Der Unterschied zwischen einer ringförmigen und einer totalen Sonnenfinsternis

Die relativen Entfernungen von Sonne und Mond von der Erde und ihre relativen Größen sind für einen der zufälligsten Zufälle in der Astronomie verantwortlich.

Zufällig sind die scheinbaren Scheiben von Sonne und Mond, von der Erde aus gesehen, fast gleich groß. Das macht es möglich, dass der Mond die Sonne gerade bedeckt, wenn er zwischen Sonne und Erde wandert, und weil die Größenübereinstimmung so genau ist, können die Menschen auf der Erde die Sonnenkorona sehen. Die Wahrscheinlichkeit, dass dies geschieht, ist astronomisch.

Wenn der Mond vor der Sonne vorbeizieht, erleben die Menschen auf der Erde eine Sonnenfinsternis, aber nicht alle Sonnenfinsternisse sind total. Manchmal steht der Mond nicht genau auf einer Linie mit der Sonne, und statt eines totalen Blackouts sieht man nur, wie das Sonnenlicht trüb wird.

Und manchmal ist der Mond in seiner Umlaufbahn zu weit von der Erde entfernt, um die Sonne vollständig zu bedecken, selbst wenn er direkt vor ihr vorbeizieht. Dies ist eine ringförmige Sonnenfinsternis. Es wäre eine totale Sonnenfinsternis, wenn der Mond näher wäre.

Sonnenfinsternisse treten bei Neumonden auf. Umgekehrt tritt eine Mondfinsternis auf, wenn der Mond voll ist und sich die Erde zwischen ihm und der Sonne bewegt.

Wenn die Umlaufbahn des Mondes auf derselben Ebene wäre wie die Umlaufbahn der Erde um die Sonne, würden wir jeden Monat eine Sonnen- und Mondfinsternis sehen, aber das ist nicht der Fall. Die Ebene der Mondbahn ist um 5,1 Grad zur Ebene der Erdbahn geneigt. Das fügt eine zusätzliche Bedingung hinzu, damit eine Sonnenfinsternis auftritt. Es muss nicht nur Neu- oder Vollmond sein, sondern der Mond muss auch nahe genug an der Erdbahnebene sein, um einen Teil der Sonne zu blockieren.

Jeden Monat durchquert der Mond die Erdbahnebene zweimal, einmal auf seiner Südbahn und ein weiteres Mal zwei Wochen später auf seiner Nordbahn. Diese Kreuzungen werden Knoten genannt, und damit eine Sonnenfinsternis auftritt, muss die Sonne innerhalb von 17 Grad von einem der Knoten sein. Dies geschieht zweimal im Jahr. Die Sonne wandert 0,99 Grad pro Tag, bleibt also etwa 34 Tage in der Nähe eines Knotens. Diese 34-Tage-Periode wird als Finsternissaison bezeichnet.

Während einer bestimmten Finsternissaison gibt es eine Sonnenfinsternis und eine Mondfinsternis. Eine Finsternissaison dauert jedoch länger als einen Monat, sodass es möglich ist, dass während einer einzigen Jahreszeit zwei Sonnen- oder zwei Mondfinsternisse auftreten.

Totale Sonnenfinsternisse sind entlang eines ziemlich schmalen Pfades auf der Erdoberfläche sichtbar, aber partielle Sonnenfinsternisse sind in einem viel größeren Bereich sichtbar. Die Art der Sonnenfinsternis, die Menschen sehen, hängt von drei Faktoren ab:

• Die Trennung der Sonne vom Mondknoten.
• Der Abstand der Erde von der Sonne.
• Die Entfernung des Mondes von der Erde.

Die vier Arten von Finsternisse, die auftreten können, sind wie folgt:

Gesamt: Dies ist die klassische Sonnenfinsternis, bei der der Mond die Sonne vollständig bedeckt und Betrachter im Kernschatten des Mondes die Sonnenkorona sehen können. Es kann nur auftreten, wenn sich die Sonne innerhalb weniger Grad vom Mondknoten befindet. Gleichzeitig muss die Sonne weit genug von der Erde entfernt sein, damit ihre Scheibe klein genug ist, um vom Mond bedeckt zu werden. Der Mond seinerseits muss der Erde nahe genug sein, um eine Scheibe zu haben, die groß genug ist, um die Sonne zu bedecken.

Teilweise: Wenn eine Sonnenfinsternis-Saison auftritt, aber die Sonne bei Vollmond weit von einem Knoten entfernt ist, können einige Menschen auf der Erde sehen, dass der Mond nur einen Teil der Sonne blockiert. Dies ist eine partielle Sonnenfinsternis. Der Himmel verdunkelt sich leicht, da ein Teil der Sonnenscheibe verdeckt wird.

Ringförmig: Eine ringförmige Sonnenfinsternis tritt auf, wenn die Sonne nahe genug an einem Knoten ist, damit eine totale Sonnenfinsternis auftritt, aber es ist entweder zu nah an der Erde oder der Mond ist zu weit von der Erde entfernt, um die Mondscheibe vollständig zu blockieren Die Sonne. Betrachter im Kernschatten sehen die komplette Mondscheibe vor der Sonne mit einem hellen Ring aus Sonnenlicht, der sie umgibt.

Hybrid: Eine Hybridfinsternis ist selten. Es tritt auf, wenn Sonne und Mond so positioniert sind, dass sie eine ringförmige Sonnenfinsternis erzeugen, aber wenn sich der Kernschatten über die Erdoberfläche bewegt, wird die Erd Krümmung verringert den Abstand zum Mond gerade genug, um die Mondscheibe groß genug zu machen, um die Sonne vollständig zu blockieren und eine totale Sonnenfinsternis für a. zu erzeugen kurze Zeit.

Sowohl die Erde als auch der Mond haben elliptische Bahnen. Es gibt eine Entfernung von fast 5 Millionen Kilometern zwischen dem Aphel oder der maximalen Entfernung von der Sonne und ihrem Perihel oder der minimalen Entfernung von der Sonne. Das macht einen Unterschied von etwa 1 Bogenminute in der scheinbaren Größe aus.

Der Unterschied in der Entfernung des Mondes von der Erde im Apogäum (maximaler Abstand) und im Perigäum (minimaler Abstand) beträgt etwa 50.000 Kilometer, was einen Unterschied in der scheinbaren Größe von 4 Bogenminuten oder etwa 13 Prozent des Durchschnitts ergibt Größe. Der Mond ändert seine relative Größe stärker als die Sonne, daher hat er einen größeren Einfluss auf die Art der Sonnenfinsternis, die Menschen sehen.

Damit eine Sonnenfinsternis ringförmig ist, muss der Mond kleiner erscheinen als die Sonne. Dies geschieht definitiv, wenn die Erde der Sonne am nächsten ist, was im Januar passiert, und der Mond am weitesten entfernt ist.

Die Umlaufbahn der Erde ist jedoch sehr nahe daran, kreisförmig zu sein, sodass sich die scheinbare Größe der Sonne nicht so sehr ändert. Folglich könnte es auch im Juli zu einer ringförmigen Sonnenfinsternis kommen, wenn sich der Mond im Apogäum befindet. Wenn eine Sonnenfinsternis auftritt, wenn sich der Mond im Perigäum befindet und bei Vollmond als "Supermond" erscheint, werden Sie definitiv keine ringförmige Sonnenfinsternis sehen, egal zu welcher Jahreszeit.

Bei einer ringförmigen Sonnenfinsternis geht der Mond vollständig vor der Sonne vorbei, aber die Sonne verdunkelt sich nicht vollständig. Stattdessen ist ein Feuerring an den Rändern des Mondschattens sichtbar, und dieses Sonnenlicht erhellt teilweise den Himmel und erzeugt eine Art gespenstisches Zwielicht. Da die Sonne während einer ringförmigen Sonnenfinsternis noch sichtbar ist, ist der direkte Blick auf die Sonnenfinsternis noch gefährlicher als der Blick auf eine totale Sonnenfinsternis.

Wenn Sie ein Diagramm einer totalen Sonnenfinsternis sehen, sehen Sie den Schatten des Mondes oder Kernschatten, dargestellt als Kegel, der sich zu einem Punkt auf der Erdoberfläche verjüngt. Das Gebiet innerhalb des Kernschattens hat einen Durchmesser von etwa 100 Meilen und jeder darin sieht eine totale Sonnenfinsternis. Die kombinierte Bewegung des Mondes und die Rotation der Erde bewirkt, dass sich der Kernschatten in einem charakteristischer Weg entlang der Erdoberfläche mit einer Geschwindigkeit zwischen 1.000 und 3.000 mph, abhängig von Breite.

Wenn Sie ein ringförmiges Sonnenfinsternis-Diagramm untersuchen, sehen Sie, wie der Kernschatten in einiger Entfernung über der Erdoberfläche zu einem Fokus kommt. Erdgebundene Betrachter, die sich außerhalb dieses Brennpunkts befinden, werden nicht wie bei einer totalen Sonnenfinsternis in den kompletten Schatten geworfen. Licht aus dem äußeren Sonnenring – woher der Name „ringförmig“ stammt – reicht über den Kernschatten hinaus und beleuchtet die Region dahinter. Sonnenlicht wird reduziert, aber nicht ausgelöscht, wodurch ein ähnlicher Effekt wie bei einer dichten Wolkendecke entsteht.

Die Menschen können die Totalität nicht länger als 7 1/2 Minuten lang miterleben, bevor sich der Kernschatten nach Osten bewegt. Außerhalb des Kernschattens bleiben die Betrachter für längere Zeit im Halbschatten oder Teilschatten. Was sie im Halbschatten sehen, ist der Schatten des Mondes, der nur einen Teil der Sonnenscheibe blockiert. Im Gegensatz dazu kann eine ringförmige Sonnenfinsternis bis zu 12 1/2 Minuten dauern. Die zusätzliche Zeit ist auf die kleinere scheinbare Größe der Mondscheibe zurückzuführen. Aufgrund seiner geringeren Größe muss er auf seinem Weg über das Gesicht der Sonne mehr Distanz zurücklegen.

In einer bestimmten Finsternissaison tritt mindestens eine Mondfinsternis entweder zwei Wochen vor oder nach einer Sonnenfinsternis auf. Denken Sie daran, dass Mondfinsternisse auftreten, wenn der Mond voll ist – das heißt, er befindet sich am entgegengesetzten Ende seiner Umlaufbahn – und die Erde bewegt sich zwischen ihm und der Sonne. Mondfinsternisse können partiell oder total sein, aber niemals ringförmig. Die Erde ist im Verhältnis zum Mond zu groß, um vom Mond aus in die Sonnenscheibe zu passen.

Der Kernschatten der Erde ist 1,4 Millionen km lang, das ist mehr als das Dreifache der Entfernung zwischen Erde und Mond. Wenn Sie auf dem Mond wären, würden Sie sehen, wie die Erde die Sonne blockiert, aber anstatt in völliger Dunkelheit zu sein, würden Sie etwas sehr Seltsames erleben. Sie würden die Erde in einen Ring aus rotem Licht getaucht sehen. Dies ist Sonnenlicht, das von der Erdatmosphäre abgelenkt wird. Hochenergetisches Sonnenlicht wird vollständig abgelenkt, aber rotes Licht kann die Atmosphäre durchdringen und wird gebrochen, ähnlich wie Licht, das durch ein Prisma fällt.

Diese Brechung ist der Grund, warum Menschen eine Mondfinsternis als Blutmond bezeichnen. Das gebrochene Licht, das die Mondoberfläche beleuchtet, färbt den Mond geisterhaft rot. Da die Erdscheibe so viel größer ist als die des Mondes, kann die Totalitätsperiode während einer Mondfinsternis bis zu 1 Stunde und 40 Minuten dauern. Auf beiden Seiten der Totalität wird die Sonne für eine weitere Stunde oder so teilweise von der Erde verdeckt. Eine Mondfinsternis kann von dem Moment an, in dem die Erdscheibe den Mond zu verbergen beginnt, bis zu dem Moment, in dem sie sich vollständig entfernt, bis zu sechs Stunden dauern.

Die Bedingungen auf der Erdoberfläche mögen unvorhersehbar sein, aber die Bewegungen der Erde und all der anderen Planeten sind es nicht. Wissenschaftler katalogisieren diese Bewegungen, und wenn in Ihrem Gebiet eine spektakuläre Sonnenfinsternis stattfindet, werden Sie Jahre vor dem eigentlichen Ereignis davon erfahren.

Seit mesopotamischer Zeit haben Astronomen erkannt, dass Finsternisse in 18-Jahres-Zyklen (eigentlich 18 Jahre, 11 Tage, 8 Stunden) auftreten, die als Saros-Zyklen bezeichnet werden. Am Ende eines Saros nimmt die Sonne die gleiche Position in Bezug auf die Mondknoten ein, die sie zu Beginn des Zyklus hatte, und ein neuer Saros-Zyklus beginnt. Finsternisse in jedem Saros-Zyklus folgen dem gleichen Muster wie im vorherigen, mit kleinen Änderungen aufgrund von Bahnstörungen und anderen Faktoren.

Dass Sonnenfinsternisse nicht in 18-Jahres-Intervallen auf demselben Teil der Erdoberfläche auftreten, liegt an der Erdrotation. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache haben NASA-Astronomen eine Kalender der Finsternisse gut bis zum Jahr 3000.