Partielle Sonnenfinsternis 20.03.2015, Teil 4

Die Sonnenfinsternis vom 20.03. war sehr ergiebig. Mit einer Filterfolie vor einem 10/1000er Spiegeltele wurde dokumentiert, wie sich der Mond über die Sonne schob, vgl. Teil 1. Eine genauere Betrachtung u.a. des Mondrandes erfolgte in Teil 2. Der Verlauf der Tageslichthelligkeit wurde in Teil 3 betrachtet. Abschließend möchte ich noch den Schatten betrachten, den die verfinsterte Sonne warf.

Es gibt ein Phänomen während Sonnenfinsternisse, das ich bereits während der erfolgreichen totalen Sonnenfinsternis 2006 beobachtet und damals noch auf chemischem Film dokumentiert habe. Dieses Phänomen betrifft den Schatten, den die teilverfinsterte Sonne wirft. Am vergangenen Freitag war ich dann überrascht, es erneut zu sehen. Damit hatte ich nicht gerechnet.

Die Beobachtung

Betrachten wir den Schatten des Balkongeländers auf dem Höhepunkt der Verfinsterung:

Der linke Rand des Schattens ist im Vergleich zum rechten Rand viel schärfer, viel härter begrenzt. Während links der Übergang in den Schatten auf wenigen Millimetern geschieht, ist der rechte Schattenrand weich. Der Verlauf von Licht zu Schatten findet über ein Vielfaches im Vergleich zum linken Rand statt.

Betrachten wir den Schatten dieses Teils des Balkongeländers eine Stunde später. Es ergab sich folgendes Bild:
Nun sind beide Schattenränder sehr diffus und erstrecken sich über viele Millimeter. Die Übergänge von Licht zu Schatten gleichen sich nun.

Die Erklärung

Das Rohr des Balkongeländers, das diesen Schatten warf, verläuft waagrecht. Zum Zeitpunkt des Maximums sah die verfinsterte Sonne wie nebenstehend abgebildet aus. Das Bild entstand durch das Spezialteleskope PST mit einer Digitalkamera, die ich hinter das Okular hielt. Die Sonne als Lichtspender ist nun eine Sichel, wobei die Sichelenden am Himmel oben in Richtung Zenit standen. Der unbedeckte Teil der Sonne stand unten. Dieser Teil ist kräftig hell, während die verfinsterte Sonne in Richtung der Sichelenden immer weniger Licht aussendet.

Wie erklärt das nun die unterschiedlichen Schatten?

Ein Versuch, das zu veranschaulichen, ist folgende Grafik, die auf Anregung von Stefan Schuchhardt entstand:

In beiden Teilen der Grafik ist links in Orange die Sonne symbolisiert. Der schraffiert gefüllte Kreis in der Mitte ist das Rohr des Balkongeländers. Die senkrechte Linke rechts stellt die Balkonfliese dar. Die Zahlenangaben stehen für die Helligkeit, die ein Teil der Sonne aussendet.

Oben ist der Normalfall gezeigt. Von jedem “Ende” der Sonne geht jeweils ein Lichtstrahl am Rohr vorbei. Es entsteht auf der Fliese von oben nach unten ein Halbschatten, in dem die Helligkeit von 2 nach 1 abnimmt. Dann kommt der Kernschatten, in den gar kein Sonnenlicht gelangen kann. Dem folgt wieder ein Halbschatten, in dem die summierte Helligkeit von 1 nach  2 zunimmt.

Im unteren Teil ist nun der Fall im Maximum gezeigt. Die Sichelspitzen der Sonne schaffen es auch zusammen nur auf eine Helligkeit von 0,2, während das andere “normale” Ende bei 1 liegt. Nun ergibt sich auf der Wand wieder oben ein Halbschatten  mit einer Helligkeitsabnahme zum Kernschatten hin. Dieser Halbschatten gewinnt aber nach unten hin kaum an Helligkeit, denn es kommen ja nur die wenig Helligkeit abgebenden Sichelspitzen hinzu. Daher ist der untere Halbschatten für das Auge kein Verlauf und der Übergang aus dem Kernschatten heraus sehr hart. Daher ist im Bild des Schattens bei Maximum der linke Schattenrand hart und der rechte weich.

Der Beobachtungsaufbau

Nebenstehend noch ein Bild meiner Beobachtungsausrüstung. Auf einem einfachen aber robusten Fotostativ sieht eine Star Adventurer, die über ein USB-Netzteil mit Strom versorgt wird und gemütlich nachführt. Wahlweise wurde das Spiegeltele oder das PST (oberhalb der Steckdosenleiste zu sehen) aufgesetzt. Der Laptop stand im Schatten und immer bereit.