Mondbahn

Der Mond und seine Umlaufbahn um die Erde

Aus der Kategorie Physikalisches | Geschrieben von: Andy Langzettel, 2022

Einmal (in seltenen Fällen auch zweimal) im Monat können wir den aufgehenden Vollmond am Abendhimmel erblicken und uns an diesem erfreuen. Doch hinter dieser Regelmäßigkeit liegen komplexe himmelsmechanischen Vorgänge.

In der Menschheitsgeschichte war der Mond schon immer ein treuer Begleiter für Erde und Mensch. Doch erst seit Johannes Kepler weiß man, dass sich alle Himmelskörper im Sonnensystem auf elliptischen Kreisbahnen bewegen, wie auch unser Mond. Doch diese elliptischen Umlaufbahnen sind nicht statisch, wie man meinen könnte, sondern unterliegen dem ständigen Einfluss der Anziehungskraft anderer Himmelsköper, was dessen Veranschaulichung und Berechnung relativ komplex macht.

Zur besseren Veranschaulichung und gedanklicher Vorstellung der Mondumlaufbahn möchte ich Sie einladen, mich Stück für Stück zu durch ihre relevantesten Eigenschaften zu begleiten.

Stellen Sie sich vor, Sie befinden sich in einem Raumschiff weit über der Erde und schauen auf den Nordpol herab. Wenn die Umlaufbahn des Mondes sichtbar wäre, würden Sie auf den ersten Blick einen fast perfekten Kreis sehen. Doch der Anblick trügt, denn die Umlaufbahn ist in Wirklichkeit eine Ellipse. Die linke und rechte Seite der Mondumlaufbahn ist etwas breiter als die Obere und Untere. Der Abstand vom Erdmittelpunkt bis zur linken oder rechten Seite der Mondumlaufbahn beträgt ca. 404.694 km, während es vom Erdmittelpunkt bis zur oberen oder unteren Seite der Mondumlaufbahn lediglich ca. 362.102 km sind. Die Abweichung zu einem Kreis ergibt somit rund 10,5%.

Die Umlaufbahn des Mondes
MondorbitNASA's Scientific Visualization Studio

Die Umlaufbahn des Mondes beschreibt eine Ellipse mit einer Länge von 2.407.100 km

Wenn Sie 27 Tage, 7 Stunden und 12 Minuten an Ihrer Position über der Erde verharren, können Sie sehen, wie sich der Mond in dieser Zeit genau einmal entgegen dem Uhrzeigersinn um die Erde bewegt und wieder seinen Ausgangspunkt erreicht hat. Der Mond hat in dieser Zeit mit einer Geschwindigkeit von 3.673 km/h eine Stecke von rund 2.407.100 km zurückgelegt.

Von Ihrer jetzigen Position aus können Sie jedoch nicht sehen, ob sich die Mondumlaufbahn auf derselben Ebene wie die Erdbahn befindet. Um dies zu überprüfen, steuern Sie das Raumschiff genau über den Äquator der Erde jedoch mit einem Abstand, der größer als der Radius der Mondumlaufbahn ist, sodass Sie Erde und Mond von Ihrer neuen Position aus gleichzeitig sehen können.

Sie haben mit Ihrer Ankunft einen guten Zeitpunkt erwischt, denn der Mond befindet sich tatsächlich nicht auf derselben Ebene wie die Erde. Seine Ebene ist um 5,2 ° zur Ebene der Erde (auch Ekliptikebene genannt) geneigt und befindet sich somit im Laufe eines Monats zu gleichen Teilen einmal oberhalb und einmal unterhalb der Ekliptikebene.

Aber auch die Ebene des Mondes ist nicht fest an die Erde gebunden, sondern dreht sich mit 19,3 ° pro Jahr, ähnlich wie eine heruntergefallene Münze, im Uhrzeigersinn um die Erde.

Die Mondebene
MondebeneVon User:W!B: based on an image created by Urhixidur: Image:Orbit.png - Image:Orbit.svg, CC BY-SA 2.5

Die Mondebene ist um 5,2 ° zur Ekliptikebene der Erde geneigt.

Ohne diese Neigung wären zwei besondere Ereignisse vielleicht gar nicht mehr so selten, wie es gegenwärtig der Fall ist. Zum einen, würde genau einmal im Monat, wenn der Mond zwischen Sonne und Erde steht (zu Neumond) und der Schatten des Mondes auf die Erde fällt, eine Sonnenfinsternis entstehen. Zum anderen würde einmal im Monat, wenn die Erde zwischen Sonne und Mond steht (zu Vollmond) und der Schatten der Erde auf den Mond fällt, eine Mondfinsternis entstehen. Aufgrund eben dieser Neigung von 5,2 ° steht der Neu- oder Vollmond an einer Position seiner Umlaufbahn, die bewirkt, dass die von Mond und Erde geworfenen Schatten jeweils Erde und Mond verfehlen und somit keine Finsternis entstehen kann.

Damit eine Sonnen- oder Mondfinsternis tatsächlich stattfinden kann, gibt es auf der Umlaufbahn des Mondes zwei relevante Punkte die auch Knoten genannt werden. Der Punkt, an dem die Mondumlaufbahn die Ebene der Erde von unten nach oben kreuz heißt „aufsteigender Knoten“ und der Punkt, an dem die Mondbahn die Ebene der Erde von oben nach unten kreuzt, wird als „absteigender Knoten“ bezeichnet. Befindet sich der Mond zu Voll- oder Neumond in der Nähe dieser Knoten findet eine Mond- oder Sonnenfinsternis statt.

Nun haben Sie das Geheimnis entschlüsselt und begeben sich auch die Rückreise zur Erde. Ihr Raumschiff landet wieder sicher und Sie steigen voller neuer Erkenntnisse aus. Sie sehen den gerade aufgehenden Vollmond am Horizont und erfreuen sich über diesen wundervollen Anblick, der jeden in seinen Bann zieht. Nur wissen Sie nun auch, wie komplex die Mondumlaufbahn ist und welch Glück Sie haben, dieses Phänomen in diesem Augenblick bestaunen zu dürfen.

Eine maßstabsgetreue Darstellung von Sonne, Erde und Mond finden Sie hier.