Eklipsen im Sonnensystem sind die Sonnenfinsternisse und die Mondfinsternisse. Wie entstehen sie? Fast jeder hat das in der Schule gelernt, aber viele wissen es nicht mehr und wundern sich jedes Mal aufs neue darüber. Hier ein kurzer Abriss, um dem Gedächtnis auf die Sprünge zu helfen:
In erster Näherung dreht sich im Sonnensystem alles kreisförmig um die gleiche Achse um den Mittelpunkt der Sonne oder um eine Achse parallel zu dieser um den Mittelpunkt eines Planeten (Monde):
Die Planeten drehen sich also um die Sonne und die Sonne um sich selbst. Die Monde drehen sich um ihre Planeten und die Planeten um sich selbst. Und die Monde drehen sich auch um eine parallele Achse um sich selbst.
Da sich aus diesem einfachen Modell ein kreis- bzw. scheibenförmiges, flaches Sonnensystem ergibt, wird anschaulich auch von ‚Pizza-Modell‘ oder ‚Pizzaschachtel-Modell‘ gesprochen.
„Wo Licht ist, da ist auch Schatten“, sagt ein altes Sprichwort, und so ist von der Sonne aus gesehen hinter jedem Planeten und hinter jedem Mond ein Schatten. Dieser ist immer Kegel-förmig, da die Sonne größer ist als alle anderen Objekte im Sonnensystem; d.h. dieser Schatten hört sehr nah hinter dem Planeten oder Mond wieder auf.
Bei Erde und Mond sind die Größenverhältnisse und Abstände nun so, dass der Schatten des Mondes eben gerade bis zur Erdoberfläche reicht und umgekehrt der Mond ziemlich genau in den Erdschatten passt.
Wenn diese Näherung exakt richtig wäre, müssten wir also bei jedem Neumond auch eine Sonnenfinsternis und bei jedem Vollmond eine Mondfinsternis haben. Tatsächlich haben wir das aber nur alle halben Jahre für 2 oder 3 halbe Mondphasen. Zweimal im Jahr ist also ein Neumond eine Sonnenfinsternis und ein Vollmond eine Mondfinsternis.
Der Grund dafür ist, dass die Achse, um die sich der Mond um die Erde dreht, ca. 6° von der Achse abweicht, um die sich die Erde um die Sonne dreht. Das führt dazu, dass der Mond sozusagen „schief“ in der Ekliptik liegt. Er steht ein halbes Jahr lang auf der Neumond-Seite „über“ der Sonne. So ist er dem Licht der Sonne zur Erde nicht im Weg und auf der Vollmond-Seite „unter“ dem Erdschatten steht und so an der Erde vorbei von der Sonne beschienen wird. Das andere Halbjahr ist es dann genau andersherum.
Nur alle halben Jahre ist er sozusagen genau in der „Mitte“ und die Schatten „treffen“. Die Punkte, wo die Mondbahn durch die Ekliptik geht, nennt man „Knoten“. Man kann also auch sagen, dass es eine Eklipse geben kann, wenn die Verbindungslinie der Knoten auch gerade die Verbindungslinie von Erde zu Sonne ist.
Die Größenverhältnisse und Abstände zusammen mit diesen 6° Schieflage ergeben für ca. 6 Wochen eine Möglichkeit zur Eklipse. Nun hängt es davon ab, wie die tatsächliche Mondposition nun genau in diese 6 Wochen fällt. Theoretisch passen da drei halbe Mondphasen rein. Es können also erst eine Sonnenfinsternis, dann eine Mondfinsternis und dann wieder eine Sonnenfinsternis eintreten, oder umgekehrt. Meist sind es aber nur eine Mondfinsternis und dann eine Sonnenfinsternis, oder umgekehrt.
Was von der Finsternis genau zu sehen ist, hängt noch von einigen weiteren Faktoren ab. So sind die Bahnen selbst auch nicht wirklich rund, sondern elliptisch. D.h. die Abstände variieren und damit kann der Schatten des Mondes unterschiedlich groß sein und der Mond kann unterschiedlich tief in den Schatten der Erde eintauchen. Oder der Mond erscheint so klein, dass die Sonne ringförmig um den Mond „herum scheinen“ kann. Manchmal ist eine Eklipse auch gerade noch so am Rand der 6 Wochen, sodass der Mond die Sonne nur seitlich etwas verdeckt oder seitlich in den Erdschatten eintaucht. Und natürlich hängt es auch davon ab, wo man sich gerade auf der Erde befindet, während es passiert. Wenn eine Periode sehr nah am Jahresanfang liegt, kann es vorkommen, dass in dem Jahr noch eine dritte Periode am Jahresende beginnt.
Um noch tiefer in das Thema einzutauchen, muss berücksichtigt werden, dass der Mond nicht einfach um die Erde kreist, sondern genauer Erde und Mond um ihren gemeinsamen Massenmittelpunkt kreisen. Bei Erde und Mond macht dieser Effekt einiges aus. Das Prinzip gilt aber auch bei Erde und Sonne, auch wenn es da weniger stark ausgeprägt ist. Noch mehr in die Tiefe geht man, wenn man nicht nur immer paarweise zwei Himmelskörper betrachtet, sondern berücksichtigt, dass sich alle Himmelskörper in Abhängigkeit von Abstand und Masse gegenseitig beeinflussen. So gibt es immer feinere sogenannte Störungen, oder besser gesagt Korrekturen, die die genauen Bahnen der Himmelskörper beeinflussen.
Geschichte
Vielleicht ist in diesem Zusammenhang noch interessant, wie schwierig es war, diese Dinge zu berechnen und vorherzusagen. Heute stehen uns leistungsstarke Teleskope und Satelliten zur Verfügung und dazu haben wir mathematische Modelle und Computer, mit denen wir viele Simulationen durchrechnen können.
Aber für die grundsätzlichen Dinge reichen viel einfachere Hilfsmittel. Wenn man es schafft, die Bahn der Sonne und des Mondes über ein Jahr hinweg aufzuzeichnen, wird einem auffallen, dass die Bahnen eng benachbart sind und im Verlaufe des Jahres sich die beiden Bahnen zweimal nahe kommen und dabei überschneiden. Immer wenn das passiert, kommt es beim Vollmond zu einer Mondfinsternis. Für einen ortsgebundenen Beobachter ist es etwas schwerer zu erkennen, dass es bei Neumond zu einer Sonnenfinsternis kommt, weil diese nur immer in einer recht kleinen Region zu beobachten ist.
Wenn die Beobachtungen aber über einen größeren Bereich koordiniert werden, kann man auch mit einfachen Hilfsmitteln bei Sonnenfinsternissen diese Regelmäßigkeit erkennen. Daher gelang dies auch schon Gelehrten in früheren Zeitaltern der menschlichen Kultur.
