Es ist nicht nur ein kompliziertes Wort, sondern auch ein Thema der beobachtenden Astronomie. Keine Sorge, es ist wirklich leicht zu verstehen. Und damit habe ich es auch schon verraten: Es ist nicht nur ein Thema der beobachtenden Astronomie, sondern auch ein Thema für jetzt. Suggeriert ja auch schon der Titel.

Gnomone sind im Grunde nichts anderes als Sonnenuhren. Am einfachsten sind Werkzeuge wie ein Stab oder ein Mast, welcher senkrecht in den Boden gerammt wird. Das Wort kommt, wie schon fast gedacht, aus dem Griechischen (ὁγνώμων) und bedeutet so viel wie Aufseher, Beobachter, Begutachter und in dem Fall ein Instrument, welches den Sonnenstand aufzeigt. Mit einem Gnomon meint man meist die gesamte Sonnenuhr mit Ziffernblatt.

Im Altertum baute man die Gnomone riesig! Die Griechen übernahmen die Technik des Gnomons von den Babyloniern. (Aber da wir ja hauptsächlich den Fokus auf die Ägypter haben, interessieren wir uns mal eher dafür.) In Ägypten baute man riesige Obelisken, welche aus dem nackten Stein gehauen waren, mit welchen man die Sonnenstände und Sonnenläufe studierte. Sie mussten so groß gebaut sein, um präzise wie möglich zu sein. Da aber die Sonne nicht punktförmig ist, sondern eine Kugel mit dem mittleren scheinbaren Durchmesser von 32 Bogenminuten, muss man versuchen den Schatten zu mitteln. Jedenfalls steht der größte noch erhaltene Obelisk in Luxor, der während der Herrschaft von Hatschepsut errichtet wurde. Leider wurden einige der Obelisken von den Römern entwendet und nach Rom geschafft. So auch der Obelisk, der unter der Herrschaft von Ramses II. errichtet wurde.

Aus der Höhe des Gnomons (H) und der Schattenlänge (s), die dieser wirft, kann man die Höhe der Sonne (h) ermitteln: h = tan^-1 (H/s). Im Laufe eines Jahres verändert sich durch die Neigung der Rotationsachse der Erde der Sonnenstand, im Winter nimmt die Sonne einen niedrigen Lauf am Himmel ein und im Sommer einen zenitnahen Lauf. Was auch gleichzeitig bedeutet, dass die Schatten länger oder kürzer sind. Aber nicht nur das kann man aus den Schattenläufen herauslesen, sondern natürlich auch der aktuelle Höhenwinkel und die damit verknüpfte Wahre Sonnenzeit.

Aus solchen Gnomonbeobachtungen lässt sich auch die Neigung der Ekliptik gegen den Himmelsäquator und somit die Neigung der Rotationsachse bestimmen. Das kann man aus dem Höhenwinkel des höchsten Stands (am Mittag) der Sommersonnenwende und der Wintersonnenwende. Der daraus gebildete Mittelwert ist die Neigung der Ekliptik und eine kleine Ungenauigkeit, weil die genaue Sonnenwende nicht genau mittags standfinden muss. Ferner kann man sogar aus diesen Beobachtungen ziehen, dass die Erdbahn eine Ellipse sein muss, weil das Sommerhalbjahr der Nordhalbkugel länger dauert, als das Winterhalbjahr auf derselbigen. Eine Folge des 2. Keplerschen Gesetzes: Wenn die Erde im Aphel (Sonnenferne) ist, läuft sie langsamer, als wenn sie nahe dem Perihel (Sonnennähe) ist. Die Erde durchläuft den Aphel Anfang Juli und den Perihel Anfang Januar.

Um aus einem Gnomon eine Sonnenuhr werden zu lassen, eine Sonnenuhr ist im Grunde ein erweiterter Gnomon, fehlt noch die Fläche, wo der Schatten entlanglaufen kann. Auf der Fläche kann man die Schattenstände in Bezug auf Datum und Zeit eintragen, also das Zifferblatt. Man unterscheidet Sonnenuhren nach ihrer Ausrichtung des Ziffernblatts. Die erste Unterteilung ist in Horizontal-, Vertikal-, oder Äquatorialsonnenuhren. Bei einer Horizontalsonnenuhr liegt das Ziffernblatt logischerweise auf der Horizontalen des Aufstellungsort. Besonders bei sehr großen Uhren wählt man diese Art der Sonnenuhr. Bei der Vertikalsonnenuhr ist das Ziffernblatt senkrecht zur Horizontalen gerichtet und findet man oft an z.B. alte Stadttürme oder Hauswände. Am einfachsten wäre es das Ziffernblatt oder die Gebäudewand in die Ost-West-Richtung auszurichten, da man sonst ein asymmetrisches, also nicht-lineares Ziffernblatt besorgen müsste. Das wären übrigens dann die Asymmetrischen Vertikalsonnenuhren. Die dritte Variante findet man häufig in eher kleineren Ausgaben, nämlich die Äquatorialsonnenuhr. Hier gibt es auch zwei verschiedene Ausführungen. Einmal der Typ, der äquatorparallel das Ziffernblatt hat und der zweite Typ, der erdachsenparallel das Zifferblatt hat. Dabei ist die äquatorparallele Sonnenuhr parallel zum Himmelsäquator und der zweite Typ parallel mit dem Himmelsnord, bzw. -südpol. Bei beiden Fällen muss man die eigene geografische Breite berücksichtigen, beim zweiten Typ ist das Ziffernblatt um den Winkel der geogr. Breite gegen der Horizontebene geneigt und beim ersten Typ um den Komplementärwinkel, also der Kehrwert des Winkels der geogr. Breite.

Sonnenuhren zeigen wie oben bereits angedeutet, wenn man das Zifferblatt und der Schattenwerfer richtig anbringt, bzw. nach Norden ausrichtet, die WOZ an, die Wahre Ortssonnenzeit an. Außer sie ist extra schon auf MEZ für eine bestimmte geografische Länge genormt. Um daraus z.B. MEZ oder MESZ zu erhalten, muss man die geografische Länge berücksichtigen. So ist die MEZ z.B. sozusagen genormt nach der WOZ für 15° Ost und die MESZ nach 30° Ost. 15° Langendifferenz ist eine Stunde, da (360° (Vollkreis) / 24 h = 15°). Eine Minute wäre (360° / 1 440 min = 0,25° = 15′) und eine Sekunde (360° / 86 400 s = 0,25′ = 15″). Beispiel: Du lebst auf einer geogr. Länge von 8°37′ und wir haben aktuell Sommerzeit (MESZ, Mitteleuropäische Sommerzeit) und deine Sonnenuhr zeigt eine WOZ von 12:40 an. Dann bist du (30° – 8°37′ = 21°23′) von dieser genormten geogr. Länge entfernt. Das macht einen Zeitversatz zur gesetzlichen MESZ von (21°23′ / 360° = 0,059 398… → 0,059 398 × 24 h = 1_h25_min32_sec) was bedeutet, dass es zwar 12:40 WOZ ist, aber nach MESZ haben wir (12:40 + 1:25:32 = 14:05:32) schon nach 14:00.

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Quellen:
Kompendium der Astronomie, Hans-Ulrich Keller, 2019, Kosmos, 978-3-440-16276-7, S. 12-14.
http://www.swetzel.ch/sonnenuhren/mtsu/mtsu.pdf
https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenuhr
https://de.wikipedia.org/wiki/Gnomon
https://de.wikipedia.org/wiki/Gnomonik

Die Mondphasen

Auch auffallend ist, dass er in Monatszyklen Phasen hat. Monat ist als Wort dem Mond verwandt und bedeutet aus dem althochdeutschen soviel wie Mondwechsel. Jeden Monat gibt es Vollmond und Neumond. Dazwischen sieht der Mond aus wie eine Sichel. Durch das kugelhafte Aussehen und die ständige Bewegung um die Erde wird der Mond von der Sonne angestrahlt. Da er in fast einem Monat um sich selbst dreht (rotiert), sieht man alle 29 Tage einen Vollmond. (Diese deutliche Differenz kommt von der Bewegung des Erde-Mond-Systems um die Sonne, dadurch ist auch bei uns ein Tag mit 24 Stunden ein Tag zur Sonne ausgerichtet, aber z.B. vom Aufgang des Frühlingspunkts bis zum nächsten Aufgang sind es 4 Minuten etwa kürzer.)

Es ist so, dass der Mond immer von der Sonne angestrahlt wird und je nachdem wie der Winkel zwischen Erde und Sonne auf dem Mond ist, sehen wir dann die entsprechende Mondphase.

Umlaufbahn

Seine Umlaufbahn

Die Bahn des Mondes, auch Mondbahn, ist annähernd kreisförmig. Sie ist leicht gewunden und hat eine Exzentrizität von e = 0,0549. Er bewegt sich in einer Entfernung von a = 384’403,8 km. Mit Lichtgeschwindigkeit sind das 384’403,8 km / 299’792,458 km/s = 1,28223… s. Das heißt, dass Licht von der Erde zum Mond benötigt fast 1,3 Sekunden. Wobei Licht ausgesprochen schnell ist. Zum Vergleich: Geostationäre Satelliten bewegen sich auf einer Höhe von etwa 35’788 km. Sie bewegen sich in 24h um die Erde. Dabei sind sie für einen Beobachter auf der Erde still stehend.

Scheinbare Umlaufbahn, aber je nachdem wo der Mond steht, also je nachdem wie der Winkel beim Mond von Erde und Sonne ist, so sieht man dann auch einen Voll-/Neumond oder Sicheln.

Auch heißt das, dass der Vollmond gegenüber der Sonne steht. Wenn die Sonne untergeht, geht der Vollmond auf. Eine Woche später, bei abnehmenden Halbmond, steht der Mond also dann am höchsten Punkt, hoch im Süden, während gerade die Sonne aufgeht. Der Mond bewegt sich von Westen nach Osten. Merke:

• Neumond: Der Mond steht in der Nähe der Sonne und lässt sich in diesen Tagen nicht/schlecht beobachten.
• Zunehmender Mond: Der Mond geht langsam später als die Sonne auf und ist je nach genauer Phase am frühen Abend/erste Nachthälfte sichtbar.
• Vollmond: Der Mond steht der Sonne gegenüber und ist die komplette Nacht sichtbar, nicht am Tag sichtbar
• Abnehmender Mond: Der Mond geht nun früher als die Sonne auf und ist dementsprechend in der zweiten Nachthälfte/morgens/vormittags sichtbar.

tidal-locked

Der Mond bewegt sich innerhalb von etwa 27 ⅓ Tagen um die Erde. In der Frühzeit des Erde und Mondsystems, als der Mond noch heißer und vermutlich flüssig und der Erde näher war, bremsten die Gezeitenkräfte den Mond ab, das ist ein fortlaufendes Ereignis und die Erde bremst den Mond immer noch ab.
Aktuell ist es so, dass die Rotation des Mondes mit der Umlaufszeit übereinstimmt. Das ergibt eine Spin/Orbitresonanz von 1:1. Daher kommt es, dass wir immer dieselbe Seite des Mondes sehen, da er sich ja in derselben Zeit genau einmal dreht.

Warum heißt das “tidal-locked”? Weil durch die Gezeiten und dazu kommen wir nochmal, die Energie der Rotation der Erde hauptsächlich auf die Umlaufbahn des Mondes übertragen wird. Dadurch verliert die Erde an Drehimpuls und das mit 23µs/y (d.h. rotiert langsamer) und die Umlaufbahn des Mondes vergrößert sich mit etwa 3,8cm/y.

Libration

Der Mond bewegt sich durch die geringe Exzentrizität von e = 0,0549 mal schneller und langsamer, dadurch entsteht ein Pendeln, denn man sieht somit etwas mehr der beiden Seiten dorthin wo der Mond sich gerade hin pendelt. Wegen der Libration und der Parallaxe (das ist hier die Beobachtung des Mondes von verschiedenen Punkten auf der Erde) sieht man somit 59% der Mondoberfläche (aber durch die Libration eben nicht gleichzeitig).

Eine zusammengesetzte Animation: https://de.wikipedia.org/wiki/Mond#/media/Datei:Lunar_libration_with_phase2.gif

Im Moment habe ich leider nicht ganz so viel Zeit. Die kommende Woche ist ganz in Ordnung, aber in den darauffolgenden zwei drei Wochen werde ich ebenfalls wenig Zeit haben. Grund ist ua. Ein Vortrag demnächst. Da wird dann hier der Mond als Beitrag kommen, die Sonne (überarbeitet) und eine Art Sammlung aus Mond, Sonne und Gezeiten, auch wird der Mars-und-Landungs-Beitrag ebenso kommen. Zuvor veröffentliche ich Phobos und Deimos. Meine UFO-Zusammenarbeit kommt auf unbestimmter Zeit.

(lat.) Scorpius ist ein schönes, aber für unsere Breiten sehr tiefliegendes Sommersternbild. Somit kann es nur schwierig von uns aus eingesehen werden. Es ist nah an der Milchstraße und nah an dem Schützen (lat.) Sagittarius und dementsprechend nah an dem Zentrum der Milchstraße. Im Skorpion befinden sich einige Schöne Nebel und die werde ich nun aufzählen.

M7, ein offener Sternhaufen, der eine Helligkeit von 3,5 _mag aufweist. In seiner Pracht steht er in keiner Weise nach. Er ist in südlicheren Lagen bereits mit dem bloßen Auge sichtbar. Nach der Trumpler-Klassifikation I,3,m. Auch wird er als Ptolemäus’ Sternhaufen bezeichnet, da er bereits von ihm in der Antike (ca. 130 n. Chr.) entdeckt wurde.

Oder auch um Antares rum ist es schön. In der räumlichen Nähe bei Antares findet sich ein Emissionsnebel, der Antares-Nebel. Auch dabei, der Kugelsternhaufen M 4 mit seinen alten roten Sternen. Die Schere des Skorpion besteht aus Graffias, auch Akrab, Dschubba, Pi und Rho. Antares selbst ist ein intensiver roter funkelnder Roter Überriese mit etwa 12 ½ Sonnenmassen. Er hat noch einen mittelgroßen B-Stern mit geschätzt 10 Sonnenmassen als Begleiter.

Durch die Milchstraße gezogen hat das Sternbild wunderschöne Regionen und ist ein Ausflug durchs mittelgroße/große Teleskop wert.

Das gab es noch niemals zuvor: Tausende von Laternen, Werbereklamen aus Neonschilder oder mittlerweile mit LEDs. Auch in den Werken, dort wo Schicht gearbeitet wird oder dort wo man das Licht irgendwie benötigt. Autolichter zu Millionenst, das Licht, egal ob gewollt oder nicht, wird nach oben, in die Atmosphäre und in den Nachthimmel abgestrahlt. Das Licht wird dann abermals in der Luft von Staubpartikeln oder Wassertröpfchen hin und her reflektiert. Das Licht wird dann in der Atmosphäre auch gebrochen und gestreut. So wird also die Luft aufgehellt.

So kommt es, dass man über Städte kaum Sterne erkennen kann. Wenn man sich dann von der Stadt entfernt, nimmt man eine deutliche, aber diffuse Lichtglocke war, am Himmel, über den Horizont ein Fleck der deutlich aufgehellt ist. Wegen diesem diffusen, zerstreuten Licht, nennt es auch Lichtsmog.

In der Astronomie stört nicht nur die zunehmende Lichtverschmutzung, welche seit dem es elektrisches Licht gibt begonnen hat, sondern auch Menschen mit Laserpointer die damit herumfuchteln, Discos, welche den Himmel mit Licht anstrahlen oder Autos, welche ihre Lichter noch nach Kilometern Entfernung blenden oder stark auffallen und Messungen verfälschen können.

Heutzutage sind 80% der Weltbevölkerung betroffen. In den Industrie Hochburgen, die Nationen von Europa und in der USA sind es 99%. In der städtischen Bevölkerung hat ein Großteil womöglich noch nie das Band der Milchstraße gesehen. Das Wachstum davon ist in den Staaten, in der am meisten stark die Digitalisierung voranschreitet, am stärksten. In Japan liegt der Zuwachs zum Beispiel bei 12%. Sehr deutlich wird es in Berlin. In den letzten 150 Jahren ist die Qualität des Nachthimmels um das zehnfache an klaren Tagen und um das tausendfache an wolkenverhangenen Tagen gesunken.
Aber nicht nur Menschen und die Umgebung sind betroffen, auch die Tiere. Sie fühlen sich oft von Licht angezogen, z.B. viele Insekten. Das falsche Licht verwirrt die meisten Tiere und führt sie in die Irre. Auch beeinflusst das künstliche Licht die Schlafrhythmen und stört sie.

Die Lichtverschmutzung vermindern kann man das z.B. wenn man Licht verwendet, welches ausschließlich nur nach unten abstrahlt und auf Licht, welches auch nach oben oder seitwärts hin abstrahlt. Auch Licht zur Dekoration und Werbung vermeidet und bei niedrigen Menschenaufkommen, also kurz vor bis einige Stunden nach Mitternacht abschaltet.
2007 scheiterte ein Gesetz, welches von einer Idee von einer Petition aufgegriffen wurde, im deutschen Bundestag die Lichtverschmutzung zu kontrollieren und eindämmen. Es scheiterte an CDU/CSU, SPD und Linke-Politiker.

Deshalb stehen heute die größten Observatorien weit weg von störenden Licht und Flugzeuge müssen ebenfalls um diese Observatorien herum fliegen. Dort in der Nähe ist störendes Licht ebenfalls untersagt.

Schließlich noch nette Bilder.