Bedeutung der Sonnenfinsternisse

Sonnenfinsternis

Max Waldmeier, Sonnenfinsternis Expeditionen 1961 bis 1963. E-Pics Bildarchiv online (Link verlässt diese Seite)

Vor 1842 stand im Mittelpunkt der Beobachtungen bei Sonnenfinsternissen die Registrierung des ersten und letzten Kontaktes des Mondes mit der Sonne. Bei totalen Bedeckungen erfolgte ausserdem die Registrierung von Anfang und Ende der Totalität. Diese Daten wurden einerseits für die Bestimmung der geographischen Koordinaten eines Ortes verwendet, andererseits für die Korrektur der Bahnen der Erde und des Mondes. Durch Vergleich mit den Daten, welche die Voraussage der Sonnenfinsternis geliefert hatte, konnten weiter die Rechnungsmethoden korrigiert und verbessert werden. Die Sonnenfinsternis vom 8. Juli 1842 machte auf Phänomene aufmerksam, die nur bei totaler Bedeckung der Sonne beobachtet werden konnten, und zwar auf die Protuberanzen und auf die Korona.

Nach der Beobachtung mit dem Teleskop brachten Fotografie und später Spektroskopie eine mächtige Entwicklung in der Forschung, und neue überraschende Erkenntnisse konnten gewonnen werden.

Im frühen 20. Jahrhundert kam eine neue wichtige wissenschaftliche Bedeutung der Sonnenfinsternisse zum Vorschein: die Bestätigung der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein.

In der Zwischenzeit haben die Sonnenfinsternisse ihre wissenschaftliche Bedeutung teilweise verloren. Instrumente, die seit 1868 entwickelt worden sind, erlauben es, Protuberanzen auch ohne Sonnenfinsternisse zu beobachten. Ab 1930 hat Bernard Lyot den Koronographen entwickelt, ein Teleskop, das eine künstliche Sonnenfinsternis erzeugt, so dass man die hellen Bereiche der Korona auch ohne Sonnenfinsternis beobachten kann. Radiowellen haben es erlaubt, die relativistische Lichtablenkung zu verifizieren, auch am hellen Tag, ohne auf eine Sonnenfinsternis warten zu müssen. Dies bedeutet aber nicht, dass Sonnenfinsternisse nur ein schönes Spektakel sind. Mehrere Forschungsgruppen nutzen sie immer noch, um die Variationen des Durchmessers der Sonne, die Sonnenatmosphäre, die Korona und anderes mehr zu untersuchen.

Die erste erfolgreiche Aufnahme der Sonne bei einer totalen Sonnenfinsternis war eine Daguerreotypie vom 28. Juli 1851. Obwohl innere Korona und Protuberanzen klar sichtbar waren, stützte sich zu jener Zeit die Wissenschaft noch auf die Beobachtung am Teleskop.

Bei der Sonnenfinsternis vom 18. Juli 1860 waren fotografische Prozesse und Fotoapparate schon so fortgeschritten, dass die klaren Bilder von Angelo Secchi und Warren De la Rue es erlaubten, die Protuberanzen der Sonne zuzuordnen.

Fotografische Aufnahmen der Sonnenkorona bei einer totalen Finsternis dienten auch im 20. Jahrhundert zu deren Untersuchung.

Zur Beobachtung der totalen Sonnenfinsternis vom 18. August 1868 war Jules Janssen nach Vorder-Indien gereist und hatte, während der Totalität, mit seinem Spektroskop in einer grossen Protuberanz die hellen Wasserstofflinien bemerkt. Er kam auf die Idee, dass letztere wohl auch später noch sichtbar sein konnten und hatte dann in der Tat die Freude, sie noch am folgenden Tag im Spektroskop aufblitzen zu sehen.

Die Entdeckung eines neuen Elements

Unabhängig von Janssen aber fast gleichzeitig gelang es auch Joseph Lockyer zu zeigen, dass Protuberanzen mit Hilfe des Spektroskops zu jeder Zeit sichtbar gemacht werden konnten. Lockyer analysierte das Spektrum der Gase am Rand der Sonne und entdeckte eine gelbe Linie, die ihm unbekannt war und die keinem bekannten Element zu gehören schien. Er kündigte die Existenz eines neuen Elements an und nannte es Helium. Erst 1882 wurde Helium auch auf der Erde nachgewiesen und 1895 im Laboratorium gewonnen.

Neue Informationen über die Korona

Am 7. August 1869, bei einer Sonnenfinsternis über den Vereinigten Staaten, beobachtete Charles A. Young mit dem Spektroskop eine grüne Linie im Spektrum der Korona, die ebenfalls einem unbekannten Element, von ihm Coronium genannt, gehören musste. Erst 1941 konnte das neue Element als stark ionisiertes Eisen identifiziert werden; dies lieferte wichtige Informationen über die Korona: Damit eine solche Ionisation erreicht werden kann, müssen in der Korona eine Temperatur von 1 Million °C und eine Dichte, die kleiner als das Vakuum ist, das im Labor erreichbar ist, herrschen.

Von allen wichtigen Erkenntnissen, welche die Beobachtung von Sonnenfinsternissen ermöglicht hat, nimmt die Bestätigung von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie, genauer gesagt die Bestätigung der Lichtablenkung im Schwerefeld der Sonne, eine besondere Stellung ein.

Für die Sonnenfinsternis vom 29. Mai 1919 organisierte die Royal Astronomical Society in London zwei Expeditionen unter der Leitung von Arthur Eddington, eine nach Sobral (Brasilien), die andere auf die Insel Principe (Golf von Guinea). Ziel der Expeditionen war es, die Position der Sterne in der Umgebung der bedeckten Sonne zu bestimmen. Durch einen Vergleich mit ihrer Position ein halbes Jahr später, d.h. in Abwesenheit der Sonne, konnten die Astronomen schliessen, dass der Lichtstrahl von der Sonne abgelenkt wurde. Der Wert, den sie erhielten, entsprach ziemlich genau dem theoretischen Wert von 1,75 Bogensekunden, den Einstein mit seiner allgemeinen Relativitätstheorie vorausgesagt hatte.

Während der nächsten 50 Jahre folgten weitere Tests mit unterschiedlichen Resultaten. Ziemlich exakt der Wert, den Einstein vorausgesagt hatte, wurde dann auch unter Verwendung von Radiowellen, also nicht mehr bei totalen Sonnenfinsternissen, in den 1970er Jahren bestätigt.