Raumfahrtjahr 2019: Wie der Mond Albert Einstein half, zu Weltruhm zu gelangen

Das Raumfahrtjahr 2019 steht ganz im Licht des 50. Jahrestags der ersten bemannten Mondlandung. Doch ein zweites Ereignis, bei dem der Erdbegleiter ebenfalls eine bedeutsame Rolle am Firmament spielte, erregte ein weiteres halbes Jahrhundert zuvor weltweit vor allem in den Kreisen der Forschung enorme Aufmerksamkeit:

Am 29. Mai 2019 jährt sich zum 100. Mal ein Tag, der in die Geschichte der Wissenschaft wie kaum ein anderer eingegangen ist:

BILD: Albert Einstein mit Arthur Eddington und Kollegen

An jenem Donnerstag gelang es zwei englischen Forschergruppen unter Leitung der Astronomen Arthur Stanley Eddington (1882–1944) und Andrew Claude de la Cherois Crommelin (1865–1939), anhand einer totalen Sonnenfinsternis nachzuweisen, dass die Sonne mit ihrer Masse tatsächlich den umgebenden Raum und dadurch den Weg von Lichtstrahlen krümmt.

„Genau so, wie es vier Jahre zuvor Albert Einstein in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie qualitativ und quantitativ vorhergesagt hatte“, erklärt der Astronom und Planetenforscher Dr. Manfred Gaida vom Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

„Dass die Masse der Sonne tatsächlich und nachweisbar den Raum verbiegt und ihre Anziehung keine Kraft, sondern eine Eigenschaft des Raumes selber ist, war eine völlig neue, befremdliche Vorstellung von unserer Welt, die jenseits jeglicher Alltagserfahrung lag“, so der DLR-Wissenschaftler weiter.

Dass Lichtstrahlen beziehungsweise Lichtteilchen in der Nähe von Massen abgelenkt werden, vermutete schon gut 200 Jahre zuvor der große Physiker Isaac Newton (1643–1727), als er im Jahre 1704 im dritten Band seines Werkes „Opticks“ dem Leser die fiktive Frage stellte, ob Körper nicht durch ihre Anziehungskraft auf Lichtteilchen wirken und sie demzufolge ablenken – und das umso stärker, je geringer der gegenseitige Abstand ist.

Nachweisen ließ sich allerdings diese kühne Vermutung Newtons nicht, und es dauerte weitere hundert Jahre, bis 1801 der Münchner Astronom Johann Georg von Soldner (1776–1833) erstmals einen Wert für diese Newtonsche Lichtablenkung am Sonnenrand publizierte: nur 0,84 Bogensekunden ‒ entsprechend einer Strecke von nur zwei Kilometern auf der Mondoberfläche aus Erddistanz – sollte sie betragen, ein Wert, der damals unterhalb der Nachweisgrenze lag.

BILD: Drei Möglichkeiten der Ablenkung von Lichtstrahlen durch große Massen

So brauchte es weitere rund 100 Jahre, bis Albert Einstein (1879–1955) darüber nachdachte, wie sich die geometrische Optik mit der Gravitationstheorie verknüpfen lässt. Im Juni 1911 schrieb er in den „Annalen der Physik“:

„Es wäre dringend zu wünschen, daß sich Astronomen der hier aufgerollten Frage annähmen, auch wenn die im vorigen gegebenen Überlegungen ungenügend fundiert oder gar abenteuerlich erscheinen sollten. Denn abgesehen von jeder Theorie muß man sich fragen, ob mit den heutigen Mitteln ein Einfluß der Gravitationsfelder auf die Ausbreitung des Lichtes sich konstatieren läßt.“

Und er selber berechnete auch den Wert für die Ablenkung quantitativ zu 0,83 Bogensekunden, der nahezu mit dem Wert Soldners übereinstimmte, dem jedoch anders als bei diesem das Relativitäts- und Äquivalenzprinzip zugrunde lag und nicht bloß die Anziehungskraft einer Masse.

Anfang des 20. Jahrhunderts war die astronomische Messtechnik immerhin soweit fortgeschritten, dass es realistisch schien, einen winzigen Ablenkungseffekt von knapp einer Bogensekunde auf Fotoplatten nachweisen zu können. Mit lichtstarken Teleskopen war man auch in der Lage, helle Sterne am Tageshimmel zu sehen, doch solche Beobachtungen wurden als Nachweismöglichkeit wegen der störenden Nebeneffekte bald verworfen.

Die Beobachtung von totalen Sonnenfinsternissen schien hier erfolgversprechender. Bei diesen Ereignissen dunkelt der Mond die Sonnenscheibe minutenlang völlig ab, und Fixsterne in unmittelbarer Nähe der vom Mond bedeckten Sonne leuchten auf.

Einstein drängte den mit ihm befreundeten Berliner Astronomen Erwin Finlay-Freundlich den späteren Initiator des Potsdamer Einsteinturms, eine solche Überprüfung durchzuführen. Doch Freundlichs Unternehmung in Russland kurz nach Beginn des Ersten Weltkriegs missglückte, ebenso wie eine Expedition des Amerikaners William Wallace Campbell (1862-1938). Der eine wurde auf der Krim als Feind inhaftiert, der andere hatte südlich von Kiew schlechtes Wetter.

Letztlich erwiesen sich die misslungenen Expeditionen auch für Einstein als vorteilhaft. Denn in seinen Überlegungen steckte noch ein Fehler, der zu einer nur halb so großen Ablenkung führte, als sie in Wirklichkeit war. Hätte man 1914 den wahren Naturwert gemessen, wäre Einstein selber verwundert gewesen und seine kühne Arbeit von seinen Kollegen möglicherweise als Irrtum eingeschätzt worden.

Erst im Zuge seiner Veröffentlichung der Allgemeinen Relativitätstheorie im Jahre 1915 quantifizierte er die Ablenkung exakt auf 1,75 Bogensekunden am Sonnenrand. Kurz nachdem Albert Einstein im November 1915 seine Allgemeine Relativitätstheorie dann in den Annalen der Physik in deutscher Sprache veröffentlicht hatte, widmete sich der niederländische Astronom Willem de Sitter (1872–1934) in einer dreiteiligen englischsprachigen Arbeit den astronomischen Konsequenzen der Einsteinschen Gravitationstheorie.

Diese Arbeit bestärkte die englischen Astronomen Arthur Eddington und Frank Dyson (1868–1939) in ihrem Interesse an Einsteins Theorie, die es anhand von experimentellen Messungen zu bestätigen oder zu verwerfen galt. Darunter auch die obskure Lichtablenkung, bei der die Sterne, bezogen auf die Position des Sonnenrandes, tangential um 1,75 Bogensekunden weiter entfernt erscheinen sollten im Vergleich zu ihrer nächtlichen Position in einem Himmelsfeld ohne Sonne.

Zwei britische Expeditionen machen sich auf den Weg Nachdem ein zweiter Versuch Campbells im Juni 1918 in den USA fehlgeschlagen war, kam die Stunde der englischen Astronomen. Frank Dyson war hierbei die treibende Kraft, Eddington als führenden Theoretiker für diese besondere Aufgabe vor den Kriegswirren abzuschirmen und zwei Expeditionen zu einer fast sieben Minuten dauernden totalen Sonnenfinsternis am 29. Mai 1919 vorzubereiten. 

Quelle (Text/Fotos) und FORTSETZUNG der Meldung hier: https://www.dlr.de/dlr/presse/desktopdefault.aspx/tabid-10172/213_read-33808/year-all/#/gallery/34363


Im Schatten des Mondes: Am 21. August totale Sonnenfinsternis in den USA

Am 21. August 2017 ist eine totale Sonnenfinsternis (SoFi) in den USA. Der kegelförmige Mondschatten rast dabei – erstmals seit fast 100 Jahren – von der West- an die Ostküste durch 14 Bundesstaaten, von Salem (Oregon) bis nach Charleston (South Carolina).

Die „SoFi“ macht auf einem rund 100 Kilometer schmalen Streifen für maximal zwei Minuten und 40 Sekunden den Tag zur Nacht. 

In den übrigen USA, in Kanada, Grönland und Mittelamerika sowie in Teilen Südamerikas wird die Sonne nur partiell durch die Mondscheibe verdeckt – ebenso in Westeuropa, wo sich von Oslo über London, Santiago de Compostela und die Kanareninsel La Palma kurz vor Sonnenuntergang mitteleuropäischer Zeit bei klarem Himmel eine teilweise Sonnenfinsternis verfolgen lässt.

Die nächste totale Sonnenfinsternis verläuft am 2. Juli 2019 über dem südlichen Pazifik und Südamerika, die nächste in Europa (Island und Spanien) ist erst am 12. August 2026.

Eine totale Sonnenfinsternis ist für Beobachter spektakulär: „Etwa 30 Sekunden, bevor die Sonne ganz hinter der Mondscheibe verschwindet, wird es mitten am Tag merklich dunkler, als habe jemand heftig am Dimmer einer Lampe gedreht“, erläutert Dr. Manfred Gaida, Astrophysiker des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn, das Phänomen. 

Der Mond schiebt sich vor die Sonne, bis nur noch ein leuchtender Strahlenkranz, die Korona, zu erkennen ist. Dort, wo sein kegelförmiger Kernschatten die Erde trifft, verdunkelt sich der Himmel.

Etwa 75 bis 90 Minuten vorher beginnen die partiellen Phasen der Verfinsterung. Ebenso lang dauert es nach der Finsternis, bis die „Rundumdämmerung“ wieder vollkommen verschwunden ist.

BILD: Planetarium in Oberhausen

Sonnenfinsternisse kommen in drei Arten vor: partiell, ringförmig und total – und im seltenen Fall als eine Kombination von ringförmig und total. Dabei ist die jeweilige Konstellation von Erde, Mond und Sonne entscheidend.

Manfred Gaida: „Je weiter der Mond von der Erde entfernt ist und je näher die Sonne zur Erde steht, desto eher kommt es zu einer ringförmigen SoFi. Ist der Mond der Erde jedoch relativ nahe und die Sonne relativ fern, so wie jetzt, ist die Wahrscheinlichkeit für eine totale Sonnenfinsternis groß.

Eine Rolle spielt auch, wo die Sonnenfinsternis auf der Erdoberfläche stattfindet. In den Polarregionen sind partielle Verfinsterungen die häufigsten.“

Die letzte von Deutschland aus beobachtbare totale Sonnenfinsternis war am 11. August 1999. „Genau 18 Jahre, zehn Tage und acht Stunden später findet nun am 21. August 2017 ihre so genannte ‚Tochterfinsternis‘ im Saroszyklus Nr. 145 statt“, erklärt DLR-Wissenschaftler Gaida und ergänzt:

„Weil sich in acht Stunden Zeitunterschied die Erde um circa 120 Grad in geographischer Länge weiter von West nach Ost gedreht hat, verläuft der Totalitätsstreifen jetzt über dem nordamerikanischen Kontinent.“

Eine totale Sonnenfinsternis läuft in vier Phasen ab. Zum Schutz der Augen muss mit Ausnahme der kurzen Dauer der totalen Verfinsterung unbedingt eine spezielle SoFi-Brille mit geprüftem Schutzfilter getragen werden. Wer ohne Brille in die Sonne schaut, riskiert gravierende Augenschäden bis hin zur Erblindung.

1. Kontakt: Der Neumond berührt scheinbar die Sonne und es schließt sich die partielle Phase an. Brille auf!
2. Kontakt: Die totale Verfinsterung beginnt und die Sonnenkorona leuchtet auf. Brille ab!
3. Kontakt: Die totale Phase endet und wechselt wieder zur partiellen. Brille wieder auf!
4. Kontakt: Neumond- und Sonnenscheibe berühren sich an einem gemeinsamen letzten Randpunkt und trennen sich dann. Brille weiterhin auf!

Vollständiger Artikel mit Bildern und Videos hier: http://www.dlr.de/dlr/presse/desktopdefault.aspx/tabid-10172/213_read-23742/year-all/#/gallery/27930  


20. März: Totale Sonnenfinsternis in der Arktis, teils auch hierzulande sichtbar

Am morgigen Freitag, dem 20. März, wird es zum seltenen Ereignis einer Sonnenfinsternis kommen. Allerdings wird die Sonne in Deutschland und Mitteleuropa nicht vollständig verdunkelt werden. Am Freitagvormittag wird sich der Mond vor die Sonne schieben

Die „totale“ Sonnenfinsternis wird nur im Nordpolarmeer zu beobachten sein. Hierzulande wird es aber immerhin  –  je nach Beobachtungsort  –  am späten Vormittag zu einer Abdeckung von knapp 60 bis fast 80 Prozent der Sonnenscheibe kommen, also zu einer „partiellen“ Sonnenfinsternis.

Mit über zwei Stunden Dauer ist der Mond-„Kontakt“ mit der Sonne sehr lang. Diese Sonnenfinsternis über der Nordhalbkugel wird wegen des im März noch nicht sehr hohen Sonnenstands einen ungewöhnlich langen Verlauf haben.

10,39 Uhr: maximale Bedeckung in Deutschland

Ab etwa 9:30 Uhr MEZ (München; Berlin 9:39 Uhr) wird sich die Mondscheibe beim „ersten Kontakt“ scheinbar von Westen her über die Sonne schieben. Um 10:39 Uhr (10:47 Uhr) wird in Deutschland die maximale Bedeckung erreicht sein. In München werden das 57,7 Prozent sein, in Berlin 74,2 Prozent und in Hamburg sogar 79,2 Prozent.

Einen wolkenfreien Himmel vorausgesetzt lässt sich also gut beobachten, wie sich der Mond als halbrunder „Schatten“ zwischen die Erde und die Sonnenscheibe schiebt, die dann als „Sonnensichel“ erscheint.

Leichte Verdunkelung in Mitteleuropa

Damit ähnelt diese Sonnenfinsternis der letzten in Deutschland sichtbaren Eklipse vom 4. Januar 2011, aber die Sonne steht dieses Mal, am 20. März, zufällig zur Tag- und Nachtgleiche, dem astronomischen Frühlingsbeginn, deutlich höher. Der Weg der Sonnenfinsternis über den Nordatlantik

Und auch wenn es in Mitteleuropa nur zu einer teilweisen Verdunklung kommen wird, weil sich unsere Breiten nur im Halbschatten des Mondes befinden, werden die Auswirkungen spürbar sein, indem es zu einer leichten Verdunklung kommt.

BILD: Der Weg der Sonnenfinsternis über den Atlantik (Fotos: DLR)

Im Idealfall kann gegen 10:45 Uhr eine Auswirkung auf die allgemeine Stimmung der Umgebung ausgemacht werden – eine fahle Beleuchtung etwa, und ganz kleine Öffnungen werfen lauter kleine Sicheln auf den Boden statt runde Sonnenbildchen.

Finsternis zu Frühlingsbeginn im Nordpolarmeer vermutlich sehr spektakulär Viel beeindruckender ist freilich die Beobachtung der totalen Finsternis, wenn sich die Mondscheibe exakt vor die Sonnenscheibe schiebt und man sich als Beobachter in der Zone des Kernschattens des Mondes befindet.

Sonnenfinsternis genau am Tag des Frühlingsbeginns

Nur dann ist von der Erde aus die Korona der Sonne zu sehen, der Strahlenkranz (lat. Corona = Krone) über der Sonnenatmosphäre mit seinen turbulenten Gas-Eruptionen aus vollständig ionisiertem, bis zu einigen Millionen Grad Celsius heißem Gasplasma.

Wegen der Streuung der Erdatmosphäre kann dieses Phänomen von der Erdoberfläche nicht beobachtet werden, indem einfach die Sonnenscheibe durch eine kreisrunde Scheibe abgedunkelt wird. Insbesondere für unsere Vorfahren waren solche Beobachtungen von großer mythischer Bedeutung.

Interessant ist die totale Sonnenfinsternis auch unter dem Aspekt, dass sie genau am Tag des astronomischen Frühlingsbeginns und dabei gleichzeitig etwa dem Polarkreis folgend stattfindet.

Das bedeutet, dass die Tausenden von „SoFi-Touristen“, die das Ereignis auf Schiffen vor Island und auf den Färöerinseln oder Spitzbergen verfolgen, die Sonne nur ganz knapp über dem Horizont werden beobachten können.

Wichtig: Beobachten Sie die Sonne nie ohne die für Sonnenfinsternisse speziell angefertigten Schutzbrillen. Sie sind bei manchen Optikern und im Internet erhältlich. Auch Sternwarten in Ihrer Nähe – bei denen Sie bei gutem Wetter sehr wahrscheinlich unter kompetenter Betreuung die „Sofi“ werden beobachten können – halten solche Spezialbrillen vor. Richten Sie Ihren Blick auch mit Ferngläsern oder Teleskopen nie direkt in die Sonne: Es besteht die Gefahr einer Erblindung! Auch mit einer starken Sonnenbrille riskieren Sie eine Schädigung der Augen.

Quelle (Text/Fotos) und vollständiger DLR-Artikel HIER: http://www.dlr.de/dlr/presse/desktopdefault.aspx/tabid-10172/213_read-13085/year-all/#/gallery/18911