Eine Finsternis kann ein Gegenstück haben, das etwa 18 Jahre später stattfindet. Beide Ereignisse können eine ähnliche Ausrichtung, einen ähnlichen Abstand zwischen Erde und Mond und einen ähnlichen Verlauf durch die Geometrie des Erd- oder Mondschattens aufweisen. Diese Beziehung wird Saroszyklus genannt und ist eines der nützlichsten Beispiele dafür, wie ein Muster in der Astronomie entsteht, weil mehrere unvollkommene Rhythmen beinahe übereinstimmen.
Ein Saros dauert etwa 18 Jahre, 11 Tage und 8 Stunden. Er ist kein Termin für eine identische Finsternis über derselben Stadt. Die zusätzlichen Stunden verschieben die Geometrie relativ zur Erde, während sich von einer Wiederholung zur nächsten kleine Unterschiede summieren. Jede Finsternis gehört zu einer sich entwickelnden Familie und nicht zu einer endlosen Folge von Duplikaten.
Der Mondfinsterniskatalog enthält einzelne Ereignisse mit ihren Typen, Kontaktzeiten, Dauern und ihrer Sichtbarkeit von Ihrem Standort aus. Der Saros erklärt den tieferen Zusammenhang zwischen einigen dieser Einträge: warum eine bestimmte Art der Ausrichtung Jahrzehnte später wieder auftreten kann.
Drei Monduhren müssen nahezu übereinstimmen
Der Mond folgt mehr als einem nützlichen Zyklus. Sein Phasenzyklus, der synodische Monat, dauert im Mittel 29,53059 Tage. Er bezeichnet den Zeitraum von einem Neumond bis zum nächsten oder von einem Vollmond bis zum nächsten. Sonnenfinsternisse erfordern Neumond, Mondfinsternisse Vollmond. Die passende Mondphase ist daher die erste Voraussetzung für eine sich wiederholende Finsternis.
Die zweite Uhr betrifft die geneigte Mondbahn. Ihre Bahnebene ist um 5,14 Grad gegen die Ekliptik geneigt, also gegen die Ebene der Erdbahn um die Sonne. Die beiden Ebenen schneiden sich entlang einer Linie; die Punkte, an denen der Mond diese Ebene überquert, heißen Knoten. Für eine Finsternis muss sich der Mond sowohl in der Nähe eines Knotens als auch in der passenden Phase befinden. Der Zeitraum von einem Durchgang durch einen bestimmten Knoten bis zum nächsten heißt drakonitischer Monat und dauert etwa 27,21 Tage.
Die dritte Uhr misst die Rückkehr des Mondes zum Perigäum, seinem erdnächsten Punkt. Dieser anomale Monat dauert etwa 27,55 Tage. Die Entfernung beeinflusst die scheinbare Größe des Mondes und seine Geschwindigkeit auf seiner Bahn. Eine Wiederholung dieses Zyklus trägt daher dazu bei, Finsternisse mit ähnlichen Eigenschaften hervorzubringen.
Diese Monate unterscheiden sich, weil sich die Richtungen der Knoten und des Perigäums langsam verändern. Ein einzelner gewöhnlicher Monat kann nicht alle drei Uhren zurücksetzen.
Die Rechnung hinter den 18 Jahren
Der Saros funktioniert, weil 223 synodische Monate nahezu 242 drakonitischen Monaten und 239 anomalistischen Monaten entsprechen. Nach diesem Zeitraum kehrt der Mond ungefähr in dieselbe Phase, ungefähr in dieselbe Position relativ zu einem Knoten und ungefähr an denselben Punkt seines Entfernungszyklus zwischen erdnächster und erdfernster Position zurück.
Mit der durchschnittlichen Länge des Phasenzyklus ergibt sich ein nützliches Rechenbeispiel: 223 × 29,53059 Tage = 6.585,32157 Tage. Der Nachkommateil von 0,32157 Tagen entspricht etwa 7 Stunden und 43 Minuten. Daher stammt die bekannte gerundete Angabe „18 Jahre, 11 Tage und 8 Stunden“. Die verbleibende Zahl an Kalendertagen hängt davon ab, wie viele Schalttage in den Zeitraum fallen; sie kann etwa 10 statt 11 Tage betragen.
Es handelt sich um eine nahezu perfekte Übereinstimmung, nicht um ein exaktes gemeinsames Vielfaches. Die Ausrichtung am Knoten und die Entfernung setzen sich nicht genau zurück. Deshalb verändert sich eine Finsternis mit zunehmendem Alter ihrer Familie. Auch die tatsächlichen Abstände zwischen entsprechenden Finsternismomenten variieren etwas. Die durchschnittliche Saroslänge hinzuzurechnen, ersetzt daher nicht die Berechnung der Kontaktzeiten eines Ereignisses.
Ein weiterer Unterschied ist wichtig: Die Zählung von 223 Monaten verbindet eine Sonnenfinsternis mit einer weiteren Sonnenfinsternis oder eine Mondfinsternis mit einer weiteren Mondfinsternis. Sie macht aus einer Finsternis bei Neumond keine Finsternis bei Vollmond. Die beiden Arten haben eigene Sarosfamilien.
Warum sich die nächste Finsternis nach Westen verschiebt
Der Tagesbruchteil hat erhebliche geografische Folgen. Während das nächste Sarosintervall verstreicht, dreht sich die Erde weiter. Etwa 8 Stunden entsprechen ungefähr einem Drittel einer Erdumdrehung. Daher verschiebt sich das Gebiet, das einer Finsternis zugewandt ist, von einem Mitglied der Familie zum nächsten um etwa 120 Längengrade nach Westen.
Bei einer Sonnenfinsternis erklärt dies zum Teil, warum ein späteres Mitglied einer bekannten Familie gewöhnlich über einen anderen Teil der Erde zieht. Selbst wenn die Ausrichtung von Sonne und Mond der des früheren Ereignisses sehr ähnelt, hat sich Ihr Beobachtungsort unter dem Schatten von derselben Position weg gedreht. Mit der veränderten Ausrichtung verschiebt sich der Verlauf außerdem nach Norden oder Süden.
Bei einer Mondfinsternis gibt es keinen schmalen Totalitätspfad über die Erdoberfläche. Entscheidend ist vielmehr, an welchen Orten der Mond während der einzelnen Phasen über dem Horizont steht. Die Verschiebung in der geografischen Länge verändert, welche Teile der Welt das Ereignis sehen können, auch wenn sich große Sichtbarkeitsgebiete überschneiden können.
Drei Sarosintervalle bilden einen Exeligmos, der ungefähr 54 Jahre und einen Monat dauert. Die zusätzlichen Stunden summieren sich auf nahezu einen ganzen Tag, sodass sich die Tageszeit wieder dem Ausgangswert annähert. Dadurch ähnelt auch die geografische Lage stärker der ursprünglichen, doch eine Finsternis wird weiterhin nicht exakt reproduziert.
Eine Finsternisfamilie hat ihre eigene Geschichte
Eine Sarosserie ist die Familie, die entsteht, wenn man diesen verwandten Finsternissen im Abstand eines Saros folgt. Der Zyklus ist das sich wiederholende Zeitintervall; die Serie ist die Kette der dadurch miteinander verbundenen Ereignisse. Viele Serien verlaufen gleichzeitig, ihre Mitglieder verteilen sich über den Finsterniskalender. Zwei aufeinanderfolgende Finsternisse gehören daher nicht unbedingt derselben Familie an.
Jede Serie dauert viele Jahrhunderte, weil sich die geringe Abweichung bei der Ausrichtung am Knoten nur langsam summiert. Eine Mondfinsternisserie beginnt damit, dass der Mond gerade eben in den Halbschatten der Erde, den äußeren Bereich ihres Schattens, eintritt. Spätere Mitglieder können tiefer durch den Schatten ziehen und werden zu partiellen und in manchen Serien zu totalen Finsternissen. Schließlich werden die Durchgänge wieder flacher und die Serie endet. Nicht jede Familie erreicht die Totalität.
Die Unterschiede zwischen Halbschatten-, partiellen und totalen Mondfinsternissen bilden den visuellen Hintergrund für diese Entwicklung. Der Saros eröffnet eine längerfristige Perspektive: Diese Kategorien können verschiedene Entwicklungsstadien einer Familie darstellen und müssen nicht zwangsläufig voneinander unabhängige Ereignistypen sein.
Auch Sonnenfinsternisserien beginnen und enden mit partiellen Finsternissen; zwischen diesen Phasen können zentrale Finsternisse auftreten. Die sich verändernde Geometrie kann totale, ringförmige oder hybride Mitglieder hervorbringen. Die Ähnlichkeit innerhalb einer Familie ist real, garantiert jedoch niemals einen unveränderten Finsternistyp.
Was Beobachter in der Antike vorhersagen konnten
Babylonische Astronomen erkannten wiederkehrende Muster bei Mondfinsternissen, lange bevor es eine moderne physikalische Erklärung der Bahnbewegungen gab. Über Generationen gesammelte Aufzeichnungen ermöglichten es, Ereignisse miteinander zu verbinden, die viele Jahre auseinanderlagen. Die entscheidende Leistung bestand darin, zu erkennen, dass eine lange Abfolge eine Struktur enthielt, statt jede Finsternis als isoliertes Omen oder überraschendes Ereignis zu betrachten.
Mondfinsternisse boten einen praktischen Vorteil bei der Entdeckung solcher Muster. Sie sind über einen großen Teil der Nachtseite der Erde sichtbar. Daher hat ein Beobachter an einem Ort mehr Gelegenheiten, sie zu sehen, als eine totale Sonnenfinsternis, die einem schmalen Streifen folgt. Dennoch konnten Wetter, Tageslicht und ein Mond unter dem Horizont Lücken in einer lokalen Aufzeichnungsreihe verursachen.
Ein sich wiederholendes Intervall konnte auf eine mögliche Finsternis hinweisen, ohne alles zu liefern, was ein moderner Beobachter erwartet. Um den Verlauf einer lokalen Sonnenfinsternis oder den genauen Beginn der Totalität bei einer Mondfinsternis vorherzusagen, ist eine detailliertere Geometrie erforderlich. Die historische Stärke des Saros lag daher nicht in perfekter Präzision, sondern in einer verlässlichen Beziehung, die sich aus Beobachtungen ableiten ließ, ohne über eine vollständige Gravitationstheorie zu verfügen.
Den Zyklus nutzen, ohne zu viel zu versprechen
Für einen praktischen Vergleich können Sie eine Mondfinsternis in einem Katalog auswählen und nach einem Ereignis suchen, das etwa 18 Jahre davor oder danach stattfindet. Falls der Katalog Sarosnummern aufführt, können Sie diese zur Bestätigung des Zusammenhangs verwenden, statt sich allein auf den Abstand im Kalender zu verlassen. Vergleichen Sie Finsternistyp und Dauer: Eine große Ähnlichkeit belegt die sich wiederholende Geometrie, während Unterschiede die allmähliche Entwicklung der Familie zeigen.
Markieren Sie nicht einfach dasselbe Kalenderdatum 18 Jahre später. Die zusätzlichen Tage und Stunden sind wichtig. Verwenden Sie den Mondphasen-Kalender für genaue Vollmondzeiten und sehen Sie anschließend im Finsterniskatalog die Schattendurchgänge nach. Vollmond kennzeichnet die erforderliche Phase, garantiert aber nicht, dass der Mond in den Erdschatten eintritt.
Unterscheiden Sie schließlich zwischen dem Auftreten einer Finsternis und der Möglichkeit, sie zu beobachten. Die Mond-Dashboards für Städte zeigen Mondaufgang, Monduntergang, Höhe und Azimut an, sodass Sie die lokalen Bedingungen am Horizont prüfen können. Eine Finsternis kann geometrisch günstig liegen und dennoch stattfinden, während der Mond unter Ihrem Horizont steht oder hinter Gebäuden noch tief steht. Der Saros erklärt, warum ein verwandtes Ereignis wiederkehrt; ob Sie es sehen können, hängt von der lokalen Zeit und dem Horizont ab.