Wie verändert sich die mondumlaufbahn im Laufe der Zeit?

Die Aufgaben sind klar verteilt: Am Tag scheint die Sonne, in der Nacht leuchtet der Mond. Das stimmt aber gar nicht: Der Mond ist manchmal auch am Tag zu sehen – was hat er dort zu suchen?

Tag und Nacht haben eine einfache Ursache: Die Erde dreht sich. Wenn unser Standort auf der Erde gerade Richtung Sonne zeigt, ist es hell, also Tag. Später, wenn sich die Erde weiterdreht, wandert unser Standort auf die sonnenabgewandte Seite. Wir sehen die Sonne untergehen und es wird dunkel.

Auch der Mond geht auf und unter – aus genau dem gleichen Grund: weil sich die Erde dreht. Aber zusätzlich bewegt sich auch der Mond: Im Laufe von vier Wochen umrundet er einmal die Erde. Die Hälfte dieser Zeit verläuft seine Bahn auf der sonnenabgewandten Seite der Erde. Von dort aus sieht man ihn immer dann, wenn der eigene Standort gerade von der Sonne weggedreht ist – oder kurz gesagt: wenn es Nacht ist. Aber zwei Wochen später steht der Mond auf der sonnenzugewandten Seite. Dann ist es genau umgekehrt: Man sieht ihn zusammen mit der Sonne tagsüber, wenn der eigene Standort zur Sonne zeigt.

So kann der Mond also mal tagsüber und mal nachts zu sehen sein, selbst wenn er für uns eigentlich zur Nacht gehört. Aber das liegt einfach daran, dass der Mond nachts das hellste Licht am Himmel ist und dadurch viel mehr auffällt.

Wie entstehen die Mondphasen?

Der Mond ist schon komisch: ständig ändert er seine Gestalt. Mal ist er rund wie eine Scheibe, mal nur noch eine dünne Sichel – und manchmal sehen wir ihn gar nicht. Warum ist das so?

Der Mond leuchtet (wie auch die Erde) nicht von selbst. Wir sehen ihn nur, weil er von der Sonne beleuchtet wird. Genauer gesagt können wir nur die Hälfte der Mondkugel sehen, die der Sonne zugewandt ist. Die andere Hälfte bekommt kein Licht ab und bleibt dunkel.

Was wir von dieser Hälfte sehen, ändert sich im Laufe eines Monats, während der Mond einmal die Erde umrundet. Wenn wir ihn von der Erde aus mit der Sonne im Rücken sehen, schauen wir genau auf die beleuchtete Seite und sehen den Mond ganz beleuchtet, als vollen Kreis. (Deshalb: „Vollmond“)

Wenn der Mond auf seiner Bahn weiter zieht, ändert sich das: Die Sonnenstrahlen treffen ihn jetzt von uns aus gesehen von der linken Seite. Der rechte Rand wird nicht beleuchtet, ist also nicht sichtbar. Der sichtbare Teil des Mondes nimmt auf diesem Teil der Bahn immer weiter ab. („abnehmender Mond“)

Zwei Wochen nach dem Vollmond steht der Mond von uns aus genau in Richtung der Sonne, die uns zugewandte Seite ist komplett unbeleuchtet – der Mond scheint verschwunden zu sein. Diesen Zeitpunkt nennt man „Neumond“, denn der Mond bleibt natürlich nicht dauerhaft verschwunden, sondern läuft weiter und erscheint wieder von Neuem am Himmel.

Denn nach und nach treffen wieder einige Sonnenstrahlen auf die uns zugewandte Seite. Weil der zunehmende Mond jetzt auf der anderen Seite der Erde steht, als beim Abnehmen, kommen die Sonnenstrahlen jetzt von uns aus gesehen von rechts. Erst sehen wir nur einen schmalen Streifen am Rand, doch er wird rasch breiter. Nach einer Woche ist die Hälfte beleuchtet – wir schauen genau von der Seite auf die Licht-Schatten-Grenze.

Und noch eine Woche später sehen wir den Mond wieder mit der Sonne im Rücken als voll beleuchteten Kreis am Himmel – und der Ablauf beginnt von vorne.

Wie entstehen Sonnen- und Mondfinsternis?

Wenn sich Sonne oder Mond verdunkelten, befürchtete man früher das Schlimmste: Unglücke, Katastrophen oder sogar das Ende der Welt. Heute lachen wir über diesen Aberglauben. Trotzdem ist eine Sonnen- oder Mondfinsternis ein beeindruckendes Erlebnis. Aber wie kommt sie zustande?

Wir wissen: Der Mond kreist um die Erde. Wenn er sich dabei genau zwischen Erde und Sonne hindurch bewegt, wirft er einen Schatten auf die Erde. Aus unserer Sicht deckt er dann während dieser kurzen Zeit die Sonne ab und es wird fast so dunkel wie in der Nacht – obwohl doch eigentlich Tag ist. Eine Sonnenfinsternis ist eingetreten.

Bei einer Mondfinsternis ist es umgekehrt: Der Mond steht dann von der Sonne aus gesehen genau hinter der Erde – die wirft einen Schatten auf den Mond. Für uns ist der Mond dann nur noch schwach sichtbar, meist in einer rötlichen oder braunen Farbe.

Warum aber sind Sonnen- und Mondfinsternis so seltene Ereignisse? Müsste nicht jedes Mal bei Vollmond eine Mondfinsternis und umgekehrt bei Neumond eine Sonnenfinsternis eintreten?

Nein, denn bei Voll- oder Neumond sind die drei Himmelkörper fast nie genau auf einer Linie hintereinander aufgereiht. Der Grund dafür: Die Umlaufbahn des Mondes ist gegenüber der Erdbahn leicht gekippt. Der Mond steht deshalb meistens ein bisschen höher oder tiefer als Sonne und Erde. Dann haben die Sonnenstrahlen freie Bahn, der Schatten des Mondes geht an der Erde vorbei bzw. der Mond fliegt am Erdschatten vorbei.

Nur ganz selten ist der Mond genau an der richtigen Stelle in genau der richtigen Höhe, so dass Sonne Erde und Mond auf einer Linie aufgereiht sind und der Mondschatten auf die Erde fällt – oder der Erdschatten auf den Mond.

Und selbst wenn eine Sonnenfinsternis eintritt, ist sie nur für ein paar Minuten zu sehen, und das nicht einmal überall auf der Erde. Das liegt daran, dass der Mond ja viel kleiner als die Erde ist und nur einen kleinen Schatten auf die Erdkugel wirft. Und da der Mond ständig in Bewegung ist, zieht sein Schatten schnell weiter und das Schauspiel ist rasch vorüber. Eine Mondfinsternis hingen dauert etwas länger. Da der Mond kleiner ist als die Erde, wird er komplett vom Erdschatten abgedeckt und braucht auch länger, bis er wieder heraus kommt.

Warum gibt es Tag und Nacht?

Wir verbringen unser Leben im Rhythmus von Tag und Nacht: Morgens wird es hell, wir stehen auf. Tagsüber gehen wir zur Schule oder arbeiten, treffen uns mit Freunden, treiben Sport. Abends wird es dunkel, wir gehen ins Bett, und in der Nacht schlafen wir. Am nächsten Morgen beginnt der gleiche Ablauf von neuem, Tag für Tag, unser ganzes Leben lang. Der Wechsel von Tag und Nacht ist für uns so selbstverständlich, dass die Frage beinahe überraschend klingt: Warum gibt es eigentlich Tag und Nacht?

Auf den ersten Blick ist die Antwort ganz leicht: Es wird Tag, weil die Sonne aufgeht. Dann zieht sie in einem Bogen über den Himmel, verschwindet schließlich hinter dem Horizont und es wird Nacht. Man könnte also meinen, Tag und Nacht wechseln sich ab, weil die Sonne wandert.

Aber dieser Eindruck täuscht: In Wirklichkeit leben wir Menschen auf einer Kugel, die sich dreht: die Erde. Die Sonne steht still und beleuchtet die Erdkugel – aber immer nur eine Seite. Dort ist es dann hell, und wenn unser Wohnort auf dieser Seite liegt, ist für uns gerade Tag.

Aber weil sich die Erde ja dreht, wandert dieser Ort weiter. Für uns sieht das so aus, als ob die Sonne über den Himmel wandert. Und wenn sich unser Ort über den Rand der hellen Seite hinweg dreht, können wir die Sonne nicht mehr sehen: Sie geht unter und es wird dunkle Nacht. Zum Glück dreht sich die Erde aber weiter, und so kommen wir auch wieder auf die Sonnenseite, es wird wieder hell und ein neuer Tag beginnt. Wenn sich die Erde einmal um ihre eigene Achse gedreht hat, ist für uns ein Tag – also 24 Stunden – vergangen.

Und in welche Richtung dreht sich die Erde? Aus einem Raumschiff könnte man sofort sehen, dass sich die Erde nach Osten dreht. Auf der Erdoberfläche muss man etwas nachdenken: Für uns sieht es so aus, als ob morgens die Sonne aus dem Osten kommt. Aber in Wirklichkeit ist es so, dass wir uns am Morgen zur Sonne hindrehen, also nach Osten.

Das bedeutet auch: Östlich von uns scheint die Sonne schon. Sie geht also im Osten früher auf – und zwar um so früher, je weiter man nach Osten geht: In Dresden zum Beispiel geht die Sonne fast eine halbe Stunde früher auf als in Köln. Und wer vormittags aus dem Thailand-Urlaub in Deutschland anruft, klingelt seinen Gesprächspartner aus dem Tiefschlaf: Dort beginnt der Tag schon sechs Stunden früher. In Neuseeland schließlich, fast genau auf der anderen Seite der Welt, ist immer dann Tag, wenn bei uns Nacht ist – und umgekehrt.

Was ist der Mond?

Er ist der hellste Himmelskörper am Nachthimmel: der Mond. In Vollmondnächten scheint er so hell, dass manche Menschen schlecht schlafen können. Er erscheint so groß wie die Sonne und die Sterne wirken daneben wie winzige Lichtpunkte.

Doch der Eindruck täuscht: In Wirklichkeit ist der Mond (Durchmesser: 3474 km) nur etwa ein Viertel so groß wie die Erde (12742 km) – und die Sonne (1,39 Millionen km) ist sogar vierhundert Mal größer. Der Mond erscheint uns nur gleich groß, weil er uns so nahe steht – die Sonne (Abstand zur Erde etwa 150 Millionen km) ist nämlich auch etwa vierhundert Mal weiter entfernt als der Mond. (384400 km, ein Flugzeug benötigt für diese Strecke immerhin 18 Tage!)

Auch das helle Licht täuscht: Anders als die Sonne leuchtet der Mond nicht von selbst, sondern wird von der Sonne angestrahlt. Ein Teil dieses Lichts wird dann von der Mondoberfläche zurückgeworfen und trifft auf die Erde. Nur weil der Mond uns so nahe steht, kommt auf der Erde genügend Licht an, um uns die Nacht zu erhellen – zumindest, wenn der Mond nicht gerade spurlos verschwunden zu sein scheint …