Es ist ein weit verbreitetes Missverständnis, dass das Phänomen einer totalen Sonnenfinsternis selten vorkommt. Ganz im Gegenteil. Ungefähr alle 18 Monate (im Durchschnitt) ist eine totale Sonnenfinsternis von einem Ort auf der Erdoberfläche aus sichtbar. Das sind zwei Summen für alle drei Jahre.
Aber wie oft ist eine totale Sonnenfinsternis von einem bestimmten Ort auf der Erde aus sichtbar? Das ist eine ganz andere Geschichte.,
Schattige Details der Sonnenfinsternis
Im Durchschnitt beträgt die Länge des Mondschattens bei Neumond 373.530 km und die Entfernung des Mondes zur Erdoberfläche durchschnittlich 378.030 km., Dies bedeutet, dass, wenn der Mond direkt vor der Sonne geht, es die Mondscheibe erscheint etwas kleiner als die Scheibe der Sonne, und Skywatchers werden Zeuge, was als ringförmige Sonnenfinsternis bekannt ist, mit einem schillernden Ring von Sonnenlicht noch sichtbar um die Silhouette des Mondes.
Natürlich treten totale Sonnenfinsternisse auf, weil die Entfernung des Neumonds aufgrund der elliptischen Umlaufbahn des Mondes zwischen 217,730 Meilen (350,400 km) und 247,930 Meilen (399,000 km) von der Erdoberfläche variieren kann.,
Kehren wir nun zu unserer ursprünglichen Frage zurück: Wie oft kann eine totale Sonnenfinsternis von einem bestimmten Punkt auf der Erdoberfläche aus gesehen werden?
Die Wissenschaft der Vorhersage
Die Vorhersage der Details einer Sonnenfinsternis erfordert nicht nur eine ziemlich gute Vorstellung von den Bewegungen von Sonne und Mond, sondern auch eine genaue Entfernung zum Mond und genaue geografische Koordinaten. Nach der Arbeit von Claudius Ptolemäus (ca.,150) und Diagramme der verfinsterten Sonne wurden in mittelalterlichen Manuskripten und in den ersten Büchern über Astronomie gefunden.
Da die Entfernung zum Mond variiert, unterscheidet sich die Breite des Pfades der Gesamtheit von einer Sonnenfinsternis zur anderen. Diese Breite ändert sich sogar während einer einzelnen Sonnenfinsternis, da verschiedene Teile der Erde in unterschiedlichen Abständen vom Mond liegen und auch aufgrund geometrischer Effekte, wenn der Schatten in einem schrägen Winkel auf die Erdoberfläche fällt.,
Bei der Berechnung einer Sonnenfinsternis besteht einer der ersten Schritte darin, die Beziehung des Schattens zur „Grundebene“ zu bestimmen, die durch den Erdmittelpunkt verläuft und senkrecht zur Mond-Sonne-Linie verläuft. Der Weg der Schattenachse über diese Ebene ist praktisch eine gerade Linie. Aus dieser speziellen Geometrie muss der Schnittpunkt des dunklen Schattenkegels des Mondes mit dem rotierenden Sphäroid unserer Erde mit langwierigen Verfahren in der Trigonometrie herausgearbeitet werden., Gelinde gesagt, diese Faktoren können die Berechnungen ziemlich kompliziert machen (obwohl die heutigen Hochgeschwindigkeits-PCs die Zahlen mühelos knacken können, was die Aufgabe viel einfacher macht).
In ihrem klassischen Lehrbuch „Astronomy“ (Boston, 1926) stellten die Autoren H. N. Russell, R. S. Dugan und J. Q. Stewart fest, dass:
„Da die Spur einer Sonnenfinsternis ein sehr schmaler Weg über die Erdoberfläche ist und nur 60 oder 70 Meilen breit ist, stellen wir fest, dass auf lange Sicht eine totale Sonnenfinsternis an einer bestimmten Station nur einmal in etwa 360 Jahren stattfindet.,“
In jüngerer Zeit hat Jean Meeus aus Belgien, dessen besonderes Interesse die sphärische und mathematische Astronomie ist, diese Zahl statistisch auf einem HP-85-Mikrocomputer neu berechnet und festgestellt, dass die mittlere Frequenz für eine totale Sonnenfinsternis für einen bestimmten Punkt auf der Erdoberfläche einmal in 375 Jahren liegt. Ein Wert, der sehr nahe an der Zahl liegt, zu der Russell, Dugan und Stewart gekommen sind.
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Ohne diese Berechnungen zurückzuverfolgen, gibt es vielleicht eine andere Möglichkeit, die Gültigkeit dieser Antworten zu überprüfen., In der folgenden Tabelle ist eine Auflistung von 25 Städten. Dreiundzwanzig sind in Nordamerika, plus zwei andere: Honolulu, auf der hawaiianischen Insel Oahu, und Hamilton, die Hauptstadt von Bermuda. Mit zwei Computerprogrammen, die entwickelt wurden, um durch die Jahrhunderte nach Finsternissen zu suchen, suchte ich zuerst nach dem Datum der letzten totalen Sonnenfinsternis, die von jeder Stadt aus sichtbar war, und suchte dann nach dem Datum, an dem die nächste totale Sonnenfinsternis für diese Stadt stattfinden würde.
Es sollte jedoch zunächst betont werden, dass die Wartezeit von fast vier Jahrhunderten lediglich ein statistischer Durchschnitt ist., In der Tat können die Pfade verschiedener Finsternisse über einen viel kürzeren Zeitraum manchmal über einen bestimmten Ort verlaufen, so dass das Warten in einigen Fällen überhaupt nicht so lang ist. Tatsächlich erlebte ein 40 Meilen langer Abschnitt der Atlantikküste Angolas nördlich von Lobito am 21. 4, 2002, nach weniger als 18 Monaten!
Wie Meeus kürzlich entdeckte, sehen einige Flecken auf der Erdoberfläche 36 Jahrhunderte lang möglicherweise keine totale Sonnenfinsternis („… obwohl dies äußerst selten sein muss“, bemerkt er).,
Wie nahe würden wir auf unserer Liste von 25 ausgewählten Städten an der berechneten mittleren Häufigkeit von fast 400 Jahren zwischen totalen Finsternissen kommen?
Hier ist die Liste:
Ein einzelnes Sternchen (*) bezeichnet, dass entweder die nördliche oder südliche Grenze des Umbralschattens des Mondes nur eine bestimmte Stadt beweidet; Nur ein Teil dieser Metropolregion wird eine totale Sonnenfinsternis sehen, während der andere Teil eine partielle Sonnenfinsternis sieht. Ein doppeltes Sternchen ( * * ) gibt ein Datum an, an dem der inzwischen nicht mehr existierende julianische Kalender in Kraft war.,
Die durchschnittliche Anzahl der Jahre zwischen den Finsternissen betrug fast 534 Jahre. In Anbetracht unserer relativ kleinen Umfrage unter 25 Städten liegt dies ziemlich nahe an der einstigen Fast-Vier-Jahrhundert-Regel.
Eine verpfuschte Gelegenheit
Alle von uns, die Sonnenfinsternisse genießen, sollten jenen Astronomen zu verdanken sein, die Pionierarbeit bei diesen umfangreichen Berechnungen geleistet haben.sonst würden wir nicht genau wissen, wo wir uns für das große Ereignis positionieren sollen., Der preußische Astronom Friedrich Bessel führte 1824 eine Gruppe mathematischer Formeln ein (jetzt „Besselsche Elemente“ genannt), die die Berechnung der Position von Sonne, Mond und Erde stark vereinfachten.
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Es ist schade, dass Bessel-Verfahren nicht zur Verfügung standen in den späten 18th Jahrhundert, als Samuel Williams, professor an der Harvard University, führte eine expedition in Penobscot Bay, Maine, zu beobachten, die totale Sonnenfinsternis vom Okt. 27, 1780., Wie sich herausstellte, fand diese Sonnenfinsternis während des Unabhängigkeitskrieges statt und Penobscot Bay lag hinter feindlichen Linien. Glücklicherweise gewährten die Briten der Expedition eine sichere Passage unter Berufung auf das Interesse der Wissenschaft an politischen Unterschieden.
Und doch war am Ende alles umsonst.,
Williams machte anscheinend einen fatalen Fehler in seinen Berechnungen (oder benutzte eine schlechte Karte) und positionierte seine Männer versehentlich in Islesboro — außerhalb des Pfades der Totalität — wahrscheinlich mit schwerem Herzen, als der abnehmende Halbmond des Sonnenlichts vollständig um den dunklen Rand des Mondes rutschte und sich zu verdicken begann!
WARNUNG: Schauen Sie während einer Sonnenfinsternis niemals mit einem Teleskop oder Ihrem bloßen Auge direkt auf die Sonne; Es kann zu schweren Augenschäden kommen. (Wissenschaftler verwenden spezielle Filter, um die Sonne sicher zu sehen.,)
Anmerkung des Herausgebers: Wenn Sie ein erstaunliches Bild der totalen Sonnenfinsternis vom 2. Juli 2019 machen, können Sie Fotos, Kommentare sowie Ihren Namen und Standort an den Chefredakteur Tariq Malik unter senden [email protected].
Joe Rao ist Dozent und Gastdozent am New Yorker Hayden Planetarium. Er schreibt über Astronomie für „Natural History magazine“, „the Farmer‘ s Almanac und andere Publikationen, und er ist auch ein on-camera-Meteorologe für News 12 Westchester, New York Folgen Sie uns auf @Spacedotcom, Facebook und Google+. Originalartikel über Space.com.,