Sind totale Sonnenfinsternisse im Sommer häufiger?

totale Sonnenfinsternis

1.) die Mondschatten bei Sonnenfinsternissen

Schatten bei totaler Sonnenfinsternis

Bild 1

Bild 1 zeigt die Schatten der totalen Sonnenfinsternis vom 8. April 2024 in Mexiko. Der Schattenkegel A wird Umbra oder Kernschatten genannt und trifft die Erdoberfläche in einem kleinen Kreis. Dort kann überall Totalität beobachtet werden. Ein weitaus größerer Ring von Schatten B mit der Bezeichnung Penumbra oder Halbschatten zeigt den Bereich auf der Erdoberfläche an, bei dem noch eine Teilverfinsterung der Sonne zu sehen ist.
Schatten bei ringförmiger Sonnenfinsternis

Bild 2

Bild 2 zeigt die ringförmige Sonnenfinsternis am 2. Oktober 2024 über der Osterinsel. Dabei gibt es einen weiteren Schattenbereich C mit der Bezeichnung Antumbra oder Ringschatten, der auch bei der totalen Sonnenfinsternis existiert, aber in die Erde eingetaucht und daher nicht sichtbar ist.

2.) die Bedingungen für totale Sonnenfinsternisse

Es gibt 3 Bedingungen für eine von der Erdoberfläche beobachtbare totale Sonnenfinsternis:

3.) Berechnung der Größe der Mondschatten

Grafik der Schattenentstehung

Bild 5

Im Bild 5 ist schematisch der Schattenwurf des Mondes auf die Erde gezeigt. Die Erde ist gleich zweimal an unterschiedlichen Positionen vorhanden: in Bildmitte bei einer totalen Sonnenfinsternis und rechts bei einer ringförmigen Sonnenfinsternis. Alle Abmessungen sind nicht maßstäblich sondern so gewählt, dass die Radien der Schatten deutlich erkennbar sind. Die Bezeichnungen sind: $$ r_s=\text{Radius der Sonne}\\ r_m=\text{Radius des Mondes}\\ r_e=\text{Radius der Erde}\\ r_k=\text{Radius des Kernschattens (rot)}\\ r_r=\text{Radius des Ringschattens (rot)}\\ r_h=\text{Radius des Halbschattens (orange)}\\ d_s=\text{Distanz zwischen Erdoberfläche und Sonnenmittelpunkt}\\ d_m=\text{Distanz zwischen Erdoberfläche und Mondmittelpunkt} $$ Mit einfachen geometrischen Mitteln, z.B. Ähnlichkeit von Dreiecken oder Strahlensatz, kann man zu folgenden Berechnungen kommen: $$ \rand{r_k=\frac{r_m\cdot d_s-r_s\cdot d_m}{d_s-d_m}≈r_m-r_s\cdot\frac{d_m}{d_s}} $$ und $$ \rand{r_h=\frac{r_m\cdot d_s+r_s\cdot d_m}{d_s-d_m}≈r_m+r_s\cdot\frac{d_m}{d_s}} $$ Wird $r_k$ negativ so nimmt man stattdessen $$ \rand{r_r=-r_k} $$ Für die totale Sonnenfinsternis in Bild 1 berechnen sich die Schattenradien wie folgt: $$ JD=2460409,2621=\text{Mo 8. Apr. 2024⠀18:17}\\ Magnitude=1,0568\\ Gamma=0,3426\\ r_s=696342\text{ km}\\ r_m=1737,4\text{ km}\\ d_s=149823049\text{ km}\\ d_m=353735\text{ km}\\ \rand{r_k=93,324\text{ km}}\\ \rand{r_h=3381,476\text{ km}} $$ Für die ringförmige Sonnenfinsternis in Bild 2 berechnen sich die Schattenradien wie folgt: $$ JD=2460586,2838=\text{Mi 2. Okt. 2024⠀18:48}\\ Magnitude=0,9327\\ Gamma=-0,3517\\ r_s=696342\text{ km}\\ r_m=1737,4\text{ km}\\ d_s=149705775\text{ km}\\ d_m=400473\text{ km}\\ r_k=-125,360\text{ km}\\ \text{also }\rand{r_r=125,360\text{ km}}\\ \rand{r_h=3627,901\text{ km}} $$ Die Werte für $r_k$ und $r_r$ sind ein Maß für die Dauer der Totalität bzw. Ringform. Für die Breite des Finsternisstreifens muss eine Korrektur für die Verformung des Schattens auf der gekrümmten Erdoberfläche vorgenommen werden. Der Kreis wird dann näherungsweise zur Ellipse mit einer großen Halbachse in Nord-Süd-Richtung. Dazu multipliziert man $r_k$ und $r_r$ mit dem Faktor $\sqrt{\frac1{1-\gamma^2}}$.

Die Radien von Sonne, Mond und Erde können auch im Weiteren als konstant angenommen werden, hingegen ändern sich die Abstände von Sonne und Mond zur Erde dauernd. Dafür gibt es auch komplizierte Berechnungsformeln, die im Anhang gelistet sind.

4.) die Jahreszeiten und ihre Veränderlichkeit

Da nach den totalen Sonnenfinsternissen im Sommer gefragt wurde, muss zunächst geklärt werden welcher Zeitraum des Jahres gemeint ist. Sinnvoll ist das Sommerhalbjahr von der Frühlings-Tagundnachtgleiche bis zur Herbst-Tagundnachtgleiche, also etwa der Zeitraum, der bei uns mit Sommerzeit belegt wird. Für das Jahr 2024 ergeben sich in Tabelle 1 folgende Daten:

Ereignisse des Jahres 2024Datum und ZeitJulianisches
Datum
JahresbeginnMo 1. Jan. 2024⠀00:002460310,5000
Frühlingsanfang (Tagundnachtgleiche)Mi 20. Mrz. 2024⠀02:572460389,6231
Sommeranfang (Som­mer­son­nen­wen­de)Do 20. Jun. 2024⠀20:412460482,3625
Herbstanfang (Tagundnachtgleiche)So 22. Sep. 2024⠀12:352460576,0248
Winteranfang (Winter­son­nen­wen­de)Sa 21. Dez. 2024⠀09:142460665,8848
Perihel (Erde in Sonnennähe)Mi 3. Jan. 2024⠀00:552460312,5386
Aphel (Erde in Sonnenferne)Fr 5. Jul. 2024⠀04:582460496,7071

Tabelle 1

Das Julianische Datum ist die Tageszählung seit dem Mo 24. Nov. -4713⠀12:00. Astronomisch hat dieses Startdatum keine Bedeutung aber festgelegt wurde es im Jahre 1583 von Joseph Scaliger mit der Zielsetzung, den Zeitpunkt der Schöpfung festzulegen. Heutzutage wird das Julianische Datum häufig in der astronomischen Berechnung verwendet, weil es Zeitpunkte und Zeiträume unabhängig von jeglichen Kalendern ermöglicht.

Die Daten der Tabelle 1 lassen sich auch mit folgender Jahreskreisdarstellung veranschaulichen:

Jahreskreis des Jahres 2024

Bild 6

Der Kreis zeigt im äußeren Ring die Monatsnamen mit dem ersten Buchstaben, beginnend ganz oben und weiter rechtsdrehend. Die Farben sind: Winterhalbjahr blau und Sommerhalbjahr grün. Die Dauer der Jahreszeiten sind deutlich unterschiedlich lang, eine Folge der Bahnellipse der Erdbahn. Dort wo die Sonne am weitesten von der Erde entfernt ist (A = Aphel = Sonnenferne) sind die Jahreszeiten länger.

2024
Frühling + Sommer = 186,40 Tage
ist zurzeit 7,55 Tage länger als
Herbst + Winter = 178,85 Tage
Sommerhalbjahr / Winterhalbjahr = 1,042
Sommer + Herbst = 183,52 Tage
ist nur 1,80 Tage länger als
Winter + Frühling = 181,73 Tage
Jahreslänge = 365,25 Tage

Hauptursache für eine langfristige Veränderung der Länge der Jahreszeiten ist die Verschiebung des Frühlingspunktes gegenüber der großen Halbachse der Erdbahn-Ellipse. Dabei ist die Präzession überwiegend beteiligt. Dieser Effekt ist auch dafür verantwortlich, dass die Sonne inzwischen nicht mehr in dem Sternbild steht, welches z.B. nach den Horoskopen eigentlich „zuständig“ wäre. Die Veränderung in der Lage der großen Halbachse ist geringer. Sie tritt in dem Unterschied von siderischem zu anomalistischem Jahr zutage und wirkt sich in umgekehrter Richtung aus.

tropisches JahrTt365,24219878 Tage
siderisches JahrTs365,25636556 Tage
anomalistisches JahrTa365,25964134 Tage

Aus den Zahlen der Tabelle folgt:
Veränderlichkeit der Länge der Jahreszeiten

Bild 7

Die Veränderung der Amplituden ist eine Folge der Änderung der Elliptizität der Erdbahn mit einer Periode von 400000 Jahren, von der hier im Bild 7 nur $\frac16$ der Periode zu sehen ist. Wenn man nun 10500 Jahre in die Zukunft schaut erhält man folgendes Bild:

Jahreskreis des Jahres 12500

Bild 8

Hier sind die Sonnennähe (Perihel) und Sonnenferne (Aphel) im Jahreslauf vertauscht und natürlich wirkt sich das auch auf die Länge der Jahreszeiten aus. Es sind dann Herbst und Winter die längsten Jahreszeiten. Eine so lange Zeit hat auch auf unseren Kalender Auswirkungen: der Frühlingspunkt wandert Richtung Mitte März. Es war schon bei der Kalenderreform von 1582 klar, dass spätere Anpassungen nötig werden, aber man sollte nicht jetzt schon damit beginnen. Die gegenwärtigen Abschätzungen laufen auf eine gute Stabilität bis etwa zum Jahr 7000 hinaus.

Frühlingstagundnachtgleiche des jeweiligen Jahres

Bild 9

Das Zappeln der blauen Linie ist ein Ergebnis der Kalenderreform. Dabei bleibt alle 400 Jahre der Schalttag erhalten, der ansonsten an den vollen Jahrhunderten ausfällt. Die Punkte auf der Linie sind aber alle 200 Jahre so dass jeder zweite Punkt um einen Tag hochspringt.

Jahreslänge in Tagen von Frühlingpunkt zu Frühlingpunkt

Bild 10

Die Erdrotation wird auf die Dauer langsamer und damit die Tage länger. Dadurch passen weniger dieser Tage in das Jahr, welches selbst sehr zeitstabil ist. Ursache ist eine Drehmomentübertragung durch Gezeitenkräfte auf den Mond, der sich dadurch auch mehr von der Erde entfernt. Diese gleichmäßige Abbremsung aufaddiert gibt eine quadratische Funktion (Parabel) für die Zeitdifferenz zwischen unserer alltäglichen Zeit, die mit der Erdrotation durch Schaltsekunden synchronisiert ist, und der gleichmäßig ablaufenden Atomzeit. Sie wird, einschließlich kurzzeitigen Abweichungen mit ΔT (delta T) bezeichnet und bei den Sonnenfinsternissen angegeben. Bei einer Langzeitbetrachtung in Bild 11 über 5000 Jahre kann man kaum Unterschiede zwischen Parabel und ΔT sehen:

Funktionsverlauf von deltaT über 5000 Jahre

Bild 11

Kurzfristig gibt es aber Veränderungen durch Massenumlagerungen in und auf der Erde: Erdbeben, Schneeschmelze und vieles mehr. Rückblickend sind historische Bericht von beobachteten Sonnenfinsternissen eine Möglichkeit, den tatsächlichen genauen Verlauf von ΔT zu bestimmen. Seit der Erfindung von Teleskop und Pendeluhr sind auch schon Abweichung von der Parabelform in früherer Zeit dokumentiert, wie ein vergrößerter Ausschnitt von 450 Jahren aus obigem Bild in Bild 12 zeigt:

Funktionsverlauf von deltaT über 450 Jahre

Bild 12

Dadurch ändern sich die bei den Finsternissen angegebenen Werte für ΔT.
In den letzten 10 Jahren hat sich die Erdrotation nicht so stark verringert wie vorausberechnet. Es gab auch seit 2016 keine Einfügung von Schaltsekunden. Die schon vor vielen Jahren vorausberechneten Sonnenfinsternisse von Xavier M. Jubier sind dadurch schon jetzt um 3 Sekunden früher, das heißt auch, dass der Finsternispfad sich um diese Zeit nach Westen verschiebt. Die Abweichung von der Berechnung steigt voraussichtlich bis zum Ende des Jahrzehnts noch weiter an.

Eine so langfristige Betrachtung war wohl bei der Frage, ob es mehr totale Sonnenfinsternisse im Sommer gibt, nicht beabsichtigt. Aber wie mit der Veränderung der Jahreszeitlängen auch das Klima auf der Nordhalbkugel beeinflusst wird, ist schon interessant.

5.) die Neumondtermine der nächsten Zeit

Nun aber zu überschaubaren Zeiträumen.

Es folgt Tabelle 2 mit einer Liste aller Neumond-Zeitpunkte für das Jahr 2024 und 2025.
Ein gutes Anwendungsbeispiel des Julianischen Datums in der Tabelle sind die Berechnungen der Zeiträume zwischen zwei Neumonden, auch Lunationsdauer genannt.
Dazu kommt noch die Lunationsnummer (LN oder L2000), eine Durchzählung der Neumonde ab einem festgelegten Zeitpunkt. Hier wird die heute gebräuchlichste Zählung von Jean Meeus verwendet, mit der Startnummer 0 am 6. Januar 2000. Das ist aber nicht die einzige Zählung: Die Daten sind alle gemäß Gregorianischem Kalender und einschließlich der Jahreszahl Null.
In der Bibel wird das Alter von Methusalem, dem Großvater von Noah, mit 969 Jahre angegeben, wahrscheinlich sind aber Lunationen gemeint, das sind dann 78 Jahre und 4 Monate.

# Kalender Datum (UTC) Julianisches
Datum
seit letztem
Neumond
Magnitude Gamma Saros L2000 Typ
1Do 11. Jan. 2024⠀12:002460321,000129,51971,00463-5,0122248297
2Fr 9. Feb. 2024⠀23:042460350,461229,46111,02582-4,1823286298
3So 10. Mrz. 2024⠀09:032460379,877429,41621,03830-2,2138324299
4Mo 8. Apr. 2024⠀18:192460409,263829,38651,056740,3450139300T
5Mi 8. Mai 2024⠀03:192460438,638529,37471,028122,8372177301
6Do 6. Jun. 2024⠀12:362460468,025729,38711,007424,6444215302
7Fr 5. Jul. 2024⠀22:582460497,457129,43140,981225,3001253303
8So 4. Aug. 2024⠀11:132460526,967529,51040,954544,5656291304
9Di 3. Sep. 2024⠀01:552460556,580029,61250,932382,5163329305
10Mi 2. Okt. 2024⠀18:502460586,285429,70530,93269-0,3536144306R
11Fr 1. Nov. 2024⠀12:492460616,034429,74900,91744-3,1630182307
12So 1. Dez. 2024⠀06:212460645,765229,73080,92889-4,9760220308
13Mo 30. Dez. 2024⠀22:272460675,436029,67080,95207-5,2341258309
14Mi 29. Jan. 2025⠀12:402460705,027829,59180,98267-3,9484296310
15Fr 28. Feb. 2025⠀00:482460734,533729,50591,01404-1,6106111311
16Sa 29. Mrz. 2025⠀10:572460763,956429,42271,039081,0492149312P
17So 27. Apr. 2025⠀19:272460793,310929,35451,052253,3277187313
18Di 27. Mai 2025⠀03:002460822,625329,31441,050834,7145225314
19Mi 25. Jun. 2025⠀10:332460851,939629,31431,035164,9244263315
20Do 24. Jul. 2025⠀19:132460881,301129,36151,008333,8773301316
21Sa 23. Aug. 2025⠀06:072460910,755029,45390,975661,7231116317
22So 21. Sep. 2025⠀19:542460940,329429,57430,94384-1,0744154318P
23Di 21. Okt. 2025⠀12:262460970,018729,68940,91946-3,7229192319
24Do 20. Nov. 2025⠀06:492460999,784429,76560,90750-5,3318230320
25Sa 20. Dez. 2025⠀01:442461029,572629,78820,91066-5,3118268321

Tabelle 2


Man beachte die Zeilen, bei denen der Typ einer Sonnenfinsternis angegeben ist: Nur bei einem Gammawert im Bereich von -1 bis +1 sind totale oder ringförmige Finsternisse zu beobachten. Die Magnitude macht den Unterschied zwischen total und ringförmig. Bei partiellen Finsternissen liegt der Betrag von Gamma zwischen 1 und 1,5. Positive Werte sind nahe des Nordpols und negative Werte nahe des Südpols zu beobachten.

6.) totale Sonnenfinsternisse in Intervallen von 25 Jahren

totale Finsternisse über 25 Jahre

Bild 13

1900 1925 1950 1975 2000 2025 2050 2075 2100
Sommer12 11 10 6 8 12 13 13 $\Sigma$=85
Winter6 9 9 11 7 5 4 7 $\Sigma$=58
Start und Stopp des automatischen Durchlaufs durch diese Tabelle und in Bild 13

Tabelle 3

Der "Windrad-Effekt" beim automatischen Durchlauf aller totalen Sonnenfinsternisse über zwei Jahrhunderte ist keine Eigenschaft nur der Gegenwart. Auch in alle anderen Jahrtausenden sieht das genau so aus, auch wenn die genauen Zahlen etwas variieren. Es gibt vor allem aber auch Intervalle, die in der Sommerzeit besonders benachteiligt oder bevorzugt werden. Das ist kein Wunder, wenn man sich die Entstehung ansieht: manchmal liegen zwei "Flügel" im Sommerhalbjahr und manchmal im Winterhalbjahr. Das Verhältnis der Summen über 200 Jahre (rechts außen in Tabelle 3: $\frac{85}{58}≈1,4655)$ zeigt aber schon eine deutliche Tendenz zu mehr Sommerereignissen.

Was aber ist die Ursache für den "Windrad-Effekt"? Es sind die Zyklen aus Tabelle 4. Die jeweiligen Zyklen beinhalten keine "eignen" Finsternisse, sondern alle Finsternisse sind Elemente in allen Zyklen. Diese Vernetzung sorgt für den Effekt. Die kurzfristigen Zyklen sind für das Aussehen verantwortlich und die langfristigen für die Drehung.

Übrigens zeigen die ringförmigen Sonnenfinsternisse den gleichen Effekt. Sie liegen mit ihren "Flügeln" in den freien Flächen genau zwischen den totalen Finsternissen.

Zyklus
Name
synodische
Monate
JahreAnzahl der
Finsternisse
Lebensdauer
in Jahre
Semester60,4859,254,0
Hepton413,3114,243,7
Octon473,8022,983,2
Anonymos887,1135241,7
Tritos13510,9265,1700
Saros22318,0370,61255
Inex35828,9580923390

Tabelle 4

Eine weitaus vollständigere Liste und deren Eigenschaften findet sich hier.

7.) Saros-Inex-Panorama

Saros-Inex-Panorama

Bild 14

Das Bild 14 zeigt das Saros-Inex-Panorama auf einer Fläche von 910 ⋅ 158 = 143780 Pixel. Davon sind 61775 farbige Pixel als Stellvertreter einer Sonnenfinsternis und 82005 weiße Pixel als Neumondtermine ohne Finsternis. Die Bedeutung der Farben ist in Tabelle 5 gelistet. Ein Zeitraum von heute ± 13000 Jahre ist damit abgedeckt. Das Bild stammt aus WIKIPEDIA, musste aber nachbearbeitet werden, weil 873 Abweichungen zur EXCEL-Version der NASA sich zeigten. Das hört sich sehr viel an aber bis auf eine totale Sonnenfinsternis am rechten Rand des Bildes waren nur partielle Finsternisse entlang des unteren Randes die Ursache der Unterschiede. Wer den Fehler verursacht hat ist unbekannt. Jetzt ist absolute Übereinstimmung der Bildpixel mit der EXCEL-Version.

Alle Kalenderdaten sind ausschließlich nach dem Gregorianischen Kalender angegeben. Ansonsten würden sich vor ein paar Tausend Jahren Daten in falschen Jahreszeiten ergeben, das war ja das Problem mit dem Julianischen Kalender und Anlass zur Kalenderreform im Jahre 1582.

Ausschnitt aus Saros-Inex-Panorama

Tabelle 5

Das Diagramm wurde erstmalig erzeugt von dem niederländischen Amateurastronomen George van den Bergh (* 25. April 1890, † 3. Oktober 1966). Er hatte das Schema aber nur mit den ca. 8000 Finsternissen aus dem "Canon der Finsternisse (1885)" von Theodor Oppolzer (* 26. Oktober 1841 in Prag; † 26. Dezember 1886 in Wien) gefüllt. Die Anordnung ist so gewählt, dass in horizontalen Zeilen von oben nach unten jeweils die von van den Bergh gewählten Nummern des INEX-Zyklusses -59 bis 98 und in vertikalen Spalten von links nach rechts die Nummern des SAROS-Zyklusses fortlaufend von -289 bis 620 platziert sind. Auch wenn die von George van den Bergh festgelegte Zählung willkürlich ist, so wird immer noch zumindest die Saros-Nr. zu jeder Sonnenfinsternis nach diesem Schema angegeben.

Das folgende Bild 15 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus der Mitte von Bild 14. Es umfasst einen Zeitbereich von heute ± 6000 Jahre. Das ist von Saros-Nr. -30 bis 320. Zur Orientierung ist der Ursprung des Koordinatensystems Saros-Nr. = Inex-Nr. = 0 als schwarzes Pixel links oben im grünen Bereich markiert.

Ausschnitt aus Saros-Inex-Panorama

Bild 15

PositionSarosInexDatum (gregorianisch)Jul. DatumLunation
schwarzes Pixel00Di 12. Jun. -2883⠀04:52668227,7033-60389
rechtes Nachbar-Pixel10Do 23. Mai -2854⠀04:46678799,6986-60389+358
unteres Nachbar-Pixel01So 23. Jun. -2865⠀12:35674813,0243-60389+223


Bei den Darstellungen der Panoramen ist der Zusammenhang zwischen den Finsternistypen nicht erkennbar und der zeitliche Verlauf kann auch nur grob von links oben nach rechts unten erahnt werden. Deshalb ist eine andere Anordnung der gleichen Pixel aufschlussreicher. Dazu finden zunächst folgende Berechnungen statt: Nun wird jedes Pixel aus Bild 15 in ein neues Diagramm mit den Koordinaten Gamma und Magnitude eingetragen:

Magnitude-Gamma-Diagramm für 12000 Jahre

Bild 16

In diesem Diagramm finden sich die verschiedenen Farben der Finsternistypen zu großen Flächen zusammen. Sehr deutlich wird die horizontale Grenze zwischen rot (ringförmig) und gelb+blau (total) bei einer Magnitude von 1,00 erkennbar. Die vertikalen Grenzen durch Betrag von Gamma zwischen 1,0 und 1,5 zäunen die grünen (partiellen) Bereiche ein. Die weißen Bereiche außen sind auch Neumonde mit Saros- und Inex-Nr. aber die Finsternisse können nur von GPS-Satelliten in hohen Orbits über den Polen gesehen werden.

Aber auch in diesem Diagramm ist eine zeitliche Anordnung noch nicht zu erkennen. Das ändert sich, wenn nicht gleichzeitig alle Saroszyklen übereinander gezeichnet werden. Im folgenden Bild 17 ist nur eine Auswahl von 4 Saroszyklen der Gegenwart dargestellt.

Magnitude-Gamma-Diagramm für Saros 126, 136, 139, 146

Bild 17

Die "Perlenkette" jedes Saroszyklusses liegt in streng zeitlicher Reihenfolge vor. Die Richtung (siehe Pfeile) ist bei geradzahligen Nummern nach rechts, das ist auf der Erde nach Norden, die ungeradzahligen Nummern gehen nach links, also nach Süden. Die Zeit zwischen zwei "Perlen" ist genau 223 Neumonde, das sind durchschnittlich 6585,32 Tage oder 18,03 Jahre. Die "Perlen" sind durchnummeriert, das sind die Inex-Nummern.

Hier gibt es ein "lebendiges" Diagramm, bei dem die Saros-Nummern frei gewählt werden können und wenn die Maus auf eine "Perle" zeigt wird ein Fenster sich öffnen und die Daten zu der Finsternis erscheinen.

8.) Statistik mit größeren Zahlen

Wie sich bisher aus den obigen Ausführungen abzeichnet, sind bei kleinen Zahlen von totalen Sonnenfinsternissen keine zuverlässigen Aussagen über deren Häufigkeit im Sommer zu machen. Deshalb ist im folgenden Bild 18 in Verbindung mit der Tabelle 6 eine größere Zeitspanne für die Statistik auswählbar.

totale Finsternisse über lange Zeiten

Bild 18

2024 ±25 ±50 ±100 ±200 ±400 ±800 2024
Sommer 21 39 79 158 306 586 Sommer
Winter 12 27 59 110 216 433 Winter
$\frac{\rm Sommer}{\rm Winter}$ 1,75 1,44 1,34 1,44 1,42 1,35 $\frac{\rm Sommer}{\rm Winter}$
Start und Stopp eines automatischen Durchlaufs
durch diese Tabelle und Anzeige in Bild 18

Tabelle 6

Ab einer Zeitspanne von 400 Jahren zeigt das Bild 18 eine ausreichend gleichmäßige Füllung. Eine weitere Vergrößerung bringt keine wesendliche Änderung oder Schwankung. Das Verhältnis von Sommerhalbjahr zu Winterhalbjahr pendelt sich bei etwa 1,4 ein. Um festzustellen, ob die Gleichmäßigkeit keine Täuschung ist, kann man sich mal ansehen, welches Bild entsteht, wenn man nicht nur totale sondern auch ringförmige und hybride Finsternisse für den gleichen Zeitraum durchzählt und anzeigt:

totale und ringförmige Finsternisse über 400 Jahre

Bild 19


TypSommerWinterVerhältnis
ring1371760,778
total1581101,436
hybrid16141,143
Summe3113001,037

Tabelle 7

Hier erkennt man, dass nur noch die unterschiedlichen Längen der Jahreszeiten (siehe oben) zu einem leichten Überschuss im Sommerhalbjahr kommen. Der Einfluss der hybriden Sonnenfinsternisse ist durch ihre Zahl gering, aber ihre Verteilung sehr eigenartig. Alle sind über einige Jahrhunderte nur im Frühling und Herbst:

hybride Finsternisse über 400 Jahre

Bild 20

Wer gerne eigene Statistiken mit den zugehörigen Bildern und Listen anfertigen will hat hier alle Möglichkeiten.

Zusammengefasst: kurzfristige Zeiträume zeigen keine eindeutige Bevorzugung von totalen Sonnenfinsternissen im Sommer (siehe "Windradeffekt" Abs. 6), aber langfristig gibt es eine klare Mehrheit. Obwohl die Sonnenferne und die Verlängerung der zugehörigen Jahreszeiten immer eine feste Kopplung aufweisen, kann man statistisch beide Einflüsse voneinander trennen: Sonnenferne wirkt sich 10 mal stärker aus als die Verlängerungen der sommerlichen Jahreszeiten.

Einen grafischen Beweis liefert zudem das folgende Bild 21 aus Wikipedia. Es ist deutlich zu erkennen, dass die südliche Polarregion weniger totale Sonnenfinsternisse zeigt als die nördliche Polarregion. Es ist eine Folge der unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnisse. Der Südpol und seine Umgebung liegt im Sommer in dauernder Dunkelheit. Andererseits liegt der Nordpol im Winter im Dunkeln aber dann werden auch nicht so viele totale Sonnenfinsternisse verpasst.

Finsternisverläufe 1001-2000

Bild 21


9.) Formel-Anhang (PHP)

Die folgenden Formeln stammen aus dem Buch:
Oliver Montenbruck "Grundlagen der Ephemeridenrechnung"
Verlag Sterne und Weltraum Taschenbuch 10 München 1985
ISBN 3-87973-913-7
Es wurden nur Anpassungen an die Programmiersprache PHP vorgenommen.

Hilfsfunktionen
ekliptikale Länge der Sonne
ekliptikale Länge des Mondes
ekliptikale Breite des Mondes
Mondphase
Sonnenabstand in Astronomischen Einheiten
Mondabstand in km


$Arc = pi() / 180;
//==============================================
//Winkelfunktionen mit Argumenten in Grad
//==============================================
function gsin($phi){
    global $Arc;
    return sin($phi * $Arc);
}
function gcos($phi){
    global $Arc;
    return cos($phi * $Arc);
}
//==============================================
// Signum-, Fix-, Integer- und Cint-Funktion
//==============================================
function sgn($val){
    return $val == 0 ? 0 : ($val > 0 ? 1 : -1);
}
function fix($number){
    return sgn($number) * floor(abs($number));
}
function int($number){
    return floor($number);
}
function Cint($number){
    return round($number,0);
}    
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//==============================================
//erzeugt ekliptikale Länge der Sonne in Grad
//==============================================
function Sonne_Laenge($JDatum){	
    $T = ($JDatum - 2415020) / 36525;
    $DLP = ((1.882 - 0.016 * $T) * gsin(57.24 + 150.27 * $T)
        + 6.4 * gsin(231.19 + 20.2 * $T)
        + 0.266 * gsin(31.8 + 119 * $T)) / 3600;
    $L0 = 279.6966778 + 36000.768925 * $T + 0.0003025 * $T * $T
        + 0.202 / 3600 * gsin(315.6 + 893.3 * $T) + $DLP;
    $g = 358.4758333 + 35999.04975 * $T - 0.00015 * $T * $T + $DLP; //mittl. Anomalie Sonne
    $G2 = 212.45 + 58517.493 * $T; //mittl. Anomalie Venus
    $G4 = 319.58 + 19139.977 * $T; //mittl. Anomalie Mars
    $G5 = 225.28 + 3034.583 * $T + 1300 / 3600 * gsin(133.775 + 39.804 * $T); //mittl. Anomalie Jupiter
    $D = 350.737486 + 445267.114217 * $T; //mittl. Winkel Sonne-Mond
    $DL = (1.919460278 - 0.004788888 * $T) * gsin($g)
        + (0.020093889 - 0.000100278 * $T) * gsin(2 * $g)
        + 0.000292778 * $T * gsin(3 * $g); //Sonne
    $DL2 = 4.838 * gcos(299.102 + $G2 - $g) +
        5.526 * gcos(148.313 + 2 * $G2 - 2 * $g) +
        2.497 * gcos(315.943 + 2 * $G2 - 3 * $g) +
        1.559 * gcos(345.253 + 3 * $G2 - 4 * $g) +
        1.024 * gcos(318.15 + 3 * $G2 - 5 * $g); //Venus
    $DL4 = 2.043 * gcos(343.888 - 2 * $G4 + 2 * $g) +
        1.77 * gcos(200.402 - 2 * $G4 + $g); //Mars
    $DL5 = 7.208 * gcos(179.532 - $G5 + $g) +
        2.6 * gcos(263.217 - $G5) +
        2.731 * gcos(87.145 - 2 * $G5 + 2 * $g); //Jupiter
    $DLM = 6.454 * gsin($D); //Mond
    $lamda = ($L0 + $DL + ($DL2 + $DL4 + $DL5 + $DLM) / 3600) / 360;
    $el = $lamda - int($lamda);
    If($el > 0.5) {$el = $el - 1;}
    return $el * 360;
}    
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//erzeugt ekliptikale Länge des Mondes in Grad
//==============================================
function Mond_Laenge($JDatum){
	$T = ($JDatum - 2415020) / 36525;
	$T2 = $T * $T;
	$kl = 270.434164 + 481267.883142 * $T - 0.001133 * $T2;
	$M = 296.104608 + 477198.849108 * $T + 0.009192 * $T2;
	$O = 259.183275 - 1934.142008 * $T + 0.002078 * $T2;
	$l = 279.696678 + 36000.768925 * $T + 0.000303 * $T2;
	$n = 358.475833 + 35999.04975 * $T - 0.00015 * $T2;
	$L1 = 22640 * gsin($M) + 769 * gsin(2 * $M) + 36 * gsin(3 * $M);
	$L2 = -125 * gsin($kl - $l) + 2370 * gsin(2 * ($kl - $l));
	$l3 = -668 * gsin($n) - 412 * gsin(2 * ($kl - $O));
	$l4 = 212 * gsin(2 * ($kl - $l - $M)) + 4586 * gsin(2 * ($kl - $l) - $M);
	$l5 = 192 * gsin(2 * ($kl - $l) + $M) + 165 * gsin(2 * ($kl - $l) - $n);
	$l6 = 206 * gsin(2 * ($kl - $l) - $M - $n) - 110 * gsin($M + $n) + 148 * gsin($M - $n);
	$lamda = ($kl + ($L1 + $L2 + $l3 + $l4 + $l5 + $l6) / 3600) / 360;
	$el = $lamda - int($lamda);
        if($el > 0.5) {$el = $el - 1;}
	return $el * 360;
}    
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//erzeugt ekliptikale Breite des Mondes in Grad
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function Mond_Breite($JDatum){
	$T = ($JDatum - 2415020) / 36525;
	$T2 = $T * $T;
	$kl = 270.434164 + 481267.883142 * $T - 0.001133 * $T2;
	$M = 296.104608 + 477198.849108 * $T + 0.009192 * $T2;
	$O = 259.183275 - 1934.142008 * $T + 0.002078 * $T2;
	$l = 279.696678 + 36000.768925 * $T + 0.000303 * $T2;
	$n = 358.475833 + 35999.04975 * $T - 0.00015 * $T2;
	$L1 = 22640 * gsin($M) + 769 * gsin(2 * $M) + 36 * gsin(3 * $M);
	$L2 = -125 * gsin($kl - $l) + 2370 * gsin(2 * ($kl - $l));
	$L3 = -668 * gsin($n) - 412 * gsin(2 * ($kl - $O));
	$L4 = 212 * gsin(2 * ($kl - $l - $M)) + 4586 * gsin(2 * ($kl - $l) - $M);
	$L5 = 192 * gsin(2 * ($kl - $l) + $M) + 165 * gsin(2 * ($kl - $l) - $n);
	$L6 = 206 * gsin(2 * ($kl - $l) - $M - $n) - 110 * gsin($M + $n) + 148 * gsin($M - $n);
	$lamda = $kl + ($L1 + $L2 + $L3 + $L4 + $L5 + $L6) / 3600;
	$b1 = 18520 * gsin($lamda - $O + 412 / 3600 * gsin(2 * ($kl - $O)) + 541 / 3600 * gsin($n));
	$b2 = -526 * gsin(2 * $l - $kl - $O);
	$b3 = 44 * gsin(2 * $l - $kl - $O + $M);
	$b4 = -31 * gsin(2 * $l - $kl - $O - $M);
	$b5 = -23 * gsin(2 * $l - $kl - $O + $n);
	$b6 = 11 * gsin(2 * $l - $kl - $O - $n);
	$b7 = -25 * gsin($kl - $O - 2 * $M);
	$b8 = 21 * gsin($kl - $O - $M);
	$beta = ($b1 + $b2 + $b3 + $b4 + $b5 + $b6 + $b7 + $b8) / 3600 / 360;
	return ($beta - Cint($beta)) * 360;
}    
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//  erzeugt Zeitpunkt der Mondphase als Julianisches Datum
//  Phase = 0 ist Neumond, Phase = 90 ist letztes Viertel usw.
//  move ist optional: 1 = nächster, 0 = vorheriger
//==============================================
function Mondphase_nach($JDatum, $Phase, $move = 1){
    $JDatum = $JDatum + 0.000005;
    $M = 29.530589;
    $p = (Sonne_Laenge($JDatum) - Mond_Laenge($JDatum) - $Phase) / 360;
    if($move==1) {$p = $p-int($p);} else {$p = $p-fix($p)+$move;}
    $z = $p * $M + $JDatum;
    do{
        $p = (Sonne_Laenge($z) - Mond_Laenge($z) - $Phase) / 360;
        If($p < -0.5) {$p = $p + 1;}
        If($p > 0.5) {$p = $p - 1;}
        $z += ($p - fix($p)) * $M;
    }
    while (abs($p) > 0.000001);
    return  $z;
}    
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// Sonnenabstand in Astronomische Einheiten
// für den Abstand in km mit 149597870.7 multiplizieren
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function Sonnenabstand($JDatum){
    $T = ($JDatum - 2415020) / 36525;

    $DLP = (1.882 / 3600 - 0.016 / 3600 * $T) * gsin(57.24 + 150.27 * $T)
	 + 6.4 / 3600 * gsin(231.19 + 20.2 * $T) + 0.266 / 3600 * gsin(31.8 + 119 * $T);

    $g = 358.4758333 + 35999.04975 * $T - 0.00015 * $T * $T + $DLP;
    $G2 = 212.45 + 58517.493 * $T;
    $G4 = 319.58 + 19139.977 * $T;
    $G5 = 225.28 + 3034.583 * $T + 1300 / 3600 * gsin(133.775 + 39.804 * $T);
    $G6 = 175.6 + 1221.794 * $T;

    $D = 350.737486 + 445267.114217 * $T;

    $A = 296.104608 + 477198.849108 * $T;

    $U = 11.250889 + 483202.02515 * $T;

    $DL = (1.919460278 - 0.004788888 * $T) * gsin($g)
	 + (0.020093889 - 0.000100278 * $T) * gsin(2 * $g)
	 + 0.000292778 * $T * gsin(3 * $g);

    $R0 = (0.00003057 - 0.00000015 * $T)
	 + (-0.00727412 + 0.00001814 * $T) * gcos($g)
	 + (-0.00009138 + 0.00000046 * $T) * gcos(2 * $g)
	 - 0.00000145 * gcos(3 * $g);

    $DR2 = (2359 * gcos(209.08 + $G2 - $g) + 160 * gcos(58.4 + 2 * $G2 - $g)
        + 6842 * gcos(58.318 + 2 * $G2 - 2 * $g) + 869 * gcos(226.7 + 2 * $G2 - 3 * $g)
        + 1045 * gcos(87.57 + 3 * $G2 - 3 * $g) + 1497 * gcos(255.25 + 3 * $G2 - 4 * $g)
        + 194 * gcos(49.5 + 3 * $G2 - 5 * $g) + 376 * gcos(116.28 + 4 * $G2 - 4 * $g)
        + 196 * gcos(105.2 + 4 * $G2 - 5 * $g) + 163 * gcos(145.4 + 5 * $G2 - 5 * $g)
        + 141 * gcos(105.4 + 5 * $G2 - 7 * $g)) / pow(10, 9);

    $DR4 = (150 * gcos(127.7 - $G4 + $g) + 2057 * gcos(253.828 - 2 * $G4 + 2 * $g)
        + 151 * gcos(295 - 2 * $G4 + $g) + 168 * gcos(203.5 - 3 * $G4 + 3 * $g)
        + 215 * gcos(249 - 3 * $G4 + 2 * $g) + 478 * gcos(15.17 - 4 * $G4 + 3 * $g)
        + 105 * gcos(65.9 - 4 * $G4 + 2 * $g) + 107 * gcos(324.6 - 5 * $G4 + 4 * $g)
        + 139 * gcos(137.3 - 6 * $G4 + 4 * $g)) / pow(10, 9);

    $DR5 = (208 * gcos(112 - $G5 + 2 * $g) + 7067 * gcos(89.545 - $G5 + $g)
        + 244 * gcos(338.6 - $G5) + 103 * gcos(350.5 - 2 * $G5 + 3 * $g)
        + 4026 * gcos(357.108 - 2 * $G5 + 2 * $g) + 1459 * gcos(19.467 - 2 * $G5 + $g)
        + 281 * gcos(81.2 - 3 * $G5 + 3 * $g) + 803 * gcos(352.56 - 3 * $G5 + 2 * $g)
        + 174 * gcos(8.6 - 3 * $G5 + $g) + 113 * gcos(347.7 - 4 * $G5 + 2 * $g)) / pow(10, 9);

    $DR6 = (429 * gcos(10.6 - $G6 + $g) + 162 * gcos(200.6 - 2 * $G6 + 2 * $g)
        + 112 * gcos(203.1 - 2 * $G6 + $g)) / pow(10, 9);

    $DRM = (13360 * gcos($D) + 370 * gcos($D + $A) - 1330 * gcos($D - $A) - 140 * gcos($D + $g) + 360 * gcos($D - $g)) / pow(10, 9);

    return  pow(10, $R0 + $DR2 + $DR4 + $DR5 + $DR6 + $DRM);
}    
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//==============================================
// Mondabstand in Kilometer
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function Mondabstand($JDatum){
    return 6378.14 / gsin(MondHP($JDatum));
}

//==============================================
// Mond-Horizontal-Paralaxe
//==============================================
function MondHP($JDatum){
    $T = ($JDatum - 2415020) / 36525;

    $M = 296.104608 + 477198.849108 * $T + 0.009192 * $T * $T;
    $kl = 270.434164 + 481267.883142 * $T - 0.001133 * $T * $T;
    $l = 279.696678 + 36000.768925 * $T + 0.000303 * $T * $T;

    return 3423 / 3600 + 187 / 3600 * gcos($M) + 10 / 3600 * gcos(2 * $M)
	+ 34 / 3600 * gcos(2 * ($kl - $l) - $M)
	+ 28 / 3600 * gcos(2 * ($kl - $l))
	+ 3 / 3600 * gcos(2 * ($kl - $l) + $M);
}    



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