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Der Erdmond (lateinisch: Luna) ist, schon bedingt durch seine Größe und seine Helligkeit, eines der auffälligsten Objekte am Himmel. Bereits mit bloßem Auge sind Einzelheiten auf der Mondoberfläche zu erkennen, und die Mondphasen sind unübersehbar. Daher ist es kein Wunder dass der Erdmond in vielen Geschichten, Sagen und Mythen eine Rolle spielt und dass er für so manchen Aberglauben herhalten muss.
Der Erdmond ist der einzige natürliche Trabant unserer Erde und, abgesehen von unserem Heimatplaneten, das einzige Objekt in unserem Sonnensystem, dass von Menschen betreten wurde. Er umrundet die Erde, bezogen auf den Fixsternhintergrund, in rund 27,25 Tagen (siderischer Umlauf), und die Mondphasen wiederholen sich alle 29,5 Tage (synodischer Umlauf). Die Differenz zwischen siderischem und synodischem Umlauf hat ihre Ursache darin, dass sich dass Erde-Mond-System auf einer Bahn um die Sonne bewegt. Der Erdmond ist der fünftgrößte Mond unseres Sonnensystems.
Wegen des Umfangs der Informationen auf dieser Seite im Folgenden eine Übersicht über die
Abschnitte:
• Gezeiten
• Sternbedeckungen durch den Mond
•
Beobachtung der Mondoberfläche
| Mittlere Entfernung zur Erde | 384 000 km |
| mittlerer Durchmesser | 3 476 km |
| scheinbarer Durchmesser am Himmel | 0,5° oder 30 Bogenminuten |
| Masse | 7,349×1022 kg |
| mittlere Dichte | 3,341 g/cm3 |
| Temperatur auf der Tagseite | +130 °C |
| Temperatur auf der Nachtseite | -150 °C |
| Scheinbare Helligkeit | -12m,74 |
| Albedo | 0,12 |
| siderische Umlaufzeit (Umlaufzeit bezogen auf den Fixsternhintergrund) |
27d 7h 43m 11,5s |
| synodische Umlaufzeit (Zeitraum zwischen zwei gleichen Mondphasen) |
29,5 Tage |
Da der Mond keine eigene Energiequelle besitzt leuchtet er nicht selber,
sondern er reflektiert nur das Licht der Sonne.
Für die Strecke vom der Mondoberfläche zur Erde benötigt
das Licht nur etwas mehr als eine Sekunde.
Je nachdem wie Mond, Erde und Sonne zueinander stehen sehen wir einen unterschiedlich großen
Teil der von der Sonne beschienenen Mondhälfte.
Die folgenden Skizzen sollen dies verdeutlichen:
| So würde ein Beobachter, der von außerhalb auf das System Erde-Mond-Sonne sieht den Umlauf des Mondes um die Erde sehen. | ||
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| So sieht ein Beobachter, der sich auf der Nordhalbkugel der Erde befindet, die Mondphasen | |
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Bei Neumond steht der Mond genau zwischen Erde und Sonne und zeigt uns seine Nachtseite.
Da der Mond am Taghimmel steht ist er in der Regel nicht zu sehen.
Eine Ausnahme sind
Sonnenfinsternisse,
wenn die unbeleuchtete Seite des Mondes als schwarze Scheibe
vor der gleißend hellen Sonne zu sehen ist.
Bei ganz klarem Wetter kann es möglich sein, dass der Mond am Taghimmel zu beobachten ist. Die Ursache ist, das Licht, das von der Erde reflektiert wird an der Oberfläche des Monde quasi zurück reflektiert wird und die Nachtseite des Mondes indirekt beleuchtet wird. Wenn für einen Beobachter auf der Erde Neumond ist, dann ist für einen Beobachter auf dem Mond „Vollerde“. |
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Einige Tage nach Neumond kann
zum ersten Mal eine schmale Mondsichel am noch aufgehellten Abendhimmel beobachtet werden.
Diese erste Sichtbarkeit des neuen, jungen Mondes wird als „Neulicht“ bezeichnet.
In früheren Zeiten war dieser Tag der Beginn eines neuen Monats.
Der Begriff Monat leitet sich in der Tat vom Mond ab, denn das Jahr wurde,
bevor die modernen Kalender eingeführt wurden, anhand der Mondzyklen unterteilt.
In den ersten Tagen nach Neulicht, wenn die Mondsichel noch recht schmal ist, kann man bei klarem Wetter den unbeleuchteten Teil des Mondes in einem fahlen, grauen Licht, dem „aschgrauen Licht“ sehen. Auch hier ist die Ursache, dass das Licht, das von der Erde reflektiert wird an der Oberfläche des Monde quasi zurück reflektiert wird und die Nachtseite des Mondes indirekt beleuchtet wird. In den folgenden Tagen wird die zu beobachtende Mondsichel immer größer, und wir haben zunehmenden Mond . |
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Nach rund einer Woche hat sich der Mond um ein Viertel seines Bahnbogens weiterbewegt.
Der Fachbegriff hierfür ist erstes Viertel.
Da sich der Mond auf seiner Bahn um die Sonne ständig weiter bewegt ist das erste
Viertel auf einen kurzen Zeitraum beschränkt.
Den genauen Zeitpunkt für einen bestimmten Beobachtungsort kann man einem astronomischen Jahrbuch
oder einer astronomischen Software entnehmen.
Ein Beobachter auf der Erde sieht die Hälfte der scheinbaren Mondscheibe beleuchtet. Der Volksmund spricht deshalb auch vom „Halbmond“. | ||
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Nach dem ersten Viertel, das während der Phase des zunehmenden Mondes sozusagen eine Sonderstellung einnimmt,
wird der Teil der beleuchteten Mondoberfläche, der der Erde zugewandt ist,
wird immer größer.
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Rund 15 Tage nach Neumond hat der Mond seine Bahn um die Erde zur Hälfte umlaufen und
steht der Sonne gegenüber und ist die ganze Nacht lang zu beobachten.
Ein Beobachter auf der Erde sieht die gesamte scheinbare Mondscheibe beleuchtet,
und wir haben Vollmond
Da sich der Mond auf seiner Bahn um die Sonne ständig weiter bewegt ist die Phase in der der Mond der Sonne genau gegenüber steht die gesamte der Erde zugewandte Seite des Mondes beleuchtet ist auf einen kurzen Zeitraum beschränkt. Den genauen Zeitpunkt für einen bestimmten Beobachtungsort kann man einem astronomischen Jahrbuch oder einer astronomischen Software entnehmen. Wenn für einen Beobachter auf der Erde Vollmond ist, dann ist für einen Beobachter auf dem Mond „Neuerde“. |
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Im weiteren Lauf des Mondes auf seiner Bahn um die Erde ist,
für einen Beobachter auf der Erde, ein immer geringerer Teil
der von der Sonne erleuchteten Hälfte der Mondoberfläche sichtbar.
Wir haben abnehmenden Mond.
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Wie das erste Viertel in der Phase des zunehmden Modes nimmt das letzte Viertel
eine Sonderstellung in der Phase des abnehmenden Mondes ein. Der Mond hat jetzt
drei Viertel seines Bahnbogens um die Erde umlaufen, das heißt, es fehlt
noch ein Viertel des Bahnbogens zu einem vollständigen synodischen Umlauf.
Da sich der Mond auf seiner Bahn um die Sonne ständig weiter bewegt ist das letzte Viertel auf einen kurzen Zeitraum beschränkt. Den genauen Zeitpunkt für einen bestimmten Beobachtungsort kann man einem astronomischen Jahrbuch oder einer astronomischen Software entnehmen. Ein Beobachter auf der Erde sieht, wie beim ersten Viertel, die Hälfte der scheinbaren Mondscheibe beleuchtet. Der Volksmund spricht deshalb wiederum vom „Halbmond“. |
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In den Tagen nach dem letzten Viertel, das während der Phase des abnehmenden Mondes
sozusagen eine Sonderstellung einnimmt, wird der beleuchtete Teil der scheinbaren Mondscheibe immer geringer.
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Nach 29,5 Tagen hat der Mond einen synodischen Umlauf vollendet und es ist wieder Neumond. |
Gebundene Rotation bedeutet, dass die Rotationsperiode eines massearmen Himmelkörpers um einen massereicheren Himmelskörper mit der Umlaufzeit des massearmen Himmelskörpers in Resonanz steht. Das heißt Rotationsperiode und Umlaufzeit des massearmen Himmelskörpers stehen in einem Verhältnis, dass durch kleine natürliche Zahlen beschrieben werden kann, als z.B. 2:1 oder 3:2. Eine gebundene Rotation tritt relativ häufig bei Monden auf, die ihren Planeten auf einer niedrigen Umlaufbahn umlaufen. Ein Beispiel hierfür sind der Erdmond und die Erde.
Im Falle des Erde-Mond-Systems ist das Verhältnis von Umlaufzeit und Rotationsperiode gleich Eins, das heißt die Rotationsperiode des Mondes entspricht seiner Umlaufzeit. Die Konsequenz hieraus ist, dass ein Beobachter auf der Erde immer die gleiche Seite des Mondes sieht, wenn man die Libration vernachlässigt.
Im Absatz über die gebundene Rotation steht, dass ein Beobachter auf der Erde immer die gleiche Seite des Mondes sieht. Dies stimmt aber nur in erster Näherung, denn der Mond führt Pendelbewegungen aus, die in der Fachsprache der Astronomen als Libration bezeichnet wird. Durch die Libration ist es möglich, dass 59 % der Mondoberfläche beobachtete werden können. Es werden vier Formen der Libration unterschieden. Die drei Formen der Libration, auf die im Folgenden zuerst genauer eingegangen wird, werden unter dem Begriff „geometrische Libration“ zusammengefasst. Die vierte Form der Libration ist die physikalische Libration.
Libration in Länge
Da die Bahn des Mondes um die Erde keine ideale Kreisbahn sondern eine Ellipse ist,
folgt die Bewegung des Mondes um die Erde den Kepplerschen Gesetzen.
Nach dem zweiten Kepplerschen Gesetzt ist die Umlaufgeschwindigkeit des Mondes größer,
wenn er in Erdferne ist bzw. kleiner, wenn er in Erdnähe ist. Die Libration in Länge kann
7° 3,5' nach Ost oder West ausmachen.
Libration in Breite
Die Libration in Breite ist die Auswirkung der Tatsache, dass die Rotationsachse des Mondes um
6° 47' gegenüber der Mondbahnebene geneigt ist.
Einem Beobachter auf der Erde ist aus diesem Grunde mal der Nordpol und mal der Südpol
des Mondes ein wenig mehr zugewandt.
parallaktische oder tägliche Libration
Die parallaktische oder tägliche Libration macht nur einen Betrag von etwa 1° aus.
Ihre Ursachen sind erstens die Tatsache dass sich der Mond im Laufe eines
Tages auf seiner Bahn um die Erde weiter bewegt und zweitens die Rotation der Erde.
Letztere lässt unter Anderem auch den.Eindruck entstehen dass sich die Objekte am Himmel bewegen.
physikalische Libration
Die physikalische Libration wird durch geringfügige Unregelmäßigkeiten
in der Rotationsgeschwindigkeit des Mondes hervorgerufen.
Diese wiederum haben ihre Ursache in der Anziehung die die Erde auf die Äquatorwulst des Mondes ausübt.
Die Bewegung des Mondes vor dem Hintergrund der Fixsterne wird als „Eigenbewegung des Mondes“ bezeichnet. Ein Umlauf des Mondes dauert, bezogen auf den Hintergrund der Fixsterne, rund 27 Tage (siderische Umlaufzeit). Ganz genau sind es 27d 7h 43m 11,5s. Der Mond hat einen scheinbaren Durchmesser von rund 0,5° oder 30 Bogenminuten. Hieraus lässt sich unschwer errechnen, dass sich der Mond in einer Stunde um ungefähr seinen eigenen (scheinbaren) Durchmesser vor dem Hintergrund der Fixsterne weiter bewegt.
Mondfinsternisse können immer dann beobachtet werden, wenn die Erde genau zwischen Sonne und Mond steht, dass heißt sie treten nur bei Vollmond auf. Da die Bahnebene der Erde um die Sonne und die Bahnebene des Mondes um die Erde um etwas mehr als 5° gegeneinander gekippt trifft der Erdschatten nicht bei jedem Vollmond die Erdoberfläche, so dass eine Mondfinsternis zu beobachten ist. Innerhalb eines Jahres können bis zu drei Mondfinsternisse auftreten. Bedingt durch die Größenverhältnisse von Mond und Erde kann eine Mondfinsternis an jedem Ort auf der Erde beobachtet werden an dem der Mond über dem Horizont steht.
| Schematische Darstellung einer totalen Mondfinsternis | |
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Bei einer totalen Mondfinsternis ist der Mond meist noch sichtbar und erscheint dann in kupferrotes Licht getaucht, das rote Licht in der Erdatmosphäre stärker gebeugt und weniger gestreut wird als die anderen für das menschliche Auge sichtbaren Farben des Sonnenspektrums. Die Totalität kann bei einer totalen Mondfinsternis maximal 1 Stunde und 40 Minuten betragen. Die partiellen Phasen sind meist unauffällig.
Bei einer Halbschattenfinstenis schafft es der Mond nicht in den Kernschatten der Erde einzudringen. Halbschattenfinsternisse sind meist sehr unauffällig und werden aus diesem Grunde in einigen astronomischen Jahrbüchern gar nicht erwähnt.
Die Gezeiten zeigen sich nicht nur in Ebbe und Flut ,also dem regelmäßen Heben und Senken der Wassermassen in den Ozeanen aus. Auch die Gase der Atmosphäre und der feste Erdkörper zeigen dieses Verhalten. Die Gezeitenkräfte gehen zu zwei Dritteln auf die Schwerkraft des Mondes und zu einem Drittel auf die Schwerkraft der Sonne zurück.
Bezogen auf das Erde-Mond-System ergibt sich folgendes Bild:
Der Mond bewegt sich nur deshalb auf einer stabilen Umlaufbahn um die Erde,
weil sich Anziehungskraft und Fliehkraft aufheben.
Genau genommen trifft dies allerdings nur auf den Erdmittelpunkt zu.
Auf der dem Mond zugewandten Seite der Erde überwiegt die Anziehungskraft des Mondes
und lässt dort einen Flutberg entstehen.
Auf der dem Mond abgewandten Seite der Erde überwiegt die Fliehkraft,
die dort ebenfalls einen Flutberg entstehen lässt.
Die beiden Flutberge laufen in rund 25 Stunden einmal um die Erde,
da sich die Rotationszeit der Erde und die Umlaufzeit der Erde addieren.
Die Zeit zwischen zwei Fluten beträgt also 12,5 Stunden.
In den zu den beiden Flutbergen um 90° versetzt liegenden Gebieten ist Ebbe.
Wie bereits erwähnt gehen die Gezeitenkräfte zu einem Drittel auf die Schwerkraft der Sonne zurück. Bezogen auf das Erde-Mond-Sonne System ergibt sich folgendes Bild:
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Springflut bei Vollmond Zweidimensional betrachtet stehen Erde, Mond und Sonne bei Vollmond in einer Linie. Dadurch fallen Sonnenflut und Mondflut zusammen, das heißt die Gezeitenkräfte von Sonne und Mond addieren sich. Es kommt zu einer Springflut. | ||
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Springflut bei Neumond Zweidimensional betrachtet stehen Erde, Mond und Sonne auch bei Neumond in einer Linie, nur die Reihenfolge ist eine andere als bei Vollmond. Dadurch fallen Sonnenflut und Mondflut zusammen, das heißt die Gezeitenkräfte von Sonne und Mond addieren sich. Es kommt zu einer Springflut. |
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Nippflut bei Halbmond Wenn der Mond im ersten oder im letzten Viertels steht, dann stehen, zweidimensional betrachtet, die Achsen Erde/Mond und Erde/Sonne in rechtem Winkel zueinander. Dadurch fallen Sonnenflut und Mondebbe bzw. Sonnenebbe und Mondflut zusammen. Das hat zur Folgen, das sich die Höhe der Flutberge reduziert und es kommt zu einer Nippflut. |
Da sich der Mond, wie bereits im Abschnitt Eigenbewegung erwähnt in einer Stunde um rund 0,5° vor dem Hintergrund der Fixsterne bewegt liegt es nahe, dass immer wieder Objekte, die weiter von der Erde entfernt sind als der Mond, vom Mond verdeckt werden. Die Astronomen sprechen von einem Bedeckungsereignis. Die am häufigsten zu beobachtenden Ereignisse sind Sternbedeckungen. Einen Sonderfall unter den Sternbedeckungen durch den Mond stellen Sonnenfinsternisse dar, denn hier bedeckt der Mond das Zentralgestirn unseres Sonnensystems.
Da der Mond keine Atmosphäre hat sieht man den Stern bei zunehmendem Mond praktisch schlagartig an der Ostseite des Mondes hinter dem dunklen Mondrand verschwinden. Ein solches Ereignis wird mit dem Fachbegriff „Eintritt“ bezeichnet. Bei abnehmendem Mond sieht man dann die Sterne an der nun unbeleuchteten Westseite des Mondes ebenso schlagartig auftauchen. Der Fachbegriff hierfür lautet „Austritt“. Einen Sonderfall unter den Sternbedeckungen sind sogenannte streifende Sternbedeckungen. Sie sind am Nord- oder Südrandes des Mondes zu beobachten. Hier ist zu beobachten wie der Mond sozusagen gerade noch am Mond vorbeischrammt. Der Stern wird nur von den Bergen auf der Mondoberfläche bedeckt, während er wieder beobachtbar wird, wenn er sich scheinbar durch eines der Mondtäler bewegt. In diesem Falle können gleich mehrere Eintritte und Austritte beobachtet werden.
In der Vergangenheit wurden Sternbedeckungen durch den Mond beobachtet um Störungen der Mondbahn zu ermitteln und um ein Höhenprofil derjenigen Regionen auf der Mondoberfläche zu ermitteln die, abhängig von der Libration, am Rand der scheinbaren Mondoberfläche beobachtet werden können. Heutzutage sind solche Beobachtungen, an denen auch viele Amateurastronomen beteiligt waren, nicht mehr notwendig. Die Störungen der Mondbahn sind sehr genau genug bekannt, um exakte Berechnungen zu ermöglichen bzw. es gibt andere, noch genauere Methoden, um diese zu ermitteln. Mit Hilfe der japanischen Mondsonde Kaguya wurde ein sehr genaues Höhenprofil der Mondoberfläche erstellt. Durch Vergleiche der Daten die durch die Kaguya-Mission ermittelt wurden mit den Messdaten aus Sternbedeckungen lässt sich zeigen wie genau die Ergebnisse der Bedeckungsbeobachtungen sind.
Trotz des im letzten Absatz Geschriebenen kann ist die Beobachtung von Sternbedeckungen noch immer notwendig. Mit Hilfe schneller Photometrie ist es möglich den Durchmesser des bedeckten Sterns zu bestimmen und Doppelsternsysteme ausfindig zu machen, die durch andere Beobachtungsmethoden bisher nicht als solche erkannt wurden.
Bereits mit bloßem Auge kann man deutliche Hell-Dunkel-Strukturen auf der Mondoberfläche erkennen, die auch als Mondflecken bezeichnet werden. Mit der entsprechenden Phantasie kann man hier den Mann im Mond, das Mondgesicht, ein Kaninchen, das aus einem Busch herausspringt, einen Bauern mit einem Bündel Reisig auf dem Rücken und sicherlich noch Einiges mehr erkennen.
Bei den hellen Gebieten handelt es sich um Hochländer, die auch als „Terrae“ (lat. Länder) bezeichnet werden. Bei den dunklen Gebieten handelt es sich um Ebenen, die auch als „Maria“ (lat. Meere) bezeichnet werden. Die Begriffe Terrae und Maria sind von den Landmassen und Meeren auf der Erde abgeleitet. Sie wurden in einer Zeit geprägt, als man noch kaum etwas über unseren Erdtrabanten wusste.
Schon in einem 10×50 Feldstecher sind die größeren Krater und Ringgebirge zu erkennen. In der Zeit um Vollmond herum können die Mondflecken beobachtet werden, denn der Mond erscheint uns dann so hell, dass keine weiteren Strukturen zu beobachten sind.
Die beste Zeit um den Mond im Fernrohr zu beobachten ist zwischen Neulicht und erstem Viertel und zwischen letztem Viertel und Neumond. In dieser Zeit fällt das Licht der Sonne, von der Erde aus betrachtet, seitlich ein. Dadurch entstehen lange Schatten, die die Mondoberfläche besonders plastisch erscheinen lassen. Die meisten Details sind an der Tag-Nacht-Grenze, dem Terminator zu beobachten, da die Hell-Dunkel-Kontraste dort am stärksten sind.
Schon bei der Beobachtung mit einem kleinen Fernrohr kann es, abhängig von der Mondphase, passieren, dass man sich als Beobachter geblendet fühlt. Details auf der Mondoberfläche sind dann nicht mehr zu erkennen, da diese überstrahlt werden. Abhilfe kann an dieser Stelle ein Mondfilter, das ist ein schwaches Neutralfilter (Graufilter), schaffen.
Erstellt am 14. März 2010 von Martina Haupt