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Entdeckungen am Nachthimmel: Blick auf die Rückseite des Erdtrabanten

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Mond links: Das Meer der Gefahren ist ein mit bloßem Auge erkennbares Einschlagbecken auf dem Mond.
Mond links: Das Meer der Gefahren ist ein mit bloßem Auge erkennbares Einschlagbecken auf dem Mond. © Privat

Der Nachthimmel birgt viele Geheimnisse. In einer Serie bringen wir etwas Licht ins Dunkel und stellen spannende Himmelserscheinungen vor, die jeder ohne Hilfsmittel selbst beobachten kann.

Dass der Mond der Erde immer die gleiche Seite zuwendet, scheint uns völlig selbstverständlich zu sein. Trugbilder wie das Mondgesicht, der Mann im Mond oder der Mondhase zeugen seit Jahrtausenden von der Unveränderlichkeit seines Erscheinungsbildes.

Mond rechts: Der weiße Pfeil markiert das Randmeer auf dem Mond.
Mond rechts: Der weiße Pfeil markiert das Randmeer auf dem Mond. © Gerstheimer

Gebundene Rotation

Die Ursache dafür liegt in der sogenannten gebundenen Rotation. Mit jedem Umlauf um die Erde (Dauer 27,3 Tage) dreht sich der Mond auch genau einmal um die eigene Achse. Nach seiner Entstehung vor ca. 4,5 Milliarden Jahren rotierte er noch deutlich schneller und war der Erde viel näher.

Wechselwirkungen wie zum Beispiel die Gezeitenkräfte (Ursache für Ebbe und Flut) bremsten im Laufe der Jahrmilliarden die Eigenrotation des Mondes auf das 1:1 Verhältnis zum Umlauf ab. Das Phänomen der gebundenen Rotation lässt sich aber nicht nur am Erdmond beobachten. Auch bei Monden anderer Planeten, bei Planeten und Sternen oder bei einander umkreisenden Sternen stellt sich im Laufe der Zeit eine gebundene Rotation ein.

Ellipse und Umlauf

Allerdings beschreibt der Mond keine Kreisbahn um die Erde, sondern eine Ellipse. Seine Entfernung schwankt dabei zwischen 356.000 und 406.000 Kilometern. Je stärker sich ein Himmelskörper einem anderen nähert, umso schneller bewegt er sich aufgrund der Anziehungskraft. Der innerste Planet Merkur benötigt beispielsweise 88 Tage für einen Umlauf um die Sonne, Neptun dagegen 165 Jahre.

Folglich ist auch die Geschwindigkeit des Mondes in Erdnähe größer als in Erdferne. In Erdferne rotiert der Mond (in Relation zu seiner Bahngeschwindigkeit) daher immer etwas zu schnell, sodass die Bindung nicht mehr genau passt. In Erdnähe wiederum bewegt sich der Mond relativ zu schnell für die exakte Synchronisation mit seiner Eigendrehung, die dann zu langsam zu sein scheint.

Im Durchschnitt gleicht sich aber alles aus und die gebundene Rotation ist in Bezug auf einen kompletten Monatsumlauf vollkommen.

Länge und Breite

Beobachtet man den Mond über einen Zeitraum von vielen Wochen hinweg, erwecken die beschriebenen Abweichungen bei der gebundenen Rotation den Eindruck, als versuche er auf seiner Bahn das Gleichgewicht zu halten. Der Begriff Libration (lat. Libra = Waage) drückt dieses scheinbare Balancieren des Mondes aus.

Für den Beobachter auf der Erde ergeben sich dadurch interessante Perspektiven. Auch Bereiche der Mondoberfläche, die ein wenig hinter dem Rand auf der Rückseite liegen, lassen sich so beobachten (Libration in lunarer Länge). Dazu kommt eine geringfügige Änderung der Beobachtungsposition (Parallaxenverschiebung) auf der Erde durch ihre Drehung um 180 Grad.

Zwischen Mondaufgang und Monduntergang verschiebt sich der Beobachtungsort um bis zu 12 700 Kilometer entsprechend des Erddurchmessers. Dies entspricht einer scheinbaren Rotation des Mondes um ca. 1 Grad (tägliche Libration). Somit beträgt seine scheinbare zusätzliche Drehung in Ost-West-Richtung insgesamt ca. 6,7 Grad.

Oberfläche variiert

Aber nicht nur in der Ost-West-, sondern auch in Nord-Süd-Richtung variiert die sichtbare Mondoberfläche. Über Mondnordpol und Mondsüdpol hinweg können randnahe Bereiche der Mondrückseite (Libration in lunarer Breite) sichtbar werden. Ursache ist die Verkippung der Bahnebene des Mondes um ca. 5 Grad gegenüber seiner eigenen Drehachse und um ca. 1,5 Grad gegenüber der Bahnebene der Erde um die Sonne (Ekliptik).

Die Pole des Mondes scheinen daher der Erde manchmal zu- oder abgeneigt zu sein. Berücksichtigt man alle Unregelmäßigkeiten der Mondbahn, beträgt die beobachtbare Mondoberfläche ca. 59 Prozent der gesamten Oberfläche. Ein Blick über den „Tellerrand“ des Mondes ist also möglich. (Ralf Gerstheimer)

Tipps zum Entdecken

Eine Tabelle mit den Werten der Libration für das Jahr 2022, berechnet von Amateurastronom Wolfgang Bischof, finden Interessierte im Internet unter zu.hna.de/libration2022. Eine sehr eingängige Visualisierung des „Schaukelns des Mondes“ gibt es auf der Wikipedia-Seite zu.hna.de/mondschaukeln. Das Mare Crisium (Meer der Gefahren) ist ein mit bloßem Auge oder Feldstecher leicht erkennbares Einschlagbecken auf dem Mond. Durch die Libration werden auch Bereiche am Mondrand sichtbar, die bereits auf der Rückseite des Mondes liegen. Der weiße Pfeil auf dem rechten Bild markiert das Mare Marginis (Randmeer). 

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