Dazu gehören der Standort und die aktuellen Mondphasen zu jedem Datum an einem bestimmten Ort.


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Monduhr am Turm der Liebfrauenkirche, Bielefeld, Deutschland

© Wikipedia: Zefram, 2007



In einem topozentrischen Bezugssystem, also für den auf der Oberfläche der rotierenden Erde befindlichen Beobachter, zeigt der Mond wie auch alle anderen Himmelskörper eine tägliche Bewegung. Diese scheinbare Bewegung wird durch die Rotation der Erde verursacht und lässt Himmelskörper über dem östlichen Horizont aufgehen und hinter dem westlichen untergehen. Pro Stunde beträgt sie 360° / 24 = 15°, was etwa dem 30-fachen des scheinbaren Monddurchmessers entspricht (0,5°).

Die tatsächliche Bewegung des Mondes auf seiner Bahn um die Erde vollzieht sich jedoch in entgegengesetzter Richtung. Diese ist für einen aufmerksamen Beobachter leicht festzustellen: steht der Mond beispielsweise zu einem gegebenen Zeitpunkt in der Nähe eines bestimmten Sterns, so hat er sich eine Stunde später bezüglich dieses Sterns um etwa einen Monddurchmesser in östliche Richtung bewegt. Der Abstandswinkel beträgt nach 24 Stunden etwa 13° und summiert sich im Laufe von etwas mehr als 27 Tagen, einem siderischen Monat, auf 360° (eine volle Umdrehung vor dem Fixsternhintergrund).

Die topozentrische Mondbahn weicht aufgrund der Parallaxe von der geozentrischen Mondbahn ab: je weiter ein Beobachter von der Verbindungslinie der Mittelpunkte von Erde und Mond entfernt ist, desto mehr weicht der Mond von der Position ab, die er von dieser Verbindungslinie (bzw. hypothetisch vom Erdmittelpunkt aus „gesehen“) hat. Dieser Abstand und seine Richtung ändern sich auch mit der Erdrotation. Ein stationärer Beobachter wird also eine entsprechende „Bahnstörung“ beobachten, deren Stärke von der geographischen Breite des Standorts abhängt.

Im Folgenden ist daher der Tagbogen der Mondbahn mit geozentrischem Bezug (auf den Erdmittelpunkt) gemeint.

Der Mond geht jeden Tag durchschnittlich um eine knappe Stunde später auf und unter als am Vortag. Der Neumond geht morgens gemeinsam mit der Sonne auf, im ersten Viertel stehend geht der Mond etwa mittags auf, als Vollmond dann abends, und im letzten Viertel erst gegen Mitternacht. Die Untergangszeiten ergeben sich mit entsprechenden Zuschlägen. Aus der Kenntnis der Mondphase lassen sich also Auf- und Untergangszeit abschätzen, allerdings nur grob.

Da der Mond sich stets in der Nähe der gegen den Äquator geneigten Ekliptik bewegt (5°), überstreicht er beim Durchlaufen seiner Bahn einen ähnlichen Nord-Süd-Bereich wie die Sonne, allerdings nicht wie diese einmal im Jahr, sondern einmal im Monat. Der Vollmond als auffälligste Mondphase steht der Sonne am Himmel stets gegenüber, befindet sich also im südlichen Ekliptikabschnitt, wenn die Sonne sich im nördlichen befindet (auf der Nordhemisphäre im Sommer) und umgekehrt (im Winter). Vollmonde stehen daher im Sommer niedrig und im Winter hoch am Himmel. Befindet sich der Mond im ersten Viertel, so steht er im Frühling hoch und im Herbst niedrig usw. Aus der Kenntnis von Jahreszeit und Mondphase lassen sich also Kulminationshöhe sowie Auf- und Untergangsrichtung abschätzen.

Liegt die Knotenlinie der Mondbahn so, dass sich die Bahnneigung bezüglich der Ekliptik und die Neigung der Ekliptik bezüglich des Äquators addieren, dann erreicht der Mond maximale Deklinationen (Betrag bis zu 28°); entsprechend überstreichen seine Auf- und Untergangspunkte einen besonders weiten Bereich am Horizont („Große Mondwende“, zuletzt im Jahre 2006). Die Wintervollmonde stehen dann besonders hoch und die Sommervollmonde besonders niedrig. Gut neun Jahre später hat sich die Knotenlinie um 180° gedreht, die Neigungen von Mondbahn und Ekliptik sind gegenläufig und der Mond erreicht nur Deklinationen von 18°. Sein Auf- und Untergangsbereich am Horizont hat nun die geringste Ausdehnung („Kleine Mondwende“).

Wegen der Neigung der Mondbahn gegen die Ekliptik kann der Mond nicht nur Sterne bedecken, welche sich auf der Ekliptik befinden, sondern insgesamt Sterne, welche in einem Abstand bis zu knapp 7° beiderseits der Ekliptik liegen (zu den von der Bahnneigung bewirkten 5° sind noch die Parallaxe des Mondes und sein Scheibenradius zu addieren). In einem gegebenen Monat bedeckt der Mond allerdings nur jene Sterne, welche in unmittelbarer Nähe seiner momentanen Bahn liegen. Infolge der Knotenpräzession verschiebt sich die Bahn bei jedem Umlauf ein wenig, und nach spätestens 19 Jahren ist die Bahn über jeden erreichbaren Stern hinweggezogen.

Außerdem fallen beim Mond wegen dieser Auf- und Abwärtsbewegung in Bezug zur Ekliptik Kulmination (Höchststand) und Meridiandurchgang (Stand genau im Süden) nicht zusammen. Für die kumulierten Effekte der oszillierenden Horizonthöhen der Kulmination im Laufe des Monats finden sich die Ausdrücke steigender und fallender Mond.

Diese Berechnungen der Mondtermine (Auf-, Untergang, Kulmination, Meridiandurchgang, scheinbare Helligkeit, und insbesondere Finsternisse und Bedeckungen) gehören wegen der stark gestörten Bahn des Mondes und seiner Nähe zur Erde zu den komplexesten Aufgaben der Ephemeridenrechnung (Positionswerte sich bewegender astronomischer Objekte). Sie gehören zu den klassischen Anblicksproblemen in der astronomischen Phänomenologie. [1]
Noch einmal scheinbare Bewegung: Der Mond umkreist die Erde bezüglich der Fixsterne in durchschnittlich 27 Tagen, 7 Stunden und 44 Minuten. Er umläuft von Westen nach Osten die Erde im gleichen Drehsinn, mit dem die Erde um ihre Achse rotiert. Er umkreist für einen irdischen Beobachter die Erde wegen ihrer viel schnelleren Rotation scheinbar an einem Tag – wie auch die Sonne, die Planeten und die Fixsterne – und geht wie diese im Osten auf und im Westen unter. Der Mond bewegt sich vor dem Hintergrund der Fixsterne im prograden (rechtläufigen) Drehsinn der Erdrotation, sodass sein scheinbarer Erdumlauf etwa 50 Minuten länger als 24 Stunden dauert. Dies addiert sich in einem Monat zu einem ganzen Tag, da der Mond in dieser Zeit tatsächlich die Erde einmal umläuft.

Die Durchgänge des Mondes durch die Bahnebene der Erde (die Ekliptik) nennt man Mondknoten. Der aufsteigende Knoten ist der Übergang auf die Nordseite der Ekliptik, der absteigende markiert den Übergang auf die südliche Seite. Der erdnächste Punkt der Bahn wird nicht nach genau einem Umlauf (relativ zu den Fixsternen) des Mondes wieder erreicht. Durch diese Apsidendrehung umläuft das Perigäum (erdnächster Punkt der Mondbahn) die Erde in knapp 9 Jahren. Auch zwei aufsteigende Knotendurchgänge erfolgen nicht exakt nach einem Umlauf, sondern bereits nach kürzerer Zeit. Die Mondknoten umlaufen die Erde folglich retrograd, das heißt gegen die Umlaufrichtung des Mondes in knapp 19 Jahren. Wenn ein Knotendurchgang mit Neumond zusammenfällt, kommt es zu einer Sonnenfinsternis, und falls der Knotendurchgang mit Vollmond zusammenfällt, kommt es zu einer Mondfinsternis.

Die Dauer eines Bahnumlaufs des Mondes, den Monat (von „Mond“), kann man nach verschiedenen Kriterien festlegen, die jeweils unterschiedliche Aspekte abdecken.
  • Nach einem „synodischen“ Monat (29,53 Tage; Periode der Mondphasen) erreicht der Mond wieder die gleiche Stellung zur Sonne (von der Erde aus beobachtet). Dieser Monatsbegriff entspricht dem landläufigen Verständnis von Monat, da er die Zeitspanne von Neumond zu Neumond bezeichnet (für einen Beobachter auf dem Mond von Mittag zu Mittag).
  • Nach einem „siderischen“ Monat (27,32 Tage) nimmt der Mond wieder die gleiche Stellung zu den Fixsternen ein (von der Erde oder vom Mond aus beobachtet).
  • Einen „drakonitischen“ Monat (27,21 Tage) benötigt er, um wieder durch den gleichen Knoten seiner Bahn zu laufen; er ist wichtig für die Sonnen- und Mondfinsternisse.
  • Einen „anomalistischen“ Monat (27,56 Tage) benötigt der Mond von einem Perigäumdurchgang zum nächsten.
Bei diesen Werten handelt es sich um Mittelwerte. Insbesondere die Längen einzelner synodischer Monate schwanken durch die Wanderung der Neumondposition über die Bahnellipse. Die Monatslänge nimmt langsam zu, wegen Vergrößerung der Umlaufbahn.

Die Zeitspanne seit dem letzten Neumond wird als Mondalter bezeichnet und in Tagen angegeben. Beispielsweise ist Vollmond am 15. Tag des synodischen Monats und das Mondalter dann 14 Tage (wenn Neumond = 0). Manchmal ist aber Vollmond schon am 14. Tag, weil die Mondbahn elliptisch ist und am Sternhimmel unterschiedlich schnell verläuft.

Beim Mondalter 1 oder 2 wird die schmale sichelförmige Lichtgestalt des zunehmenden Mondes – die Mondsichel – am tiefen westlichen Abendhimmel kurz vor ihrem Untergang erstmals sichtbar und erscheint dem nördlich stehenden Betrachter als nach Süden zu offene bzw. nach rechts gekrümmte, konkav-konvexe Figur. Dieses „Neulicht“ gilt in einigen religiös geprägten Kalendern als Beginn des Monats.

Einem Betrachter in südlichen Breiten erscheint die Mondsichel ebenfalls tiefstehend im Westen, aber nach rechts geöffnet Richtung Norden, wo für ihn der Mond den höchsten Stand erreicht wie ebenso die Sonne zu Mittag. An Beobachtungsorten in Äquatornähe erscheint die Figur im Westen eher waagrecht „auf dem Rücken“ liegend bzw. nach oben hin offen, da hier der Höhenwinkel einer Kulmination größer ist.

Die nicht unmittelbar von der Sonne beleuchteten Anteile der erdzugewandten Mondseite sind dabei nie völlig dunkel, denn sie werden durch das von der sonnenbeleuchteten Erde zurückgeworfene Licht – Erdlicht oder Erdschein genannt – erhellt. Dessen Widerschein durch die Reflexion an Stellen der Mondoberfläche wird auch Aschgraues Mondlicht genannt. Es ist am besten in der Dämmerung einige Tage vor oder nach Neumond zu sehen, denn dann stört weder viel Tages- noch Mondlicht, und der Mond hat nahezu „Vollerde“. Seine Ursache wurde schon von Leonardo da Vinci richtig erkannt. Mit einem Fernglas selbst geringer Vergrößerung sind auf den nur durch die Erde beschienenen Mondflächen sogar Einzelheiten erkennbar, denn aufgrund des fast vierfachen Durchmessers und des höheren Rückstrahlungsvermögens (Albedo) der Erde ist die „Vollerde“ rund 50-mal so hell wie der Vollmond.

Die ständig erdabgewandte Rückseite des Mondes unterliegt entsprechend versetzt dem Phasenwechsel: Bei Neumond wird sie vom Sonnenlicht vollständig beschienen (Pink Floyd: „There is no dark side of the moon, really.“). [2]
Der Mond ist eine passive Lichtquelle, er streut das Licht der aktiven Lichtquelle Sonne. Als Mondphasen bezeichnet man die wechselnden Lichtgestalten des Mondes. Sie entstehen durch die perspektivische Lageänderung seiner Tag-Nacht-Grenze relativ zur Erde während seines Erdumlaufes. Gebräuchlich ist die Einteilung in vier Viertel von je ungefähr einer Woche Länge. Ein gesamter Mondphasenzyklus – von einem Neumond zum folgenden Neumond – wird auch Lunation genannt (im Mittel 29,53 Tage, synodischer Monat). Man unterscheidet landläufig Neumond, zunehmenden Mond, Vollmond und abnehmenden Mond.
  • Neumond (Leerphase), Vollmond (Vollphase) und die beiden Halbmonde bezeichnet man als Hauptphasen.
  • Bei Halbmond, der Halbphase (Dichotomie), ist die Hälfte (50%) der sonnenbeschienenen Mondoberfläche sichtbar. Astronomen beziehen sich auf Teilungen des vollen Zyklus des Mondes, wenn sie die zunehmende Halbphase „Erstes Viertel“, die abnehmende dementsprechend „Letztes Viertel“ nennen.
  • Der zunehmende Mond ist während des ersten Zyklusviertels am Abendhimmel bzw. in der ersten Nachthälfte zu sehen, der abnehmende während des letzten Viertels in der zweiten Nachthälfte bzw. am Morgenhimmel.
  • Vor der Halbphase des ersten und nach der Halbphase des letzten Viertels erscheint der Erdtrabant als Mondsichel. Wenn sie am Abendhimmel erstmals nach Neumond als ganz schmale Sichel sichtbar wird, spricht man vom Neulicht, bei ihrer letzten Sichtbarkeit am Morgenhimmel vor Neumond vom Altlicht.
Im Wandel der Mondphasen wird die irdische Nacht sehr unterschiedlich aufgehellt, und die Astronomen müssen bei Beobachtungen mit optischen Teleskopen die hellen „Mondnächte“ rund um Vollmond meist aussparen.

Der Halbmond scheint mit nur etwa 1/9 der Vollmondhelligkeit. Der Vollmond ist die ganze Nacht über sichtbar und löst sich bei Auf- und Untergang geradewegs mit der Sonne ab.

Ein hochstehender Vollmond, der im Winter häufiger vorkommt, beleuchtet bei klarem Himmel die Erde sogar auf Meereshöhe einige Stunden so hell, dass mit dem dunkel-adaptierten menschlichen Auge Farben wahrgenommen werden können, etwa eine Wiese grün erscheint. Die Beleuchtungsstärke beträgt dann bis zum 250-fachen einer sternklaren Neumondnacht. [3]
Ein Lunarkalender oder Mondkalender ist ein ausschließlich am Lauf des Mondes orientierter Kalender. In ihm werden zwölf Mondmonate zu einem Mondjahr (Lunarjahr) zusammengefasst, das etwa 11 Tage kürzer als ein Sonnenjahr in einem Solarkalender ist.

Lunarkalender sind älter als Solarkalender, weil sie sich an einer sicher beobachtbaren Himmelserscheinung, nämlich den Mondphasen, orientieren. Die Sonnenphasen, zum Beispiel die Äquinoktien (Tag-und-Nacht-Gleichen) oder die Solstitien (Sonnenwenden), sind ungleich schwieriger festzustellen. [4]
  [1]  Wikipedia (de): Mondbahn → Topozentrische Mondbahn
  [2]  Wikipedia (de): Mond → Scheinbare Bewegung
  [3]  Wikipedia (de): Mondphase
  [4]  Wikipedia (de): Lunarkalender
 
Wikipedia (en): Orbit of the Moon → History of observations and measurements
Wikipedia (en): Moon → Appearance from Earth
Wikipedia (en): Lunar phase
Wikipedia (en): Lunar calendar
Wikipedia (en): Lunar observation

Daten
Erfasst werden Parameter zum Mondstand, außer den bekannten Lichtphasen auch Aufgang und Untergang, „Supermonde“, „Blue Moon“ usw..
Anzahl: etwa ... Datensätze.
(1)  ...
(2)  ...

Quellen und Material
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Wikipedia (de) – Listen
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Wikipedia (en) – Listen
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