Sonnenfinsternis: Gespräch mit dem Jenaer Professor für Astrophysik Ralph Neuhäuser

Am Astrophysikalischen Institut der Universität Jena betreiben Wissenschaftler wieder verstärkt Sonnenforschung - ein Gespräch mit Professor Ralph Neuhäuser.

Sichelförmig wird die Sonne am 20. März bei einer in unseren Breiten partiellen Sonnenfinsternis erscheinen. Der Grund: Der dunkle Neumond schiebt sich vor die Sonnenscheibe und verdeckt bis zu drei Viertel von ihr. Archivfoto: Friso Gentsch

Sichelförmig wird die Sonne am 20. März bei einer in unseren Breiten partiellen Sonnenfinsternis erscheinen. Der Grund: Der dunkle Neumond schiebt sich vor die Sonnenscheibe und verdeckt bis zu drei Viertel von ihr. Archivfoto: Friso Gentsch

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Jena. Freunde der Astronomie haben sich den 20. März längst in ihrem Kalender markiert. An diesem Tag wird es eine Sonnenfinsternis geben, die in unseren Breiten allerdings nur als partielle Sonnenfinsternis zu sehen ist. Wir sprachen mit Professor Ralph Neuhäuser, Lehrstuhlinhaber Astrophysik und Direktor des Astrophysikalischen Instituts der Friedrich-Schiller-Universität Jena sowie Leiter der Sternwarte der Uni, über die historische Bedeutung von Sonnenfinsternissen, über ihr Entstehen und über aktuelle Sonnenforschung.

Zum Frühlingsanfang gibt es eine Sonnenfinsternis. Was passiert da genau?

Wenn Mond und Sonne am Himmel an der gleichen Stelle stehen, dann steht der Mond vor der Sonne und bedeckt sie, das ist eine Sonnenfinsternis. Natürlich sind die beiden Objekte sehr weit voneinander entfernt. Und auch sehr stark unterschiedlich groß. Aber sie erscheinen fast gleich groß, der Mond wirkt nur geringfügig kleiner als die Sonne. Somit kann er sie vollständig bedecken. Eine vollständige Bedeckung ist immer nur sehr kurz, sie dauert maximal acht Minuten und ist häufig nur in einem kleinen Bereich auf der Erde sichtbar. Am 20. März ist eine totale Sonnenfinsternis in Nordeuropa zu sehen, auf den Färöer Inseln. Bei uns ist sie nur als partielle Sonnenfinsternis sichtbar, das bedeutet: Der Mond wird sich nur teilweise vor die Sonnenscheibe schieben und sie bis zu 80 Prozent abdecken. Dennoch werden wir am Vormittag des 20. März merken, dass es deutlich dunkler wird im Lauf des Vormittags. Auch wenn es bewölkt ist.

Nun ist eine Sonnenfinsternis ein äußerst seltenes Naturschauspiel. Warum ist das so?

Das liegt daran, dass zwischen der scheinbaren Bahn der Sonne und scheinbaren des Mondes - die haben ja beide am Himmel scheinbare Bahnen, wobei klar ist, dass der Mond um die Erde kreist und die Erde zusammen mit dem Mond um die Sonne. Aber am Himmel sieht es eben so aus, als würden sie Bahnen verfolgen. Diese beiden Bahnen sind um fünf Grad zueinander geneigt. Das heißt, dass Sonne und Mond nicht in jedem Monat gleichzeitig am Schnittpunkt der Bahnen sind. Meist zieht der Mond oberhalb oder unterhalb der Sonne durch. Ganz selten sind sie gleichzeitig an einem dieser beiden sogenannten Mondknoten. Dann gibt es eine Finsternis.

Früher wurden derartige Naturereignisse als göttliche Zeichen gewertet...

Natürlich ist klar: Vor mehr als 3000/4000 Jahren haben die Menschen Angst bekommen, wenn plötzlich die Sonne dunkler wurde. Das Lebensgestirn, die Wärme, die Energie, das Licht. Viele Völker haben die Sonne selbst sogar als göttliches Wesen verehrt. Wenn also dieses göttliche Gestirn vollständig verdunkelt wurde, haben die Menschen Angst bekommen, Angst dass das Leben endet. Klar: Nach ein paar Minuten haben sie dann bemerkt, dass die Sonne wieder durchkommt. Dennoch hatten sie Angst davor, dass es endgültig dunkel bleibt. Und man dachte, es sei eine Botschaft der Götter an die Menschen, zum Beispiel die Androhung einer Strafe.

Von der göttlichen Botschaft zum Naturphänomen

Die alten Babylonier und die alten Chinesen haben Jahrhundertelang Sonnenfinsternisse beobachtet und alle Daten notiert. Nach diesem Jahrhunderte langen Beobachtungsprogramm haben sie dann gemerkt, dass eine gewisse Regelmäßigkeit darin liegt. Das ist der so genannte Saruszyklus, der etwa 700/800 vor Christus entdeckt worden ist. Er hat wie jeder Finsterniszyklus eine begrenzte Dauer. Jeder einzelne Zyklus besteht aus etwa 71 Finsternissen und ist etwa 1270 Jahre lang. Es gibt also eine gewisse Periodität bei Sonnenfinsternissen. Alle 19 Jahre kann eine ähnliche Sonnenfinsternis auftreten, weil dann Sonne und Mond wieder an der gleichen Stelle sind. Das sind 223 so genannte synodische Monate, also von einer Mondphase bis zur nächsten gleichen Phase. Und man wusste, dass Sonnenfinsternisse immer bei Neumond stattfinden können. Und mit diesem Nachweis wurde den Leuten auch klar, dass es keine göttlichen Botschaften sind: Die Sonnenfinsternis war damit ein reines Naturphänomen geworden.

Aber dieses Naturphänomen begeistert - nicht nur wegen des Seltenheitswertes - die Menschen auch heute noch. Viele werden sich das Spektakel anschauen. Was muss man dabei beachten?

Man darf es keinesfalls mit bloßem Auge beobachten. Und man sollte niemals mit Teleskopen oder Ähnlichem direkt auf die Sonne schauen, sondern immer nur einen Projektionsschirm verwenden, bei dem Sonne und Mond auf einen Schirm projiziert werden. Und dann gibt es noch die so genannte Finsternis-Brille. Einige werden sie sicher noch von der letzten Sonnenfinsternis am 11. August 1999 haben. Man muss nur darauf achten, dass diese Brillen keine Risse oder Löcher haben. Sie müssen unbeschädigt sein.

Bieten Sie in Jena Möglichkeiten, die Sonnenfinsternis zu beobachten?

Ja. Man kann im Schillergäßchen 2, bei der Urania und im Astrophysikalischen Institut die Sonnenfinsternis beobachten. Wir stellen auf dem Institutsdach und im Garten kleine Teleskope auf mit Projektionsschirmen. Auch unser 30-Zentimeter-Teleskop hat einen Filter, so dass wir die Sonnenfinsternis auch damit beobachten können. So wie wir es auch beim Venus- oder Merkur-Transit immer schon machen. Man kann auf jeden Fall den ganzen Vormittag zu uns kommen. Und am Max-Wien-Platz wird es einen Tag der Physik geben. Auch vom Dach des Physikgebäudes können Beobachtungen gemacht werden. Dort wird es auch Vorträge geben, unter anderem über die Rosetta-Mission und den Kometen Tschuri.

Gibt es eine Begrenzung der Besucherzahl?

Nein. Jeder kann kommen. Jeder kann aber auch selbst mit einer Spezialbrille die Sonnenfinsternis beobachten. Wenn mehr Leute kommen als wir Teleskope haben, dann müssen sie sich eben anstellen.

Beginn wird gegen 9.30 Uhr sein?

Ja. Ab dann wird es für etwa zwei Stunden interessant werden. Besonders dann, wenn das Wetter gut ist. Dass es dunkler wird, das merkt man aber auch, wenn es wolkig ist. Und man kann darauf achten, ob die Tiere das merken. Zwitschern die Vögel oder werden sie ruhig. Bei einer totalen Sonnenfinsternis spüren das auch die Tiere.

Sind Sonnenfinsternisse eigentlich wissenschaftlich gesehen noch für Sie interessant?

Ja, das sind sie. Und zwar aus zwei Gründen: Die Babylonier und die Chinesen haben schon vor Hunderten von Jahren die Zeitpunkte von Sonnenfinsternissen genau dokumentiert. Und wir können heute ausrechnen, wann genau eine damalig notierte totale Sonnenfinsternis stattfand. Aus dem Unterschied unserer Berechnung und der damaligen Beobachtung kann man auf eine Änderung der Rotationsperiode der Erde schließen, also auf eine Änderung der Länge des Tages. Wir können feststellen, dass sich die Rotation der Erde verändert hat, zwar nur um Sekundenbruchteile pro Jahr, aber vor 600 Millionen Jahren dauerte der Tag nur 22 Stunden. Und auch heute kann man bei einer totalen Sonnenfinsternis ihre Koronographen, die Sonnen-Korona beobachten, also wie das Magnetfeld der Sonne ausgerichtet ist. Zu den Polen hin kann man das sonst mit Satelliten nicht so gut messen.

Welche Bedeutung hat das Magnetfeld?

Das Sonnen-Magnetfeld ist sehr wichtig für das, was man als Weltraumwetter bezeichnet. Also wie der Zustand im erdnahen Orbit ist. Kosmische Strahlung und Teilchen der Sonne treffen ständig auf die Erde. Erd- und Sonnenmagnetfeld wechselwirken miteinander und erzeugen u.a. die Nordlichter. Und wenn die Sonne stark aktiv ist und viel Sonnenwind bläst, dann kommt weniger kosmische Strahlung von außen herein.

Die Aktivität, das sind die Sonnenwinde?

Ja, genau. Und diese Sonnenwinde halten die kosmische Strahlung ab. Wenn wenig Sonnenwinde sind, kommt mehr kosmische Strahlung in die Erdatmosphäre rein. Diese kosmische Strahlung bildet in der Atmosphäre das Kohlenstoff-14- Isotop. Das konnten wir in den Baumringen feststellen. Dadurch, dass jeder Baum in jedem Jahr einen neuen Baumring produziert, kann man Jahrtausende zurück feststellen, wie die Sonnenaktivität in früheren Jahren war. Und das ist gerade jetzt interessant, weil die Sonne gerade offenbar in einem kritischen Zustand ist. Denn sie ist seit einigen Jahren weniger aktiv als sonst. Gerade der Vergleich früherer Jahrhunderte mit heute ist wichtig, um die Sonne heute zu verstehen. Sicher ist sie relativ konstant, was wichtig ist für die Biosphäre, aber mal ist sie etwas stärker, mal weniger stark aktiv. Und dann gibt es Phasen von einigen Jahrzehnten, in denen die Sonne weniger aktiv ist, weniger Sonnenflecke und weniger Strahlung hat, so dass es auch etwas kälter ist auf der Erde - wenn auch nur knapp oder weniger als ein Grad. Das hat man in früheren Jahrhunderten mehrmals beobachtet. Und jetzt ist es so, dass seit einiger Zeit die Sonne wieder weniger Sonnenflecke hat. Und es könnte sein, dass das Jahrzehnte anhält. Deshalb ist es besonders interessant, bei der Sonnenfinsternis die Struktur des Sonnenmagnetfeldes an den Polen zu beobachten.

Bedeutet dies, dass es auf der Erde wieder kälter würde?

Geringfügig. Das ist unterschiedlich. An manchen Stellen auf der Erde könnte es durchaus für ein paar Jahre kälter werden, dann sind aber auch die Winde unterschiedlich, so dass es auch an mehreren anderen Stellen zu Veränderungen kommen könnte. Die Ursache dafür ist unklar. Es sind verschiedene Ursachen diskutiert worden, beispielsweise eine Supernova in unserer Galaxie oder ein Super-Sonnen-Flare. Aber ein Sonnenflare kann es nicht gewesen sein, weil zu der fraglichen Zeit keine Nordlichter beobachtet wurden, die würde man sonst in historischen Archiven wie beispielsweise in der Frankenchronik finden. Wir sind zu dem Ergebnis gekommen, dass die Sonnenaktivität relativ kurzfristig abgenommen hat, so dass weniger Sonnenwind war und mehr kosmische Strahlung in die Erdatmosphäre kam, dann ist auch die Produktion des Radio-Carbon angestiegen. Das kann man erkennen, wenn man historische Berichte über Nordlichter und andere Phänomene untersucht. Und wenn man solche Effekte versteht, dann kann man auch die heutige Sonnenaktivität besser verstehen.

Was bedeutet das für Ihre Forschung heute?

Historische Berichte über Effekte, aus denen man auf die frühere Sonnenaktivität schließen kann, also z.B. Berichte über Aurorae beziehungsweise Nordlichter sowie über Sonnenflecken, die man manchmal ja auch mit dem bloßem Auge sehen kann, sowie die Korona der Sonne bei totalen Sonnenfinsternissen und schließlich die Länge von Kometenschweifen, die vom Sonnenwind geblasen werden, aus all solchen Beobachtungen kann man heute die Sonnenaktivität rekonstruieren und dann die Variabilität der Sonne studieren, um auch die heutige Sonne besser zu verstehen. Die alten Berichte sind heute für uns sehr wertvoll. Wir nennen dieses neue Gebiet "Terra-Astronomie" - also die Untersuchung der Auswirkungen kosmischer Ereignisse und variabler Emission auf die Erde und die Biosphäre - untersucht durch terrestrische Archive, also die menschlichen Berichte und durch den Kohlenstoff in den Baumringen. Im kommenden Sommersemester gibt es dazu erstmals eine Vorlesung.

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