Warum gibt es nicht bei jedem Neumond eine Sonnenfinsternis?

Die Mondbahn ist um etwa 5° gegen die Ekliptik geneigt. Bei den meisten Neumonden zieht der Mond oberhalb oder unterhalb der Sonne vorbei. Eine Finsternis gibt es, wenn der Neumond nahe einem Knoten liegt, dem Schnittpunkt der Mondbahn mit der Ekliptikebene.

Wovon hängt es ab, ob die Finsternis total oder ringförmig ist?

Vom Abstand des Mondes zur Erde. Die Bahn ist leicht elliptisch. Näher als im Mittel (Perigäum) ist der Winkeldurchmesser des Mondes größer als der der Sonne — der Kernschatten erreicht die Erde. Weiter (Apogäum) ist die Mondscheibe kleiner: der Schattenkegel reicht nicht bis zur Oberfläche, man sieht einen „feurigen Ring“.

Ist die Länge des Mondschattenkegels konstant?

Nein: sie ändert sich vor allem mit dem Abstand Erde–Mond. Steht der Mond weiter weg, ist der Kegel kürzer. Deshalb erreicht die Spitze des Kernschattens die Erde manchmal nicht (ringförmige Finsternis) und berührt sie manchmal nur knapp — ein schmaler Streifen der totalen Phase.

Warum ist der Streifen der totalen Phase auf der Erde so schmal?

Der Kernschatten des Mondes ist ein sich verjüngender Kegel. In etwa 380 000 km Entfernung ist sein Querschnitt auf der Erde von der Größenordnung 160–270 km. Der Halbschatten ist viel breiter und erzeugt auf großer Fläche eine partielle Finsternis.

Sonnenfinsternis (Geometrie)

Der Mond zwischen Sonne und Erde: Winkeldurchmesser der Scheiben, Kegel von Kern- und Halbschatten, Bahnneigung zur Ekliptik.

Zum Modell

Eine Sonnenfinsternis tritt ein, wenn der Mond zwischen Sonne und Erde steht und sein Schatten auf die Erde fällt. Die Winkeldurchmesser von Sonne und Mond am Himmel sind nahezu gleich: θ ≈ D/r (kleiner Winkel), daher kann die Mondscheibe die Photosphäre bedecken. Die inneren Tangenten an Sonne und Mond bilden den Kernschattenkegel; die äußeren den Halbschatten. Im Kernschatten ist die Sonne ganz verdeckt, im Halbschatten teilweise. Reicht der Kernschattenkegel nicht bis zur Erde (Mond weiter entfernt, nahe dem Apogäum), sieht man einen Ring — eine ringförmige Finsternis. Die Mondbahn ist um etwa 5° gegen die Ekliptik geneigt, daher gibt es nicht bei jedem Neumond eine Finsternis, sondern nur nahe den Knoten. Die Körper sind kugelförmig, die Bahnen kreisförmig; der Abstand Erde–Mond wird mit dem Regler gesetzt.

Für wen: Klasse 7–9, Astronomie: Sonnenfinsternis. Kernschatten, Halbschatten, Bahnknoten.

Wichtige Begriffe

sonnenfinsternis
kernschatten
halbschatten
winkeldurchmesser
totale finsternis
ringförmige finsternis
ekliptik
bahnknoten

So funktioniert es

Eine Sonnenfinsternis — wenn der Mond zwischen Erde und Sonne steht. Der Kernschattenkegel ist der Bereich, in dem die Photosphäre ganz verdeckt ist; der Halbschatten der, in dem man einen Teil der Scheibe sieht. Der Regler des Abstands Erde–Mond zeigt, ob der Schatten die Oberfläche erreicht (totale Finsternis) oder ein Ring sichtbar ist. Die Bahnneigung erklärt, warum die meisten Neumonde ohne Finsternis bleiben.

Wichtige Gleichungen

θ ≈ R / d (kleiner Winkel) Kernschatten / Halbschatten: Tangenten Sonne ↔ Mond, verlängert zur Erde

Häufige Fragen

Warum gibt es nicht bei jedem Neumond eine Sonnenfinsternis?: Die Mondbahn ist um etwa 5° gegen die Ekliptik geneigt. Bei den meisten Neumonden zieht der Mond oberhalb oder unterhalb der Sonne vorbei. Eine Finsternis gibt es, wenn der Neumond nahe einem Knoten liegt, dem Schnittpunkt der Mondbahn mit der Ekliptikebene.
Wovon hängt es ab, ob die Finsternis total oder ringförmig ist?: Vom Abstand des Mondes zur Erde. Die Bahn ist leicht elliptisch. Näher als im Mittel (Perigäum) ist der Winkeldurchmesser des Mondes größer als der der Sonne — der Kernschatten erreicht die Erde. Weiter (Apogäum) ist die Mondscheibe kleiner: der Schattenkegel reicht nicht bis zur Oberfläche, man sieht einen „feurigen Ring“.
Ist die Länge des Mondschattenkegels konstant?: Nein: sie ändert sich vor allem mit dem Abstand Erde–Mond. Steht der Mond weiter weg, ist der Kegel kürzer. Deshalb erreicht die Spitze des Kernschattens die Erde manchmal nicht (ringförmige Finsternis) und berührt sie manchmal nur knapp — ein schmaler Streifen der totalen Phase.
Warum ist der Streifen der totalen Phase auf der Erde so schmal?: Der Kernschatten des Mondes ist ein sich verjüngender Kegel. In etwa 380 000 km Entfernung ist sein Querschnitt auf der Erde von der Größenordnung 160–270 km. Der Halbschatten ist viel breiter und erzeugt auf großer Fläche eine partielle Finsternis.

Machen Sie mit verwandten Themen in dieser Kategorie weiter — oder alle 51 in „Astronomie und Himmel“.

Ganze Kategorie →

NeuSchule

Mondfinsternis (Geometrie)

Simulation starten

Sonne, Erde und Mond: Erdschatten auf dem Mond; totale, partielle und Halbschattenfinsternis (Schema).

NeuSchule

Mondphasen

Simulation starten

Gegenseitige Lage von Sonne, Erde und Mond und der synodische Monat. Der beleuchtete Anteil folgt aus dem Phasenwinkel.

NeuSchule

Gebundene Rotation des Mondes

Simulation starten

Synchrone Rotation: der Erde ist stets dieselbe Mondhalbkugel zugewandt.

NeuSchule

Präzession der Erdachse

Simulation starten

Die Erdachse beschreibt langsam einen Kegel; der Zyklus von etwa 26 000 Jahren wechselt den Polarstern (schematisch).

NeuSchule

Jahreszeiten und Achsneigung

Simulation starten

Die Erdachse ist um etwa 23,4° gegen die Senkrechte auf der Ekliptik geneigt. Deklination der Sonne nach dem Tag des Jahres und Mittagshöhe auf gegebener Breite.

NeuSchule

Kometenbahn, Koma und Schweife

Simulation starten

Exzentrische Bahn, Helligkeit der Koma nahe der Sonne, Ionen- und Staubschweif, Schalter für den Sonnenwind.

Sonnenfinsternis (Geometrie)

Zum Modell

So funktioniert es

Wichtige Gleichungen

Häufige Fragen

Ähnliche Simulationen

Mondfinsternis (Geometrie)

Mondphasen

Gebundene Rotation des Mondes

Präzession der Erdachse

Jahreszeiten und Achsneigung

Kometenbahn, Koma und Schweife

Sonnenfinsternis (Geometrie)

Zum Modell

So funktioniert es

Wichtige Gleichungen

Häufige Fragen