Sonne, Erde, Mond

Die Erde dreht sich in 24 Stunden einmal um ihre eigene Achse – von West nach Ost. Die Sonne beleuchtet dabei immer nur die ihr zugewandte Hälfte: Dort ist Tag, auf der Rückseite Nacht. Dass „die Sonne aufgeht", ist also eine optische Täuschung – in Wahrheit dreht uns die Erde ins Licht hinein und wieder hinaus.

Aus der Drehung folgt auch die Uhrzeit. 360° in 24 Stunden bedeutet: 360 : 24 = 15° pro Stunde. Ein Ort, der 15 Längengrade weiter östlich liegt, sieht die Sonne eine Stunde früher am höchsten Punkt. Darum ist die Welt in Zeitzonen eingeteilt. Tokio liegt so weit östlich, dass es uns sieben bis acht Stunden voraus ist. Wenn du am Abend isst, beginnt dort schon der nächste Morgen. Und mitten im Pazifik verläuft die Datumsgrenze. Wer sie Richtung Westen überquert, überspringt einen ganzen Kalendertag.

Der häufigste Irrtum der Astronomie zuerst: Die Jahreszeiten entstehen NICHT, weil die Erde der Sonne mal näher, mal ferner ist. Das Gegenteil ist der Fall – Anfang Jänner (mitten in unserem Winter!) ist die Erde der Sonne mit 147 Mio. km am nächsten, Anfang Juli mit 152 Mio. km am fernsten. [1]

Die wahre Ursache ist die Achsneigung: Die Erdachse steht um 23,5° schief zur Bahnebene (Ekliptik) – und sie zeigt das ganze Jahr in dieselbe Richtung. Ist die Nordhalbkugel der Sonne zugeneigt, treffen die Strahlen steiler auf und die Tage sind länger: Sommer. Ein halbes Jahr später ist dieselbe Halbkugel weggeneigt: flache Strahlen, kurze Tage, Winter. Auf der Südhalbkugel läuft alles spiegelverkehrt – Weihnachten fällt in Australien in den Hochsommer.

Vier Tage takten das Jahr: die Sonnenwenden (21. Juni: längster Tag, 21. Dezember: kürzester) und die beiden Tag-und-Nacht-Gleichen im März und September, an denen Tag und Nacht überall 12 Stunden dauern. Und jenseits des Polarkreises (66,5°) kippt das System ins Extrem: Polartag mit Mitternachtssonne im Sommer, Polarnacht im Winter.

Der Mond umkreist die Erde in 27,3 Tagen – das Wort „Monat" kommt von genau dieser Bewegung. Von Vollmond zu Vollmond dauert es allerdings 29,5 Tage: Weil die Erde währenddessen um die Sonne weiterwandert, muss der Mond ein Stück „nachlaufen", bis die Beleuchtung wieder gleich steht.

Denn der Mond leuchtet nicht selbst – wir sehen nur, welchen Teil seiner sonnenbeschienenen Hälfte er uns gerade zuwendet. Daraus entsteht der Zyklus der Mondphasen: Neumond (der Mond steht Richtung Sonne, seine Nachtseite zeigt zu uns) → zunehmend → Vollmond (er steht der Sonne gegenüber) → abnehmend. Eselsbrücke: Der zunehmende Mond ist rechts beleuchtet, der abnehmende links.

Eine Besonderheit fällt seit Jahrtausenden auf: Wir sehen immer dieselbe Seite des Mondes. Der Grund heißt gebundene Rotation – der Mond dreht sich in exakt derselben Zeit einmal um sich selbst, in der er einmal um die Erde läuft. Die Gezeitenkräfte der Erde haben ihn über Milliarden Jahre in diesen Takt gezwungen. Seine Rückseite hat erst 1959 eine sowjetische Raumsonde fotografiert. Und der Tanz geht weiter: Laser-Messungen zu den Spiegeln, die die Apollo-Astronauten aufgestellt haben, zeigen, dass sich der Mond jedes Jahr um 3,8 cm von uns entfernt. [5]

Eine Finsternis ist reine Geometrie. Schiebt sich der Mond genau zwischen Sonne und Erde (bei Neumond), fällt sein Schatten auf einen kleinen Fleck der Erde: Sonnenfinsternis – nur wer im Schattenstreifen steht, erlebt sie. Genau genommen hat der Schatten zwei Zonen: Nur im schmalen Kernschatten wird die Finsternis total, im viel breiteren Halbschatten ringsherum bleibt sie partiell. Steht dagegen die Erde zwischen Sonne und Mond (bei Vollmond), wandert der Mond durch den Erdschatten: Mondfinsternis – sichtbar von der gesamten Nachtseite der Erde. Dabei wird der Mond nicht schwarz, sondern rostrot: Die Erdatmosphäre lenkt das rote Sonnenlicht in den Schatten hinein („Blutmond").

Aber warum gibt es dann nicht jeden Monat zwei Finsternisse – bei jedem Neu- und Vollmond? Weil die Mondbahn um 5° gegen die Erdbahn gekippt ist: Meistens zieht der Mond knapp ober- oder unterhalb der Linie Sonne–Erde vorbei. Nur wenn Neumond oder Vollmond genau auf einen der beiden Kreuzungspunkte der Bahnen fällt, klappt die Reihe – ein paar Mal pro Jahr, irgendwo auf der Welt.

Dass Sonnenfinsternisse überhaupt so perfekt aussehen, ist ein kosmischer Zufall: Die Sonne ist etwa 400-mal größer als der Mond – und ungefähr 400-mal weiter weg. Deshalb erscheinen uns beide am Himmel fast gleich groß.

Jedes Schulbuch-Bild vom Sonnensystem lügt – es muss lügen. Die Sonne hat einen Durchmesser von 1,4 Mio. km. Das ist rund 109-mal so viel wie die Erde. Ihre Entfernung von 150 Mio. km nennt man eine Astronomische Einheit. [6] Zeigt man die Sonne erkennbar groß, passt der Abstand auf kein Blatt. Zeigt man den Abstand, verschwinden die Planeten. Ein ehrlicher Maßstab geht nur im Modell: Wäre die Sonne ein Apfel (8 cm), dann wäre die Erde ein Sandkorn von 0,7 mm – in 8 cm · 107 ≈ 8,6 m Entfernung, am anderen Ende des Klassenzimmers.

Auch Zeit wird zum Maßstab: Licht, das Schnellste überhaupt (Lichtgeschwindigkeit: 300.000 km pro Sekunde), braucht von der Sonne 8 Minuten 20 Sekunden bis zu uns – vom Mond nur 1,3 Sekunden (384.400 : 300.000 ≈ 1,3). [6] Wir sehen die Sonne also immer so, wie sie vor 8 Minuten war.

Am besten erlebt man Größenordnungen zu Fuß: Auf Planetenwegen ist das Sonnensystem meist 1 : 1 Milliarde verkleinert – ein Schritt entspricht etwa der doppelten Distanz Erde–Mond. Und wer die Sterne dahinter sehen will, braucht vor allem eines: Dunkelheit. Kunstlicht überstrahlt den Nachthimmel („Lichtverschmutzung") – in Sternenparks wie Attersee-Traunsee wird der dunkle Himmel deshalb gezielt geschützt. [8]