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Mond im nahen Infrarot
Diese vier Bilder zeigen dem Mond mit Infrarot-Bilddaten, die im Dezember 1992 beim Vorbeiflug der NASA-Raumsonde Galileo am Erde-Mond-System entstanden sind. Aufgenommen wurden sie mit dem Near-Infrared Mapping Spectrometer (NIMS). Der Blick ist auf den Nordpol gerichtet, die farbigen Gebiete zeigen die Nordhemisphäre der Mondvorderseite. Die Spektralkanäle des Instruments erstreckten sich vom sichtbaren Licht bis zu Wellenlängen des Nahen Infrarots (5,2 Mikrometer). Die unterschiedlichen (Falsch-) Farben geben Hinweise auf die geochemische und mineralogische Zusammensetzung der Oberfläche. Das Spektrometer MERTIS für die ESA-Merkurmission BepiColombo wird nun beim Vorbeiflug an Erde und Mond die Vorderseite des Erdtrabanten erstmals mit zwei Sensoren in Wellenlängen bis zum Thermalen Infrarot zwischen 7 und 14 µm bzw. 7 bis 40 µm abbilden, was völlig neue Aussagen ermöglicht.
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Giuseppe ‚Bepi‘ Colombo (1920-1984)
Der italienische Ingenieur und Mathematiker Giuseppe ‚Bepi‘ Colombo gilt als der Erfinder der so genannten Gravity-Assist-Manövern, oder kurz: Planeten-Flybys. Vereinfacht ausgedrückt kann bei einem Nahvorbeiflug einer Raumsonde an einem Planeten deren Geschwindigkeit und Flugbahn ohne den Einsatz von Treibstoff geändert werden. Zum ersten Mal wurden Flyby-Manöver entlang einer Planetenbahn bei der NASA-Mission Mariner 10 angewandt, um nach dem ersten Vorbeiflug am Planeten Merkur noch zwei weitere Nahvorbeiflüge zu ermöglichen. Die Berechnungen stellte 1970 Colombo an, Professor an der Universität seiner Heimatstadt Padua.
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Spektrometer MERTIS
MERTIS (Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer) ist ein abbildendes Spektrometer. Es ist mit einem Radiometer kombiniert, einem Messgerät zur Bestimmung der Bestrahlungsstärke. Das Instrument hat Ausmaße von nur 18 mal 18 mal 13 Zentimetern und eine Masse von 3,3 Kilogramm; der Leistungsverbrauch ist sehr gering. Die MERTIS-Sensoren sind einzigartig: Der bildgebende Kanal nutzt zur Messung der Infrarotstrahlung ein ungekühltes Mikrobolometer, das erste, das in Europa weltraumqualifiziert wurde. Mit MERTIS werden die mineralogische Zusammensetzung der Merkuroberfläche sowie die gesteinsbildenden Minerale untersucht. Gleichzeitig wird das integrierte Mikro-Radiometer die Temperatur und die thermischen Leitfähigkeit messen. Von den Daten erhoffen sich die Wissenschaftler Erkenntnisse über die Entstehung und Entwicklung des Planeten Merkur.
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Die Erde als Schwungrad
Schematische Darstellung des Erd-Flybys von BepiColombo am 10. April 2020, der Blick ist auf den Nordpol gerichtet. Entlang der gestrichelten Linie die Mondumlaufbahn. Am 10. April um 2.27 Uhr (alle Zeiten MESZ) durchdringt BepiColombo die Stoßbugwelle der irdischen Magnetfeldhülle (1), einer Übergangszone zwischen dem Magnetfeld und dem Weltall; (2) um 3.14 Uhr überschreitet die Sonde die Magnetopause, die Grenze zu dem die Erde umhüllenden Plasmaschlauch; (3) BepiColombo ist um 3.44 Uhr auf der Tagseite noch 9 Erdradien entfernt, bei (4) sind um 4.05 Uhr 8 Erdradien erreicht und (5) um 4.50 Uhr bei 6 Erdradien das eigentliche Magnetfeld der Erde. (6) Um 6:25:23 passiert BepiColombo in 12.677 Kilometern über der Erde den Punkt der größten Annäherung. (7) Verlassen des Magnetfelds bei 6 Erdradien um 8.00 Uhr, 8 Erdradien sind um 8.44 Uhr bei (8) erreicht, 9 Erdradien um 9.06 Uhr bei (9). Die Sonde überquert die Magnetopause bei (19) und bei (11) verlässt BepiColombo um 0.08 Uhr (11. April) die magnetisch beeinflusste Zone um die Erde.
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An der Erde vorbei und weiter zur Venus
Auf ihrem Weg zum Merkur wird die ESA-Raumsonde BepiColombo am 10. April in 12.677 Kilometern die Erde passieren und eine Flugbahn ins innere Sonnensystem einschlagen. Das Flyby- oder Gravity-Assist-Manöver dient dazu, die Raumsonde ohne Verwendung von Treibstoff ein wenig abzubremsen und die Flugbahn der Raumsonde der Umlaufbahn der Venus anzunähern. Am 16. Oktober 2020 wird dann der erste Nahvorbeiflug an der Venus erfolgen, am 11. August 2021 der zweite, ehe sich BepiColombo der Umlaufbahn des Merkur annähern wird.
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Der Gregorianische Lunisolarkalender
Die Tabelle entstammt dem 1603 erschienen Werk "Romani calendarii a Gregorio XIII P.M. restituti explicatio". Darin erörtert der aus Bamberg stammende Mathematiker Christophorus Clavius SJ (1538-1612, links) ausführlich die Kalenderreform Papst Gregors XIII. (1502-1585, rechts). Sie war infolge einer allmählichen Verschiebung der Jahreszeiten im bis dahin gültigen Julianischen Kalender notwendig geworden und wurde 1582 bekannt gegeben. In seinem Werk gibt Clavius, mit den Methoden der damaligen Mathematik berechnet, auch die Kalendertermine für die beweglichen Feste des Kirchenjahrs bis zum Jahre 5000 bekannt. So kann man in der Zeile mit der Jahreszahl 2020 in der fünften Spalte ablesen, dass die mathematisch-zyklische Vollmondphase am 7. April um 13 Uhr erreicht wird, Ostern fällt damit auf den nächstfolgenden Sonntag, den 12. April 2020 (vorletzte Spalte). Für das Vorjahr 2019 ergibt sich ein sogenanntes Osterparadoxon: Im Monat März fällt der zyklische gregorianische Vollmond auf den 20. März, der astronomische Vollmond einen Tag später auf den 21. Entsprechend wurde der Aprilvollmond zum Ostervollmond und das Hochfest wurde im katholischen Kirchenkreis erst am 21.4. und nicht schon am 24.3. gefeiert. Nach Christophorus Clavius ist ein Krater auf dem Mond benannt.
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"Super-Supermond" im Archaikum
Vor vier Milliarden Jahren, zu Beginn des Erdzeitalters des Archaikums – 500 Millionen Jahre nach der Konsolidierung von Erde und Mond – umkreiste der Mond die Erde auf einer viel engeren Umlaufbahn: Nur 60.000 Kilometer war der Erdtrabant von der Erde entfernt. Entsprechend waren die Vollmonde noch viel beeindruckender als der "Supermond" in der Nacht vom 7. auf den 8. April 2020. Die künstlerische Darstellung zeigt geschichtete Sedimentbänke, Stromatolithen, die von den ersten Lebewesen der Erde gebildet wurden. Erde und Mond bilden ein "geschlossenes" System, das einen Gesamtdrehimpuls hat. Beide Körper umkreisen einen Massenschwerpunkt, der aber keinesfalls auf der geometrisch halben Strecke zwischen Erd- und Mondmittelpunkt liegt. Weil die Erde etwa 80 Mal mehr Masse hat als der Mond, befindet er sich im Erdmantel, 4700 Kilometer vom Erdmittelpunkt entfernt. Vereinfacht ausgedrückt bremst der Mond durch seine Wirkung auf die "beweglichen Massen" der Erde deren Rotation geringfügig ab. Die Ozeane, aber auch die Kontinente heben und senken sich durch diese Gezeitenwirkung, und das verlängert in 100.000 Jahren den Erdentag um 1,6 Sekunden. Da der Drehimpuls des Erde-Mond-Systems aber gleich bleiben muss, wird die Abnahme des Rotationsdrehimpulses der Erde durch die Zunahme des Bahndrehimpulses des Mondes kompensiert: So entfernt sich der Mond um 3,8 Zentimeter pro Jahr von der Erde.
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Vom (Super-) Vollmond bis Neumond
Für Beobachter auf der Erde geht der nächste Vollmond bereits bei Sonnenuntergang am 7. April im Osten auf. Astronomisch und von der Sonne ganz ausgeleuchtet wird die der Erde zugewandte Seite allerdings erst um 4:35 Uhr am frühen Mittwochmorgen des 8. April sein. Weil der Mond auf seiner elliptischen Bahn um die Erde dieser achteinhalb Stunden früher mit nur 356.907 Kilometern besonders nahe kommt, ist am Nachthimmel ein "Supervollmond" zu sehen. Dieser Vollmond ist um 30 Prozent größer, als wenn sich der Vollmond im erdfernsten Punkt der Bahn befände. In den darauffolgenden Tagen wird der Mond immer später aufgehen. Zwei Wochen lang sehen wir einen abnehmenden Mond, mit Halbmond am 15. April und Neumond am 23. April.
