Eine totale Sonnenfinsternis entsteht, weil die Sonne zwar 400 Mal größer als der Mond ist – aber auch 400 Mal weiter entfernt. Das wird nicht für immer so bleiben.
Seit mindestens 5.000 Jahren werden die Menschen auf der Erde von totalen Sonnenfinsternissen in Erstaunen versetzt. Aber das Phänomen könnte eines Tages zur Folklore werden – also in 600 Millionen Jahren, mehr oder weniger.
Etwa alle 18 Monate blockiert der Mond irgendwo auf der Erde das Licht der Sonne vollständig und verursacht so eine totale Sonnenfinsternis. Im April steht in den Vereinigten Staaten sogar eine solche an, bei der Millionen von Menschen das Phänomen erleben können.
Genießen Sie es, solange Sie noch können, denn der Mond entfernt sich von der Erde – laut Nasa jedes Jahr um etwa 3,8 Zentimeter. Das ist die Geschwindigkeit, mit der Fingernägel wachsen. Wenn die durchschnittliche Entfernung des Mondes von der Erde um weitere 14.600 Meilen (ca. 23.496 km) zunimmt, wird er zu weit entfernt sein, um die Sonne aus der Perspektive der Erde vollständig zu verdecken.
„3,8 Zentimeter pro Jahr mögen für niemanden viel bedeuten“, sagt Noah Petro, ein Mondforscher bei der Nasa. „Wenn man es aber über ein ganzes Leben, über Tausende oder Millionen von Jahren, zusammenzählt, summiert es sich.“
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Sonne ist 400 Mal größer als der Mond – und 400 Mal weiter entfernt
Totale Sonnenfinsternisse sind ein himmlisches Wunderwerk. Der Durchmesser der Sonne ist etwa 400 Mal so groß wie der des Mondes, aber sie ist zufällig 400 Mal weiter von der Erde entfernt als der Mond. Diese Finsternisse treten auf, wenn die Winkelgröße des Mondes (der Raum, den er in Ihrem Blickfeld einnimmt) weitgehend mit derjenigen der Sonne übereinstimmt. Je weiter sich der Mond von der Erde entfernt, desto kleiner erscheint seine Winkelgröße.
Wenn man davon ausgeht, dass sich der Mond weiterhin in seinem derzeitigen Tempo entfernt – was eine große Annahme ist, so Petro – wird der Mond in etwa 600 Millionen Jahren 23.000 Kilometer zurücklegen. Da die Sonne in dieser Zeit aber voraussichtlich wachsen wird, könnten totale Sonnenfinsternisse schon etwas früher verschwinden.
Die Wissenschaftler entdeckten diese langsame Verschiebung durch Experimente mit reflektierenden Platten aus Spiegeln, die von den Apollo-Missionen auf dem Mond zurückgelassen wurden. Über Jahrzehnte hinweg richteten sie einen Lichtstrahl auf die Reflektoren und maßen, wie lange es dauerte, bis das Licht zur Erde zurückkehrte. Sie stellten fest, dass sich die Reise des Lasers jedes Jahr etwas verlängerte, was bedeutet, dass der Mond immer weiter ins All vordringt. Wie sich herausstellte, drückt die Erde den Mond weg.
Erde-Mond-System ist miteinander verbunden
Die Rotation der Erde, die Umlaufbahn des Mondes und die Rotation des Mondes sind alle miteinander verbunden und bilden den Drehimpuls des Erde-Mond-Systems, so der Physiker Richard Olenick. Der Drehimpuls bleibt für relativ isolierte Systeme wie Erde und Mond konstant; wenn sich also die Rotation der Erde ändert, ändert sich auch die Umlaufbahn des Mondes. (Denken Sie daran, wie der Drehimpuls einer Eiskunstläuferin erhalten bleibt, wenn sie ihre Arme anzieht und sich schneller dreht).
Die Erdrotation verlangsamt sich aufgrund der Gravitationskräfte des Mondes (obwohl sie nur um etwa 1,4 Millisekunden pro Jahrhundert abnimmt). Das liegt daran, dass der Mond an den Gezeiten der Erde zerrt und bewirkt, dass sich die Ozeane des Planeten zu ihm hin ausbeulen. Diese Gezeitenwölbungen erzeugen einen Widerstand und verlangsamen die Erddrehung.
Um die Verlangsamung der Erdrotation auszugleichen, wird die Umlaufbahn des Mondes größer, so Olenick, Professor an der Universität von Dallas. Außerdem wirft der Mond einen kleineren Schatten auf die Erde. „Da die Gezeiten ein wenig anders auf den Mond wirken, geht die Energie unter anderem dadurch in den Mond, dass er sich langsam weiter entfernt“, so Petro.
Der Mond driftet wahrscheinlich schon seit Beginn seiner Existenz. Es wird allgemein angenommen, dass der Mond aus Trümmern entstanden ist, nachdem ein großes, marsgroßes Objekt vor etwa 4,5 Milliarden Jahren mit der jungen Erde kollidierte. Modellrechnungen sagen voraus, dass der Mond nach seiner Entstehung bis zu 24.000 Kilometer entfernt gewesen sein könnte, so Petro. Seit diesem Zeitpunkt hat sich der Mond langsam entfernt, obwohl die Geschwindigkeit im Laufe der Geschichte wahrscheinlich schwankte, da sich die Erde und ihre Anziehungskraft veränderten.
In 600 Millionen Jahren gibt es keine totalen Sonnenfinsternisse mehr
„Es geschieht so langsam. Es ist nicht so, dass jemand eines Tages aufwacht und sagt: ‚Moment mal. Was ist hier passiert?‘“ sagte Petro. Wenn es 600 Millionen Jahre später noch menschliche Generationen auf der Erde gibt, werden sie nur noch „Feuerringe“ oder ringförmige Finsternisse sehen, bei denen der Mond die Sonne passiert, sie aber nicht vollständig verdeckt. Der Mond kann auch etwas kleiner erscheinen, wahrscheinlich so, wie wir den Mond jetzt an seinem weitesten Punkt in der Umlaufbahn sehen.
Mit der Entfernung des Mondes wird sich auch die „Länge“ eines Erdtages langsam verändern, so Petro. Olenick sagte, dass sich die Winkelgeschwindigkeit des Mondes ebenfalls verlangsamen sollte, was bedeutet, dass der Mond länger braucht, um seine Phasen zu durchlaufen. Die Gezeiten auf der Erde werden ebenfalls geringer sein, weil die Anziehungskraft des Mondes schwächer sein wird. Und vielleicht würden Objekte vom Mond aus auch ein wenig anders aussehen.
„Ich stelle mir vor, dass wir in 600 Millionen Jahren auch Menschen auf dem Mond haben werden, die auf die Erde zurückblicken“, sagte Petro. „Und so wird die Erde immer ein bisschen kleiner sein.
Dieser Artikel ist Teil von Hidden Planet, einer Kolumne, die wundersame, unerwartete und ungewöhnliche wissenschaftliche Erkenntnisse über unseren Planeten und darüber hinaus erforscht.
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Kasha Patel schreibt die wöchentliche Kolumne Hidden Planet, die sich mit wissenschaftlichen Themen rund um die Erde befasst, von unserem inneren Kern bis zu Weltraumstürmen, die auf unseren Planeten gerichtet sind. Sie berichtet auch über Wetter-, Klima- und Umweltthemen.
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Dieser Artikel war zuerst am 5. Januar 2024 in englischer Sprache bei der „Washingtonpost.com“ erschienen – im Zuge einer Kooperation steht er nun in Übersetzung auch den Lesern der IPPEN.MEDIA-Portale zur Verfügung.