nur selten. Dennoch gibt es eine inklusive Art, sich Finsternisse zu vergegenwärtigen.
Jeder weiß, dass Kirchenglocken sehr chaotisch und unregelmäßig durcheinander klingen. Das liegt daran, dass die großen Glocken langsamer in ihrem Turm schwingen, als das kleine Betzeit-Glöckchen, das ganz aufgeregt auch noch mitbimmeln darf.
Manchmal hört man auch, dass zwei Glocken ab und zu gleichzeitig erklingen, um dann wieder auseinander zu driften.
Im Grunde genommen ist das genau, wie mit den unterschiedlichen Monatslängen, die mehr und mehr auseinander driften, um irgendwann mal wieder für eine Finsternis zusammen zu kommen, gemeinsam zu erklingen.
Versucht einfach mal, wenn ihr das nächste mal ein volles Glockengeläut, am besten eines mit drei Glocken hört, euch vorzustellen, dass jede Glocke einem der drei Mondzyklen gehört. Manchmal erklingen alle drei gemeinsam. Dann habt ihr eine Finsternis im Kirchturm gehört.

Fünf entscheidende Sonnenfinsternisse

So weit, so gut. Das ist ja alles ganz nett, aber nützt das auch jemandem, z. B. der Wissenschaft? Hier rufe ich ein ganz klares und entschiedenes „ja“ aus.

Im vorletzten Jahrhundert fanden mindestens fünf totale Finsternisse statt, die Wissenschaftsgeschichte schrieben.

Finsternis 1

Gehören die schönen Flammenzungen am Mondrand, die Protuberanzen, die bei einer totalen Sonnenfinsternis sichtbar werden, zur Sonne oder zum Mond?

Die Antwort gab die Finsternis vom 18. Juli 1860 in Spanien.
Zwei Gelehrte zogen mit ihren Instrumenten an den Ebro und an die spanische Mittelmeerküste.
Zum ersten Mal wurde die Fotografie, damals hieß sie noch Daguerreotypie, eingesetzt.
Der Engländer Warren de la Rue, 1815 bis 1889, ein reicher Papierfabrikant,
war ein Pionier in der Fotografie astronomischer Objekte.
Der Jesuitenpater Angelo Secki, 1818 bis 1887, Direktor des Collegio Romano,
widmete sich in der zweiten Hälfte seines Lebens dem Studium der Sonne.

Beide fotografierten in Spanien die Protuberanzen von Orten aus, die mehrere hundert Kilometer auseinander lagen.
Die Bilder glichen sich wie ein Ei dem anderen.
Die roten Flammenzungen waren also reell.
Mehr noch, rasch nacheinander aufgenommene Platten zeigten, dass sich der Mond vor den Protuberanzen vorbei bewegt.

Damit wusste man, die Protuberanzen gehören zur Sonne.

2. Die eiserne Finsternis

Die Finsternis vom 7. August 1869 konnte längs eines schmalen Streifens beobachtet werden,
der sich von der Beringstraße quer durch Nordamerika nach North Carolina erstreckte.
Diesmal rückte man der Corona zu Leibe.
Es war nicht leicht, das Spektrum dieses schwachleuchtenden Lichtschleiers zu erhalten.

Anfangs schien es nicht allzu aufregend zu sein. Das Licht war anscheinend über das ganze Spektrum gleichmäßig verteilt.
Die dunklen Fraunhofer-Linien des Sonnenspektrums fehlten.
Doch im grünen Bereich entdeckte man eine helle Linie, die man noch nicht kannte.
Welche Atome waren dafür verantwortlich?
Die genaue Vermessung zeigte, dass bei dieser Wellenlänge kein bekanntes Atomlicht aussendet.
Sollte in der Corona der Sonne ein auf der Erde unbekanntes Element den Sonnenphysikern von seiner Existenzkunde geben?

Ende des vorletzten Jahrhunderts gab man dem unbekannten Stoff den Namen Koronium.
Nicht einmal auf der Sonne selbst schien dieses rätselhafte Element vorzukommen, denn es verriet sich auch nicht durch eine Fraunhofer-Linie im Sonnenspektrum. Lediglich in der Korona tauchte es auf.
Erst Mitte unseres Jahrhunderts gelang es, das Geheimnis der grünen Corona-Linie zu lüften.
Sie rührt von Atomen des Eisens her.
Das Eisengas ist dort so heiß, dass den Atomen, deren Kerne normalerweise von einer Wolke von 26 Elektronen umgeben sind, 13 verloren gegangen sind, sodass nur noch 13 Elektronen den Kern umschwirren.
Das ist nur bei unglaublich hohen Temperaturen möglich.
Wir wissen heute, dass die Sonnen-Corona Millionen von Grad heiß ist.
Doch das hatte zur Zeit der Finsternisse des vorletzten Jahrhunderts niemand geahnt.

3. Die indische Finsternis

Am 18.08.1868 bewegte sich der Kernschatten einer Sonnenfinsternis über die indische und die malaiische Halbinsel.

Der Astronom und Fotograf Pierre Jules César Janssen nahm also die beschwerliche Reise auf sich, um von Guntur in Indien aus diese Finsternis zu beobachten und zu fotografieren.

Während der kurzen Dunkelheit erkannte er im Spektroskop, dass die Protuberanzen hauptsächlich bei den Wellenlängen des Lichtes des Wasserstoffs abstrahlen. Man bedenke, dass es damals durchaus noch nicht klar war, woraus die Sonne hauptsächlich besteht. Das erklärte uns erst die Frau mit dem Sonnenstoff.
https://blindnerd.de/2022/03/08/die-frau-mit-dem-sonnenstoff-weltfrauentag-2022/
Man ging davon aus, dass die Sonne sich in ihrer Zusammensetzung unwesentlich von der irdischen unterscheiden sollte.
Aber Spektralaparate waren bereits erfunden und man entdeckte auch die Lichtsignaturen nahezu aller chemischen Elemente in der Sonne, welche sie sich bei ihrer Entstehung einverleibt hatte.

Als nach kurzer Zeit die Sonne wieder hinter der Mondscheibe hervortrat und die Protuberanzen verblassten, soll Janssen ausgerufen haben:
„Diese Linien will ich auch außerhalb der Finsternisse beobachten.“
Am nächsten Tag richtete er sein mit einem Spektroskop ausgestattetes Fernrohr gleich nach Sonnenaufgang auf die Stelle des Sonnenrandes, an der er während der Finsternis eine besonders helle Protuberanz gesehen hatte.

Wenn janssen in seinem Spektroskop nur auf die Alpha-Linie des
Wasserstoffs schaute, dann war er für nahezu alles andere Licht blind. Sonnenbeobachter bis heute betrachten die Sonne gerne in diesem Licht und blenden alles andere mit Filtern weg.

Tatsächlich konnte er das Licht der Spektrallinien der Protuberanzen auch am hellen Taghimmel ausmachen. Durch den Spalt des Spektroskops
am Fernrohr sah er im Licht der roten Wasserstofflinie einen schmalen Streifen der über den Rand der Sonnenscheibe herausragenden leuchtenden Gasmassen. Wenn er das Fernrohr leicht bewegte, dann verschob sich der Spalt und bot den Anblick eines benachbarten schmalen Streifens der Protuberanz. So konnte janssen am Spektroskop Streifen
für Streifen des Sonnenrandes abtasten, zeichnen und zu einem Bild der gesamten Protuberanz zusammensetzen.
Die beiden konnten zwar Protuberanzen mit ihren Spektrographen und Teleskopen beobachten, die sich am Rand der Sonnenscheibe befanden, aber Protuberanzen auf der hellen Sonnenscheibe blieben einem anderen großen Astronomen vorbehalten.

Der erst 21jährige George Ellery Hale grübelte darüber nach, wie man trotz des störenden Lichtes der Sonne bessere otografien gewinnen und damit mehr auf der Fotoplatte festhalten konnte.

Zur Idee seines neuen Instrumentes soll er gesagt haben, dass sie ihm in der Straßenbahn gekommen sei, als er aus dem Wagen heraus auf die Latten eines Lattenzaunes blickte und sich der dahinterliegende Garten scheinbar an den Zwischenräumen vorbei bewegte. Das war die Geburt des Spektroheliographen, wie Hale das Gerät nannte, das in diesem Augenblick in seinem Kopf entstand.
Siehe: Eine Finsternis, ein Sonnenforscher und ein Lattenzaun

4. Einsteins Finsternis

Am 14.12.1919 brachte die Berliner ilustrierte Zeitung auf ihrer Titelseite das Portrait Albert Einsteins und schrieb:

„Eine neue Größe der Weltgeschichte, Albert Einstein, dessen Forschungen eine völlige Umwälzung unserer Naturbetrachtung bedeutet, und den Erkenntnissen eines Kopernikus, Kepler und Newton gleichwertig sind,“
Dieser Einstein war in das Interesse der Medien gerückt. Schuld daran war eine Sonnenfinsternis.

Wenn es stimmt, dass große Massen den Raum, bzw. die Raumzeit krümmen, sollte sich das anhand von Licht in der Nähe großer Massen, nachweisen lassen.
Gesucht wurde ein Objekt, das eine große Masse besitzt, aber entweder selbst nicht leuchtet, bzw. dessen Licht durch etwas anderes verdeckt wird.

Eine Sonnenfinsternis schien dazu geeignet, weil die Sonne eine große Masse besitzt und der mond manchmal dazu in der Lage ist, ihren alles überstrahlenden Lichterglanz abzudecken, damit zum Vorschein kommt, was in ihrer unmittelbaren Umgebung leuchtet und normalerweise durch ihren Glanz nicht sichtbar ist. Das sind die Korona und die Sterne am Taghimmel.

Ihr eigenes Licht wird zum Zeitpunkt der Totalität komplett vom Mond verdeckt. Aber ihre im Vergleich zur Erde riesige Masse, sollte das Sternenlicht, das in ihrer Nähe vorbei geht, leicht verzerren, weil in ihrer Nähe durch ihre Masse die Raumzeit oder auch der Raum gekrümmt werden sollte.
Einstein schlug diese Idee des Nachweises vor und gab sogar eine Grad-Zahl an, um wie viel Bruchteile einer Bogensekunde die Sterne zu ihrer sonstigen Position verschoben sein sollten. Er gab zunächst 0,875 Bogensekunden an. Betrachtete man ein Eurostück aus einer Entfernung von fünf Kilometern, betrüge sein Winkel von Rand zu Rand ungefähr diesen Wert.

Die erste Möglichkeit der Beobachtung einer Sonnenfinsternis, ergab sich 1912 in Brasilien. Diese viel aber wegen Wolken und Regen ins Wasser.

Die nächste war am 21.08.1914 in Russland. Doch drei Wochen zuvor brach der erste Weltkrieg aus. Die deutschen Astronomen, die mit ihrem Gerät bereits in Russland waren, wurden interniert und deren Geräte beschlagnahmt.

1915 hatte Albert Einstein seine relativitätstheorie vervollkommnet und bemerkt, dass die Ablenkung ungefähr doppelt so hoch sein könnte.

Die Möglichkeit einer Überprüfung, einsteins neuestem Werts ergab sich am 29.05.1919 von der Insel Principe vor der Küste spanisch Guineas aus.
Wenn man bedenkt, dass der deutsche Einstein für die Engländer ein Feind war, ist es um so bemerkenswerter, dass sie diese Expedition vorbereiteten und durchführten.

Unter der Leitung des großen britischen Astronomen Athur Edington, wurde das Sternenfeld, in welchem die Finsternis stattfinden würde, bereits ein halbes Jahr vor dem Ereignis fotografiert, als es noch am Nachthimmel zu sehen war, um Vergleichsaufnahmen für die während der Finsternis gemachten Bilder zu haben.

Eine weitere englische Expedition beobachtete das Ereignis von Brasilien aus.
Beide Expeditionen fanden die Ablenkung des Sternenlichts und somit Einsteins Theorie bestätigt.
Und so war spätestens im November 1919 Einstein ein berühmter Mann geworden, dass sogar die Newyork Times über seine Entdeckung berichtete..

Mythen rund um Finsternisse

Es liegt nahe, dass Finsternisse und Kometen für zahlreiche Geschichten und Mythen sorgten. Und wenn die Daten nicht ganz aufeinander passten, dann wurden sie mit der Zeit eben passend gemacht. Außerdem werden Geschichten immer besser, um so öfter sie erzählt werden. Lassen wir hier einige davon erklingen.

  1. Die Schlacht, die plötzlich im Dunkeln endete – 585 v. Chr.
    Die Meder und Lyder kämpften in Kleinasien bereits seit Jahren gegeneinander. Während einer Schlacht am 28. Mai 585 v. Chr. wurde es plötzlich mitten am Tag dunkel: eine totale Sonnenfinsternis.
    Beide Heere interpretierten das Ereignis offenbar als Zeichen der Götter und stellten den Kampf ein. Schließlich schlossen die verfeindeten Parteien Frieden. Der griechische Philosoph Thales von Milet soll die Finsternis sogar vorhergesagt haben – wobei Historiker heute bezweifeln, dass wir wirklich wissen, wie er das hätte berechnen können.
  2. Der König, der sich vor der Finsternis verstecken musste
    Im alten Mesopotamien waren Sonnen- und Mondfinsternisse besonders gefährliche Omen für den König. Die Priester beobachteten den Himmel und deuteten die Finsternis als mögliche Ankündigung von Tod oder Unheil für den Herrscher.
    Und jetzt wird es ziemlich makaber:
    Wenn eine gefährliche Finsternis bevorstand, konnte ein „Ersatzkönig“ eingesetzt werden. Ein anderer Mann wurde zum König erklärt, bekam königliche Kleidung und sogar eine Königin. Der echte König verschwand währenddessen aus der Öffentlichkeit.
    Nach Ablauf der gefährlichen Zeit wurde der Ersatzkönig getötet – das vorhergesagte Unheil sollte ihn treffen, nicht den wirklichen Herrscher.
    Das ist tatsächlich historisch belegt und keine bloße Legende.
  3. Der chinesische Drache frisst die Sonne
    Eine sehr verbreitete chinesische Vorstellung erzählt von einem Himmelsdrachen, der die Sonne verschlingt.
    Wenn die Sonne während einer Finsternis verschwand, versuchte man, das Ungeheuer zu vertreiben: Man machte Lärm, schlug Trommeln und veranstaltete allerlei Krach.
    Die beiden Hofastronomen Hi und Ho, welche über Trunk und Feiern vergaßen, eine Finsternis anzukündigen, kostete dieses Versäumnis ihre Köpfe.
    Der Drakonistische, Drachenmonat, verdankt seinen Namen dieser Legende.
  4. Die Wölfe der Wikinger
    In der nordischen Mythologie verfolgen die beiden Wölfe Sköll und Hati die Himmelskörper Sonne und Mond.
    Sköll jagt die Sonne, Hati den Mond. Wenn einer der Wölfe sein Ziel erreicht und den Himmelskörper verschlingt, kommt es zur Finsternis.
    Im Zusammenhang mit Ragnarök, dem Untergang der alten Welt, gelingt es den Wölfen schließlich tatsächlich, Sonne und Mond zu verschlingen.
    Man kann sich also eine Sonnenfinsternis als einen kurzen Moment vorstellen, in dem der Wolf die Sonne beinahe erwischt.
  5. Die Bibel: „Die Sonne wurde dunkel“
    Hier wird es besonders interessant, weil die Finsternis direkt in der Passionsgeschichte vorkommt.
    Die Evangelien des Neuen Testaments berichten, dass während der Kreuzigung Jesu von etwa der sechsten bis zur neunten Stunde Dunkelheit über das Land kam. Lukas formuliert sogar, dass die Sonne ihr Licht verlor.
    Das ist allerdings keine normale Sonnenfinsternis: Eine totale Sonnenfinsternis dauert an einem bestimmten Ort höchstens wenige Minuten, nicht drei Stunden.
    Siehe: Die Finsternis an Karfreitag und der zerrissene Tempelvorhang

    Dazu kommen zwei interessante alttestamentliche Stellen:
    Bei Amos 8,9 heißt es sinngemäß, Gott werde die Sonne am Mittag untergehen lassen und die Erde am hellen Tag verdunkeln.
    Und Joel 2,31 sagt:
    Die Sonne wird sich in Finsternis verwandeln und der Mond in Blut.

    Noch eine bemerkenswerte Bibelstelle findet sich im Buch Josua.
    Josua soll bei der Schlacht von Gibeon gesagt haben:
    „Sonne, steh still!“
    und der Mond solle ebenfalls stillstehen.

    Das wurde immer wieder mit einer außergewöhnlichen Himmelserscheinung in Verbindung gebracht. Moderne astronomische Untersuchungen haben sogar versucht, eine konkrete historische Sonnenfinsternis damit zu identifizieren. Eine Forschungsarbeit kommt als Kandidaten auf den 30. September 1131 v. Chr.
    Ob das tatsächlich die historische Grundlage der Erzählung war, ist allerdings keineswegs gesichert.

  6. Kolumbus und der „Blutmond“ von 1504
    Das ist eine der berühmtesten Geschichten über eine Mondfinsternis.
    Christoph Kolumbus saß 1504 auf Jamaika fest. Die dortigen Taíno versorgten die Spanier zunächst mit Nahrung, weigerten sich aber schließlich.
    Kolumbus wusste aus seinen astronomischen Tabellen, dass bald eine Mondfinsternis stattfinden würde. Er soll angekündigt haben, dass sein Gott zornig sei und den Mond verschwinden lassen werde.

    Als der Mond tatsächlich dunkel und anschließend blutrot wurde, sollen die Taíno beeindruckt gewesen sein. Kolumbus konnte die Situation anschließend nutzen, um die Versorgung seiner Männer wieder sicherzustellen.

    Die Geschichte stammt allerdings aus späteren europäischen Berichten und sollte deshalb nicht völlig unkritisch als wortgetreuer historischer Tatsachenbericht erzählt werden. Die astronomische Finsternis vom 1. März 1504 ist dagegen eindeutig. Interessanterweise liegt sie ziemlich genau 521 Jahre vor der Mondfinsternis vom März 2025 – ein Hyper-Saros-Zyklus.
    Siehe: Eine Finsternis als Lebensretterin

Finsternisse in der Literatur

Betrachten wir nun zum Schluss noch einige Finsternisse in unserer Literatur.

Sonnenfinsternis bei Marc Twain

In einer Erzählung ließ Marc Twain einen Amerikaner durch einen Blitzschlag einen Zeitsprung vollführen. Dieser Mensch taucht nun am 19.06. des Jahres 528 in der Zeit des sagenhaften König Artus wieder auf. Durch zahlreiche Verwicklungen gerät dieser Mann schließlich in das Gefängnis und wurde zum Tode verurteilt.

Er verfügt jedoch über ein Wissen der besonderen Art.
Er sagt für den 21.06.528 eine totale Sonnenfinsternis voraus. Hierdurch erlangte er die Gunst des Königs und letztlich dann auch seine Befreiung. Er wird zum astronomischen Berater des Königs ernannt.
So weit, so gut, aber fand an diesem Tage überhaupt eine Sonnenfinsternis statt, die Atus und seine Mannen hätten sehen können?

Um dieses herauszufinden, müssen wir ein Verzeichnis oder einen Katalog bemühen, in welchem alle Finsternisse der letzten 2000 Jahre verzeichnet sind. Am besten eignen sich hier die Kataloge von Opolzer oder der von Mucke. Selbstverständlich kann man heutzutage auch kostenlose Software, wie Stellarium verwenden, obwohl die je früher man in der Zeit zurückgeht, ihre Grenzen hat.

Im Jahre 528 gab es vier Sonnenfinsternisse, am 06.02, 06.03, am 01.08. und am 30.08. Alle waren partieller Natur.
Da am 01.08. neumond geherrscht haben muss, denn ohne Neumond keine Sf war dies auch einen synodischen Monat vorher, also Anfang Juli der Fall. Der 21.06. war somit kurz nach Vollmond. Ein unmöglicher Zeitpunkt für eine Sf. Vermutlich erfand Twain das Datum einfach.
Schön und spannend bleibt diese Erzählung dennoch.

Jules Vernes Sonnenfinsternis

In dem zweibändigen Roman „Im Land der Pelze“ beschreibt Jules Vern, der Vater der Science Fiction Literatur, die Abenteuer einer Reisegruppe, die nach Alaska kommt.
Unter den Mitreisenden befindet sich ein Astronom. Verne beschreibt ihn als Menschen, der außer seine Sternbeobachtungen nichts zuwege bringt. Dieses jedoch macht ihm keiner gleich. Dieser Astronom, Namens Black, schließt sich der Reisegruppe an, um eine totale Sonnenfinsternis zu beobachten. Diese soll am 18.06.1860 stattfinden. Gegen 09:30 beginnt die totale Phase der Finsternis. Black und seine Reisegefährten sehen die Sichel des Mondes immer dünner werden. Jeden Moment muss die totale Bedeckung anbrechen. Doch dann geschieht etwas ganz anderes. Black sieht, dass die Mondsichel plötzlich wieder breiter wird und somit die Phase der totalen Bedeckung überhaupt nicht stattfand. Was war hier geschehen? Waren die Kataloge und Voraussagen der Astronomen falsch? Keines Wegs. Die Lösung des Problems war entsätzlich.

Die Gruppe befand sich gar nicht an dem Orte, an welchem sie sich wähnte.
Die Reisegruppe hatte nicht bemerkt, dass die Eisscholle, auf welcher sie sich befand, sich vom Festland gelöst hatte und in südlicher Richtung in wärmere Gewässer durch die Beringsee trieb. Diese Drift brachte die Scholle außerhalb des Streifens der Totalität.
Der Rest des Romans handelt dann davon, wie die Gruppe auf dem Eis um ihr Überleben kämpfte.

Was hat es nun tatsächlich mit der Sonnenfinsternis von Verne auf sich?
Tatsächlich gab es an besagtem Tage eine Sonnenfinsternis, deren Streifen der Totalität sich, wie bei Jules Verne beschrieben, von Alaska, über Kanada und den Atlantik ins Mittelmeer erstreckte.Es ist aber nicht verwunderlich, dass Verne im Gegensatz zu Twain eine tatsächlich stattgefundene Finsternis beschrieb. Der Roman erschien 1873, also 13 Jahre nach der Finsternis. Verne musste sich somit nicht auf Vorausberechnungen stützen, sondern konnte sich auf sicher fundamentiertes gewesenes verlassen.

Sonnenfinsternis bei Adalbert Stifter

Wenn man Sonnenfinsternisse literarisch betrachtet, dann kommt man an Adalbert Stifters Beschreibung einer von ihm selbst beobachteten Sonnenfinsternis nicht vorbei. Für mich stellt sie die schönste deutschsprachige Beschreibung einer Sonnenfinsternis dar, die ich kenne.
Siehe: Eine literarische Erinnerung
Anhören könnt ihr euch diesen wunderbaren Text ebenfalls. Siehe untenstehende Linkliste von Eberhard.

Weitere Links zur Sonnenfinsternis

Eberhard, auf dessen Newsletter ich schon mehrfach Gastbeiträge veröffentlichen durfte, hat hier eine ganz wunderbare Linkliste zum Thema Sonnenfinsternis zusammengestellt. Diese teile ich hier gerne mit euch.
Eberhard sagt.
Vor allem der erste Beitrag in der ARTE-Mediathek ist besonders gut:
Die Sofi bei ARTE:
https://www.arte.tv/de/videos/125674-000-A/totale-sonnenfinsternis-europa-im-mondschatten/

Die Sonnenfinsternis wird LIVE übertragen von
https://www.digitalfernsehen.de/news/inhalte/fernsehen/zdf-uebertraegt-totale-sonnenfinsternis-live-aus-mallorca-1184934/

Harald Lesch „Was ist eine Sonnenfinsternis?“ in BR alpha centauri:
https://www.ardmediathek.de/video/alpha-centauri/was-ist-eine-sonnenfinsternis/ard-alpha/Y3JpZDovL2JyLmRlL2Jyb2FkY2FzdC9GMjAxNldPMDExODIzQTA

und seine persönliche Sofi-Beobachtung:
https://www.youtube.com/watch?v=jP84qOF77S0

Sonnenfinsternis beweist Relativitätstheorie, Harald Lesch
https://www.reddit.com/r/de/comments/6ual60/sonnenfinsternis_beweist_relativit%C3%A4tstheorie/

Totale Sonnenfinsternis in der MAUS:
https://youtu.be/pxWb10AZ-NA?is=gNkyd0UJgoMNDH4G

„Die Sonnenfinsternis“ von Adalbert Stifter
Die meisten Sonnenfinsternis-Experten kennen ja die wunderbare Schilderung der Sonnenfinsternis vom
8. Juli 1842 von Adalbert Stifter, die er auf der Aussichtsterrasse des Kornhäuslturms über den Dächern von Wien beobachten konnte.

Das „Schmankerl“ ist nun, dass ich Christian Baumann dafür gewinnen konnte, diesen Text zu lesen.

Christian Baumann ist als Schauspieler und Sprecher seit 1996 auf zahlreichen Theaterbühnen und in TV-Produktionen zu sehen. Er ist bekannt als Sprecher in Funk und Fernsehen, beispielsweise auch bei Bayern 2, sowie aus unzähligen Hörbuchproduktionen.
Seine Filmografie und Produktionsübersicht sind hier zu finden: http://www.baumannchristian.de/
Weitere Infos auch hier:
In Wiki

Seine Lesung von Stifters Text
Dauer: 21 Minuten
Ich empfehle diese Datei vor dem Beginn der Sofi abzuspielen. Das ist die perfekte Einstimmung zur Sofi.

Aus dem Blog des blinden Astronomen Gerhard Jaworek erfahren wir zu dieser Schilderung von Adalbert Stifter Folgendes:
„Der Aufsatz „Sonnenfinsternis“ von Adalbert Stifter erschien zuerst in der „Wiener-Moden-Zeitung und Zeitschrift für Kunst, schöne Literatur und Theater“ 1842 III. Quartal.“

Lebenslinien unserer Sterne


Meine lieben,
heute ist mal wieder ein Geschenk der Anlass für einen Artikel.
Vor einiger Zeit fragte mich meine Arbeitskollegin, was ich denn gerne für ein Motiv auf meiner Geburtstagskarte, die wir vom Team immer bekommen, hätte. Sie fragt mich deshalb, weil ganz viele bunte Geburtstagsmotive, vor allem, wenn sie noch 3D-Effekte haben, von blinden Menschen überhaupt nicht ertastet und verstanden werden können.

Neben einiger astronomischen Motiven, die ich gerne mal unter die Finger nehmen möchte, erwähnte ich auch den Gegenstand des heutigen Artikels. Da es zu groß für eine übliche Geburtstagskarte ist, hat meine Kollegin mir diese Grafik im A3-Format extra generiert. So bleibt die Überraschung, was auf meiner Geburtstagskarte sein wird noch bis zur nächsten Team-Sitzung offen.

Es geht quasi um die Lebenslinien von Sternen. Die werden in einem Herzsprung-Russel-Diagramm aufgezeichnet.
Wir erwähnten ja hier schon öfter, dass z. B. sehr massereiche Sterne ihr Leben rascher beenden, weil sie durch den höheren Druck in ihrem Inneren, den Wasserstoff deutlich schneller verbrauchen.
Rote Zwergsterne leben dagegen fast ewig, weil sie so sparsam sind.
Sterne beenden ihr Leben auch sehr unterschiedlich.
All das kann man im diesem Herzsprung-Russel-Diagramm sehr gut sehen, oder in meinem Fall, nun endlich auch ertasten.

Ein Hertzsprung-Russell-Diagramm (oft HR-Diagramm genannt) zeigt, wie Sterne nach Temperatur, Farbe, Leuchtkraft und Entwicklungszustand geordnet sind. Es wurde von Ejnar Hertzsprung und Henry Norris Russell entwickelt.

Und so eines liegt, wie gesagt nun taktil vor mir.
Ich habe ChatGPT so gepromptet, dass sie sich ein taktiles HR-Diagramm vorstellen soll, und dass sie mir das Stück für Stück so erklären soll, dass ich das als blinder Mensch kapiere.
Lassen wir uns also mit Hilfe von ChatGPT durch das taktile Diagramm geleiten.

👉 Schritt 1: Den Rahmen finden
Taste zuerst den äußeren Rand der Grafik ab.
Du solltest eine rechteckige Fläche finden:

unten → horizontale Achse
links → vertikale Achse
Diese zwei Achsen sind das Wichtigste.

👉 Schritt 2: Die untere Achse (Temperatur) erkunden
Fahre mit den Fingern unten von links nach rechts entlang.
Du findest dort Markierungen oder Beschriftungen für die Oberflächentemperatur der Sterne.
links = sehr heiß
rechts = kühl
Das ist genau umgekehrt wie bei normalen Diagrammen.
Typische Orientierung (nicht immer vollständig beschriftet):
ganz links: etwa 30.000–40.000 K → sehr heiße blaue Sterne
Mitte: etwa 6.000 K → Sonne-ähnliche Sterne
rechts: etwa 3.000 K → kühle rote Sterne
👉 Wenn deine Grafik zusätzlich Spektralklassen zeigt (O–B–A–F–G–K–M), liegen sie meist von links nach rechts in genau dieser Reihenfolge.
Diese Buchstabenfolge klassifiziert die Sterne nach ihren Spektren.

Zwei Frauen zeichnen für diese Klassifikation verantwortlich, Williamina Fleming und Annie Jump Cannon. Aber das muss eine andere Geschichte werden.
Der wahrscheinlich berühmteste Merkspruch, sich diese Reihenfolge zu merken lautet:
„Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me“
ChatGPT hat mir auch eine deutsche Version vorgeschlagen, die mir astronomisch sehr gut gefällt.
„Ozeanblau am Firmament glüht kosmische Materie.“
Aber weiter mit der Erkundung:

👉 Schritt 3: Die linke Achse
Gehe jetzt an den linken Rand und taste von unten nach oben.
Das zeigt die Leuchtkraft (Helligkeit eines Sterns).
unten = lichtschwach
oben = sehr hell
Manchmal steht dort:
„Leuchtkraft der Sonne = 1“
oder Potenzen wie 0,01 – 1 – 100 – 10.000
Das bedeutet:
👉 Je höher du tastest, desto mehr Energie strahlt der Stern ab.

Ja, stimmt. so stehts auf meinem taktilen Exemplar.
Es ist ja fast so, als könnte die KI mein Exemplar hier sehen…

👉 Schritt 4: Die große schräge Sternspur finden (Hauptreihe)
Jetzt kommt das wichtigste Element.
Suche im Inneren der Fläche nach einer:
✅ dicken oder deutlich fühlbaren Linie / Punktwolke
die schräg von oben links nach unten rechts verläuft.
Das ist die Hauptreihe.
Taste sie langsam ab:
oben links → heiß + sehr hell
Mitte → mittelgroße Sterne (hier liegt unsere Sonne)
unten rechts → kühl + lichtschwach
👉 Etwa 90 % aller Sterne befinden sich hier.
Wenn du die Linie entlanggehst, spürst du praktisch die „Lebensphase normaler Sterne“.

👉 Schritt 5: Oben rechts – Riesensterne finden
Suche jetzt rechts oben im Diagramm.
Dort findest du meist:
eine eigene Gruppe
einen Bereich
oder Beschriftungen wie „Riesen“ oder „Rote Riesen“

Eigenschaften dort:
kühl (rechts)
aber sehr hell (oben)
riesiger Durchmesser
Diese Sterne sind aufgebläht – deshalb hell trotz niedriger Temperatur.
👉 Schritt 6: Unten links – Weiße Zwerge finden
Gehe nun in den unteren linken Bereich.
Dort liegt meist eine kleinere Gruppe:
sehr heiß (links)
aber lichtschwach (unten)
Das sind Weiße Zwerge:
sehr klein
extrem dicht
„Sternreste“

👉 Schritt 7: Die Sonne lokalisieren (falls markiert)

Viele taktile HR-Diagramme markieren die Sonne.

Suche:
ungefähr Mitte der Hauptreihe
Temperatur etwa 6000 K
Leuchtkraft etwa 1
Wenn du dort eine besondere Markierung fühlst → das ist unsere Sonne.

Ja, die Sonne ist bei meinem Exemplar speziell markiert. Um ihre Temperatur genauer ablesen zu können, legte ich die A3-Grafik auf ein großes Zeichenbrett, wo man ein Lineal und einen Anschlag hat. Diesen schob ich bis zur Sonnen-Markierung, stellte ihn dann fest, fuhr mit dem Finger nach unten, und siehe da, ich landete ungefähr bei 6000 Grad.
Aber weiter:

Im Hertzsprung-Russell-Diagramm kannst du das Leben eines Sterns wie einen Weg durch die Fläche verstehen. Ein Stern „wandert“ im Laufe seiner Entwicklung an verschiedene Positionen – je nachdem, wie sich Temperatur, Größe und Leuchtkraft ändern.

Wir nehmen einen Stern wie unsere Sonne als Beispiel (mittlere Masse). Sehr große oder sehr kleine Sterne machen ähnliche Wege, aber extremer oder kürzer.

⭐ Die „Lebensreise“ eines Sterns im HR-Diagramm
👉 Schritt 1: Sterngeburt – Start rechts unten (Vorstufe)
Suche im Diagramm den Bereich:
rechts (kühl)
eher unten (nicht sehr hell)
Hier beginnen Sterne.

Was passiert physikalisch:
Eine Gaswolke zieht sich zusammen.
Der Stern ist noch relativ kühl.
Er wird langsam heißer und heller.

👉 Bewegung im Diagramm beim Entstehen:
von rechts unten → schräg nach links oben
(heißer + heller)
Nicht jede Grafik zeigt diese Phase deutlich.

👉 Schritt 2: Hauptreihe – stabiles Sternleben
Jetzt gehe zur großen schrägen Linie von oben links nach unten rechts (Hauptreihe).
Der Stern „landet“ auf dieser Linie und bleibt dort sehr lange.

Für einen Stern wie die Sonne:
etwa 90 % seines Lebens hier
stabiler Zustand
Wasserstoff wird zu Helium fusioniert

👉 Bewegung:
praktisch keine große Bewegung
nur sehr langsames Wandern entlang der Linie
Du kannst dir vorstellen:
Der Stern „lebt ruhig“ auf dieser Spur.

👉 Schritt 3: Der Stern wird alt → Bewegung nach rechts oben
Wenn der Wasserstoff im Kern verbraucht ist:
der Kern schrumpft
äußere Schichten blähen sich stark auf
Oberfläche wird kühler
Stern wird viel heller

Jetzt taste im Diagramm:

von der Mitte der Hauptreihe nach rechts oben zum Bereich der Riesensterne.

👉 Bewegung:
nach rechts → kühler
nach oben → viel heller

⭐ Roter Riese
Der Stern wird riesig — oft hunderte Male größer.
👉 Schritt 4: Stern verliert seine Hülle → Bewegung nach links Nach der Riesenphase:
äußere Hülle wird abgestoßen
heißer Kern bleibt zurück
Temperatur steigt stark

Im Diagramm:
👉 Bewegung:
von rechts oben → nach links
bleibt zunächst relativ weit oben (sehr heiß)
Der Stern wird wieder heißer, aber nicht dauerhaft groß.

👉 Schritt 5: Sternrest → Weißer Zwerg (links unten)
Am Ende bleibt nur der kleine Restkern.
Suche im Diagramm links unten:
heiß, aber lichtschwach
Das ist der Weiße Zwerg.

Eigenschaften:
extrem heiß
sehr klein
wenig Leuchtkraft wegen kleiner Oberfläche

Danach:
der Stern kühlt langsam weiter ab
bewegt sich immer weiter nach unten rechts (wenn das Diagramm das zeigt).

⭐ Wie sich große Sterne unterscheiden (kurz)

Sehr massereiche Sterne:

starten weiter links oben auf der Hauptreihe

werden zu extrem hellen Überriesen

enden oft in einer Supernova (manchmal nicht vollständig im HR-Diagramm dargestellt)

So, und jetzt, wo ihr ungefähr wisst, wie dieses Diagramm funktioniert, wie man es benutzt, und was man daraus lesen kann, könnt ihr euch ja mal überlegen, wie sich rote Zwergsterne durch das Diagramm bewegen.

Stell Dir vor:
Du bist ein sehr kleiner, kühler roter Stern.

Frage:
Welchen Weg nimmst du durch das Diagramm im Laufe deines Lebens?
Wanderst du zum Riesen?
Explodierst du?
Ziehst du große Schleifen?
Oder passiert etwas völlig anderes?

Denke daran:
Du hast extrem wenig Masse.
Du verbrauchst deinen Brennstoff außergewöhnlich sparsam.
Das Universum ist etwa 13,8 Milliarden Jahre alt.
Was bedeutet das für deine Bewegung im Diagramm?

Ihr dürft mir eure Antworten gerne schreiben.
Und wem das noch nicht reicht, der kann sich ja mal überlegen, wie sich das alles bei einem Doppelsternsystem verhalten kann. Hier gibt es mehrere Lösungen..Kommt darauf an, wer als was startet…

Mein Fazit zu all dem ist:
Die größten Sterne leben kurz und sterben spektakulär.
Sterne wie unsere Sonne führen ein langes, ruhiges Leben.
Die kleinsten Sterne aber überdauern nahezu alles.
Die unscheinbarsten Sterne sind die ausdauerndsten.
Die leisesten sind die beständigsten.

Während gewaltige Sterne entstehen und vergehen, während Galaxien sich verändern und neu ordnen, leuchten diese kleinen roten Sterne weiter — ruhig, sparsam, geduldig.

Das Hertzsprung-Russell-Diagramm ist mehr als eine wissenschaftliche Grafik.
Es erzählt von Wandel und Beständigkeit, von dramatischen Umbrüchen und unvorstellbarer Geduld.

Es zeigt uns:
Energie kann stürmisch sein oder leise.
Entwicklung kann explosiv oder fast unsichtbar verlaufen.
Größe entscheidet nicht über Dauer.

Vielleicht liegt gerade darin eine unerwartete Weisheit des Kosmos:
Nicht alles Bedeutende geschieht laut.
Nicht alles Große vergeht schnell.
Und manchmal besteht die längste Reise darin, einfach weiter zu leuchten.

So, und dann will ich mal nicht so sein. Hier kommt noch ein Foto meines tastbaren HR-Diagramms für euch Gucklinge.

Taktiles HR-Diagramm

Mensagespräche


Meine lieben,

heute geht es um etwas, worüber sich einige Nerds und ich neulich in der Mensa unterhielten.
Der Gegenstand von heute ist sehr flüchtig und kommt bei uns auf der Erde eher selten vor. Kommt es frei, dann haut es sofort ins Weltall ab. Obwohl es das zweithäufigste im Universum ist, ist es hier selten und kostbar.

Wir füllen es in Luftballons, die dann in die Höhe steigen und atmen es ein, damit wir wie die Mickymaus sprechen können.
Nicht zuletzt kühlen wir damit um die Wette, um möglichst nahe an den absoluten Nullpunkt von -273 Grad heran zu kommen, 0 Kelvin also.
Na klar. Ihr habt es längst erraten, dass es um Helium gehen wird.
Also los.

Die Entdeckung

Es ist kaum mehr als einhundert Jahre her, als die Wissenschaft noch davon ausging, dass die Sonne ähnlich aufgebaut sei, als unsere Erde. Nun ja. Immerhin zeigen sich im Sonnenspektrum auch viele Linien bekannter Elemente.
Erst eine Frau, mit Namen Cecilia Payne, räumte damit auf und erklärte uns den Sonnenstoff.
Ich schrieb darüber zum Weltfrauentag 2022 und in meinem Adventskalender in
Die Frau mit dem Sonnenstoff
Sie fand heraus, dass Sterne im wesentlichen aus Wasserstoff und Helium bestehen, und sich somit grundlegend vom Aufbau der Erde unterscheiden.
Also mich verblüfft das sehr, dass man etwas entdecken kann, obwohl man nicht vor Ort ist. Genau so ist das mit dem Helium passiert. Der Name sagt es ja schon. Helium heißt so, weil es eben nicht zuerst auf der Erde, sondern auf der Sonne entdeckt wurde.

Die Entdeckung des Heliums führt uns nach Indien in das Jahr 1868. Dort bewegte sich am 18.08. der Kernschatten einer Sonnenfinsternis über die indische und die malaiische Halbinsel.
Das wollten sich vor allem zwei Astronomen nicht entgehen lassen.

Den einen haben wir schon mal kennengelernt in Ein Sonnenforscher, eine Finsternis und ein Latenzaun
Der Astronom und Fotograf Pierre Jules César Janssen nahm also die beschwerliche Reise auf sich, um von Guntur in Indien aus diese Finsternis zu beobachten und zu fotografieren.
Als nach kurzer Zeit die Sonne wieder hinter der Mondscheibe hervortrat und die Protuberanzen verblassten, soll Janssen ausgerufen haben:
„Diese Linien will ich auch außerhalb der Finsternisse beobachten.“
Und was macht er danach? Er erfindet mal eben den Heliospektrographen.
Damit kann man Sonnenfinsternis auch am Tag und auf der ganzen Sonnenoberfläche erleben.

Den anderen der zwei, hätte diese Reise beinahe sein Leben gekostet.
Joseph Norman Lockyer schiffte sich auf der Psyche ein, um zum Ort des Geschehens zu gelangen. Leider erlitt er mit diesem Schiff Schiffbruch. Er wurde aber irgendwie gerettet, und erreichte mit knapper Not noch sein Ziel.
Ich habe mal irgendwo gelesen, dass er gerade noch drei Sekunden Finsternis beobachten konnte.

Ja, es war schon gefährlich, damals ein Finsternisjäger zu sein. Je nach dem, wo sie stattfindet, ist das bis heute so. Seereisen mögen sicherer geworden sein, und viele Orte kann man per Flugzeug erreichen, aber oft fallen die Finsternisse dort hin, wo einem Krokodile oder Schlangen in die Füße beißen können…

Aber nichts für ungut, fanden beide unabhängig voneinander eine gelbe Linie im Sonnenspektrum, die bisher noch keinem Element auf der Erde zugeordnet werden konnte. Es musste sich also um einen Stoff handeln, den es scheinbar nur auf der Sonne zu geben schien. Grund genug, ihn Helium zu nennen.

Das ist doch absurd. Da versteckt sich unser Heimatstern mal kurz hinter dem Mond, und die beiden finden die gelbe Spektrallinie des Heliums.

Zum Glück passt eben nur der hell leuchtende mittlere Teil der Sonne hinter den Mond, so dass die spannende Korona noch seitlich hervorluggt. Zumindest bei totalen Finsternissen ist das so.
Somit war Helium das erste Element, das nicht zuerst auf Erden entdeckt wurde.
Es dauerte noch ungefähr dreißig Jahre, bis man es auch auf der Erde fand.

Der schottische Chemiker William Ramsay suchte in einem Mineral namens Cleveit (ein Uranerz) nach Argon.
Stattdessen fand er ein Gas mit genau jener geheimnisvollen gelben Spektrallinie – es war das Sonnen-Helium!
Kurz darauf bestätigten die schwedischen Forscher Per Teodor Cleve und Nils Abraham Langlet die Beobachtung und isolierten größere Mengen.

Was ist Helium?

  • Helium ist ein besonderes Element: Es ist ein sogenanntes Edelgas und gleichzeitig das zweitleichteste chemische Element nach Wasserstoff.
  • Ein Edelgas geht mit nichts chemische Reaktionen ein.
  • Es besteht in seinem Kern aus zwei Protonen und zwei Neutronen, der von zwei Elektronen umgeben ist.
  • Es kann nicht wie viele andere Stoffe durch chemische Prozesse hergestellt werden, da es sich um ein reines Atom handelt und nicht um eine Verbindung, die man mischen könnte.
  • Es kommt chemisch quasi einzeln vor, wobei sich die nicht edlen Gase mit ihresgleichen verbinden, wenn sich nichts besseres findet, z. B.
    Wasserstoff als H2,
    Sauerstoff als O2
    Stickstoff als N2
    und Helium eben alleine als He. Das hat zur Folge, dass man es sogar noch schlechter einsperren kann, als Wasserstoff, weil es alleine überall durchrutschen kann.

Das vorhin erwähnte Argon ist übrigens ebenfalls ein Edelgas. Es ist aber deutlich schwerer als Helium. Wenn man das einatmet, dann klingt man tiefer. Da Argon schwerer als Luft ist, muss man nach so einer Aktion einen Kopfstand machen, damit das schwere Gas wieder aus einem herausfallen kann, um wieder Platz für normale Luft in der Lunge zu schaffen.
Bitte besser nicht versuchen. Man könnte dabei ersticken.
Aber zurück zu unserem Sonnenstoff.

Natürliche Entstehung

Helium entsteht hauptsächlich im Inneren von Sternen durch Kernfusion: Wasserstoffkerne (Protonen) verschmelzen zu Helium. Dieser Prozess liefert uns die Energie der Sonne, den wir gerne hier auf Erden nachstellen würden.

Auf der Erde entsteht Helium bei radioaktivem Zerfall schwerer Elemente (z. B. Uran, Thorium). Dabei werden Alphateilchen frei, die im Prinzip Helium-4-Kerne sind. Diese sammeln sich in Gesteinen und reichern sich in Erdgaslagerstätten an. Deshalb wird fast das gesamte Helium, das wir nutzen, aus Erdgas gewonnen.

Künstliche Herstellung

Helium lässt sich, wie gesagt, nicht künstlich herstellen. Man kann es nur gewinnen und abscheiden. Das ist und bleibt zumindest so lange der Fall, bis es uns vielleicht eines Tages doch gelingt, das Sternenfeuer hier auf Erden in einem Kernfusionsreaktor zu zünden und am Leben zu halten. Die magische Zahl, des Versprechens lauten schon mindestens seit fünfzig Jahren, „fünfzig“, dann ist es so weit.

In Kernreaktoren, wo Alpha-Teilchen, also Heliumkerne entstehen, kann man es eventuell auch erzeugen. Aber wer will so radioaktives Zeugs.
Helium künstlich zu gewinnen lohnt sich nicht, weil die Mengen verschwindend klein und die Verfahren extrem teuer sind.
Deshalb nutzt man weiterhin das Helium, das in Erdgasvorkommen gebunden ist.

Es ist in Erdgasen nur in Spuren (0,1–7 %) enthalten, aber weil es extrem leicht und nicht brennbar ist, kann man es durch Trennverfahren isolieren.
Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan (CH₄), dazu Ethan, Propan, Stickstoff usw.
Wenn man das Gasgemisch sehr stark abkühlt und unter Druck setzt (Tiefkühlung, „Kryogene Destillation“), werden fast alle Komponenten flüssig – außer Helium, weil es den niedrigsten Siedepunkt hat (−269 °C).
Helium bleibt also gasförmig übrig, während Methan und Co. schon verflüssigt sind.
Danach wird es durch mehrfache Reinigungsschritte (z. B. Aktivkohle, Membranen, Druckwechsel-Adsorption) von Spuren anderer Gase (v. a. Stickstoff, Neon, Wasserstoff) getrennt.
Am Ende erhält man Rohhelium mit ca. 70–80 % Reinheit.
Dieses wird dann noch weiter verflüssigt oder durch spezielle Adsorptionsverfahren auf über 99,999 % Reinheit gebracht, wie es für Labor, Medizin und Raumfahrt gebraucht wird.

Besonderheiten dieses Elements

Jedes andere Gas wird bei genügend tiefer Temperatur von selbst fest.
Helium aber bleibt bei Normaldruck bis zum absoluten Nullpunkt (0 K) flüssig. Ganz nebenbei. Den absoluten Nullpunkt kann man nicht erreichen, aber fast…
Erst wenn man Druck anlegt (ca. 25 bar bei Helium-4), kristallisiert es zu einem Festkörper.
Der Grund dafür sind quantenmechanische effekte.
Helium-Atome sind extrem leicht.
Die Bindungskräfte zwischen ihnen (Van-der-Waals-Kräfte) sind sehr schwach.
Bei tiefer Temperatur würden sie sich zwar normalerweise aneinander „festklammern“, aber:
Wegen ihrer geringen Masse haben die Atome eine hohe Nullpunktsbewegung (Quantenschwankung, die auch bei 0 K nicht verschwindet).
Diese Bewegung ist stärker als die Anziehungskräfte → die Atome können sich nicht an feste Plätze „binden“.
Helium bleibt also flüssig, wenn man keinen Druck anlegt.
Kühlt man Helium Unter 2,17 K (bei Helium-4) passiert dann etwas Magisches: Helium wird superfluid.
Es Fließt ohne Reibung durch feinste Röhrchen.
Es bildet dünne Filme, die Wände hochkriechen.
Es ann Wärmetransport extrem effizient übernehmen, wieso es als Kühlmitten eingesetzt wird, wo sehr tiefe Temperaturen gebraucht werden.
So wird beispielsweise eine Infrarot-Kamera unseres Web-Space-Teleskop mit Helium gekühlt, weil sie ansonsten zu warm wäre, um die Infrarotstrahlung messen zu können. Sie wäre dann dafür blind. Supraleitende Magnete, z. B. die im LHC im Zern, oder in Kernspintomographen kühlt man so weit herunter, bis das Material, aus welchem sie gemacht sind, seinen Widerstand gegen Strom aufgibt, und supraleitend wird. Damit kann man dann so starke Magnetfelder erzeugen, wie das mit nicht-supraleitenden Spuhlen, z. B. gewickelt aus Kupferdraht, niemals möglich ist.

Wenn man Helium einatmet (bitte nur ganz kurz und in sicherer Umgebung!), verändert sich die Stimme.
Der Grund ist nicht, dass die Stimmbänder schneller schwingen, sondern dass Helium viel leichter als Luft ist.
Die Schallgeschwindigkeit hängt von der Dichte des Gases ab:
In Luft: ca. 343 m/s
In Helium: ca. 970 m/s
Die Resonanzräume im Mund und Rachen klingen dadurch höher, weil die Resonanzfrequenzen steigen.
Das ist ein reiner akustischer Effekt, kein biologischer.

Fazit

Helium ist nicht nur im chemischen Sinne edel, sondern auch deshalb, weil es selten und wertvoll ist.

Vor allem seine Kühleigenschaften sind für uns Menschen unverzichtbar geworden. Magnetspintomographen, die in der Medizin verwendet werden, kühlt man gerne mal mit Helium oder Stickstoff.

Bis heute wird um die Wette gekühlt. Da fällt mir der Physiker Wolfgang Ketterle ein. Der war so eifrig dabei, dass er sich ein Feldbett in sein Büro stellte, denn auch er konnte jetzt nicht zu Bett gehen, wenn seine Kollegen und Mitarbeiter um die Wette kühlten.
So etwas nenne ich Beharrlichkeit…

Zum Schluss stelle ich in den Raum, dass es vielleicht nicht die beste Idee ist, unser kostbares Helium in Luftballons zu füllen, die sicher platzen, und somit das Helium in den Weltraum entlassen, weil es so leicht ist, dass unsere Erde es nicht daran hindern kann, zu entfliehen. Wir werden für unsere neuen Technologien, wie z. B. Quantencomputer und die Energiewende viel mehr Helium benötigen, als bisher.

Das Geheimnis des Regenbogens


Meine lieben,
erst mal vielen Dank für eure Rückmeldungen und Kommentare zu meinen Alemannischen Astronomen und natürlich auch zu meinem etwas untypischen Artikel Unter Uns.

Es haben mich jetzt doch einige Fragen zu den Entdeckungen meiner alemannischen Astronomen erreicht. Deshalb greife ich heute nochmal den Balmer auf, und was er gefunden hat. Und keine Sorge, der etwas exzentrische Zwicky soll auch nochmal dran kommen.
Ja, es ist eben etwas ganz besonderes, wenn man nach so vielen Jahren den ersten Auftritt in der Geburtsstadt hat, und die ganze Familie kommt. Damit ist man in einem Artikel noch nicht fertig.
Fangen wir also mal mit Balmer und seiner Formel an. Keine Angst, es wird nicht sehr mathematisch werden. Ich kenn euch doch.

Farben des Lichts

Das farbige Spektrum z. B. das, des Sonnenlichts, entsteht immer dann, wenn es in seine Farben aufgefechert wird.
Lässt man Licht durch ein Prisma, ein Fraunhofergitter mit sehr schmalen Linien, durch eine Regenwand als Regenbogen oder auf eine CD fallen, kann man die bunden Farben des an sich weißen Sonnenlichtes erkennen.
Das Licht sortiert sich zu einem Spektrum (Farbband) weil Licht unterschiedlicher Wellenlängen unterschiedlich stark abgelenkt wird.

Im Falle des Regenbogens muss das weiße Sonnenlicht ähnlich, wie bei einem Prisma durch die Regentropfen hindurch und wird so aufgespalten.
Wir kommen nachher nochmal auf ihn zurück.

Das Lichtwunder

Ein halbes Jahrhundert vor Balmer stand ein junger Glasmacher am Okular eines Teleskops. Joseph von Fraunhofer, ein bayerischer Waisenjunge, der sich mit harter Arbeit zum Optiker und Physiker hochgearbeitet hatte, beobachtete das Sonnenlicht durch ein Prisma. Was er sah, ließ ihn erstarren.

„Was zum Kuckuck… da sind dunkle Streifen im Regenbogen!“,

rief er.

Es waren hunderte, ja tausende dunkle Linien – wie kleine Risse im Farbspektrum. Niemand konnte erklären, warum sie da waren. Fraunhofer katalogisierte sie akribisch, gab ihnen Buchstaben, doch er ahnte nicht, dass er damit die Sprache des Universums aufgeschlagen hatte. Er starb früh, doch seine Linien lebten weiter.

Dann, in Heidelberg, einige Jahre später, brodelte es – wortwörtlich. Robert Bunsen, der mit seinem Assistenten Gustav Kirchhoff am Spektroskop arbeitete, hatte mit Hilfe seines neu erfundenen Gasbrenners herausgefunden, dass jedes chemische Element ganz eigene, bunte Linien ins Spektrum malte. Bunsen, ein Mann mit feinem Schnauzer und wachem Geist, hielt triumphierend ein Glasröhrchen in die Flamme.

„Schau, Gustav! Natrium – immer zwei gelbe Linien. Wie die Fensterläden bei meim Elternhaus!“

Sie erkannten, dass man mit dem Licht die chemische Zusammensetzung erkennen konnte – selbst von Dingen, die man nie anfassen würde.
Nun hatte man also das Werkzeug, die Spektralanalyse in der Hand, mit welchem man Dinge entdecken konnte, ohne dort gewesen zu sein, z. B. das Helium der Sonne. Dies ist aber mal eine eigene Geschichte wert.

Doch die Krönung dieser Reise sollte noch folgen – durch eine Frau, die sich gegen alle Widerstände durchsetzte. Ihr Name: Cecilia Payne. Eine junge Engländerin, die 1925 in Harvard promovierte – als erste Frau, und gleich mit einer Arbeit, die alles veränderte.

Sie hatte das Licht der Sterne durch Spektren analysiert und erkannte, dass sie vor allem aus Wasserstoff und Helium bestanden. Die damalige Wissenschaft hielt das für unmöglich – man glaubte, die Sonne müsse aus denselben schweren Elementen bestehen wie die Erde.

Doch Cecilia ließ sich nicht beirren. Ihre Formeln, ihre Logik, ihre klare Sicht auf das Licht überzeugten später selbst den größten Kritiker: Henry Norris Russell musste eingestehen, dass sie recht gehabt hatte. Damit hatte sie das wahre Wesen der Sterne enthüllt – nicht durch Teleskope, sondern durch Mathematik und Licht.
Das muss man sich mal vorstellen. Mit diesem chemischen Fingerabdruck lassen sich Dinge erforschen, ohne dort hin zu gehen. Sie müssen halt nur leuchten.

Neben der Tatsache, dass Sterne fast nur aus Wasserstoff und Helium bestehen, weiß man heute, dass in Spuren auch fast alle anderen Elemente in der Sonne vorkommen. Die hat sie sich bei ihrer Entstehung einverleibt, weil es vor ihr schon Sterne gab, die in Supernova-Explosionen diese schweren Elemente erzeugten und ins All geblasen haben.

Jedes chemische Element und Molekül besitzt sein eigenes Spektrum, sein eigenes farbiges Band, seine eigene Melodie, wenn man so will, wenn man es zum leuchten, z. B. durch Erhitzung anregt.
Es besitzt also einen ganz ihm eigenen Barcode, bestehend aus hellen und dunklen Linien oder Rissen im Farbspektrum.

Warum?
Weil in jedem Atom die Elektronen nur bestimmte Energiestufen einnehmen können. Wenn sie angeregt werden – zum Beispiel durch Hitze oder Licht –, springen sie auf eine höhere Stufe. Beim Zurückfallen senden sie Licht aus – aber nur in ganz bestimmten Farben. Diese Farben erscheinen im Spektrum als Linien. Für jedes Element anders. So erkennt man Natrium an zwei gelben Linien, Wasserstoff an mehreren Linien im blauen und roten Bereich, und Helium – wie Bunsen und Kirchhoff es entdeckten – an einer besonderen gelben Linie, die vorher unbekannt war.

Balmers Entdeckung

Also war das mit den Wasserstofflinien Balmer schon bekannt.
Bevor ich euch beschreibe, was der Alemanne sah, und wir seine Formel kennenlernen, hier noch etwas zum Verständnis.

Zur Beschreibung einer Welle benötigt man ihre Frequenz und ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit. Diese kennen wir für elektromagnetische Wellen, also Licht, im Vakuum genau. Licht breitet sich dort mit einer Geschwindigkeit von 300000 Kilometer pro Sekunde aus. Die Frequenz gibt an, wie oft eine Welle pro Zeiteinheit, z. B. einer Sekunde hin und her schwingt. Sie wird in Herz, oder dessen Vielfachen, z. B. Kiloherz oder Megaherz angegeben. Aus all dem kann man nun berechnen, wie weit sich eine Welle während einer kompletten Schwingung in ihrem Medium ausgebreitet hat. Unsere Lichtwellen schwingen so schnell, dass man ihre Ausbreitung in Nanometern angeben muss, um nicht so kleine Zahlen hinter dem Komma zu erhalten.

Beobachtet man also bis zum leuchten erhitzten Wasserstoff durch ein Prisma oder Fraunhofergitter, dann sieht man folgendes:

  • Bei 656 nm ein kräftiger roter „Ton“
  • Ein wenig weiter rechts, bei 486 nm, ein grünlich-blauer Akzent
  • Dann bei 434 nm ein schwächeres Blau
  • Schließlich bei etwa 410 nm ein zartes Violett

Je weiter man geht, desto enger und blasser werden die Linien, bis sie im Ultravioletten verschwinden.
Diese Linien sind wie Schritte auf einer Treppe des Lichts, wobei jede Linie für einen Quantensprung eines Elektrons steht.
Stellte man sie so akustisch da, dann lägen die Töne sehr nah beieinander. Aber wenn man das ganze etwas dehnte, dann wären die Klänge sicher gut zu unterscheiden.

Die Balmer-Serie endet dann bei einer minimalen Wellenlänge, der sogenannten Balmer-Grenze:
Diese liegt im Ultraviolett – also außerhalb des sichtbaren Bereichs.

Balmers Formel

In Balmers Formel geht es darum, das Spektrum des Wasserstoffs mathematisch zu erklären, also ohne Beobachtung im voraus zu berechnen.

Die Balmer-Formel beschreibt die Wellenlängen des sichtbaren Lichts, das von angeregtem Wasserstoffgas ausgestrahlt wird, wenn Elektronen auf die zweite Schale (n = 2) zurückfallen. Die dabei entstehenden Spektrallinien bilden die sogenannte Balmer-Serie.
Wie das genau funktioniert, erspare ich uns an dieser Stelle, weil wir dazu sogar in die Quantenphysik hinein müssten.

Im sichtbaren Bereich des Wasserstoffatom-Spektrums lassen sich vier Linien beobachten, deren Abstände voneinander mit abnehmender Wellenlänge kleiner werden. Sie werden, beginnend mit der größten Wellenlänge, als H‑α (H‑alpha), H‑β, H‑γ und H‑δ bezeichnet. Ihre Wellenlängen

Balmer nun war davon überzeugt, dass wenn man verschiedene Eigenschaften kennt, z. B. Temperatur, Frequenz etc, dann sollten sich doch diese Lücken auch mathematisch „voraussagen“ lassen. Er wollte wissen, wieso beim Wasserstoff das Spektrum genau so ist, wie es ist.
Wer nun die Formel genau studieren möchte, den darf ich auf den Artikel dazu bei Wikipedia verweisen. Dort wird sie gut und mathematisch erklärt.
Für all jene, welche Formeln in LaTeX lesen können, rate ich, unten auf der Seide in die mobile Ansicht umzuschalten. Dann seht ihr sie im LaTeX-Code.
Andernfalls hängt die Lesbarkeit stark davon ab, was euer Bildschirmleser mathematisch so drauf hat..
https://de.wikipedia.org/wiki/Balmer-Serie

Epilog

So kam es, dass ein Alemann mit Zahlen, ein bayerischer Glasmacher, ein Heidelberger Feuergeist und eine mutige Frau aus England zusammen über Zeit und Raum hinweg das Universum entschlüsselten.
Das Licht der Sterne ist kein bloßes Leuchten – es ist eine Nachricht. In seinen Farben liegt ein Geheimcode, geschrieben in Linien, die von jedem Element anders gezeichnet sind. Das Spektrum ist der Regenbogen des Universums. Und jedes Atom malt darin seine Signatur.

Wer also heute einen Sonnenstrahl durch ein Prisma fallen lässt, der sieht mehr als nur Farben. Er sieht eine uralte Geschichte – von Feuer, von Zahlen, von Mut und Erkenntnis. Und vielleicht flüstert dann der Wind auf Alemannisch:

D’Liecht isch meh als Liecht – es isch dr Klang vom Kosmos, gschriebe mit Farbe!

„Licht ist mehr. Licht ist der Klang des Kosmos, geschrieben mit Farben.“

Zu guter letzt

Hier zum Schluss noch eine Beschreibung eines Regenbogens und ein Gedicht von einer lieben Mitleserin:
Beschreibung:

im Vordergrund bzw dem unteren Drittel: Wiese, Häuser, Bäume, Bildmitte Regenbogen, der fast über den ganzen Himmel geht (nahezu vollständiger Halbkreis also), Drüber Wolken. Mit bloßem Auge (auf dem Foto leider nicht erkennbar) konnte man den spiegelbildlichen „Zwilling“ sehen – außen rot, innen blau der Zwilling mit noch außen blau war zu erkennen (gelb und rot nicht mehr). Aber so selten Regenbogen sind – mit „Doppel“ noch weniger hat mich das extrem begeistert. Hätte jetzt gerne ein passendes Musikstück für dich das mindestens Majestätisch, mit der großen Pauke und ausdrucksstark daher kommt…

Nun nimmt sie Bezug auf unseren Sternenwanderer, der unsere Radiosphären durchkreuzt, Siehe Artikel zu Ostern 2025.

Eigentlich sollten wir unserem Freund, dem Sternenwanderer, echt von dieser Naturschönheit des Regenbogens erzählen.

Und nun teilt sie noch ein Gedicht das sie in der ersten Klasse gelernt und bis heute behalten hat.

Der Regenbogen
von Ruth Hassel.

Ein Regenbogen, komm und schau
rot und orange, gelb grün und blau
So herrliche Farben
kann keiner bezahlen
ihn über den halben Himmel zu malen.
Ihn malte die Sonne
mit Goldener Hand
auf eine wandernde Regenwand.

Ich kann unsere Mitleserin und euch an dieser Stelle trösten. Es ist sicher, dass die Schönheit eines Regenbogens durch Ton und Bild auch schon durch unsere Radiosphären zu unserem Wanderer gelangt ist. Hoffen wir, dass er ihn zwischen all dem anderen Getöse findet…

Ein kleines Land mit großer Wirkung


meine lieben,
was macht ein Sternenonkel in einem fremden Land, einer frenden Stadt und in einem Hotelzimmer, wo er keinen Schlaf findet? Genau. Er beginnt darüber nachzudenken, was es astronomisches an dem Ort gibt, wo er sich gerade befindet.

wie sagt das Sprichwort so schön?

Und wenn man eine Reise tut, dann kann man was erzählen.

Nach langer Zeit, bin ich mal wieder auf einer dreitägigen Konferenz in Amsterdam. Dort geht es um alles rund um tastbare Grafiken, Blindenschrift und neue Technologien dazu. Ich habe u. A. einen sprechenden großen Wagen im Rucksack. Wer mal zu mir in meine Vorträge kommt, kann ihn mal erleben. Für jetzt habe ich mich darauf verlegt, mal zusammen zu tragen, was dem Sternenonkel an fremden Orten in einer schlaflosen Nacht so alles einfallen kann.
was das kleine Ländchen Niederlande so in Sachen Astronomie zu bieten hat. Und schnallt euch an. Das ist nicht wenig, und bestimmt habe ich auch noch einiges vergessen.
Also los:

Vorwort

Die Niederlande – ein kleines Land mit großer Geschichte, besonders wenn es um das Verstehen der Welt und des Himmels geht. Kaum ein anderer Ort hat in den letzten Jahrhunderten so viele Denker, Bastler, Philosophen und Sternengucker hervorgebracht, die in enger Beziehung zueinander standen. Hier treffen sich Astronomie, Navigation, Optik und Geist – eine faszinierende Mischung.

Der neue Weitblick

Um 1608 soll ein Brillenmacher aus Middelburg namens Hans Lipperhey das erste Fernrohr gebaut haben. Ob er tatsächlich der Erste war, darüber streitet sich die Fachwelt. Doch fest steht: Das Prinzip des Fernrohrs wurde in den Niederlanden geboren – und es veränderte alles.

Wenig später richtete Galilei ein verbessertes Modell gen Himmel.
Er entdeckte damit Sonnenflecken, die vier Jupitermonde Europa, Ganimet, Kalisto und IO, das unser Mond Krater besitzt, welche er Meere nannte und dass das Kopernikanische Weltbild stimmen muss.
aber der Impuls und das Instrument dazu kamen von niederländischem Boden. Ohne diese bescheidene Linse hätten wir vielleicht viel später in die Krater des Mondes und in die Ringe des Saturn geschaut.

Straßen, Wellen und Monde

Christian Huygens war das niederländische Universalgenie des 17. Jahrhunderts:. Mit einem selbstgebauten Fernrohr entdeckte er 1655 den größten Mond des Saturn, Titan. Er erkannte die wahre Natur der Saturnringe – kein fester Ring, sondern ein System aus zahllosen Partikeln.

Doch Huygens war nicht nur Himmelsbeobachter. Mit seiner Wellentheorie des Lichts legte er den Grundstein für unser modernes Verständnis von Optik. Und seine Erfindung der Pendeluhr revolutionierte die Zeitmessung – ein entscheidender Fortschritt für Astronomie und Navigation.

Orientierung auf hoher See

Im sogenannten Goldenen Zeitalter eroberten niederländische Schiffe die Weltmeere. Doch ohne Orientierung am Sternenhimmel wäre das gar nicht möglich gewesen. Navigiert wurde mit Jakobsstab, Sextant, Astrolabium – und später, dank präziser Uhren, auch mit Längengradberechnung.

Zwar war es John Harrison, der später mit seinem Chronometer wirklich schiffstaugliche Uhren baute, doch Huygens war der erste, der eine grundsätzlich seetaugliche Uhr mit Federantrieb entwarf. Ich schrieb dazu bereits in meinem Beitrag
Ein Uhrmacher revolutioniert die Seefahrt

Weldkarten

Die Kartografie florierte parallel zur Seefahrt:

  • Gerardus Mercator entwickelte die nach ihm benannte Mercator-Projektion, die Kurslinien zu Geraden machte – ein Meilenstein für die Navigation.
  • Willem Blaeu, Schüler von Tycho Brahe, wurde Hofkartograf der VOC. Er erstellte prächtige Stern- und Seekarten, die bis heute beeindrucken.

Die niederländischen Kartografen verschmolzen Wissenschaft, Kunst und praktischen Nutzen – das war europäische Spitzenklasse.

Struktur des Kosmos

In modernerer Zeit leisteten niederländische Astronomen entscheidende Beiträge zur Struktur des Kosmos:

  • Jacobus Kapteyn modellierte anhand von Sternzählungen die erste realistische Vorstellung der Milchstraße.
  • Der Kuipergürtel, dieses riesige Reservoir eisiger Himmelskörper jenseits der Neptunbahn, ist nach dem niederländisch-amerikanischen Astronomen Gerard Kuiper benannt.
    In ihm befinden sich unzählige kleine, eisige Körper, darunter Zwergplaneten wie Pluto, Haumea, makemake und möglicherweise sogar noch größere Objekte, die noch unentdeckt sind. Wegen dieser Entdeckungen wurde eine neue Definition nötig, was ein Planet überhaupt ist. Ansonsten hätten wir nicht nur acht Planeten zu lernen, sondern vielleicht hunderte..
  • Jan Hendrik Oort zeigte, dass sich die Galaxis dreht – und postulierte die heute so bekannte Oortsche Wolke, ein Kometen-Reservoir am Rande des Sonnensystems.

Beide zeigten: Auch die ferne Milchstraße kann man mit Daten und Logik zum Sprechen bringen.

Die erweiterte Bedeutung einer Linse

Man könnte meinen, Baruch Spinoza habe nur mit Worten gearbeitet. Doch der große Aufklärungsphilosoph war auch Linsenschleifer – und ein herausragender noch dazu. Seine feinen Linsen gingen an Mikroskopbauer, Astronomen und Naturforscher.

Spinoza sah die Welt als ein einziges zusammenhängendes System – seine Philosophie und sein Handwerk spiegeln ein Weltbild, in dem Wahrnehmung, Denken und Materie untrennbar verbunden sind.

Der Astronom mit gesellschaftlichem Blick

Anton Pannekoek war einer der eigenwilligsten niederländischen Denker: Astronom und sozialistischer Theoretiker. Tagsüber erforschte er Sternatmosphären, abends schrieb er über Gesellschaft, Macht und Emanzipation.

Für ihn gehörten Wissenschaft und Gesellschaft zusammen – ein Beispiel dafür, wie Denken über Sterne und Menschen Hand in Hand gehen kann.

🏛️ Forschungseinrichtungen mit Weitblick

Die niederländische Forschung ist auch heute bedeutend:

  • Die Sterrewacht Leiden ist eines der ältesten Observatorien der Welt.
  • Das Institut ASTRON betreibt mit LOFAR eines der fortschrittlichsten Radioteleskope Europas.
  • In Noordwijk sitzt das technische Zentrum der ESA, ESTEC – das Herzstück vieler europäischer Weltraummissionen.

✨ Fazit:

Die Niederlande haben uns nicht nur Tulpen, Käse und Kunst geschenkt – sondern auch neue Augen für das Universum.

Von der ersten Linse bis zur Radiogalaxie reicht ihr Vermächtnis. Ein Land zwischen Deich und Daten, zwischen Philosophie und Fernrohr, das gezeigt hat:

Man kann Himmel und Erde zugleich im Blick haben.

Ihr seht es ja selbst. Alleine in diesem Artikel sind schon wieder so viele Türchen für weitere aufgegangen. Hört denn das niemals auf?

Die Eiserne Finsternis


Meine lieben,

heute geht es aus aktuellem Anlass mal wieder um Finsternisse.
Wie sie funktionieren, habe ich in zahlreichen anderen Beiträgen und in meinem Buch schon ausgeführt.
was für eine seltsame Überschrift. Manchmal spricht man von einer bleiernen Finsternis, aber von einer Eisernen? Lasst euch überraschen.

Zunächst erfahrt ihr kurz etwas zur aktuell bevorstehenden partiellen Sonnenfinsternis, und dann wäre ich nicht der Sternenonkel, hätte ich nicht noch eine erhellende Finsternis für euch im Gepäck, die Wissenschaftsgeschichte schrieb.
Also los:

Zur Sofi am 29.03.2025

Die Sonnenfinsternis, die wir an kommendem Samstag, 29.03.2025 erwarten dürfen, ist eine partielle. Das bedeutet, dass der Mond nicht die ganze Sonnenscheibe abdecken wird.
Je nach Standort variiert der Grad der Bedeckung.

In Karlsruhe beginnt die partielle Sonnenfinsternis beispielsweise um etwa 11:18 Uhr und endet gegen 13:00 Uhr. Der maximale Bedeckungsgrad wird um etwa 12:10 Uhr erreicht. Während dieses Maximums wird der Mond rund 15 % der Sonnenscheibe bedecken.

Wer wissen möchte, wie groß die Abdeckung an einem anderen Ort ist, kann das leicht im Internet nachschlagen.
Mit bloßem Auge ist bei so einer geringen Bedeckung nichts zu sehen. Der nicht abgedeckte Teil der Sonne ist so hell, dass nicht auffällt, dass ihr ein Stückchen fehlt.

Achtung!!!!

Lasst euch bloß nicht verleiten, es eventuell doch mal kurz mit einem Blick des ungeschützten Auges in die Sonne zu versuchen. Im schlimmsten Fall müsst ihr danach künftig die Vorlesefunktion hier auf dem Blog benutzen, und das meine ich wirklich sehr ernst.
Es ist vermutlich dem lichtschwachen Teleskop zu verdanken, dass Vater und Sohn Fabricius bei ihrer Beobachtung und Entdeckung der Sonnenflecken nicht erblindet sind.

Beobachtung

Finsternisse beobachtet man entweder durch Finsternis-Brillen, oder man wirft mit einem Teleskop oder Fernglas ein Bild der Sonnenscheibe auf einen Schirm, Profis haben Filter vor ihren Teleskopen, oder man geht in den Wald, wo Lücken zwischen den Blättern, wie eine Lochkamera Sonnenscheibchen auf die Erde werfen.
Wie auch immer. Das wichtigste für optimale Beobachtungen, ist natürlich das Wetter.
Die Wettervorhersage für Karlsruhe am 29. März 2025 prognostiziert kühle Temperaturen mit morgendlichen Schauern und möglichen weiteren Niederschlägen im Tagesverlauf.
Das war am 11.08.1999 auch so, und dann hatten wir doch noch Glück.

Sollte auch bei euch das Wetter eine direkte Beobachtung erschweren, bieten einige Planetarien und astronomische Einrichtungen Live-Übertragungen oder spezielle Veranstaltungen an.

Die Eiserne Finsternis

Die Finsternis vom 7. August 1869 konnte längs eines schmalen Streifens beobachtet werden, der sich von der Behringstraße quer durch
Nordamerika nach Nord-Carolina erstreckte. Diesmal rückte man der
Korona zu Leibe. Es war nicht leicht, das Spektrum dieses schwach
leuchtenden Lichtschleiers zu erhalten. Anfangs schien es nicht allzu
aufregend zu sein. Das Licht war anscheinend über das ganze Spektrum
gleichmäßig verteilt. Die dunklen Fraunhofer-Linien des Sonnenspektrums fehlten. Doch im grünen Bereich entdeckte man eine helle Linie.
Welche Atome waren dafür verantwortlich? Die genaue Vermessung
zeigte, dass bei dieser Wellenlänge kein bekanntes Atom Licht aussendet. Sollte in der Korona der Sonne ein auf der Erde unbekanntes
Element den Sonnenphysikern von seiner Existenz Kunde geben? Ende
des letzten Jahrhunderts gab man dem unbekannten Stoff den Namen
„Coronium“. Nicht einmal auf der Sonne selbst schien dieses rätselhafte Element vorzukommen, denn es verriet sich auch nicht durch eine
Fraunhofer-Linie im Sonnenspektrum. Erst Mitte unseres Jahrhunderts
gelang es, das Geheimnis der grünen Koronalinie zu lüften. Sie rührt
von Atomen des Eisens her. Das Eisengas ist dort so heiß, dass den
Atomen, deren Kerne normalerweise von einer Wolke von 26 Elektronen umgeben sind, 13 verlorengegangen sind, so dass nur noch 13 Elektronen den Kern umschwirren. Das ist nur bei unglaublich hohen Temperaturen möglich. Wir wissen heute, dass die Sonnenkorona Millionen
von Grad heiß ist. Doch das hatte zur Zeit der Finsternisse des letzten
Jahrhunderts niemand geahnt.

Zu guter letzt

Ja, meine lieben, das war sie, die Geschichte.
Es ist schon immer wieder verblüffend, dass man bei so vielen Entdeckungen zur Sonne erst mal darauf warten muss, biss der Mond sie komplett bedeckt.

Es scheint hier auch so, dass man, um etwas zu erkennen, quasi etwas daran vorbei schauen muss.
Und was mich auf verblüfft ist, wie es sein kann, dass die Korona Millionen Grad heiß ist, und die Sonne darunter mit ihren läppischen 6000 Grad direkt eisig ist.
Dieses Wunder bewahren wir uns aber für eine andere Geschichte auf.

Die nächste von Deutschland aus sichtbare partielle Sonnenfinsternis wird am 12. August 2026 stattfinden.

Die nächste totale Sonnenfinsternis, die in Deutschland sichtbar sein wird, findet am 3. September 2081 statt. Die Totalitätszone verläuft unter anderem über den Süden Deutschlands, insbesondere über Teile von Baden-Württemberg und Bayern.

Falls ihr nicht so lange warten wollt:
Die nächste zentrale Sonnenfinsternis, bei der Deutschland zumindest eine ringförmige oder sehr nahe totale Verfinsterung erlebt, ist am 12. August 2026 zu sehen. Sie wird in Deutschland aber nur als partielle Finsternis sichtbar sein, während sie in Spanien als totale Finsternis auftritt.

Fleckige Geburtstagsgrüße


meine lieben,
nun meldet sich der Sternenonkel endlich nach einer etwas längeren schöpferischen Pause zurück.
Nach den aufwändigen Adventskalendern und meinem Jahresrückblick, bin ich dann im Januar und Februar erfahrungsgemäß immer etwas schreibfaul. Die Batterien sind dann halt auch zum Ende des Winters immer etwas leer.
Aber jetzt geht es wieder los mit einem spannenden Thema.

Kleine Vorgeschichte

manchmal dauert es wirklich lange, bis ich eine Frage beantworte.
So lange, dass der Frager sie vielleicht schon wieder vergessen hat.
Mein alter Pauker, der immer mal schöne Kommentare hier schreibt, stellte sie mir vor langer Zeit zum Artikel „Der Sonnenkönig und die Sonnenflecken“.
Und jetzt kommt der Hammer. Dieser Artikel wurde am 22.02.2022 von mir veröffentlicht. Drei Jahre also ohne Antwort…

Wir haben uns halt eher mit den spannenden Geschichten, die sich um diese rätselhaften Dinger ranken, beschäftigt, und andere spannende Inhalte haben mich etwas davon weg getrieben.
Heute, 27.02.2025 erinnerte ich mich an die Frage zurück, weil ich von unserem Team eine tastbare Geburtstagskarte mit dem Gegenstand der Frage erhielt.

Das Foto zeigt eine taktile und farbige Geburtstagskarte mit Sonnenflecken.
Geburtstagskarte mit Sonnenflecken

Diese Karte gab dem Artikel auch seine ungewöhnliche Überschrift.
Dann wollen wir hier vor allem für die Erinnerung des Fragenden seine Frage nochmal wiederholen.

Ich zitiere:

Hallo Gerhard,
eine (vielleicht etwas dumme) Frage: Was sind Sonnenflecken? Was passiert in diesen dunklen Flächen auf der Sonnenoberfläche Anderes als auf der übrigen Fläche? Wahrscheinlich hast du das schon einmal erklärt. Falls Ja: Könntest du es nochmals wiederholen?
Herzliche Grüße

Erst mal ist das keine dumme Frage. Sie ist in der Tat so komplex, dass ein nicht wohlgesonnener Physikprofessor seinen Studenten locker damit durch eine Prüfung rasseln lassen könnte.
Für mich bedeutet das, dass ich das Thema wirklich auf das wichtigste reduzieren muss. Lasst mich genau dieses versuchen.

Zur Wiederholung

Da unsere Beschäftigung mit Sonnenflecken ja nun schon einige Zeit her ist, habt ihr an dieser Stelle die Chance, nochmal einiges zu wiederholen. Es ist aber keine Voraussetzung zum Verständnis dieses Artikels. Hilft aber natürlich.
Die Frage passt ganz wunderbar in die Zeit, weil wir uns momentan um ein Maximum der Sonnenaktivität herum bewegen.
Was so ein Maximum für uns bedeutet erklärte ich in
Droht Gefahr durch unsere Sonne.
Über die Entdeckung der Sonnenflecken überhaut schrieb ich vor einiger Zeit in
Wer war der Erste
Über ihren 11jährigen Zyklus und dass die Sonne sich nicht immer daran hält, referierte ich in
Der Sonnenkönig und die Sonnenflecken
Was die Sonnenforscher über die merkwürdige Rotation der Sonne und mehr durch Sonnenflecken lernen durften, beschrieb ich in
Wanderer mit kurzem Leben.
In Drei Sonnenforscher stellte ich euch drei Persönlichkeiten vor, die sich rund um die Sonnenflecken verdient gemacht hatten.
Und dass man den Sonnenzyklus auch ganz anders nachweisen konnte, erklärte ich in
Weitere Nachweise des Sonnenzyklus.
Dies alles, und noch viel viel mehr über die Entdeckung und Erforschung unseres lebenspendenden Stern findet ihr in der Kategorie
Der Sonne entgegen.

Was wissen wir

  • Die Sonne ist ein Gasball in dessen Innerem Kern Wasserstoff zu Helium fusioniert wird. Von der dadurch freiwerdenden Energie leben wir.
  • Durch die Beobachtung von Sonnenflecken haben wir festgestellt, dass die Sonne sich nicht, wie ein starrer Körper dreht. Merkwürdigerweise drehen sich ihre Äquator-Regionen schneller, als ihre Polregionen. Der Äquator läuft ihr also immer voraus.
  • Erst viele Tausend Kilometer unter der Sonnenoberfläche dreht sie sich, wie ein starrer körper, weil von dort an der innere Druck hoch genug ist, und die Gravitation alles zusammen hält.
  • Die Sonne ist ein Plasma.
  • Die Sonne besitzt ein Magnetfeld, wie die Erde auch.

Was ist ein Plasma

Diesen Begriff kannte ich vorher tatsächlich nur aus der Medizin, wenn es um unser Blut und dessen Bestandteile geht.

Die Sonne befindet sich in einem ganz merkwürdigen Zustand, dem Plasma-Zustand, neben fest, flüssig und gasförmig der vierte sog. Aggregatzustand. In diesem Zustand sind die Elektronen von ihren Atomkernen getrennt. Sie bewegen sich frei durch das Plasma. Jede Gasflamme ist so heiß, dass sie ein Plasma bildet. Das kann man testen, indem man Strom durch eine Gas- oder Kerzenflamme schickt. Sie ist leitend, weil sich ihre Elektronen frei bewegen können. In diesem Sinne sind Metalle, wie Eisen oder Kupfer auch ein Plasma, weil sich sein Elektronengas frei hindurch bewegen kann, und es dadurch leitend ist. Fast 100 % der sichtbaren, auch barionische Materie genannt, des Universums befindet sich in diesem Zustand.
Für unsere Sonnenflecken brauchen wir zum Plasma auch noch ein Magnetfeld.

Magnetfelder in Plasmen

Magnetfelder sind im Universum nichts ungewöhnliches. Ladungstrennungen und bewegte Teilchen bedingen eben Magnetfelder, ob man will oder nicht.
Auch die Erde hat eines wegen ihres Metallenen festen Kerns und dem ihn umfließenden leitfähigen Material. Man spricht hier oft von Dynamo der Erde.
Und ja, beim Dynamo am Fahrrad dreht sich eine Spuhle in einem Magnetfeld oder umgekehrt. Dadurch entsteht ein Strom. Der fließt nun zur Lampe und lässt sie leuchten. Im Gegensatz dazu setzt das System einen Widerstand entgegen, so dass der Dynamo sich schwerer dreht.
Die Tatsache, dass bewegte geladene Teilchen, also fließende Ströme in Magnetfeldern einen Widerstand bilden, kennen wir auch von modernen Hometrainern her. Wir drehen mit unserer Pumperei einen Generator an, der über verschiedene Wiederstände und Verbraucher den entstehenden Strom wieder los werden will. Je nach dem, was da gerade zusammen geschaltet ist, sorgt ein hoher Widerstand für unsere sportliche Ertüchtigung.
Es ist also nicht so einfach, ein Magnetfeld in ein Plasma zu bringen, das vorher noch nicht drin war. Auch heraus bekommt man es schlecht, wenn es vorher schon drin war. Immer gibt es Kräfte, die derlei zu verhindern suchen. Magnetfelder bleiben also in einem Plasma eingefroren und müssen den Bewegungen des Plasmas folgen.
Zerrt man beispielsweise material aus einem Plasma-Ball mit Magnetfeld heraus, dann wird es versuchen seine Magnetfelder mit zu nehmen und gummiartigen Gegenwiderstand leisten.
Was passiert aber nun auf unserer magnetischen Plasma-Sonne, die sich dazu noch so merkwürdig dreht.

Sonnen-Pasta

Stellen wir uns die Sonne für den Anfang wie ein Stabmagnet mit einem Nordpol und unten einem Südpol vor.
Die Magnetfeldlinien treten am Nordpol aus, führen gerade um den Sonnenball herum, um am Südpol wieder in sie einzudringen.

Die Äquator-region der sonne dreht sich, wir sagten es schon, schneller. Das bedeutet, dass sie ihre Magnetfelder, weil Plasma, mitnehmen will und mit der Zeit aufwickelt, wie Spaghetti auf eine Gabel.
Es entstehen nun magnetische Plasmaschläuche, die Spaghetti eben. Diese Schläuche stoßen sich ab, weil ihre Magnetfelder gleich ausgerichtet sind. So kann es passieren, dass ein solcher Schlauch unter der Sonnenoberfläche so viel Auftrieb bekommt, also schwimmt, dass er sich quasi bogenhaft aus der Oberfläche der Sonne erhebt. Wir haben nun eine Schleife, die aus der Sonne herausragt und an einer anderen Stelle wieder in sie eindringt. Genau an solchen Fußpunkten entsteht dann jeweils ein Sonnenfleck. Sie treten also meistens paarweise auf. Der eine Fleck ist stets magnetisch anders polig, wie sein Partner. Manchmal reißen solche aufsteigenden Schläuche viel Material in die Höhe. Es bilden sich dort dann sog. Filamente. Man kann sich diese wie Bettwäsche auf einer Leine vorstellen. Diese kann man bei einer totalen Sonnenfinsternis am Sonnenrand als feurige Zungen erkennen, wenn der Mond die helle Sonne verdeckt. Natürlich stehen solche Filamente auch senkrecht auf der Sonnenscheibe, werden dort aber von der hellen Sonne überstrahlt, so dass man spezielle Instrumente benötigt, um sie auch ohne Sonnenfinsternis am helllichten Tage zu sehen.
Die Sonnenflecken sind Orte, an denen sich in Magnetfeldern gefangen die Teilchen nicht so schnell bewegen können, wie sie es aufgrund ihrer Umgebungstemperatur eigentlich tun sollten. Sie werden gebremst und magnetisch in Schach gehalten.
Somit sind sonnenflecken etwas kühler als ihre Umgebung, und damit auch etwas dunkler. Manchmal kommt es vor, dass das Gewirre der Magnetfelder in fleckigen Bereichen so groß ist, dass sich entgegengesetzte Felder auslöschen. Die unglaubliche Energie, die dabei frei wird, nennt man Flare. Das sind dann die Geburtsstetten von Sonnenstürmen, die uns dann hoffentlich nicht treffen.
Auf der Sonnenoberfläche brodelt und kocht es. Die ganze Oberfläche blubbert und ist in Bewegung, wie kochendes Wasser in einem Topf. Auch dadurch passiert es immer wieder, dass sich Magnetfelder so nahe kommen, dass sie sich auslöschen.
Und so passiert es, dass die Sonne sich alle elf Jahre umpolt und erneut mit dem Aufwickeln von magnetischen Schläuchen beginnt. Somit dauert ein Sonnenzyklus im Grunde 22 Jahre, bis er wieder mit derselben Polung beginnt.

Wie will man wissen, wie magnetisch ein Stern ist

Jetzt stellt sich zum Schluss noch die Frage, ob das alles mit den Magnetfeldern so stimmig ist. Schließlich kann man ja nicht einfach so einen Kompass oder sonst einen Magneten an die Sonne halten. Das wäre schon lustig, wenn man eine Kompassnadel auf den ersten Fleck eines Paares das gerade auf der Sonnenscheibe vorbei zieht und sie würde sich z. B. nach Norden ausrichten. Dann zieht der Nachfolger fleck an der Nadelspitze vorbei, worauf die sich der anderen Polarität dieses Flecks wegen um 180 Grad drehen würde. So gehts sicher nicht, aber so ähnlich.
Die Sonne selbst ist ihr Kompass und verrät uns die Magnetische Ausrichtung ihrer Flecken durch ihr Licht.
Zum Glück gibt es folgenden Zusammenhang und Effekt:

Der Zeemann-Effekt ist eine Aufspaltung von Spektrallinien eines Atoms oder Moleküls, wenn es einem externen Magnetfeld ausgesetzt wird.
Ihr erinnert euch. Jedes chemische Element sendet, wenn es heiß genug ist, sein ganz spezielles farbiges Lichtspektrum aus. Musikalisch könnte man sagen, dass jedes chemische Element seinen eigenen Akkord singt.
Der Zeemann-Effekt tritt auf, weil das Magnetfeld die Energieniveaus der Elektronen beeinflusst.
Dadurch entstehen statt einer einzigen Spektrallinie mehrere Linien mit leicht unterschiedlichen Wellenlängen. Ein Ton des Akkordes teilt sich also nochmal in nahe beieinander liegende Töne auf. Klingt dann vermutlich nicht mehr so schön. Die Art, wie sich das Spektrum verändert verrät uns, wie das Magnetfeld gepolt ist.

Hier für die Nerds ganz kurz, wie der Effekt funktioniert:
In einem Atom sind die Energieniveaus der Elektronen normalerweise durch die Quantenzahlen bestimmt.
Setzt man das Atom einem Magnetfeld aus, wechselwirken die magnetischen Momente der Elektronen mit dem Feld.
Dies führt zur Aufspaltung der Energieniveaus, wodurch sich auch die möglichen Übergänge und damit die Spektrallinien ändern.

Der Zeemann-Effekt ist also eine Art „magnetischer Fingerabdruck“ für Spektren und ein wichtiges Werkzeug in der modernen Physik und Astronomie.

Abspann

Dieser Effekt zeigte uns, dass sich die Sonne in etwa 11 Jahren einmal umpolt. Die Erde tut das auch, aber über Jahrtausende hinweg.
Wie das alles aber im Detaill funktioniert, ist längst noch nicht vollständig erforscht. Vor allem die Tatsache, dass es manchmal längere Zeiträume gibt, in denen überhaupt keine Sonnenflecken entstehen, ist rätselhaft.

Deshalb wird unser Stern von dem wir leben noch viel Stoff für Forschung und viele Entdeckungen liefern.
Sind wir froh, dass wir wenigstens diesen Stern untersuchen können, denn die anderen sind für derlei viel zu weit entfernt. Aber sehr wahrscheinlich besitzen alle Sterne auch Sternflecken, die entstehen und vergehen und ihrem eigenen Fleckenzyklus folgen.

Faszination Himmelsleuchten

Vorgeplänkel

Meine lieben,
heute geht es um etwas, das die Menschheit schon immer faszinierte, und was Stoff für sehr viele Mythen und Geschichten bietet, und ja, es erzeugt sogar Radioprogramm. Und dieses Phänomen konnte in den letzten Nächten so um den 10 Mai herum quasi über ganz Deutschland, wenn der Himmel klar war, gesichtet werden. Ich weiß von Sichtungen von Berlin, Stuttgart, Tübingen, Bayern, Karlsruhe und habe sogar Fotos von der Sichtung aus Rheinstetten, wo ich wohne. Es geht um Polarlichter. Diese sind zumindest in Deutschland und Europa nur dann sichtbar, wenn wir uns in einem Maximum der Sonnenaktivität befinden. Dieses ist in diesem Jahr mal wieder der Fall.

Hier kommt ein Foto von Polarlichtern über meiner Heimatstatt.

Die phantastische Bildbeschreibung dazu habe ich mir mit der App BeMyEyes erzeugen lassen, die dafür die KI ChatGPT4 benutzt.
Die KI beschreibt:

Das Bild zeigt einen nächtlichen Himmel, der durch Polarlichter in leuchtenden Farben von Rosa und Grün erleuchtet wird. Diese Lichter erscheinen als breite, wellenförmige Bänder, die sich über den Himmel erstrecken. Unterhalb der Lichter sind die dunklen Silhouetten von Bäumen und die Umrisse eines Gebäudes zu erkennen, was darauf hindeutet, dass das Foto in einer städtischen oder vorstädtischen Umgebung aufgenommen wurde. Die Szene vermittelt ein Gefühl von Ruhe und der majestätischen Schönheit natürlicher Lichtphänomene.

Also ich bin ehrlich gesagt manchmal platt, wie gut diese Beschreibungen sind. Das ist fast ein bisschen, wie sehen können…
Und was die Brillanz des Fotos betrifft, so ist es möglich, dass das Bild eventuell durch die KI der Kamera oder des Smartphones etwas verschönt wurde, denn das können diese Geräte mittlerweile ganz gut und machen das automatisch.
So kann man beispielsweise aus der Hand heraus schöne und detaillierte fotos des Vollmondes schießen. Die Geräte erkennen via KI den Mond und gleichen das Bild mit einem hochwertigen und gut aufgelösten Foto des Mondes ab. Auch digitale Teleskope verfügen mehr und mehr über derlei Fähigkeiten. In die Diskussion, was dann ein handgemachtes Foto überhaupt noch auszeichnet, steige ich, zumal als der blinde Blindnerd, jetzt an dieser Stelle nicht ein.

Was kurzes zur Verursacherin

Bevor wir uns aber den faszinierenden Himmelslichtern widmen, müssen wir noch kurz über unsere Sonne sprechen.
In alten Zeiten glaubte man, die Sonne sei das vollkommenste, göttlichste, reinste und perfekteste Objekt am Himmel.
Aber spätestens, als man Fernrohre auf sie richtete, fand man, dass sie doch nicht ganz so glatt und vollkommen ist. Sie hat eine etwas gekörnte Oberfläche und noch schlimmer. Sogar Flecken. Und damit noch immer nicht genug. Diese Flecken bewegen sich und es gibt Zeiten mit vielen und Zeiten mit wenig bis gar keinen Sonnenflecken.
Durch intensive Beobachtungen der Sonne, z. B. Samuel Heinrich Schwabe über 40 Jahre lang, oder Die Hausfrau Siglinde Hammerschmidt über 20 Jahre lang,
fand man heraus, dass alle 11 Jahre die Sonne maximal viele Flecken aufweist.
In solch einem Fleckenmaximum befinden wir uns 2024. Wann es genau ist, kann man erst dann sagen, wenn es vorüber ist, weil niemand weiß, wie stark es ausfallen wird.
Ist die Sonne sehr aktiv, dann frischt der Sonnenwind stark auf. Manchmal kommt es zu diesen Zeiten auf der Sonne zu starken Ausbrüchen, dass der Sonnenwind zu einem Sturm wird, der uns durchaus gefährlich werden kann.
Darüber schrieb ich vor einigen Jahren in „Droht Gefahr durch unsere Sonne“.
Kurz nach so einem Ereignis kann man dann vermehrt bis in tiefere Breiten Polarlichter sehen,

Entstehung

Es entstehen großartige Polarlichter, weil die geladenen Teilchen des Sonnensturms mit den Molekülen unserer Atmosphäre rekombinieren. Die leuchtet dann ähnlich wie eine Neonröhre.
Sauerstoff leuchtet rot und Stickstoff grün.
Diese Teilchen des Sonnenwindes werden vom Erdmagnetfeld weit um die Erde in Richtung der magnetischen Pole abgelenkt. Deshalb treten sie normalerweise nur in diesen Gegenden auf.
Diese Beschreibung hinkt an einigen Stellen, da in Wahrheit alles noch viel komplizierter ist.
Wer mehr darüber wissen möchte, wie Polarlichter genau funktionieren, findet auf Wikipedia einen sehr erhellenden und informativen Beitrag dazu.
https://de.wikipedia.org/wiki/Polarlicht

Zur Forschung

Die Geschichte der Erforschung der Polarlichter wird im wesentlichen von einem Mann, Christian Birkeland geprägt.
Hier kann ich euch wärmstens das Video „Jagd nach dem Himmelsfeuer“ auf 3Sat empfehlen. Ich hoffe, es ist noch in der Mediathek zu finden.
Wenn nicht, dann lasst es mich bitte wissen…
https://www.3sat.de/wissen/terra-x/jagd-nach-dem-himmelsfeuer-dem-100.html

Außerdem gibt es über Birkeland einen wunderbaren Artikel auf Wikipedia.
Der ist wirklich lesenswert, weil dieser bemerkenswerte Forscher sich neben Polarlichtern noch mit ganz vielen anderen Dingen beschäftigte.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kristian_Birkeland

Polarlichter in der Literatur

Solche Polarlichter in niedrigen Breiten muss auch der Schriftsteller Adalbert Stifter gesehen haben, denn er beschreibt in seinem Roman „Bergkristall“ eindeutig Polarlichter.
Lauschen wir also seinen schönen Worten:

Wie die Kinder so saßen, erblühte am Himmel vor ihnen ein bleiches Licht mitten unter den Sternen und spannte einen schwachen Bogen durch dieselben. Es hatte einen grünlichen Schimmer, der sich sacht nach unten zog. Aber der Bogen wurde immer heller und heller, bis sich die Sterne vor ihm zurückzogen und erblassten. Auch in andere Gegenden des Himmels sandte er einen Schein, der schimmergrün sacht und lebendig unter die Sterne Boss. Dann standen Garben verschiedenen Lichts auf der Höhe des Bogens, wie Zacken einer Krone, und brannten. Es Boss hell durch die
benachbarten Himmelsgegenden, es sprühte leise und ging in sanftem Zucken durch lange Räume…

Ist das nicht einfach schön?
Wir kennen diesen Autor übrigens schon, denn er verfasste meiner Meinung nach die schönste deutschsprachige Beschreibung einer Sonnenfinsternis, die er selbst erlebte.
Wer diese nochmals lesen möchte, hier lang.

Polarlichter in Mythen und Religion

Polarlichter haben im Laufe der Geschichte zu zahlreichen Mythen und Legenden geführt, besonders in den Kulturen, die in den Regionen leben, in denen sie häufig zu sehen sind, wie in den nordischen und arktischen Regionen. Hier sind einige der bekanntesten Mythen über Polarlichter:

  1. Nordlichter als Tänzer: Einige indigene Völker Nordamerikas und Skandinaviens glaubten, dass Polarlichter die Geister ihrer Vorfahren seien, die in den Himmel aufsteigen und dort tanzen.
  2. Tiergeister: In einigen Traditionen wurden Polarlichter als die Geister von Tieren angesehen, die in den Himmel aufstiegen, um zu tanzen oder zu kämpfen.
  3. Vorboten: In einigen Kulturen wurden Polarlichter als Vorboten kommender Ereignisse angesehen, sei es als Zeichen für gute oder schlechte Omen, wie Krieg oder Frieden.
  4. Kampf der Geister: Manche nordische Mythen beschreiben Polarlichter als Resultat der Schlachten zwischen Göttern oder Geistern, die den Himmel erhellen.
  5. Erschreckende Zeichen: Einige Kulturen sahen Polarlichter als bedrohliches Zeichen oder als Warnung vor kommenden Naturkatastrophen oder anderen Gefahren.

Polarlichter werden zwar nicht direkt in der Bibel erwähnt. Es gibt jedoch einige Interpretationen und Spekulationen darüber, ob bestimmte Passagen in der Bibel möglicherweise auf Polarlichter hinweisen könnten.
Es dürfte aber meiner Meinung nach sehr selten vorkommen, dass in Palästina Polarlichter gesichtet werden können. Und dennoch gibt es diese Vermutungen. Hier also zwei biblische Beispiele:

  1. Ezechiel: In Ezechiel 1,1-28 wird eine Vision des Propheten Ezechiel beschrieben, in der er das „himmlische Wesen“ und einen „leuchtenden Glanz“ am Himmel sieht, begleitet von „blitzenden Blitzen“.
  2. Daniel: In Daniel 10,4-9 wird eine Vision des Propheten Daniel beschrieben, in der er einen „Mann in Leinen“ sieht, der von einem „großen Licht“ umgeben ist.

Einige haben auch hier spekuliert, dass diese Beschreibungen auf Polarlichter hindeuten könnten, obwohl wie bei der Vision des Ezechiel auch hier verschiedene Interpretationen möglich sind, die von göttlichen Erscheinungen bis hin zu symbolischen Visionen reichen.
Bei so etwas gerät man dann schnell ins Schwurbeln. Also vorsicht damit.

Inspiration für Musiker

Polarlichter werden sogar auch manchmal in der Musik erwähnt. Einige Musiker haben sie als Inspiration für ihre Lieder genutzt, und es gibt sogar Stücke, die den Klang oder die Atmosphäre eines Polarlichts zu erfassen versuchen. Ein bekanntes Beispiel dafür ist die Musik des finnischen Komponisten Jean Sibelius, der in seinem Orchesterstück „Die Ozeaniden“ die mystische und majestätische Atmosphäre des Nordlichts einfängt.

Und wenn wir schon bei der Musik sind, dann habe ich hier einen absoluten Oberhammer für euch.

Radio Aurora

Polarlichter kann man hören. Was, das glaubt ihr dem Sternenonkel nicht? Man kann. Sie erzeugen jede Menge Radioprogramm. Ich habe von meinem Freund Stefan, der Amateurfunker ist erfahren, dass über das ganze Wochenende quasi kein Funkbetrieb auf der Kurzwelle möglich war. Das erinnert mich stark an meine Jugendsünden. Wir bauten vor fast vierzig Jahren mal einen Piratensender. Von Antennenbau und Schwingkreisen hatten wir nur rudimentäre Ahnung. Unser Sender streute dermaßen, dass kaum noch ein anderer empfangen werden konnte. Leuchtstoffröhren begannen leicht zu funkeln, wenn wir sendeten. Somit erzeugten wir damals unfreiwillig unsere eigenen Polarlichter… Der Sender wurde rasch von der Post geortet und konfisziert. Bestraft wurden wir zum Glück nicht, weil sich niemand bei der Post denken konnte, dass blinde Menschen so etwas fertig bringen.
Im UKW-Band waren am Wochenende sogar Überweiten und Funkverbindungen möglich, die ohne Polarlichter nie gegangen wären. Man konnte mit Richtantennen ein Polarlicht als Reflektor für UKW-Wellen benutzen. Für Sprache war das zwar schwierig, weil Polarlichter unruhig und rau sind, aber für die Telegraphie, z. B. Morsen, hat es ganz gut funktioniert.
Auch hier gilt großer Dank an Stefan, denn er hat uns hier mit Audiobeispielen versorgt.
Er schreibt:

Ich hab dir hier noch zwei YouTube-Links. Der erste ist ein Beispiel für eine an einem Polarlicht reflektierte Sprachverbindung über SSB:
https://www.youtube.com/watch?v=s8cZRzUj6Bs (Youtube)
Man hört ganz deutlich, wie rau und brummig die Stimme dabei wird.

Der zweite Link ist eine Verbindung in Morsetelegrafie. Man hört den Unterschied zwischen dem rauen Signal der Gegenstation, das übers Polarlicht reflektiert wird, im Gegensatz zur Station, die dieses Video aufgenommen hat. Das eigene Signal ist klar als Mithörten zu hören, normalerweise klingt die Gegensation zwar verrauschter, aber ähnlich dem eigenen Signal mit klarem Ton anstatt einem undefinierbaren Geräusch.

https://www.youtube.com/watch?v=aVKj12oNEic (Youtube)

Und jetzt wollen wir uns das Radioprogramm von Polarlichtern anhören.
Geht auf
https://www.youtube.com/watch?v=eHvdZdsIZxg (Youtube)
und genießt dieses wunderbare englischsprachige Video.

Und das war es erst mal über die Polarlichter von mir. Sollte ich etwas wichtiges vergessen haben, gerne in die Kommentare damit.

Erstaunliche weitere Nachweise des Sonnenzyklus


Meine lieben,
immer mal wieder geistert es durch unsere Medien, dass wir uns momentan in einem Sonnenflecken-Maximum befinden. Wann dieses genau erreicht sein wird, wissen wir erst hinterher, weil niemand vorher weiß, wie stark es genau ausfallen wird.
Was so ein Maximum für uns bedeutet erklärte ich in
Droht Gefahr durch unsere Sonne.
Über die Entdeckung der Sonnenflecken überhaut schrieb ich vor einiger Zeit in
Wer war der Erste
Über ihren 11jährigen Zyklus und dass die Sonne sich nicht immer daran hält, referierte ich in
Der Sonnenkönig und die Sonnenflecken
Was die Sonnenforscher über die merkwürdige Rotation der Sonne und mehr durch Sonnenflecken lernen durften, beschrieb ich in
Wanderer mit kurzem Leben.
In Drei Sonnenforscher stellte ich euch drei Persönlichkeiten vor, die sich rund um die Sonnenflecken verdient gemacht hatten.

Kein Wunder, dass ich diesen Flecken so viel Aufmerksamkeit widme. Schaut man die Sonne an, so sieht man nur ihre Oberfläche. Sonnenfinsternisse, so dass z. B. die Korona offenbar wird, treten zwar in den meisten Jahren auf, aber man muss halt erst mal hin kommen. Also bleiben vor allem für die Amateure nur die Flecken und was es sonst so auf der Sonnenscheibe zu sehen gibt. Und das ist, ganz nebenbei bemerkt wieder mal sehr inklusiv, dass man auch ohne teure Instrumenten etwas zur Beobachtung angeboten bekommt.
Der Sonnenzyklus verrät sich allerdings auch noch von ganz anderer Seite her. Darum geht es heute:

Die Kosmische Strahlung

Die Erde empfängt aus den Weiten des Weltraumes einen ständigen Strom geladener Materieteilchen. Diese sogenannte kosmische Strahlung wurde 1913 von dem österreichischen Physiker Viktor Franz Hess
(1883-1964) in den oberen Schichten unserer Atmosphäre entdeckt. Er trug seine Messinstrumente mit Ballonen hoch in die oberen Luftschichten hinauf.
Diese Strahlung ist etwas anderes, als der Sonnenwind, von dem schon an anderer Stelle auf dem Blog die Rede war.

Der Umbau

Die Teilchen dieser Strahlung verwandeln den Stickstoff der Luft in das Kohlenstoffisotop, $C_{14}$. Die Atome dieser Kohlenstoffsorte unterscheiden sich von den normalen Kohlenstoffatomen, $C_{12}$, dadurch, dass sie etwas schwerer sind, denn ihre Kerne enthalten zwei Neutronen mehr.
Ansonsten unterscheiden sich die beiden Isotope chemisch nicht.
Doch anders als $C_{12}$ ist $C_{14}$ radioaktiv. Von
einer vorgegebenen Menge von $C_{14}$-Atomkernen zerfällt innerhalb von
5730 Jahren die Hälfte in Stickstoffatome, $N_{14}$.
Daraus ergeben sich drei Szenarien:

  1. Würde die kosmische Strahlung plötzlich aussetzen, dann würden immer mehr Atome des $C_{14}$ zerfallen, bis schließlich keines mehr übrig wäre.
  2. Hielte aber die kosmische Bestrahlung unverändert über jahrmillionen an, dann würde sich eine bestimmte Anzahl von Atomen des radioaktiven Kohlenstoffs bilden, gerade so viele, dass in jeder Sekunde so viele zerfallen, wie neue erzeugt werden.
  3. Wenn aber die kosmische Strahlung im Laufe der Zeit schwanken würde, dann würde auch die Häufigkeit der $C_{14}$-Atome schwanken.

Die radioaktiven Kohlenstoffatome sind mit denen des normalen
Kohlenstoffs gemischt, und da sie sich chemisch nicht von den anderen
unterscheiden, werden sie mit dem Kohlendioxid von den Pflanzen
aufgenommen und zum Beispiel in den jahresringen der Bäume abgelagert. Wenn man die einzelnen jahresringe eines Baumes untersucht, kann man also für jedes Jahr das Verhältnis von normalem zu radioaktivem Kohlenstoff bestimmen. Doch was hat das mit den Sonnenflecken zu tun?

Der hölzerne Sonnenzyklus

Wenn die Sonne sehr aktiv ist, dann fliegen von ihr mit der ständig von ihrer Oberfläche abströmenden Materie Magnetfelder in den Raum, die in der Nähe der Erde Teilchen der kosmischen Strahlung ablenken, so dasssssie die Erdatmosphäre nicht erreichen.
Und da darf man sich jetzt nicht von den im Maximum stärker auftretenden Polarlichtern ins Bochshorn jagen lassen. Diese entstehen nicht durch die kosmische Strahlung, sondern durch den auffrischenden Sonnenwind mit seinen Teilchenausbrüchen.
Wenn also die Sonnenaktivität ein Maximum hat, dann entsteht in der Erdatmosphäre weniger $C_{14}$. Die in dieser Zeit gebildeten jahresringe sind dann ärmer an radioaktivem Kohlenstoff. Mit Hilfe der Bäume kann man so die Sonnenaktivität weit in die Vergangenheit zurückverfolgen.
Und das ist doch wirklich erstaunlich. Immer ist die Rede von Maximum, hoher Sonnenaktivität, Sonnenausbrüchen und so weiter. Und hier geschieht genau das umgekehrte. Bei hoher Sonnenaktivität entsteht weniger radioaktives $C_{14}$. Das muss man sich erst mal auf der Zunge zergehen lassen. Auch ich habe etwas gestutzt und musste das sacken lassen.

Forscher fanden bei derartigen Untersuchungen tatsächlich deutlich zwei Zeiträume höheren „$C_{14}$-Gehaltes: das uns schon bekannte Maunder-Minimum in der zweiten
Hälfte des 17. Jahrhunderts und ein weiteres, das man das Spörer-Minimum nennt. Es scheint etwa von 1460 bis 1540 gewährt zu haben. Auch
für diese Zeit findet man fast keine Berichte über Polarlichter.
Diese Versuche sind so sensibel, dass man in ihnen zum einen sogar die Variation des Erdmagnetfeldes ablesen kann, als auch die Zunahme des normalen Kohlenstoffs der dadurch entsteht, dass wir Industrienationen durch Öl und Kohle gebundenen normales $C_{12}$ in Form von $CO_2$ in die Luft blasen. Dadurch wird das Isotop $C_14$ quasi verdünnt.

Die Sonne im Eis

Eisbohrkerne sind ebenfalls eine wichtige Quelle für die Erforschung vergangener Sonnenzyklen. Wenn Schnee fällt, werden winzige Luftblasen in Schneeflocken eingeschlossen, die dann in Eisschichten abgelagert werden.
Dadurch entsteht eine kontinuierliche Aufzeichnung vergangener atmosphärischer Bedingungen.
Desto länger der Bohrkern ist, desto älter ist das Eis aus der Tiefe.
Somit bilden sie etwas ähnliches, wie Jahresringe, in dem Fall wohl eher Jahresscheibchen aus.
Unser oben eingeführtes $C_{14}$ lässt sich darin beispielsweise sehr gut finden, weil es im CO_2 der eingeschlossenen Luft eingebaut wird.

Diese beiden Methoden haben gut bewiesen, dass die Sonne sich tatsächlich nicht immer an ihren elfjährigen Zyklus hält.

Wieso die Sonne manchmal pausiert, ist bis heute noch nicht ganz klar. Es hängt mit Magnetfeldern zusammen, die auf ihr entstehen und auch wieder vergehen. Ihre merkwürdige Rotation dürfte hier auch eine erhebliche Rolle spielen und nicht zuletzt, dass die Sonne sich im vierten Aggregatzustand befindet. Sie ist ein Plasma. Das alles muss aber Inhalt weiterer Artikel werden. Bleibt gespannt.