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Höhen von Sonne und Vollmond

Der interessierte Laie fragt, warum im Sommer der Vollmond so niedrig steht, während die Sonne den Höchststand erreicht.
Dieser Beitrag zeigt anhand einer Animation, warum das so sein muss.

Verfasser: Otto Praxl

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Geometrische Verhältnisse

Bei Vollmond befindet sich die Erde zwischen Sonne und Mond. Bei Tag sehen wir die Sonne und nachts in genau entgegengesetzter Richtung den Vollmond. Die Sonne erreicht im Sommer den Höchststand und der Vollmond den Niedrigststand. Im Winter ist es umgekehrt.

Vereinfachungen in der Betrachtung

Mit "Höhe" h bezeichnen wir den Höhenwinkel zwischen der Waagrechten am Beobachtungsort und dem Objekt, also dem Mond oder der Sonne. Die Waagrechte nennt man Horizontebene, sie steht rechtwinklig zur Linie zum Zenit am Beobachtungsort, die Erde wird hier nicht als Geoid, sondern vereinfachend als Kugel betrachtet .

Vereinfachend gehen wir davon aus, dass Sonne und Mond sich genau in der Ekliptik (Bahnebene der Erde) befinden. Der Mond pendelt zwar um diese Ebene mit einem Ausschlag von etwa 5° (Inklination), dies wollen aber wir hier vernachlässigen. Auch die Parallaxe, also der Winkel <Beobachtungsort - Mond - Erdmittelpunkt>, wird hier vernachlässigt (etwa 57 Bogenminuten), der vom beobachteten Höhenwinkel des Mondes abzuziehen wäre. Wir gehen vereinfachend davon aus, dass die Richtung zum Mond parallel zur Ekliptik verläuft. Hier soll ja nur das Prinzip verdeutlicht werden.

Die Höhen von Sonne und Mond im Laufe des Jahres auf der Nordhalbkugel

Das bewegte Bild (Animation) zeigt den Jahreslauf in 12 Sekunden. Die Linien und Winkel beziehen sich auf Erdachse und Äquatorebene, während die Farbflächen den beleuchteten und unbeleuchteten Teil der Erdoberfläche zeigen. Links im Bild wird die Tagseite der Erde (12 Uhr mittags) und rechts die Nachtseite (0 Uhr = Mitternacht) für einen bestimmten Beobachtungsort auf der Nordhalbkugel (φ ist die geografische Breite) gezeigt.

Im Bild wird die Äquatorebene der Erde wird als feststehend betrachtet, während sich die Ekliptik relativ dazu mit dem Sonnenstand bewegt. Diese Anschauung entspricht auch der Beobachtung der  Sonne und des Mondes von der Erde aus. Die Änderung der jeweiligen Höhenwinkel (grün gekennzeichnet) von Sonne und Vollmond auf der Nordhalbkugel ist in der Animation leicht zu verfolgen. Die Höhenänderungen von Sonne und Vollmond verhalten sich entgegengesetzt.

Die Höhenwinkel beider Objekte pendeln zwischen h1 = (90° - φ - 23,5°) und h2 = (90° - φ + 23,5°).

Bei φ = 50° pendeln die Winkel im Laufe eines halben Jahres zwischen 16,5° und 63,5°.

Animation zur Mondhöhe im Verlauf
            des Jahres

 

Mondstand während der Mondphasen

Der Mondstand (= Höhenwinkel des Mondes) ändert sich auch abhängig von der jeweiligen Mondphase:

Die oben genannten Begriffe und der Lauf von Sonne und Mond sind in dem Buch "Berechnungsgrundlagen für Amateurastronomen" beschrieben.

©  2017 Otto Praxl. Alle Rechte vorbehalten.

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