Unser Mond

Ein Mond ist ein Himmelskörper, der einen Planeten umkreist. Genauer: Planet und Mond umkreisen ihr gemeinsames Schwerezentrum. Der Mond ist bezüglich seiner Masse und Größe deutlich kleiner als sein umkreister Planet.
Der Erdmond, „unser Mond“, hat einen mittleren Durchmesser von 3.476 km und umläuft die Erde auf einer elliptischen Bahn in 27,3 Tagen (siderischer Umlauf). In dieser Zeit dreht er sich auch exakt einmal um die ­eigene Achse, was als gebundene Rotation bezeichnet wird. Der synodische Umlauf, die Zeit von Vollmond zu Vollmond, beträgt 29,5 Tage. Aufgrund der Erdbewegung um die Sonne muss der Mond die Erde ein Stück einholen, um wieder als Vollmond beleuchtet zu werden.
Wie alle Körper im Sonnensystem, abgesehen von der Sonne, leuchtet der Mond nicht selbst. Er reflektiert das Licht der Sonne. Je nach Stellung von Erde, Sonne und Mond sehen wir den Mond gar nicht, zum Teil beleuchtet oder als komplett beleuchteten Vollmond, wenn er der Sonne gegenüber steht.

Die Entstehung der Mondphasen. (Grafik: Vereinigung der Sternfreunde e.V./Alexander Weis)

Wenn Mond, Erde und Sonne in einer exakten Linie stehen, kommt es zu den Finsternissen. Dabei entsteht eine Mondfinsternis zu Vollmond und ist von jedem Ort der Erde aus sichtbar, wenn der Mond während der Finsternis über dem Horizont steht. Weil die Ebene der Mondbahn nicht exakt in der Ebene der Erdbahn liegt, kommt es nicht bei jedem Voll- bzw. Neumond zu einer Finsternis.

Totale Mondfinsternis. (Bild: Torsten Gueths)
Mondfinsternisse in Mitteleuropa 2021-2030

Aufgrund der elliptischen Bahn um die Erde erscheint uns der Mond unterschiedlich groß. Seine Entfernung schwankt von 365.000 km in Erdnähe (Perigäum) bis 401.000 km in Erdferne (Apogäum). Somit variiert sein Winkeldurchmesser von 33,5 bis 29,3 Bogenminuten, also um rund 10 %. Die scheinbare Helligkeit des Vollmonds beträgt rund -12 bis -13 mag, er ist damit 25.000-mal heller als Sirius, der hellste Fixstern am Himmel.
Welche Farbe, glauben Sie, hat der Staub auf dem Mond? Wie ein weißer Sandstrand in der Karibik? Weit gefehlt: Der Mond hat nur ein Rückstrahlvermögen (Albedo) von 0,04 bis 0,14, was ungefähr dem von grauem Basalt entspricht. Er wirkt nur deshalb so strahlend, weil der ihn umgebende Nachthimmel dunkel ist. Am Taghimmel scheint er uns nicht mehr so hell zu sein.
Trotz seiner gebundenen Rotation können wir mehr als die Hälfte der Mondoberfläche erkennen. Denn die Bahn des Mondes ist elliptisch und aufgrund der Keplerschen Gesetze bewegt er sich in Erdnähe schneller um die Erde als in Erdferne. Seine Eigenrotation ändert sich hingegen nicht, so eilt er seiner Rotation mal vor, mal hinterher und wir können sozusagen etwas „um ihn herum“ blicken. Dieser Effekt heißt Libration in Länge.

Der Mond am Taghimmel. (Bild: Torsten Gueths)

Zudem ist seine Bahnebene um knapp sechs Grad gegen die Bahnebene der Erde geneigt und wir können von seiner Oberfläche nördlich und südlich etwas mehr erhaschen. Dieser Effekt heißt Libration in Breite.
Die Beobachtung von Sternbedeckungen durch den Mond ist eine faszinierende Sache. Das Licht des Sterns wird nicht etwa langsam abgeschwächt, sondern regelrecht ausgeknipst. Da Sterne so weit weg liegen, dass ihr Durchmesser von uns aus gesehen punktförmig erscheint, ist ein Stern bei einer Bedeckung sofort hinter dem Mondrand verschwunden. Daraus kann man schließen, dass der Mond keine Atmosphäre besitzt, die das Sternenlicht vor der Bedeckung allmählich schwächer werden ließe.
Für die Beobachtung dieser Phänomene finden Sie Beratung und Tipps bei der VdS-Fachgruppe „Sternbedeckungen“, die sich mit Sternbedeckungen durch den Mond beschäftigt: www.iota-es.de (Website in Englisch).

Visuelle Beobachtung

Aufgang des Vollmondes am Abendhimmel. (Bild: Torsten Gueths)

Mit dem bloßen Auge bereits können Sie die Phasen des Mondes und die Maare („Mondmeere“) erkennen. Hierbei sollten Sie zu Vollmond am besten in der Dämmerung beobachten, wenn das Mondlicht noch nicht so blendet. Alternativ benutzen Sie in der Nacht eine Sonnenbrille oder einen Okularfilter, den Sie vor ihr Auge halten.
Im Fernglas bei zehnfacher Vergrößerung erkennen Sie bereits eine Vielzahl an Strukturen und können die größten Krater beobachten. Wichtig ist hierbei, dass Sie das Fernglas zumindest aufstützen, besser noch auf einem Fotostativ befestigen. Leichte Zitterbewegungen beim freihändigen Beobachten sorgen für das Verwischen von Details. Sie werden erstaunt sein, wie viel klarer Sie die Einzelheiten erkennen können, wenn das Fernglas fixiert auf diese Weise ist!

Die schmale Mondsichel nach Neumond. (Bild: Torsten Gueths)

Mit einem kleinen Teleskop von zum Beispiel 60 mm Objektivdurchmesser sind bei 30-facher Vergrößerung bereits so viele Einzelheiten der Mondoberfläche sichtbar, dass Sie sie kaum skizzieren können. Bei Vergrößerungen bis 100-fach offenbaren sich eine Vielzahl von Kleinkratern bis zu einem Durchmesser von rund 4 km. Auch werden die Gebirge sowie größere Rillen und Verwerfungen zu weiteren Beobachtungsobjekten, deren Anblick sich von Abend zu Abend aufgrund der unterschiedlichen Mondphasen ändert.

Mondkrater am Südrand des Mondes. (Bild: Torsten Gueths)

Am besten sind die Krater zu sehen, wenn der Mond nur teilweise beleuchtet ist, etwa beim Halbmond. Wir blicken dann auf die Zone, in der die Sonne über dem Mondhorizont aufgeht und die Mondberge und Mondkrater lange Schatten werfen. Bei Vollmond wirkt der Anblick ohne diese Schattenwürfe entsprechend „flach“.
Ein mittleres Teleskop von 150 mm Objektivdurchmesser zeigt schon feinste Strukturen bis unter 2 km Ausdehnung. Allerdings machen sich dann sogenannte „Seeingeffekte“ häufig störend bemerkbar und verhindern das Erkennen feiner Details auf der Mondoberfläche. Die Erdatmosphäre hat eine optische Wirkung, wobei unterschiedlich temperierte und turbulente Luftströmungen das Licht der Objekte ablenken und die Bildschärfe mitunter stark mindern. Wir erkennen das im Fernrohr am Flimmern oder Wabern des Objekts.

Ausschnitt der Mondoberfläche: Die drei großen Krater haben je einen Durchmesser von rund 80 km. (Bild: Torsten Gueths)

Fotografie

Dank seiner großen Helligkeit ist der Mond recht einfach zu fotografieren, allerdings sind mit normaler Brennweite kaum Einzelheiten zu erwarten. Verwenden Sie an Ihrer Kompaktkamera die maximale Vergrößerung. Eine „Superzoom“-Kamera erweitert die Möglichkeiten enorm, doch benötigen Sie hierfür ein Stativ. Das gilt auch für DSLR-Kameras mit Teleobjektiven. Halten Sie die Verschlusszeiten kurz, meistens liegen sie bei einigen Hundertstel Sekunden bei ISO 100.
Mit der afokalen Projektion können Sie bereits ein Smartphone an das für das normalsichtige Auge scharf gestellte Okular des Teleskops halten und den Mond fotografieren. Bessere Ergebnisse erzielt man mit einer Kompaktdigitalkamera. Im Weitwinkelmodus erkennt man zunächst nur einen Ausschnitt, der beim Zoomen das gesamte Bild der Kamera ausfüllt. Achten Sie darauf, dass das bewegliche Zoomobjektiv nicht an das Okular stößt!

Kamera afokal mit Digiklemme am Teleskop. (Bild: Torsten Gueths)

Bei der fokalen Fotografie wird die DSLR-Kamera mittels eines Adapters direkt mit dem Fernrohr verbunden; das Teleskop wird so zum Teleobjektiv.

Kamera fokal am Teleskop. (Bild: Torsten Gueths)

Je höher wir unsere Ansprüche schrauben, um so wichtiger ist es, dass die Ausrüstung qualitativ hochwertig ist und die Optik sich in einem gut justierten Zustand befindet. Auch muss sich das Teleskop an die Außentemperatur anpassen, damit kein Bildflimmern ähnlich wie bei einem schlechten Seeing entsteht. Je nach Größe, Bauart und Temperaturunterschied von Teleskop und Umgebung kann das 30 Minuten bis mehrere Stunden dauern. Aus demselben Grund müssen wir Wärmequellen, z.B. eine Motorhaube, meiden.

Unscharfe Aufnahme bei schlechtem Seeing. (Bild: Torsten Gueths)

Die atmosphärische Luftruhe ist von entscheidender Bedeutung. Wenn die oberen Luftschichten turbulent sind, dann haben wir schlechte Bedingungen für die hochauflösende Fotografie. Manchmal bessert es sich für einige Minuten, und dann lohnt es sich, mit etwas Geduld auf ruhige Momente zu warten.
Zur Erzielung hochwertiger Aufnahmen müssen wir das Fernrohr motorisch nachführen und einen Videofilm aufzeichnen. Solche Aufnahmen werden nachträglich per Software, wie z.B. Registax, Giotto, Autostakkert in Tausende von Einzelbildern zerlegt. Davon werden die z.B. 10% besten Bilder automatisch ermittelt und zu einem rauscharmen Summenbild kombiniert. Dieses können Sie abschließend schärfen und erhalten feinste Strukturen bis zum Auflösungsvermögen des Fernrohrs.

Mondkrater Kopernikus: oben das Ergebnis einer Videoaufnahme, von der die besten Bilder per Software gemittelt wurden. Unten die geschärfte Aufnahme. (Bilder: Sven Melchert)

Für die Fotografie einer Mondfinsternis mit einem Teleobjektiv benötigen Sie hingegen in jedem Fall ein Stativ, denn der verfinsterte Mond ist sehr dunkel. Zeiten von mehreren Sekunden bei ISO 800 und Blende 5 sind nötig, um das rötliche Licht auf den Kamerachip zu bannen. Bei größerer Brennweite macht sich dann wiederum die Erddrehung bemerkbar, die Sie mit einer motorisch nachgeführten Montierung ausgleichen müssen.