Explore the Night with Bob King

Etwas, das wir in Bezug auf das Erscheinen der Mondsichel für selbstverständlich halten, ist möglicherweise nichts weiter als eine optische Täuschung.

Der deutsche Künstler Caspar David Friedrich aus dem 19. Jahrhundert zeigt in seinem Gemälde Zwei Männer, die den Mond betrachten, den erdbeschienenen Teil der zunehmenden Sichel mit einem helleren Rand (oben). Die Ursache ist wahrscheinlich ein Kontrasteffekt, ergänzt durch Einzelheiten der Mondgeographie.Public domain

Haben Sie jemals eine Mondsichel betrachtet und festgestellt, dass der Rand des von der Erde beleuchteten Teils heller aussieht?

Beobachter kennen das Phänomen seit Jahrhunderten. Bevor wir die wahre Natur des Mondes als undurchsichtiger, felsiger Körper wie die Erde kannten, dachten einige Astronomen zu Galileis Zeiten sogar, der Mond könnte durchscheinend sein. Sonnenlicht, das hinter dem Mond entlang unserer Sichtlinie strömt, würde leichter durch den Rand dringen – wo weniger Material das Licht blockieren würde – als durch die Mitte, wodurch der Rand heller erscheint.

Obwohl wir wissen, dass Erdschein so nicht funktioniert, hat sich die Wahrnehmung eines leuchtenden Mondrings bis heute gehalten. Ich habe es gesehen, ebenso wie meine Beobachtungsfreunde. Kantenaufhellung taucht sogar in Gemälden wie dem hier gezeigten auf und wirft die Frage auf: Ist es ein reales Phänomen oder auf menschliche Wahrnehmung zurückzuführen? Wie sich herausstellt, kann es ein bisschen von beidem sein!

Venus MorgensichelVenus und die abnehmende Mondsichel ziehen am 26. Juli 2022 in der Morgendämmerung von Duluth, Minnesota aus, glitzernde Pfade auf dem Lake Superior. Von der Erde reflektiertes Sonnenlicht, Erdschein genannt, füllt den Nachtteil der Mondvorderseite aus. Bob König

Bei jeder Lunation werden wir mit aufeinanderfolgenden Halbmonden behandelt, die durch den Neumond getrennt sind. Während viel aus dem Vollmond und seinem Aufgang gemacht wird (verständlicherweise), gib mir jederzeit einen Halbmond. Nur wenige Objekte in der Himmelssphäre sind angenehmer anzusehen als der blütenblattähnliche Mond in der Abend- oder Morgendämmerung. Spitz wie eine Messerspitze und doch verführerisch gebogen, fügen sich die unterschiedlichen Eigenschaften des Halbmonds ineinander, um ihn zu einem unwiderstehlichen Anblick zu machen. Earthshine – Sonnenlicht, das von der Erde zum Mond und zurück reflektiert wird – macht es noch überzeugender, besonders während der 2 bis 3 Tage vor und nach einem Neumond.

Von der Erde beleuchteter HalbmondDer 2,5 Tage alte Mond am 1. Juni 2022 war voll von Erdschein. Beachten Sie, dass helle Hochländer einen Großteil des äußeren (östlichen) Randes des Mondes begrenzen. Wir werden dies gleich untersuchen. Bob König

Mond- und Erdphase ergänzen sich. Wenn wir einen Halbmond sehen, blickt ein Mondastronaut auf eine fast volle Erde. Aus diesem Grund ist der Erdschein während der Sichelphase des Mondes am hellsten und nimmt ab, wenn sich der Mond ausfüllt. Die zunehmende Blendung des zunehmend sonnenbeschienenen Teils behindert auch die Sichtbarkeit des Erdscheins zur Mitte des Zyklus.

Ich hätte mich vielleicht nicht weiter mit der Angelegenheit befasst, wäre da nicht ein Aufruf zum Handeln von Christopher Graney, PR-Beauftragter der Stiftung Vatikanische Sternwarte und außerordentlicher Wissenschaftler an der Vatikanischen Sternwarte. Er ist spezialisiert auf die Geschichte der Astronomie des späten 16. und frühen 17. Jahrhunderts und schreibt für den zweiwöchentlichen Observatory Newsletter. Er bat um Hilfe, einschließlich Fotos, die den Ursprung des Phänomens bestimmen könnten.

Mond von LocherIn seinem Buch Mathematical Disquisitions Concerning Astronomical Controversies and Novelties von 1614 nahm der deutsche Astronom Johann Locher seine Zeichnung des Mondes auf, die das Randglühen (meine Pfeile) darstellt. Locher glaubte, dass der Mond aus einem durchscheinenden Material bestand, das es dem Sonnenlicht ermöglichte, in die Scheibe einzudringen, insbesondere in die Ränder. Lunae Varietas ist lateinisch für Mondsorte.

In einer kürzlich erschienenen Kolumne diskutierte Graney vergangene und gegenwärtige Beobachtungen des Leuchtens der Gliedmaßen, insbesondere diejenigen, die von den Astronomen Johann Georg Locher aus dem frühen 17. Jahrhundert, seinem Mentor Christoph Scheiner und Galileo gemacht wurden. Scheiner und Locher waren davon überzeugt, dass das durch den Mond fallende Sonnenlicht das „Sekundärlicht“ verursachte, den zu ihrer Zeit so genannten Erdschein.

Galileo hingegen schrieb die Ursache in seinem 1632 erschienenen Buch Dialog Concerning Two Chief World Systems korrekterweise dem Erdlicht zu. Tatsächlich war er so empört über Lochers Hypothese, dass er sie „eine Lüge, die an Unbesonnenheit grenzt“ nannte.

Foto der Mondsichel, das die Hochlandregionen entlang des erdscheinbeleuchteten Randes hervorhebt.Während der zunehmenden Sichelphase trägt der Kontrast zwischen dem hellen, hochlandreichen Rand im Vergleich zum Maria-reichen Inneren dazu bei, den Erdschein am Rand des Mondes subtil aufzuhellen. Bob König

Fasziniert verbrachte ich im vergangenen Juni einige Zeit damit, Sichelmonde in der Dämmerung und im Morgengrauen zu beobachten und zu fotografieren. Ich bestätigte den helleren Gliedmaßeneffekt mit meinen Augen, aber da er in keinem meiner Bilder auftauchte, musste ich schlussfolgern, dass die menschliche Wahrnehmung die Ursache war.

Aber es gibt eine Einschränkung: Wenn Sie sich die Abendsichel genau ansehen, werden Sie sehen, dass das helle Hochland den Rand umgibt, während die weiten Weiten des dunklen Ozeans der Stürme und anderer Marias im Inneren liegen. Hochlandmaterialien reflektieren etwa doppelt so viel Licht wie die Maria, was es möglich macht, dass die Mondgeographie zumindest eine kleine Rolle bei der Verstärkung des Erdscheins entlang des Astes spielt.

Galileo Anfang 40erDer venezianische Künstler Domenico Tintoretto malte dieses Porträt, als Galileo Anfang 40 war, ungefähr zur gleichen Zeit, als er anfing, seine eigenen Teleskope herzustellen. „Mathus“ in der Inschrift bezieht sich auf seine Position als Magister der Mathematik an der Universität Padua. Gemeinfrei

Ich konnte die Wirkung des helleren Hochlandes noch besser sehen, wenn ich die sonnenbeschienene Sichel ausblendete und indirekt sah. Aber es schien zu subtil, um den gesamten Kanteneffekt zu berücksichtigen, also habe ich mir Galileos Erklärung des sekundären Lichts in seinem Dialog genauer angesehen. Er schreibt:

„Der Mond zeigt zwar bei seinem ersten Erscheinen nach Neumond einen solchen Kreis, wenn er in der Dämmerung beobachtet wird, aber das rührt trügerisch von Unterschieden zwischen den Grenzen her, die die Mondscheibe abschließen, über die sich dieses sekundäre Licht ausbreitet die Sonne, das Licht wird durch das helle Horn des Mondes begrenzt; auf der anderen Seite hat es das dunkle Feld der Dämmerung zur Grenze, dem gegenüber es heller erscheint als das Weiß der Mondscheibe, das auf der anderen Seite durch den größeren Glanz der Hörner verdunkelt wird. Wenn dieser moderne Autor (in Anlehnung an Locher) nur versucht hätte, zwischen seinem Auge und dem primären Glanz einen Schirm wie das Dach eines Hauses oder eine andere Trennwand zu platzieren, so dass nur der Teil des Mondes außerhalb des Horns sichtbar blieb, er hätte alles gleich leuchtend gesehen.“

MondskizzeDeirdre Kelleghan aus Killadoon, Irland, fertigte diese schnelle Bleistiftskizze des 5,2 Tage alten Mondes durch ihr 200-mm-Dobson-Teleskop am 21. Dezember 2009 an. Sie bemerkte eine allgemeine Aufhellung entlang des von der Erde beleuchteten Randes. Deirdre Kelleghan

Mit anderen Worten, es geht darum, wie das menschliche Auge verschiedene Töne wahrnimmt, die nebeneinander liegen. Neben dem hellen Schein der Sichel erscheint der Erdschein dunkler. Wenn Erdschein gegen den dunkleren Himmel stößt, erscheint er heller. Dies ist auch als Mach-Band-Effekt bekannt, benannt nach dem österreichischen Physiker Ernst Mach, der erstmals 1865 über die Illusion berichtete.

Mach-BänderWenn subtil variierende Grautöne eine Grenze teilen, erscheinen dort, wo sie sich berühren, schmale Balken mit unterschiedlichem Kontrast, sogenannte Mach-Bänder. Pfeile zeigen auf die helleren Bänder. Die Nähe unterschiedlicher Töne stimuliert unseren Kantenerkennungssinn, eine Eigenschaft, die andere Säugetiere teilen und die für das Überleben wichtig ist. Bob König

Mach entdeckte, dass, wenn Sie zwei graue Rechtecke mit leicht unterschiedlichen Schattierungen nehmen und sie nebeneinander platzieren, der Unterschied in ihren Tönen dazu führt, dass unser Gehirn ein helleres Band (Mach-Band) sieht, wo sie sich berühren. Ich würde vorschlagen, dass dies mit der Situation bei Erdschein identisch ist, wo graues Erdlicht eine Grenze mit schwarzem (oder dunkelgrauem) Himmel teilt, wodurch die Kontaktzone eine Nuance heller wird.

Earthshine-ModellKönnen Sie in dieser Simulation sehen, dass der Erdschein am Rand neben dem dunklen Himmel heller erscheint? Es erscheint auch noch heller im Vergleich zu dem Bereich neben dem hellen Halbmond.Bob King

Die Kantenerkennung hilft uns zu sehen, wo ein Objekt endet und ein anderes beginnt. Tiere verwenden es, um gut getarnte Beute vor einem geschäftigen Hintergrund zu unterscheiden. Es ist bekannt, dass Vögel kontrastierende Kanten verwenden, um eine sichere Landung anzustreben. Alles, was Grenzen leichter sichtbar macht, ist eine nützliche Fähigkeit.

Obwohl ich kein Experte bin, denke ich, dass dieselbe Fähigkeit eine Schlüsselrolle spielt – zusammen mit einer Prise Mondgeographie – in unserer Wahrnehmung des hellen, erdbeleuchteten Rings, der so überzeugend auf dem Gemälde gezeigt wird. Ich möchte Chris für die Inspiration danken, genauer hinzusehen, und würde gerne von Ihren eigenen Beobachtungen des Phänomens hören. Die nächste Gelegenheit, den zunehmenden, erdbeleuchteten Halbmond zu sehen, bietet sich zwischen dem 30. Juli und dem 3. August.


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