Weder Tag noch Nacht: Was uns Sonnenfinsternisse über die Sonne lehren

Stell dir vor, du bist auf dem Land.

Die Sonne scheint kräftig.

Plötzlich wird es langsam dunkler. Die Schatten verändern sich, die Luft scheint kühler zu werden, die Vögel hören auf zu singen, die Fledermäuse kommen hervor, und innerhalb weniger Minuten verwandelt sich der Tag in eine Art Dämmerung.

Du hast keine Ahnung, was hier gerade los ist. Es ist zwar noch nicht Nacht, aber es sieht auch nicht nach Tag aus, und alles ist unglaublich schnell dunkel geworden. Es gibt weder Teleskope noch Apps auf dem Handy, die erklären könnten, was gerade passiert.

Es ist leicht nachvollziehbar, warum Sonnenfinsternisse seit Jahrhunderten von Mythen, Aberglauben und Legenden umrankt sind. Zivilisationen auf der ganzen Welt deuteten sie als göttliche Zeichen, Omen oder Warnungen. Und obwohl wir heute die wissenschaftliche Erklärung dafür genau kennen, löst die Beobachtung einer Sonnenfinsternis nach wie vor eine Mischung aus Faszination und Ehrfurcht aus, die, wie ich mir vorstellen kann, derjenigen sehr ähnlich ist, die unsere Vorfahren empfunden haben müssen.

Die Sonnenfinsternis, die am kommenden 12. August von Spanien aus zu beobachten sein wird, ist weit mehr als nur ein Naturschauspiel. Diese Phänomene helfen uns, das Verhalten der Sonne zu verstehen, und verdeutlichen die Bedeutung von Missionen wie Proba-3, an der GMV mitwirkt und dabei wesentliche Technologien zur Erforschung der Sonnenkorona entwickelt.

Am kommenden 12. August wird Spanien einer der besten Orte sein, von denen aus man eine Sonnenfinsternis beobachten kann – eine außergewöhnliche Gelegenheit, eines der faszinierendsten Naturschauspiele zu erleben.

Warum kommt es zu einer Sonnenfinsternis?

Eine Sonnenfinsternis tritt auf, wenn sich der Mond zwischen Erde und Sonne schiebt und seinen Schatten auf einen Teil unseres Planeten wirft. Obwohl der Mond etwa 400 Mal kleiner ist als die Sonne, ist er auch etwa 400 Mal näher an uns. Durch diesen außergewöhnlichen Zufall erscheinen beide am Himmel fast gleich groß, sodass unser Mond für einige Augenblicke die Sonnenscheibe teilweise oder vollständig verdeckt.

Der Schatten, den der Mond auf die Erde wirft, ist auf einigen Fotos, die von der Internationalen Raumstation aus aufgenommen wurden, sehr deutlich zu erkennen. Diese Bilder bieten uns eine andere Perspektive auf die Sonnenfinsternis: Aus dem Weltraum betrachtet erscheint der Mondschatten als großer dunkler Fleck, der über die Erdoberfläche hinwegzieht.

Die Linie zwischen Sonne, Mond und Erde entsteht nur, wenn bestimmte geometrische Bedingungen erfüllt sind. Die Mondbahn ist gegenüber der Ebene der Erdumlaufbahn um die Sonne leicht geneigt, weshalb die drei Himmelskörper meist nicht perfekt in einer Linie stehen. Erst wenn diese Geometrie übereinstimmt, kommt es zu einer Sonnenfinsternis.

Hinter einem Phänomen, das fast magisch anmutet, stehen Jahrhunderte voller Beobachtungen, mathematischer Modelle und wissenschaftlicher Fortschritte, die es uns ermöglichen, mit großer Genauigkeit zu bestimmen, wann es eintreten wird, wie lange es dauern wird und von welchen Orten aus es zu beobachten sein wird.

Jede Sonnenfinsternis ist anders. Je nach Anordnung der Himmelskörper und je nach Beobachtungsort kann es sich um eine totale, partielle oder ringförmige Sonnenfinsternis handeln. Während einer totalen Sonnenfinsternis lassen sich so beeindruckende Phänomene wie der Diamantring oder die Baily-Perlen beobachten.

Eine Gelegenheit, die Sonne zu erforschen

Finsternisse sind Phänomene von großem wissenschaftlichem Interesse. Historisch gesehen haben sie grundlegende Entdeckungen ermöglicht. Eines der bekanntesten Ereignisse fand 1919 statt, als durch die Beobachtung einer Sonnenfinsternis die allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein experimentell bestätigt werden konnte, indem die durch die Schwerkraft der Sonne verursachte Ablenkung des Sternenlichts gemessen wurde.

Auch heute noch bieten Sonnenfinsternisse die Gelegenheit, die Sonnenkorona zu untersuchen, deren Verhalten nach wie vor Gegenstand intensiver Forschung ist.

Proba-3: eine künstliche Sonnenfinsternis im Weltraum

Weltraummissionen wie Proba-3, bei denen GMV sowohl bei der Entwicklung der Bordsysteme als auch bei der Bodeninfrastruktur eine entscheidende Rolle gespielt hat, tragen dazu bei, dieses Wissen zu erweitern. Die Mission besteht aus zwei Satelliten (dem Koronographen und dem Okkultator), die in millimetergenauer Formation fliegen und so eine mehrstündige kontinuierliche Beobachtung der Sonnenkorona ermöglichen.

Um diese künstliche Sonnenfinsternis zu erzeugen, müssen beide Satelliten eine äußerst präzise relative Position beibehalten, während sie in einem Abstand von etwa 150 Metern zueinander fliegen. Um sie als ein einziges wissenschaftliches Instrument einsetzen zu können, sind fortschrittliche Navigations-, Steuerungs- und Betriebssysteme sowohl an Bord als auch an Land erforderlich. Die Beteiligung von GMV an diesen Technologien trägt dazu bei, diesen hochpräzisen Formationsflug zu ermöglichen.

Heutzutage spielt das Wissen über das Verhalten der Sonne eine herausragende Rolle in der Weltraumwetterkunde. Sonnenflecken und koronale Massenauswürfe können Stürme auslösen, die Satelliten, GNSS-Systeme (wie GPS oder Galileo), Kommunikationsverbindungen und sogar die Energieinfrastruktur beeinträchtigen können. Dank der Sonnenbeobachtungsmissionen und der Überwachungssysteme ist es heute möglich, diese Phänomene zu erkennen und Maßnahmen zu ergreifen, um ihre Auswirkungen zu minimieren.

Die Sonnenbeobachtung erweitert nicht nur den wissenschaftlichen Kenntnisstand, sondern hilft auch dabei, Phänomene vorherzusehen, die sich auf lebenswichtige Dienste auf der Erde auswirken können.

Proba-3 ist nur eines von vielen Beispielen dafür, wie Weltraummissionen das Leben auf der Erde verbessern können. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse, die dadurch gewonnen werden können, können dazu beitragen, lebenswichtige Dienstleistungen für Millionen von Menschen zu sichern.

So können Sie die Sonnenfinsternis sicher beobachten

• Verwenden Sie ausschließlich für Sonnenfinsternisse zugelassene Schutzbrillen und vergewissern Sie sich, dass diese unbeschädigt sind. 
• Schauen Sie nicht direkt in die Sonne und auch nicht durch Kameras, Ferngläser oder Teleskope ohne geeignete Filter. 
• Planen Sie den Ort und die Anreise im Voraus. 
• Befolgen Sie die Anweisungen der Behörden und halten Sie sich an die Zugangsbeschränkungen und Brandschutzvorschriften.

Wenn Planung nicht ausreicht

Im Jahr 2024 hatte ich anlässlich der totalen Sonnenfinsternis in Mexiko zum ersten Mal die Gelegenheit, eine totale Sonnenfinsternis mitzuerleben. Als Astronomie-Begeisterte (und als Ingenieurin) hatte ich die Reise schon seit Monaten vorbereitet. Wir hatten Karten studiert, einen Ort innerhalb des Totalitätsstreifens ausgewählt und die Wettervorhersagen überprüft.

Als die Sonnenfinsternis etwa 70 % der Sonne verdeckte, bedeckte sich der Himmel vollständig. Nach so vielen Kilometern und so viel Planung konnten wir den Höhepunkt der Sonnenfinsternis nicht miterleben.

Um große Menschenansammlungen zu vermeiden, hatten wir uns für eine Schule in einem kleinen Ort in der Region Torreón entschieden.

Dort verbrachten wir die Wartezeit gemeinsam mit Lehrern, Familien und Schülern, die uns so aufnahmen, als gehörten wir zu ihrer Gemeinschaft. Wir zeigten ihnen die Fotos, die wir gemacht hatten, bevor die Wolken aufzogen, und sprachen mit den Kindern über den Weltraum und die Astronomie.

Diese Erfahrung hat mich an etwas erinnert, das zu jeder wissenschaftlichen und technologischen Tätigkeit dazugehört: So sorgfältig die Planung auch sein mag, es gibt immer Variablen, die wir nicht kontrollieren können. Sich vorzubereiten, sich anzupassen und Wissen weiterzugeben sind sowohl für die Beobachtung einer Sonnenfinsternis als auch für die Durchführung einer Weltraummission von entscheidender Bedeutung.

Autorin: Mariasole Melara