Eine Mondfinsternis ist nicht das Verdunkeln des Mondes. Der Mond gleitet durch einen Schatten, der so groß ist, dass er sich auf der Rückseite der Erde etwa 1,4 Millionen Kilometer in den Weltraum erstreckt – und statt zu verschwinden, wird der Mond normalerweise nur tiefrot oder rostig gefärbt.
Dieser Schatten ist Erdens eigener Schatten, geworfen durch Sonnenlicht auf die gleiche Weise wie jedes Objekt einen wirft. Was eine Mondfinsternis sehenswert macht, ist alles dazwischen: wie lange der Mond in diesem Schatten verweilt, warum er die Farbe wechselt statt dunkel zu werden, und wie antike Himmelsbeobachter seinen Rhythmus in einen funktionierenden Kalender umwandelten, Jahrhunderte bevor irgendjemand verstand, warum dies geschah.
Dieser Ratgeber führt durch die Mechanik einer Mondfinsternis – den Schatten, die Farbe, die Zeitabläufe – und ein paar ungewöhnliche Ecken, von einer Prophezeiung rund um vier aufeinanderfolgende Finsternisse bis zum gleichzeitigen Einfangen von Sonne und verfinsterntem Mond am Himmel.
Ein Schatten, der sich weit über den Mond hinaus erstreckt
Die Erde ist etwa 3,7 Mal breiter als der Mond, und dieser Größenunterschied ist wichtiger als man erwarten würde: er führt dazu, dass der Kegel von Erdens vollem Schatten, die Umbra genannt, sich etwa 1,4 Millionen Kilometer in den Weltraum erstreckt, bevor er zu einem Punkt verjüngt. Das ist viel mehr Platz, als der Mond braucht, um zu verschwinden.
Der Mond-eigene Schatten funktioniert umgekehrt. Weil der Mond so viel kleiner ist, kommt seine Umbra nach nur etwa 384.402 Kilometer zu einem Punkt – zufälligerweise nahe an der tatsächlichen Mond-Erde-Entfernung, weshalb der Totalitätspfad einer totalen Sonnenfinsternis auf der Erde immer nur ein schmaler Streifen ist. Erdens Schatten hat dieses Problem nicht; er verschluckt den Mond ganz und gar mit Platz zu verschenken.
Warum der verfinsterte Mond rostrot wird
Hätte die Erde keine Atmosphäre, würde ein total verfinstern Mond einfach schwarz. Stattdessen grätscht Sonnenlicht an den Rändern von Erdens Atmosphäre vorbei auf seinem Weg zum Mond, und diese dünne Luftschicht wirkt wie ein Filter: Blaue Wellenlängen zerstreuen sich über die Entfernung hinweg, sodass vor allem warme, rötliche Töne die Reise zu Ende bringen. Was auf dem Mond ankommt, ist im Wesentlichen das Licht jedes Sonnenauf- und Untergangs auf der Erde, die gleichzeitig stattfinden, um den Planeten gebogen und auf der Mondoberfläche fokussiert.
Astronomen bewerten tatsächlich, wie lebendig dies abläuft. Der französische Astronom André Danjon entwickelte eine Skala, die noch heute verwendet wird, um zu bewerten, wie dunkel oder hell ein total verfinsternter Mond erscheint. Am schwachen Ende, L=0, kann der Mond zur Mitte der Totalität fast unsichtbar sein. Am hellen Ende, L=4, glüht er stattdessen in lebhaftem Kupfer- oder Orange. Dieselbe Finsternismechanik, dasselbe rote Licht – aber wie viel Staub und Wolken zufällig in Erdens Atmosphäre in dieser Woche sitzen, kann das Ergebnis von einem Extremum zum anderen verschieben.
Teilweise, Halbschatten- und die echte Sache
Nicht jede Mondfinsternis liefert diese volle rote Show. Eine partielle Mondfinsternis tritt auf, wenn Sonne, Erde und Mond nicht ganz in einer geraden Linie stehen, sodass der Mond nur einen Teil von Erdens Umbra durchquert, während der Rest in Sonnenlicht bleibt. Eine Halbschattenfinsternis ist noch subtiler – der Mond durchquert nur den helleren äußeren Rand von Erdens Schatten, wird leicht gedimmt ohne die tiefe Farbveränderung. Etwa ein Drittel aller Mondfinsternisse sind Halbschattenfinsternisse, und nur 3% dieser Halbschattenfinsternisse sind so tief, dass sie sich als totale Halbschattenfinsternisse qualifizieren – das heißt, die meisten Finsternisse, die Sie als "eine Mondfinsternis heute Nacht" lesen könnten, sind tatsächlich die schwache Art, leicht zu übersehen, es sei denn, Sie wissen zu suchen.
Ein langsamer Mond macht für eine lange Nacht
Totalität dauert so lange, wie sie dauert, weil der Mond relativ gesehen ein langsam bewegendes Ziel ist. Er bewegt sich mit nur etwa 1,03 km/s auf seiner Umlaufbahn – kaum mehr als sein eigener Durchmesser pro Stunde – was langsam genug ist, dass die Totalität in Erdens dunkler Umbra auf fast 107 Minuten in den günstigsten Ausrichtungen gedehnt werden kann. Zählt man die schwächeren Phasen auf beiden Seiten, kann das gesamte Ereignis, von der ersten Berührung des Mondes mit dem Schatten bis zu seiner letzten, so lange wie 236 Minuten dauern.
Die Finsternis vom 27. Juli 2018 zeigte genau, wie lang dies in der Praxis sein kann: Der Mond verbrachte 1 Stunde und 43 Minuten vollständig in Erdens Umbra, aus einer Mondfinsternis insgesamt von 3 Stunden und 55 Minuten – eine kontinuierliche, graduell errötende Show für jeden, der geduldig genug ist, von Anfang bis Ende zuzuschauen.
Vorhersage des Unvorhersehbaren: Der Saros-Zyklus
Lange bevor irgendjemand wusste, was eine Umbra war, bemerkten babylonische und später griechische Astronomen, dass Finsternisse nach einem Rhythmus wiederkehren. Dieser Rhythmus wird Saros genannt: ein Zeitraum von 18 Jahren und 11 Tagen, danach richten sich die Geometrie von Sonne, Erde und Mond fast auf die gleiche Weise aus. Jeder Saros-Zyklus enthält typischerweise insgesamt 70 Finsternisse, davon 29 Mondfinsternisse – ein Muster regelmäßig genug, um Finsternisse Tausende von Jahren im Voraus vorherzusagen, ohne Physik über geduldig Aufzeichnungen hinaus.
Die NASA hat diese Vorhersehbarkeit seitdem in ihre eigenen Referenzwerke umgewandelt. Ein Begleitkatalog, der Five Millennium Canon of Lunar Eclipses, tabuliert jede Mondfinsternis von 2000 v.Chr. bis 3000 n.Chr., und sein ergänzender Five Millennium Catalog erstreckt sich auf 201 Seiten Finsternis-für-Finsternis-Detail – ein Fünftausend-Jahre-Terminkalender für einen Schatten.
Sonne und Mond im gleichen Blick erfassen
Eine Mondfinsternis kann nur bei Vollmond stattfinden, mit der Erde zwischen Sonne und Mond positioniert – was es unmöglich machen sollte, beide Objekte am Himmel auf einmal zu sehen. Atmosphärische Brechung bricht diese Regel gelegentlich, in einem Effekt genannt Selenelion: Für ein paar Minuten nur nach Sonnenaufgang oder kurz vor Sonnenuntergang können die aufgehende oder untergehende Sonne und der verfinsterte Mond beide kurz über entgegengesetzten Horizonten gleichzeitig erscheinen, jeder leicht über seiner wahren Position durch die Luft selbst gebeugt. Es ist eine kurze optische Lücke in einer ansonsten strikten Umlaufgeometrie.
Als vier Finsternisse zu einer Prophezeiung wurden
Mondfinsternisse haben Menschen seit Jahrtausenden beunruhigt – nach dem Buch der Lieder wurde ein roter Mond, der von Dunkelheit verschluckt wurde, als Warnung vor kommendem Hunger oder Krankheit interpretiert. Dieser Trieb wurde 2014 wieder lebendig, als die totale Mondfinsternis vom 15. April eine Tetrade eröffnete: vier aufeinanderfolgende totale Mondfinsternisse, vervollständigt durch Finsternisse am 8. Oktober 2014, 4. April 2015 und 28. September 2015. Christliche Prediger John Hagee und Mark Biltz bauten ihre Blutmondprophezeiungen um diese Serie von Vollmonden herum auf.
Tetraden selbst sind nicht so selten – seit dem 1. Jahrhundert n.Chr. haben 62 von ihnen stattgefunden – aber die 2014-2015 zog übergroße Aufmerksamkeit, weil sie mit bedeutenden religiösen Festtagen übereinstimmte, etwas, das nur 8 dieser 62 Tetraden getan haben. Die Finsternisse waren astronomisch unremarkabel; die Kalenderübereinstimmung war die ganze Geschichte.
Eine 400-zu-1-Zufälligkeit
Eine weitere Zahl verbindet das ganze Bild zusammen, obwohl sie mehr zur Sonnenfinsternis als zur Mondfinsternis gehört. Gemessen über ihre Scheiben ist die Sonne etwa 400 Mal so breit wie der Mond – und doch kreist der Mond etwa 400 Mal näher bei der Erde als die Sonne. Zwei unabhängige Zahlen, die auf dem gleichen Verhältnis landen, ist der Grund, warum Sonne und Mond von der Erde aus fast exakt die gleiche Größe haben, was der Grund ist, warum Sonnenfinsternisse überhaupt total sein können. Es hat nichts damit zu tun, warum der Mond während seiner eigenen Finsternis rot wird – aber es ist die gleiche Umlaufnachbarschaft, die Mondfinsternisse überhaupt möglich macht, da ein Vollmond nur in den Erdschatten fallen kann, weil die Erde zwischen zwei Körpern sitzt, deren scheinbare Größen so eng übereinstimmen.