Raumfahrt | 12. Oktober 2023 | von Manfred Gaida

Sonnenfinsternis über Yucatán

Ringförmige Sonnenfinsternis vom 3. Oktober 2005
Ringförmige Sonnenfinsternis vom 3. Oktober 2005
Quelle: Abel Pardo Lopez; CC-BY-2.0
Die Aufnahme zeigt die ringförmige Sonnenfinsternis vom 3. Oktober 2005.

Am 14. Oktober 2023 wird vom Nordostpazifik über die Vereinigten Staaten von Amerika, Mexiko, Mittelamerika, Kolumbien und Brasilien hinweg bis 500 Kilometer in den atlantischen Ozean hinein eine ringförmige Sonnenfinsternis zu sehen sein. Der Mond befindet sich noch im erdfernen Teil seiner Bahn und kann die Sonnenscheibe, die alljährlich ihren maximalen scheinbaren Durchmesser am 4. Januar erreicht, zentral nicht vollständig bedecken. Außerhalb einer bis zu 245 Kilometer breiten Ringschattenzone, der Antumbra, wird man das Ereignis nahezu vom gesamten nord- und südamerikanischen Kontinent und den angrenzenden Ozeanen als partielle Sonnenfinsternis verfolgen können. Sogar auf den Azoren, Madeira, den Kapverdischen und westlichen Kanarischen Inseln sowie vom westlichen Afrika aus lässt sich mit etwas Glück wenige Minuten vor Sonnenuntergang eine geringfüge partielle Verdunklung der hellen Sonnenscheibe durch den Mond erkennen. ##markend##

Eine ringförmige Sonnenfinsternis hat für jeden Menschen, der sich in der 184 bis 245 Kilometer breiten Ringschattenzone aufhält, einen besonderen Reiz. Zwar leuchtet kein strahlender Kranz wie bei einer totalen Verfinsterung, keine strahlende Korona um die vom Mond bedeckte Sonnenscheibe auf, doch die nicht verdunkelte Sonnenrandzone gleicht einem hellen Feuerkranz, der sich kontrastreich von der schwarzen Neumondscheibe abhebt und sie vollständig umsäumt. Dieses Schauspiel wird je nach Standort auf der Zentrallinie zwischen vier Minuten und 15 Sekunden und fünf Minuten und 18 Sekunden andauern.

Quelle: Eclipse Predictions by Fred Espenak, www.EclipseWise.com
Die Karte zeigt die geografischen Regionen an, in denen die ringförmige Sonnenfinsternis am 14. Oktober 2023 zu sehen ist.

Finsternistypen

Sonnenfinsternisse lassen sich generell in zwei Arten einordnen: in zentrale und rein partielle, wobei sich die zentralen weiter in ringförmige und totale Finsternisse aufteilen. Im Grenzfall kann es auch zu einer "hybriden", ringförmig-totalen Finsternis kommen. Dies wird von der Erdkrümmung verursacht. Stets ist die jeweilige Konstellation zwischen Erde, Mond und Sonne dafür ausschlaggebend: Je weiter der Mond von der Erde entfernt ist und je näher die Sonne zur Erde steht, desto eher kommt es zu einer ringförmigen Sonnenfinsternis. Befindet sich der Mond jedoch in Erdnähe findet immer, wenn alle weiteren himmelsmechanischen Bedingungen dafür erfüllt sind, eine totale Sonnenfinsternis statt.

Von links: Verschiedene Arten von Sonnenfinsternissen: Totale, partielle und ringförmige
Quelle: timeanddate.de
Von links: Das Bild zeigt verschiedene Arten von Sonnenfinsternissen, eine totale, partielle und ringförmige

Eine astronomisch-geologische Langzeitperspektive

Das Auftreten totaler und ringförmiger Sonnenfinsternisse ist jedoch eine Besonderheit unserer Zeit und galt - in geologischen Zeiträumen betrachtet - nicht immer.

Als der Mond vor fast viereinhalb Milliarden Jahren nach einer streifenden Kollision der jungen Erde mit einem marsgroßen Protoplaneten aus den vom Gesteinsmantel der Erde losgesprengten, verdampften und rekondensierten Bruchstücken geformt wurde, befand er sich nur rund 50.000 Kilometer von der der Erde entfernt. Statt eines halben Winkelgrades, wie uns der Mond heute erscheint, betrug sein Durchmesser damals mehr als drei Winkelgrad; die Erde umrundete er in weniger als zwei Tagen. Über lange erdgeschichtliche Zeiträume verliefen zentrale Finsternisse ausschließlich total und waren dabei mit einem begrenzten Aufleuchten der Sonnenkorona nahe der Stelle des zweiten und dritten Kontakts verbunden. Erst seit der Mond infolge der Gezeitenreibung und Verlangsamung der Erdrotation auf seiner Bahn einen Abstand zur Erde von mehr als 367.000 Kilometern erreichen konnte, traten außer den totalen auch ringförmige Sonnenfinsternisse auf.

Quelle: (Triangulum) Tim Bertelink (CC BY-SA 4.0)
Vor vier Milliarden Jahren, zu Beginn des Archaikums und eine halbe Milliarde Jahre nach seiner Entstehung, umlief der Mond die Erde auf einer viel engeren Bahn. Die Vollmondscheibe erschien damals von beeindruckender Größe am Himmel und betrug etwa das 36-fache der heutigen Größe am Himmel.

Doch die Ära der totalen Sonnenfinsternisse ist endlich: Denn sobald der Mond entlang seiner Bahn die Distanz von circa 380.000 Kilometern nicht mehr unterschreitet, sind außer partiellen nur noch ringförmige Sonnenfinsternisse möglich. Bis dahin werden immer wieder Menschen auf der Erde das faszinierende Aufleuchten der Sonnenkorona intensiv beobachten und darüber in Verzückung geraten können. In ungefähr 600 Millionen Jahren ist damit aber endgültig Schluss: der Mond wird sich infolge der Drehimpulserhaltung des Erde-Mond-Systems so weit von der Erde entfernt haben, dass keine totale Sonnenfinsternis mehr stattfinden kann

Die zuvor genannten Zeitintervalle können für lang vergangene oder bevorstehenden Zeiträume allerdings nicht messerscharf angegeben werden. Zu viele und unbestimmte Faktoren spielen dabei eine Rolle und machen genaue Berechnungen komplex. Die Verlangsamung der Erdrotation durch die Gezeitenreibung kann für einige Jahrtausende vor unserer Zeit quantitativ und hinreichend präzise verifiziert werden. Geht man jedoch sehr viel weiter in die Erdgeschichte zurück, muss man außer der jeweiligen Rotationsfrequenz (Tageslänge) auch die Topographie und geometrische Anordnung früherer Urkontinente berücksichtigen. Zudem spielen Form und Tiefe der Meeresböden sowie Meeresströmungen eine Rolle und schließlich auch die säkularen Variationen der Erdbahn, da die Sonne ebenfalls einen Einfluss auf die Gezeiten ausübt. Das Ganze ist somit ein System von dynamisch verzahnten Parametern, wie man es bei der Lektüre eines älteren Fachartikels erahnen kann. Eine gemeinsame Anstrengung von Geologen, Paläontologen und Astronomen könnte das Thema weiter erhellen.

Das Gleiche gilt in gewisser Weise auch für das erdgeschichtliche Ereignis, welches seit dem 6. Juni 1980 mit der Halbinsel Yucatán in Verbindung gebracht wird, über die der Ringschatten übrigens am 14. Oktober von 19:21 Uhr bis 19:37 Uhr MESZ (Mitteleuropäische Sommerzeit) hinwegeilt. An deren westlicher Nordküste liegt halb im Meer und halb auf Land der bekannte Chicxulub-Krater, der Überrest jenes gewaltigen Asteroideneinschlags, der vor 66 Millionen Jahren weltweit das Aussterben der Dinosaurier bewirkt haben soll.

Aufnahme Yukatan
Quelle: NASA/JPL
Aufnahme der Yucatán-Halbinsel während der Shuttle-Radar-Topography-Mission (SRTM). Links oben ist der halbe Krater auf der Landfläche zu erkennen.

Allerdings wird in Fachkreisen auch der sogenannte Dekkan-Trapp als Haupt- oder Mitursache für das Aussterben der Riesensaurier diskutiert. Dabei handelt es sich um gigantische vulkanische Ausbrüche in einer Zeitspanne von einigen hunderttausend Jahren, bei denen durch vulkanische Hotspots und lange Grabenbrüche möglicherweise riesige Mengen an giftigem Schwefeldioxid in die Atmosphäre gelangten.

Aussterben der Dinosaurier
Quelle: Gerta Keller, National Science Foundation
Der Dekkan-Trapp-Vulkanismus könnte das Aussterben der Dinosaurier, von einem Asteroideneinschlag angestoßen, forciert haben.

Tzolkin und Saros

Yucatán ist auch als die Heimat der Mayas bekannt, jene mittelamerikanische Hochkultur, die präzise die Umlaufszeiten der Planeten bestimmte und ein dreifaches Kalenderwesen pflegte. Sie waren ebenso in der Lage, Sonnenfinsternisse vorherzusagen. Die meisten ihrer Aufzeichnungen und Bücher wurden tragischerweise von den spanischen Eroberern im Zuge einer gewaltsamen Christianisierung als Teufelswerk verbrannt, so dass heute nur noch vier Handschriften, Maya-Codices genannt, fragmentarisch Einblicke in die Leistungen dieses Kulturvolkes geben. Der Dresdener Kodex enthält unter anderem eine Sonnenfinsternistafel für einen 405-monatigen Zeitraum, das entspricht 11.958 Tagen.

Dresdner Codex
Quelle: Geimeinfrei
Sechs Seiten des Dresdener Codex, vier davon (links) mit Angaben zu Sonnenfinsternissen

Die astronomische Interpretation der Maya-Schriften und auch der Sonnenfinsternistafel ist nur interdisziplinär hinreichend lösbar, wie eine jüngere Dissertation deutlich macht. Der von den Mayas verwendete Finsterniszyklus stand im Einklang mit ihrem Tzolkin-Kalender, der einem arithmetischen Grundmuster von 13 mal 20 Tagen folgt und das rituelle Leben bestimmte.

Hier ein Link zu einer interaktiven Karte der Ringschattenzone über Yucatán am 14. Oktober 2023. Dort steht die Sonne während der Verfinsterung rund 63 Grad hoch.

Im Vorderen Orient deutete man einst Finsternisse als Omen der Götter und als Botschaft für die Herrschenden. Die Babylonier waren hier die ersten, die mathematische Regeln aufstellten, mit denen sich Finsternisse recht genau vorhersagen ließen. Sie fanden heraus, dass Mond- und Sonnenfinsternisse ähnlicher Art und Form im Abstand von 6.585 Tagen und acht Stunden aufeinander folgen. Der englische Astronom Edmond Halley nannte diese Zeitspanne 1691 irrtümlich "Saros". Er verwendete den babylonisch-sumerischen Begriff SAR, denn er stützte sich auf eine mangelhafte Schrift des römischen Schriftstellers Plinius des Älteren. SAR bedeutet entweder die Zahl 3.600 oder etwa „im Weltall“. Nach Ablauf einer Sarosperiode nehmen Mond, Erde und Sonne nahezu wieder die gleiche Stellung zueinander ein, sodass sich Sonnen- und Mondfinsternisse nach diesem Zeitraum unter fast denselben Bedingungen wie 18 Jahre zuvor wiederholen. Den Mayas war dies, soweit wir annehmen, nicht bekannt. Seit Halleys Zeiten hat der Begriff des Saros seinen festen Platz für die Systematisierung von Sonnen- und Mondfinsternissen gefunden.

Die jetzige ringförmige Sonnenfinsternis gehört zum solaren Saroszyklus Nummer 134. Dieser begann am 22. Juni 1248 im antarktischen Südpazifik und wird am 26. August 2510 in der grönländisch-kanadischen Arktis nach insgesamt 71 Finsternissen enden. Auf die Finsternis vom 14. Oktober 2023 werden noch weitere zwanzig ringförmig folgen, bevor die Zyklusreihe mit sieben partiellen Finsternissen ihren Ausklang findet.

Himmelsmechanisch "begleitet" wird die jetzige Finsternis von einer partiellen Mondfinsternis am 28. Oktober 2023. Bis zu 13 Prozent des scheinbaren Monddurchmessers werden zwischen 21:35 Uhr und 22:53 Uhr (MESZ) in den Kernschatten der Erde eintauchen. Die Mitte der Finsternis wird um 22:14 Uhr (MESZ) erreicht. Sie ist vom gesamten europäischen Festland aus zu beobachten. Ein großes Aufsehen wie am 21. August 2017 wird es im kommenden Jahr in den Vereinigten Staaten geben, wenn am 8. April 2024 der Kernschatten des Mondes über Mexiko, die mittleren und östlichen Bundesstaaten der USA und Neuschottland hinwegzieht. Für zwei bis viereinhalb Minuten wird dann die Sonnenkorona (je nach Standort) entlang auf der Zentrallinie während der totalen Phase der Finsternis aufleuchten.

Wichtige und aktuelle Tipps zur Beobachtung

Wer das Ereignis am 14. Oktober 2023 auf einer Reise oder Expedition mit dem bloßen Auge in freier Natur verfolgen kann, muss sein Augenlicht mit einer qualifizierten, geprüften Sonnenfinsternisbrille schützen. Da bei einer ringförmigen Sonnenfinsternis keine totale Phase eintritt, darf die Brille während der Beobachtung der Sonne niemals abgesetzt werden. Für Teleskope und andere vergrößernde optische Geräte gibt es entsprechende Schutzfolien und Filter, die vor dem Objektiv angebracht werden. Okularsonnenfilter sind zu vermeiden, da sie von der Sonnenstrahlung erhitzt platzen können.

Die exakten Zeiten zur Finsternis lassen sich für einen Beobachtungsstandort in der Ferne mithilfe dieser Finsterniskarte finden. Zudem werden wie schon früher etliche Live-Streams angeboten, um das Himmelsschauspiel unaufwändig am Bildschirm zu verfolgen.

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Über den Autor

Manfred Gaida ist seit seiner frühsten Jugend vom Weltall fasziniert und wurde schon als Schüler Mitglied der Kölner Sternfreunde. Von 1973 bis 1982 studierte er an den Universitäten Bonn und Köln Astronomie und Physik und war 33 Jahre lang als promovierter Astronom wissenschaftlicher Mitarbeiter im DLR-Raumfahrtmanagement. Zwischendurch widmete er sich auch einige Jahre intensiv dem Wissenschaftsjournalismus und war nebenbei als Fachübersetzer für bekannte populärwissenschaftlich orientierte Verlage tätig. zur Autorenseite