Astronomie & Monat

Mond-Beobachtung und Interpretation

Der Anblick des Mondes und seiner regelmäßig wiederkehrenden Phasen ist so auffällig, dass diese Erscheinung in den Kalendern aller Kulturen berücksichtigt wurde. Mondphasen Die besondere Schwierigkeit besteht darin, dass ein Monat - die Periode der Mondphasen - weder mit Tagen noch mit Jahren übereinstimmt.

Klick auf den Mond zeigt seine aktuelle Phase vom NASA Solar System Simulator
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Monat
Ein Mond ist nichts Besonderes: Fast alle Planeten haben einige, manche sogar zahlreiche Monde. Die Erde hat nur einen Mond, der allerdings relativ groß im Verhältnis zu seinem Planeten ist.
Der Mond umkreist auf seiner Bahn die Erde. Die Ebene seiner Bahn liegt fast in der gleichen Ebene wie die Erdbahn (Ekliptik). Auch das ist nicht ungewöhnlich, denn fast alle Monde aller Planeten bewegen sich ebenfalls in dieser Ebene. Als Ursache wird die gemeinsame Entstehung aller Planeten und der meisten ihrer Monde aus einer die Ur-Sonne umkreisenden Staub-Scheibe angenommen.
Es ist ein seltener Zufall, dass von der Erde aus Sonne und Mond ungefähr gleich groß erscheinen. Das war allerdings nicht immer so und wird sich in langen Zeiträumen wieder ändern. 		Erde und Mond

Mondphasen:

Der Mond erhält ebenso wie die Erde Licht von der Sonne. Genau eine Hälfte ist hell beleuchtet, die andere ist so dunkel, dass man sie von der Erde nur in besonders klaren Nächten sehen kann.
Der Winkel Erde - Mond - Sonne ändert sich bei jedem Mond-Umlauf zwischen 0..360°: Wenn man von der Erde aus zum Mond blickt, dann zeigen sich die typischen Muster einer seitlich beleuchteten Kugel:
● Wenn wir die Sonne genau im Rücken haben, dann sehen wir die voll beleuchtete Scheibe des Vollmonds.
● Wenn der Mond genau die Erdbahn kreuzt, dann sehen wir ihn "von der Seite", d.h. wir blicken genau auf die Grenze zwischen Licht und Schatten (Terminator) und sehen Halbmond.
Je näher der Mond in die Sichtlinie zur Sonne gerät, desto schmaler wird seine Sichel.
● Wenn er von der Erde aus in Richtung der Sonne steht, dann können wir nur seine Schattenseite sehen, den Neumond.

Sonnen- und Mond-Finsternis:

Meist befindet sich der Mond geringfügig oberhalb oder unterhalb der Ebene der Erdbahn (Ekliptik). Manchmal kreuzt er jedoch genau dann diese Ebene, wenn Sonne, Mond und Erde genau auf einer Linie liegen:
● Wenn sich dabei die Erde zwischen Sonne und Mond befindet (lunar eclipse), dann fällt der Schatten der Erde auf den Mond - Eine Mond-Finsternis ist nur bei Vollmond möglich.
● Wenn sich der Mond zwischen Sonne und Erde befindet (solar eclipse), dann fällt der Schatten des Mondes auf die Erde - eine Sonnen-Finsternis ist nur bei Neumond möglich. Die Bahn des Mondes ist allerdings nicht genau kreisförmig sondern etwas elliptisch. Wenn sich der Mond gerade nahe zur Erde befindet (Perigeum), dann kann er die Sonne vollständig abdecken. Wenn er sich gerade in maximaler Entfernung (Apogeum) befindet, dann sehen wir eine ringförmige Sonnenfinsternis.
Da sich die meisten Planeten und Monde in der gleichen Ebene (Ekliptik) bewegen, sind Verfinsterungen durchaus häufige Ereignisse. Man kann z.B. gut beobachten, wie die Schatten von Jupiter-Monden über die Oberfläche von Jupiter ziehen.
Größe und Abstand von Erde und Mond (ungefähr Maßstab-gerecht):
Vergleichs-Daten:
Erde & MondErdeMond
Radius in m 63780001737500
Masse in kg5.97E240.073E24
Dichte in kg.m-355153340
Gravitation in m.s-29.81.6
 Mond-Bahn:
Apogeum (max. km)406000
Mittelwert (km)384500
Perigeum (min. km)363000
Exzentrizität0
Bahnneigung zur Erdbahn0
360°-Umlaufzeit (Tage)27.3216
Rotationszeit (Tage)27.3216
Rotationszeit und Umlaufzeit des Mondes sind genau gleich, daher kehrt er der Erde immer die gleiche Seite zu. Diese Erscheinung (gebundene Rotation) kann man bei zahlreichen Körpern des Sonnensystems beobachten.
1 Monat - die Zeit zwischen 2 gleichen Mondphasen - ist jedoch länger !

Synodischer Monat:

Bei Beobachtung von der Erde beachtet man meist die Mondphasen, die sich durch seitliche Beleuchtung des Mondes ergeben. Die Mondphasen sind vom Sichtwinkel Erde - Mond - Sonne abhängig.

Während eines Mond-Umlaufs (27.32 Tage für 360°) bewegt sich die Erde selbst auf der Bahn um die Sonne (365.25 Tage für 360°)
Dabei ändert sich der Sichtwinkel zur Sonne um
27.32 / 365.25 * 360 = 26.93°
Um diesen Winkel muss sich der Mond zusätzlich bis zur gleichen Phase drehen. Dabei ändert sich wieder der Sichtwinkel ein wenig, usw.
Wenn man diese Rechnung weiterführt, erhält man als Grenzwert die synodische Monatslänge zwischen 2 gleichen Mondphasen.

Allgemeine Berechnung für Monde von Planeten:
us = um + um2/uz + um3/uz2 + um4/uz3 + ...
us..synodische Umlaufzeit (gleiche Beleuchtungs-Phase) des Mondes
um..Umlaufzeit des Mondes (für 360°)
uz..Umlaufzeit des Zentralkörpers (Erde um Sonne)
Das Wort 'synodisch' bezeichnet relative Daten, die sich bei Beobachtung von der Erde aus ergeben. Da die Erde rotiert, sich auf ihrer Bahn bewegt, und ihren Sichtwinkel zur Sonne laufend ändert, sind synodische Daten zwar leicht zu messen, aber zur Berechnung der Himmels-Mechanik kaum zu verwenden.

In der Astronomie verwendet man vorzugsweise Daten, die an ein 'Inertialsystem' gebunden sind, d.h. an ein im Raum fixiertes Koordinatensystem.
Das Äquator-(Ekliptik)-System mit der Sonne im Mittelpunkt (Ursprung) und der Erdbahn als xy-Fläche eignet sich gut als Bezugssystem für die Körper des Sonnensystems.
Da sich das Sonnensystem jedoch selbst in der Galaxis bewegt, verwendet man für die Sterne (unserer Galaxis) besser das Galaktische System - unsere Galaxis (Milchstraße) mit dem zentralen Schwarzen Loch als Mittelpunkt und die Haupt-Ebene dieses Spiralnebels als xy-Fläche.
Noch weitreichendere Systeme sind nicht notwendig: Die individuelle Bewegung naher Sterne ist größer als ihre systematische innerhalb der Galaxis. Darüber hinaus ändert sich die Lage des Sonnensystems in der Galaxis so langsam, dass sich das äquatoriale und das galaktische System praktisch fix umrechnen lässt.
Durchschnittliche Länge eines Monats im Jahr 2000:
1 Monat = 29 Tage + 12:44:02.90 =
1 Synodischer Monat = 29.53058912 Tage
Wikipedia Wikipedia: Synodisch

Mond-Beobachtung
Beobachtung:
Diese Beobachtungen müssen von einer Theorie sinnvoll erklärt werden:

► Der Mond erscheint als Scheibe, die ungefähr gleich groß ist wie die Sonne. Bei genauer Messung schwankt sein Durchmesser zwischen ca. 30' und 34', jener der Sonne ca. 31.5' .. 32.5'

► Er bewegt sich über den Himmel, und zwar ungefähr in der gleichen Bahn und Richtung wie die Sonne.
Allerdings bleibt der Mond täglich um 15-16° hinter der Sonne zurück, scheint sich daher in Richtung Osten von ihr zu entfernen.

► Nach ca. 29.5 Tagen steht der Mond wieder ungefähr an der gleichen Stelle am Himmel.

► Der Mond zeigt ein auffälliges Beleuchtungsmuster. Dabei zeigt die helle Seite immer zur Sonne, die dunkle von ihr weg. Die Mondphasen wiederholen sich ca. alle 29.5 Tage.
► Abgesehen von der Beleuchtung bietet der Mond immer das gleiche Bild. Die meisten Naturvölker erkannten darin ein "Gesicht".

► In seltenen Fällen "verdunkelt" sich der Mond für ca. 1 Stunde, das passiert immer nur genau bei Vollmond.

► In sehr seltenen Fällen verdunkelt sich die Sonne teilweise oder vollständig. Das passiert immer nur genau bei Neumond. Es sieht so aus, als ob die Sonne von einer runden schwarzen Scheibe gleicher Größe abgedeckt würde.
Manchmal allerdings scheint die schwarze Mondscheibe etwas kleiner zu sein, dann sieht man eine ringförmige Sonnenfinsternis.
Annahmen:
Das lässt sich zwanglos erklären, wenn man folgende Daten annimmt:

► Das Verhältnis Durchmesser zu Entfernung muss für Sonne und Mond ungefähr gleich groß sein. Daraus wurden schon in der Antike durch Aristarch und Hipparchos die Entfernungen zum Mond und zur Sonne geschätzt.

► Der Mond umkreist die Erde und wird dabei von der Sonne beleuchtet, das ergibt die sichtbaren Mondphasen mit einer Periode von ca. 29.5 Tagen. 		► Die Ebene der Mondbahn muss ungefähr mit jener der Erdbahn übereinstimmen, jedoch nicht genau, sonst müsste man bei jedem Vollmond eine Mondfinsternis und bei jedem Neumond eine Sonnenfinsternis beobachten.

► Die Richtung der Umkreisung muss mit jener der Erde um die Sonne übereinstimmen. Die Umlaufperiode muss jedoch etwas kürzer sein, und zwar um 1 Monat pro Erdjahr, also ca. 27.5 Tage.

► Der Mond rotiert, und zwar in genau der gleichen Zeit, in welcher er die Erde umkreist. Daher wendet er der Erde stets die gleiche Seite zu.

► Die Bahn des Mondes um die Erde muss leicht elliptisch sein, denn bei einer Kreisbahn wäre die Mondscheibe stets genau gleich groß;
Umlaufzeit = siderischer Monat = 27.3216 Tage
Gleiche Mondphasen = synodischer Monat = 29.5306 Tage
Zum Unterschied dieser Daten:
● Beginnen sie das Denkmodell rechts, genau bei Halbmond. Der Mond (1) steht in diesem Fall genau 'rechts' von der Erde, d.h. er überquert die Erdbahn 'hinter' der Erde.
● Lassen sie den Mond genau eine Erd-Umkreisung vollenden. Nach 27.3 Tagen ist die Erde ein Stück weiter auf ihrer Bahn um die Sonne, der Mond (2) steht wieder genau 'rechts' von der Erde.
● Jetzt ist jedoch noch nicht Halbmond, da der Mond die Linie der Erdbahn noch nicht erreicht hat.
● Nach 29.5 Tagen überquert der Mond (3) wieder die Erdbahn - wir sehen Halbmond. (Zur Vereinfachung ist die neuerlich etwas weitergerückte Erde nicht mehr eingezeichnet).
● Während eines kompletten Umlaufs der Erde um die Sonne (1 Jahr) muss der Mond daher einen zusätzlichen Umlauf um die Erde zurücklegen, um das gleiche Bild (Mondphase) zu ergeben. 		Erde und Mond

Mond-Kalender
Alle Völker entwickelten zusammen mit einer hochstehenden Zivilisation auch einen Kalender. Die Umlaufzeiten der Erde (Jahr) und des Mondes (Monat) passen nicht ganzzahlig zusammen:
Ein Jahr (365.2422 Tage) hat derzeit 12.37 Monate (29.53 Tage)
Man musste sich daher entscheiden, entweder die Sonne oder den Mond als Maßstab zu verwenden. 		Unser heute mehrheitlich verwendeter gregorianischer Kalender ist ein Sonnen-Kalender. Die Mond-Kalender sind sozusagen (derzeit) historisch unterlegen.
Dennoch sind Kenntnisse darüber historisch und technisch interessant.
Der Mond als Kalender-Maßstab hat den großen Vorteil, dass jeder Mensch ihn ohne Hilfsmittel selbst beobachten kann: Die Position des Mondes am Himmel und seine Phase ändern sich täglich eindeutig.
Andererseits fällt ein bestimmtes Datum (z.B. der Frühlings-Anfang) in jedem Jahr auf eine andere Mondphase. Zur richtigen Interpretation der sichtbaren Mondphase werden daher Experten benötigt - ein ebenso schwer wiegender Nachteil. 		Der Monats-Nullpunkt wurde je nach Kultur anders gewählt:
Der Vollmond kann gut, aber nicht sehr genau beobachtet werden.
Der Halbmond kann ziemlich genau beobachtet werden, hat jedoch wenig ideologischen Wert.
Der Neumond kann kaum beobachtet werden, an seiner Stelle wurde manchmal die erste sichtbare Mondsichel als Nullpunkt gewählt.
Mond-Kalender verwenden meist abwechselnd Monate von 29 und 30 Tagen Länge - Damit wird die Länge eines synodischen Monats näherungsweise wiedergegeben. Allerdings ist ein derartiger Monat im Mittel etwas zu kurz und muss regelmäßig korrigiert werden. Die Umlaufzeit des Mondes (erkennbar an seiner Position am Himmel) und die Mondphasen verschieben sich um ca. 2.2 Tage pro Monat.
Beispiele für Mond-Kalender: Keltischer, alter Römischer, Islamischer,  

Ausgewählte Links zum Thema 'Monat'

  Wikipedia Wikipedia: Lunarkalender, Lunisolarkalender,

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