3. April 2020

Vom Ostermond und "Supermond" des Jahres

Vollmonde in unterschiedlicher Erdentfernung
Vollmonde in unterschiedlicher Erdentfernung
Bild 1/7, Credit: NASA

Vollmonde in unterschiedlicher Erdentfernung

Um 14 Prozent wird der Durchmesser des Mondes in der Nacht von Dienstag auf Mittwoch (7./8. April 2020) größer sein, wenn der Erdtrabant nahe seines Perigäums steht, dem Punkt größter Annäherung an die Erde, als bei einem Vollmond im weitesten Erdabstand, dem Apogäum. Folglich ist ein solcher "Supermond" auch um knapp ein Drittel heller. Der Mond kommt der Erde auf seiner ellipsenförmigen Umlaufbahn, gemessen vom Erd- zum Mondmittelpunkt, bis auf 356.400 Kilometer nahe und entfernt sich bis zu 406.700 Kilometer von ihr. Zum Zeitpunkt des ersten Frühlingsvollmonds 2020, am Mittwoch um 4.35 Uhr MESZ, wird der Mond exakt 356.907 Kilometer entfernt sein.
"Zwei Männer in Betrachtung des Mondes"
"Zwei Männer in Betrachtung des Mondes"
Bild 2/7, Credit: Staatliche Kunstsammlungen Dresden/Foto: C. Karpinski

"Zwei Männer in Betrachtung des Mondes"

Vor 200 Jahren schuf der Maler Caspar David Friedrich (1774-1840) sein bekanntes Werk "Zwei Männer in Betrachtung des Mondes" – derzeit eine ungewollt aktuelle Illustration, wie man in Zeiten des Coronavirus den Mond zu beobachten hat: maximal zu zweit, aber natürlich mit mehr Abstand, als im Bild zu sehen. Von diesem Motiv gibt es mehrere Varianten: Dieses Bild entstand in den Jahre 1819/20 und ist als 35 mal 44 Zentimeter großes Original im Besitz der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden. Ein weiteres Detail des Kunstwerks ist ebenfalls aktuell ganz ähnlich zu sehen, aber erst Ende April: Die Venus als "Abendstern" rechts der Sichel des zunehmenden Mondes. Nach dem Neumond am 23. April wird der zunehmende Mond vom 24. bis 28. April an der hell leuchtenden Venus am Westhorizont vorbeiziehen. Heute, am 3. April, steht unser Schwesterplanet inmitten des Siebengestirns, im auffallenden Sternhaufen der Plejaden – auch dies ist ein selten schöner Anblick.
Monduntergang im Siebengebirge
Monduntergang im Siebengebirge
Bild 3/7, Credit: Rolf Hempel/DLR (CC-BY 3.0)

Monduntergang im Siebengebirge

DLR-Astrofotograf Dr. Rolf Hempel fotografierte von Buchholz im Westerwald mit einem starken Teleobjektiv diesen untergehenden Vollmond über dem Ölberg, der mit 460 Metern über dem Meeresspiegel höchsten Erhebung des Siebengebirges südöstlich von Bonn. Der diesjährige Vollmond vom 7. auf den 8. April definiert auch das Datum für das Osterfest, das regulär stets am ersten Sonntag nach dem ersten Frühlingsvollmond stattfindet. Auch der Ölberg – allerdings jener in Jerusalem – hat eine wichtige Bedeutung für die österliche Zeit, oder genauer: für die Passionszeit. Vom Ölberg zog Jesus am Palmsonntag in Jerusalem ein, und im Garten Gethsemane am Fuß des Ölbergs wurde er am Abend des Gründonnerstags nach dem Abendmahl gefangen genommen. Nach der Auferstehung, so sagt es die Bibel, fuhr der am Karfreitag Gekreuzigte ebenfalls vom Ölberg in den Himmel auf. Das Foto wurde mit folgenden Einstellungen aufgenommen: Canon 5D MKII, Objektiv: Canon EF 100-400mm f/4.5-5.6 L IS USM, Brennweite: 400mm, Blende: 8, ISO: 200, Belichtungszeit: 1/30 sec.
Mondposition am Sternhimmel im April 202
Mondposition am Sternhimmel im April 2020
Bild 4/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Mondposition am Sternhimmel im April 2020

Zur exakten Vollmondzeit am 8. April um halb fünf Uhr morgens steht der Mond im Sternbild Jungfrau (Virgo) oberhalb des hellen Sterns Spica (Kornähre). Rechts oberhalb des Mondes befindet sich nebenbei der Virgo-Galaxienhaufen mit der großen, 55 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie Messier 87, in der den Astronomen im vergangenen Jahr ein direkter Blick auf das zentrale Schwarze Loch gelang.
Vom (Super-) Vollmond bis Neumond
Vom (Super-) Vollmond bis Neumond
Bild 5/7, Credit: NASA/GSFC

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.
"Super-Supermond" im Archaikum
"Super-Supermond" im Archaikum
Bild 6/7, Credit: (Triangulum) Tim Bertelink (CC BY-SA 4.0)

"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.
Der Gregorianische Lunisolarkalender
Der Gregorianische Lunisolarkalender
Bild 7/7, Credit: Romani calendarii a Gregorio XIII P.M. restituti explicatio. (European Cultural Heritage Online / MPIWG Berlin)

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.

In der Nacht von Dienstag auf Mittwoch dürfen Hobbyastronomen und alle, die sich am Anblick des voll leuchtenden Mondes erfreuen, bei voraussichtlich sogar recht guten Wetterbedingungen wieder auf einen besonderen Anblick hoffen: Gleichzeitig mit dem Sonnenuntergang am 7. April im Westen wird im Osten ein sogenannter Supermond aufgehen und dann in der Nacht im Sternbild Jungfrau am Himmel stehen, der größte Vollmond dieses Jahres. Astronomisch von der Sonne ganz ausgeleuchtet wird seine erdzugewandte Seite am frühen Mittwochmorgen exakt um 4.35 Uhr MESZ sein, weil Sonne, Erde und Mond dann nahezu eine Linie bilden. Doch warum bezeichnet man den Mond – freilich etwas übertrieben – seit einiger Zeit als Supermond?

"Der Mond umläuft die Erde nicht auf einer perfekten Kreisbahn mit stets gleichbleibendem Abstand, sondern gemäß den Keplerschen Gesetzen auf einer elliptischen Bahn, bei der die Erde in einem der beiden Brennpunkte ruht. Als Folge steht er während eines Erdumlaufs einmal im erdnächsten Punkt seiner Bahn, im Perigäum, und einmal im erdfernsten, im Apogäum", erläutert Dr. Manfred Gaida, Astronom und wissenschaftlicher Mitarbeiter des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn-Oberkassel. Die Dauer zwischen zwei Perigäumsdurchgängen von 27,55 Tagen wird "anomalistischer Monat" genannt und ist um zwei Tage kürzer als der Zeitraum zwischen zwei Vollmondphasen, dem "synodischen Monat", der im Mittel 29,53 Tage beträgt. Der Unterschied rührt daher, dass sich die Erde um die Sonne bewegt und es zwei Tage länger dauert, bis der Mond gegenüber der Sonne wieder die gleiche Beleuchtungsposition einnimmt.

Der Mond kann der Erde – gemessen von Mittelpunkt zu Mittelpunkt – bis auf 356.400 Kilometer nahekommen und bis zu 406.700 Kilometer von ihr entfernt sein. Die Differenz zwischen Perigäums- und Apogäumsdistanz beträgt also circa 50.000 Kilometer, rund das Vierfache des Erddurchmessers und knapp ein Achtel oder 12,5 Prozent der mittleren Mondentfernung von 384.000 Kilometer. "Wenn der Mond im Perigäum steht und zugleich die Vollmondphase durchläuft, sprechen wir seit einigen Jahrzehnten – vor allem in den Medien – von einem Supermond, weil die Mondscheibe maximal groß und hell wird" erklärt der DLR-Astronom. Doch können wird den Größenunterschied im Vergleich zu einem Vollmond im Apogäum tatsächlich wahrnehmen?

Können wir den Größenunterschied erkennen?

Diplomgeologe Ulrich Köhler vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin erklärt den Größenunterschied: "Der Durchmesser des Mondes ist am Dienstagabend, wenn er im Perigäum steht, 14 Prozent größer und die Fläche der sichtbaren Mondscheibe um 30 Prozent größer als bei einem Vollmond im Apogäum. Ein Vollmond im Perigäum leuchtet also knapp ein Drittel heller als im Apogäum." Das bedeutet, dass auch das weniger geschulte Auge in der Nacht von Dienstag auf Mittwoch zumindest einen kräftigeren Helligkeitseindruck wahrnehmen kann, nachdem der Mond aus den horizontnahen Dunstschichten herausgetreten ist. Den Größenunterschied wird das unbewaffnete Auge jedoch kaum bemerken. Es wäre so, als würde man abwechselnd eine Ein- und eine Zwei-Euro Münze in 2,70 Meter Entfernung an einer weißen Wand betrachten. Ein Größenunterschied zwischen den Münzen dürfte dem bloßen Auge dabei nicht auffallen, allenfalls, man würde beide Münzen gleichzeitig und direkt nebeneinander betrachten. Anders sieht es allerdings aus, wenn wir den Mond fotografieren.

Den Supermond fotografieren

Rolf Hempel, Leiter des DLR-Instituts für Softwaretechnologie in Köln, ist in seiner Freizeit passionierter Astrofotograf und weiß, wie der Erdtrabant am besten aufs Foto kommt. "Wer versucht, den Mond mit einer normalen Kamera zu fotografieren, erkennt sehr schnell: Der Trabant ist am Himmel viel kleiner als gedacht. Der kleine Finger am ausgestreckten Arm deckt ihn zweimal ab", sagt Hempel und empfiehlt für die Mondfotografie daher eine Spiegelreflexkamera mit einem möglichst langen Teleobjektiv (400 Millimeter). Damit kann man bereits die dunklen Mare-Flächen von den hellen Hochländern unterscheiden.

"Sehr stimmungsvolle Bilder ergeben sich durch die Kombination mit einem interessanten Vordergrund. Dazu muss der Mond nahe am Horizont stehen. Dann ist er nicht zu weit entfernt von den Vordergrundobjekten und das verbleibende Dämmerungslicht erhellt die umgebende Szenerie. Für ein möglichst brillantes Bild ist eine niedrige ISO-Einstellung empfehlenswert. Die Schärfe wird bei den meisten Teleobjektiven besser, wenn man etwas abblendet, zum Beispiel auf f/8. Damit die Hochländer auf dem Mond nicht zu hell geraten, sollte man sich bei der Belichtungszeit nicht auf die Automatik verlassen. Ein Stativ ist wegen der Verwacklungsgefahr auf jeden Fall sinnvoll", so Hempel.

Für kleinere Monddetails benötigt man mehr Vergrößerung, beispielsweise durch ein Spektiv, wie es bei den Fernsehübertragungen im Biathlon häufig zu sehen ist, wenn die Trainer verfolgen, wo die Schüsse der Athleten genau landen, oder ein astronomisches Fernrohr: An solche optisch leistungsstarken Geräte kann man das Gehäuse der Kamera mittels Adapter befestigen. "Das Fernrohrobjektiv wird so zu einem sehr langen Teleobjektiv. Seine Brennweite kann mit speziellen Zwischenoptiken auf mehrere Tausend Millimeter verlängert werden. Der besonders große Vollmond am Montag bietet eine gute Gelegenheit zu eigenen Fotoexperimenten", ergänzt Hempel. "Allerdings wird man als ‚Beobachtungsnovize‘ überrascht sein, wie schnell sich bei der starken Vergrößerung der Mond auf seinem Weg über den Nachthimmel wegen der Erddrehung scheinbar durch das Gesichtsfeld bewegt und aus diesem hinauswandert, wenn man die Optik nicht nachführt. Das ist manuell gar nicht so einfach und wird bei Teleskopen meistens mit einem Elektromotor und einer Nachführautomatik bewerkstelligt, mit der die Rotation der Erde kompensiert wird."

Wirkt sich die Erdnähe des Mondes auf die Fluthöhe aus?

Je näher ein Himmelskörper ist, desto stärker wirkt die Gravitation, die Anziehungskraft. Das ist auch beim Mond der Fall. Die Auswirkungen sind auf der Erde zu spüren, wie der Geophysiker Dr. Frank Sohl vom Institut für Planetenforschung berechnet hat: "Bei jedem Voll- und Neumond gibt es Springfluten, weil Sonne, Mond und Erde in einer Reihe stehen. Am Dienstag/Mittwoch ist die Anziehungskraft des Mondes tatsächlich ein wenig größer, der Effekt ist aber verschwindend gering. Die Gezeitenbeschleunigung fällt beispielsweise nur um wenige Prozent stärker aus - das macht nur ein paar Zentimeter Unterschied beim Tidenhub aus." Für Hochwasser reicht dies beim Supermond am 8. April mitnichten aus. Man muss aber davon ausgehen, dass in den ersten Milliarden Jahren der Erdgeschichte, die Gezeiten sehr viel stärker ausgeprägt waren, weil der Mond im Mittel deutlich näher an der Erde stand und Abstandsunterschiede die Höhe der Flut signifikant beeinflussten.

Supermond ist der Ostervollmond

Selbst wenn uns das Wetter einen Strich durch die Beobachtung des Supermondes macht, bleibt der Vollmond am 8. April ein besonderer, weil er, wie seit alten Zeiten, den Termin für das diesjährige Osterfest des westlichen Christentums bestimmt. Denn spätestens seit der Bulle "Inter Gravissimas" von Papst Gregor XIII., lateinisch für "Zu den wichtigsten (Aufgaben unseres Hirtenamtes…)", die im Zuge einer notwendigen Kalenderreform im Jahre 1582 bekannt gegeben wurde, ist das Frühlingsäquinoktium (Tag- und Nachtgleiche) auf den 21. März kalendarisch verbindlich festgeschrieben, und Ostern fällt – von gelegentlichen Ausnahmen abgesehen – stets auf den ersten Sonntag nach dem ersten Vollmond ab Frühlingsbeginn. Die Ausnahmen selber beruhen meist auf geringen Abweichungen der zyklischen Kalenderrechnung zum astronomischen Frühlingsanfang und zur astronomischen Vollmondphase. Denn die Kalenderreformer von damals ließen sich von der Regel leiten "Im Kleinen etwas ungenau, im Großen möglichst genau" und schufen mit dem Gregorianischen Kalender ein elegantes, an sich ändernde Naturwerte flexibel anpassbares mathematisches "Zeitzählungssystem" mit einer Minimalperiode von – man höre und staune – 5,7 Millionen Jahren!

So ist also der 22. März, ein Tag nach dem kalendarischen Frühlingsbeginn, der frühestmögliche Termin für Ostern, und als Konsequenz der gregorianischen Ausnahmeregelungen der 25. April der letztmögliche Ostertermin. Das Osterfest kann darum auf 35 verschiedene Tage des Jahres fallen. Das frühestmögliche Ostern haben weder unsere Urgroßväter erlebt, noch werden wir oder unsere Urenkel es erleben: Zuletzt fiel der Ostersonntag 1818 auf einen 22. März und wird erst wieder im Jahre 2285 an diesem Kalendertag gefeiert werden. Das nächste Ostern an einem 25. April ist jedoch ‚in Reichweite‘ und wird im Jahre 2038 im Kalender stehen – wie letztmals im entbehrungsreichen Jahr 1943.

Ausblick

Wer den Supermond des Jahres verpasst, bekommt die nächste Chance im kommenden Jahr. In der Nacht vom 26. auf den 27. Mai 2021 wird der Mond im Vergleich zur diesjährigen Minimaldistanz von 356.907 Kilometer nur rund 400 Kilometer weiter entfernt sein. Eine noch nähere Begegnung von Mond und Erde wird es allerdings erst am 25. November 2034 geben – dann werden die Massenzentren der beiden Himmelskörper nur 356.448 Kilometer voneinander entfernt sein. Doch zunächst wünschen die Autoren allen Mondbeobachtern eine wunderbare Sicht auf den Vollmond in der Nacht von Dienstag auf Mittwoch – natürlich nur allein oder höchstens zu zweit, versteht sich.

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