Folge #18 des Astronomie-Podcast | Weltall für die Ohren

Warum uns Sonne und Mond gleich groß erscheinen

In diesem Video-Podcast wird geklärt, warum Sonne und Mond am Himmel gleich groß erscheinen, warum sich Sonne und Mond genau bedekne bzw. abdecken können. Sind Sonne und Mond gleich groß oder erscheint es nur so?

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Warum uns Sonne und Mond gleich groß erscheinen

Wenn unsere Sonne durch eine dichtere Hochnebel-Decke scheint, oder man sie mithilfe einer speziellen Sonnenfinsternis-Brille betrachtet, dann zeigt sie sich als scharf begrenztes, kreisrundes Scheibchen am Himmel. Betrachtet man nachts den Vollmond, wenn er hoch am Himmel steht, sieht man das Gleiche: ein helles, kreisrundes Scheibchen. Was sofort auffällt: beide Scheibchen sehen irgendwie gleich groß aus. Das ist aber nicht nur irgendwie so, sondern auch tatsächlich so. Von der Erde aus betrachtet erscheint uns der Mond genau so groß wie die Sonne.

Dass das wirklich tatsächlich so ist, kann man auch ganz leicht überprüfen. Nämlich immer dann, wenn Mond und Sonne von der Erde aus gesehen am selben Fleck am Himmel stehen. Dieses Ereignis passiert in jedem Jahrhundert durchschnittlich knapp 240 Mal und wir nennen es Sonnenfinsternis. Dabei schiebt sich ja die Mondscheibe genau vor die Sonnenscheibe und verdunkelt die Sonne für ein paar Minuten. Meistens ist die Sonne vom Mond nur teilweise bedeckt. Das ist dann eine sogenannte Partielle Sonnenfinsternis. Währenddessen kann man die Größengleichheit der Sonnen- und der Mondscheibe schon recht gut erahnen. Offensichtlich wird der fast gleich große Durchmesser aber in all den anderen Fällen, bei denen die komplette Mondscheibe durch die Sonnenscheibe zieht.

Das mit dem fast gleichen Durchmesser verblüfft natürlich, wenn man die wahre Größe dieser beiden Himmelskörper bedenkt. Unsere Sonne hat einen realen Durchmesser von gigantischen 1,39 Mio Kilometer. Der Durchmesser des Mondes beträgt dagegen nur 3480 Kilometer. Das entspricht einer Blattlaus gegenüber einem Traktorreifen. Die Sonne ist also wirklich gigantisch groß gegenüber dem Mond und auch gegenüber unserer Erde. Doch wie kann es bei diesem riesigen Unterschied dann trotzdem sein, dass uns Sonne und Mond von der Erde aus betrachtet gleich groß erscheinen ….? Natürlich hat das nur etwas mit ihren Abständen zur Erde zu tun. Der Mond umkreist uns in einem Abstand von nur 384400 km. Zusammen mit dem Mond umkreisen wir die Sonne aber in schwindelerregenden 149,6 Mio km Abstand. Logisch erscheint uns die Sonne dann viel kleiner am Himmel. Dass sie uns aber ausgerechnet genau so groß wie der Mond erscheint, hat mit dem Zahlenverhältnis zu tun. Die Sonne ist nämlich so ziemlich genau 400 Mal größer als der Mond, zugleich aber auch so ziemlich genau 400 Mal weiter entfernt als der Mond. Das ist derselbe Faktor! Und so kommt es, dass von der Erde aus betrachtet beide Scheibchen gleich groß erscheinen und der Mond bei einer Sonnenfinsternis genau die Sonne abdecken kann. Taataaaa … Damit ist alles erklärt und diese Folge auch schon zu Ende …

Doch es gibt da noch ein paar Feinheiten. Und die lassen die ganze Sache gleich ein bisschen anders aussehen …

Sicherlich haben Sie schon gehört, vielleicht auch schon Mal live gesehen, dass es neben totalen Sonnenfinsternissen auch sogenannte ringförmige gibt. Die Mondscheibe steht auch hier komplett vor der Sonnenscheibe, allerdings verbleibt um das Mondscheibchen herum ein gleißend heller, schmaler Lichtring. Diese imposante Erscheinung nennt man übrigens auch Diamantring. Eine ringförmige Sonnenfinsternis kann sich nur ergeben, wenn die Sonne einen Tick größer als sonst ist oder der Mond einen kleinen Tick kleiner als sonst. Und genau das ist auch der Fall. Dass beide Scheibchen wirklich exakt die gleiche Größe am Himmel haben, kommt so gut wie nie vor. Beide Scheibchen haben immer einen geringfügig voneinander abweichenden Durchmesser und der variiert auch noch ständig. Sie wachsen auf einen Maximalwert an und schrumpfen dann wieder zusammen. Somit ist jede Sonnenfinsternis ein einmaliges Ereignis, weil immer eine andere Durchmesser-Konstellation aufeinander trifft. Mal schafft der Mond die Sonne sogar etwas großzügiger abzudecken, ein anderes Mal gerade noch so, und wieder ein anders Mal bleibt ein Diamantring aus gleißend hellem Sonnenlicht um den Mondrand herum …

In Zahlen ausgedrückt stellt sich die Situation so dar: Bezogen auf den Durchschnittswert variiert der Durchmesser des Mondscheibchens um etwa 5,5%. Der Durchmesser des Sonnenscheibchens um etwa 1,7%.

Doch es kommt noch viel dicker! Schaut man nämlich noch genauer bzw. noch viel länger hin und misst auch noch exakt, dann stellt man im Lauf der Zeit zwei Dinge fest. Erstens: der Mond variiert seinen Durchmesser gegenüber dem der Sonne immer weniger stark. Das Pulsieren seines Durchmessers wird also immer schwächer. Und zweitens: der Durchmesser des Mondscheibchens wird zeitglich auch noch immer kleiner und kleiner und kleiner …

Ja mein lieber Mann! Was ist denn dort oben bloß los am Himmel? Drehen da jetzt auch alle durch? …Keine Sorge, ich kann Sie beruhigen. Außerhalb der Erde dreht keiner durch. Wir haben es lediglich mit zwei Effekten zu tun.

Zunächst klären wir ab, woher das Schwanken der Durchmesser kommt. Schuld ist natürlich die Tatsache, dass die Bahnen aller Himmelskörper mehr oder minder stark oval, also elliptisch sind. Würde der Mond in einem exakten Kreis um die Erde sausen und die Erde in einem exakten Kreis um die Sonne flitzen, würden wir von der Erde aus keine Durchmesser-Schwankungen beider Scheibchen am Himmel erkennen können. Doch es sind eben alles elliptische Bahnen und so ist die Sonne und der Mond mal näher dran an uns und dann wieder weiter weg.
Bei der Sonne, die einen realen Durchmesser von 1,39 Mio km hat, sieht es so aus: Die Erde braucht etwa 365,25 Tage einmal um die Sonne. Sie nähert sich ihr bis auf 147,1 Mio km. Das ist, wenn auf der Nordhalbkugel Winter ist. Und sie entfernt sich von ihr auf 152,1 Mio km. Das ist dann, wenn auf der Nordhalbkugel Sommer ist. Im Durchschnitt ergibt das eine Entfernung von 149,6 Mio km. In Prozent ausgedrückt ergibt das eine Schwankung um etwa 1,7%. Berechnet man mit der Formel aus Folge 16 von Abenteuer Sterne die Größe, wie uns das Sonnenscheibchen am Himmel erscheint, ergibt sich ein Wert von 31,9 Bogenminuten bzw. sind das 0,53 Grad. Das 0,53 Grad große Sonnenscheibchen erscheint uns also entfernungsbedingt Mal bis zu etwa 1,7% kleiner und dann wieder bis zu etwa 1,7% größer. Das Sonnen-Scheibchen ist demnach zwischen 0,52 und 0,54 Grad groß.

Nun kommen wir zum Mond. Bei ihm sind die Schwankungen viel extremer. Nämlich um mehr als den Faktor 3 größer. Schauen wir uns die Zahlen genau an: Der reale Durchmesser des Mondes beträgt 3476 km und er flitzt durchschnittlich in 27,55 Tagen einmal um die Erde herum. Wegen der elliptischen Bahnform, beträgt sein geringster Abstand zur Erde im Mittel 363.300 km. Sein größter Abstand hingegen 405.500 km. Bilden wir daraus den Schnitt, ergibt sich eine durchschnittliche Entfernung von 384.400 km. Drückt man das in Prozent aus, ergibt sich eine Schwankung um etwa 5,5%. Berechnet man wiederum mit der Formel aus Folge 16 die scheinbare durchschnittliche Größe des Mondscheibchens, ergibt sich: 3476 km Monddurchmesser geteilt durch 384.400 km Mondentfernung, multipliziert mit dem Faktor 206265 ein Wert von 1865,2 Bogensekunden. Das entspricht umgerechnet 31,1 Bogenminuten bzw. 0,52 Grad. Die Mondkugel erscheint uns am Himmel also mit einem Bogendurchmesser von 0,52 Grad, wobei der Wert um 5,5% in der Größe schwankt. Somit variiert der Durchmesser also zwischen 0,49 Grad und maximal 0,55 Grad.

Zusammengefasst: Die Sonne schwankt zwischen 0,52 und 0,54 Grad. Der Mond schwankt zwischen 0,49 und 0,55 Grad und damit deutlich intensiver. Der Mond kann entfernungsbedingt als zeitweise deutlich kleiner als das Sonnenscheibchen sein. Ein anderes Mal genau gleich groß und wiederum in anderen Fällen sogar einen kleinen Tick größer als die Sonnenscheibe sein. Diese kleinen Variationen lassen jede Sonnenfinsternis anders aussehen. Mal ist’s eine totale, und dann wieder nur eine ringförmige.

Ohne eine Sonnenfinsternis bemerkt man den Größenunterschied zwischen der kleinsten und der größten Mondscheibe mit bloßem Auge aber nicht. Allenfalls wenn man zwei Fotos davon direkt vergleichen kann. Die Situation mit bloßem Auge kann man aber leicht simulieren. Sie benötigen dazu eine 1 Euro und eine 2 Euro Münze. Diese beiden Münzen haben zueinander in etwa das Größenverhältnis wie am Himmel die kleinstmögliche und größtmögliche Mondscheibe. Suchen Sie sich einen gut 5m großen leeren Raum, kleben auf zwei gegenüberliegende Wände je eine Münze und stellen sich in die Raummitte. Ihr Abstand zu den beiden Münzen beträgt dann jeweils etwa 2,6m. Schauen Sie jetzt hin und her und versuchen den Größen-Unterschied zwischen der 1 Euro und der 2 Euro Münze zu erkennen. Es wird Ihnen nicht gelingen. Erst wenn Sie beide Münzen direkt nebeneinander an die Wand kleben, ist er zu erkennen.

Doch nun zum 2. Effekt … Ich sagte ja vorhin, dass nicht nur diese Durchmesserschwankungen des Mondes im Laufe der Zeit immer kleiner werden, sondern auch, dass das Mondscheibchen an sich immer kleiner und kleiner und kleiner wird. Woher das kommt und was das für Konsequenzen hat, das verrate ich Ihnen in der nächsten Folge …

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