|
|
|
 |
|
 |
||||||||||
|
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
 |
|
Fig. 1: Simulation des Anblicks des Mars am 20. Juni 2001, 0 Uhr Sommerzeit, durch ein invertierendes Teleskop. So viele Detais werden nur professionelle Grossteleskope unter idealen Sichtbedingungen sehen. Simulation von A. Barmettler astro!nfo CalSKY | |
|
Keine andere Welt unseres Sonnensystems übt eine solche Faszination aus, wie der Mars. Johannes Kepler hat im 17. Jahrhundert aufgrund von Beobachtungen der Marsbewegung am Sternenhimmel erkannt, dass die Planeten auf Ellipsen und nicht auf perfekten Kreisen sich um die Sonne bewegen. Um die Jahrhundertwende 19./20. Jahrhundert glaubten manche fest daran, Kanäle auf dem Mars zu erkennen. Dies hat sich mit der Erforschung des Mars mit Raumsonden zwar nicht bestätigt, doch fand man Hinweise auf eine feuchte, möglicherweise belebte ferne Vergangenheit. Diesen Sommer erleben wir die erste von 3 günstigen Begegnungen (Oppositionen) von Erde und Mars. In diesem Artikel möchten wir beschreiben, wie sich der Mars dem Amateurastronomen und dem Besucher der Volkssternwarte zeigt.
Mars kreist knapp ausserhalb der Erdbahn um die Sonne. Die erdgebundene Beobachtung des Mars ist von starken Änderungen der Sichtverhältnisse geprägt. Während vielen Monaten ist Mars ein wenig auffälliger Stern in der Abend- oder Morgendämmerung. Im Fernrohr - wenn Mars überhaupt in der Sternwartenführung gezeigt wird - zeigt sich ein kleines oranges Scheibchen ohne erkennbare Details. Alle zwei Jahre und zwei Monate ändert sich das dramatisch.
|
|
|
Fig. 2: Bewegung von Erde (blau) und Mars (rot) im Jahre 2001. Die Positionen wurden jeweils für den 1. und 15. eines Monats gerechnet. © R. Brodbeck. | |
 |
Von Landkarten ist man sich gewöhnt, dass die Entfernung zwischen zwei Ortschaften immer eine bestimmte Anzahl Kilometer beträgt. Eine der Landkarte analoge Karte des Sonnensystems gibt es jedoch nicht, da die Planeten dauernd in Bewegung sind. Die Erde braucht 365 Tage, Mars 687 Tage für einen Umlauf um die Sonne. Im Mittel überholt die innen und schneller um die Sonne kreisende Erde den langsameren Mars alle 780 Tage (2 Jahre und 7 Wochen). Wie die Animation in Fig. 2 veranschaulicht, ändert sich dabei auch die Distanz Erde - Mars stark, von 400 Millionen km (mehr als zweieinhalb mal weiter entfernt als die Sonne) bis zu 55 Millionen Kilometer.
Wären die Marsbahn und die Erdbahn perfekte Kreise, so würde die Distanz Erde - Mars alle 780 Tage zwischen den Extremwerten hin und her pendeln. Da jedoch die Marsbahn relativ stark von einer Kreisbahn abweicht - die Distanz Mars - Sonne schwankt zwischen 207 und 249 Millionen Kilometer - spielt es eine wesentliche Rolle, an welcher Stelle der Marsbahn der rote Planet von der Erde überholt wird. Der Astronom spricht von Opposition, wenn die Erde den Mars überholt, da der Mars (oder auch ein anderer Planet) der Sonne am Himmel gegenüber steht. Wenn der Mars sich in den sonnenfernen Teilen seiner Bahn aufhält, so kommt er der Erde nur auf 100 Millionen Kilometer nahe. Befindet er sich hingegen in den näher liegenden Teilen seiner Bahn, so kann die Distanz bis auf 55 Millionen Kilometer sinken. Die kommenden 3 Oppositionen (Juni 2001, August 2003, September 2005) finden nun statt, wenn Mars sich in Sonnennähe aufhält. Die minimale Distanz von 67 Millionen Kilometer erreichte Mars seit 1988 nicht mehr (Fig. 4).
|
|
Fig. 3: Minimale Distanzen zwischen Erde und Mars im Millionen Kilometer. Es ist jeweils der Tag der kleinsten Distanz und nicht der Tag der Opposition vermerkt. Am geringsten wird die Distanz Erde-Mars am 27.8.2003. © R. Brodbeck. |
| ||
Die Distanz ist ausschlaggebend, wie viele Details man mit einem Fernrohr erkennen kann. Ein typisches Amateurfernrohr kann noch Details zeigen, die unter einem Winkel von einer Bogensekunde erscheinen. Betrachtet man einen Menschen aus 10 Kilometer Entfernung, so entspricht eine Bogensekunde ca. dem Abstand zwischen seinen beiden Augen. Der ganze Mensch würde je nach Körpergrösse zwischen 35 und 40 Bogensekunden gross erscheinen.
|
|
Fig. 4: Scheinbarer Durchmesser des Marsscheibchens in Bogensekunden im Laufe der Jahre 1986 - 2020. Erscheint der Mars kleiner als 10 Bogensekunden im Durchmesser, so lohnt sich die Beobachtung kaum. Erreicht der scheinbare Durchmesser 20 Bogensekunden, so ist es relativ leicht, Details auf Mars zu erkennen. Dies ist jedoch nur selten der Fall. © R. Brodbeck. |
|
|
Für den immer ca. 380'000 Kilometer entfernte Mond bedeutet das folgendes: Zwei Objekte auf dem Mond müssen 2 Kilometer auseinander stehen, damit sie ein mittleres Amateurfernrohr noch getrennt sehen kann. In der Computersprache könnte man auch sagen, dass der Mond mit einem scheinbaren Durchmesser von 1800 Bogensekunden in 1800 Pixel im Durchmesser aufgelöst wird. Ein durch ein Amateurteleskop gemachtes Bild mit 4000 x 4000 Pixel - in dem der Mond gerade Platz hat - würde also nicht mehr Details zeigen.
In Figur 4 ist nun nicht nur die Distanz Mars - Erde aufgetragen, sondern auch der Durchmesser des Marsscheibchens in Bogensekunden. Für ein mittleres Amateurfernrohr kann dies als etwa der Marsdurchmesser in "Pixel" angesehen werden. Grössere Teleskope mit vielleicht 30 cm oder mehr Öffnung (Spiegel- oder Objektivdurchmesser) können auch mehr Details erkennen, d.h. etwa das Doppelte an "Pixel" sehen. Ohne spezielle Tricks können wegen der unruhigen Erdatmosphäre auch Grossteleskope nicht wesentlich mehr erkennen.
|
|
Fig. 5: Veränderung des scheinbaren Marsanblicks vom 1. März 2001 bis zum 1. Januar 2002, jeweils für den 1. und 15. eines Monats. Etwa so viel mag man in einem grösseren Amateurteleskop unter guten atmosphärischen Bedingungen erkennen. © R. Brodbeck und A. Barmettler. |
|
|
Figur 4 zeigt die scheinbare Grösse des Mars für einen irdischen Beobachter im Laufe der Zeit. Ab etwa 10 Bogensekunden Grösse kann der geübte Beobachter erste Details erkennen; leichter wird es ab ca. 20 Bogensekunden Durchmesser. Fig. 4 zeigt, dass Mars zum ersten Mal seit 1988 20 Bogensekunden Durchmesser etwa für einen Monat übertreffen wird. 2003 werden die Verhältnisse nochmals etwas besser sein. 2005 werden 20 Bogensekunden scheinbarer Durchmesser gerade noch knapp erreicht. Danach wird man wieder bis zum Jahre 2018 warten müssen, bis der Mars erneut 20 Bogensekunden gross wird.
|
|
|
|
Fig. 6: Simulation der Rotation des Mars. Animation: R. Brodbeck, Mars-Renderings von A. Barmettler astro!nfo, CalSKY | |
Der Marsglobus zeigt dem Beobachter mit einem besseren Fernrohr einiges an Details, wenn seine Distanz zur Erde relativ gering ist, wie es im Juni 2001 der Fall sein wird. Allerdings braucht man etwas Geduld. Der allererste Blick durch das Fernrohr wird nur eine leicht rötliche Scheibe zeigen. Auf den zweiten Blick zeigen sich helle und dunkle Flecken. Diese Gebiete haben jedoch nur bedingt mit tatsächlichen Oberflächenstrukturen zu tun. An diesen dunklen Flecken kann man gut die Drehung des Mars um die eigene Achse erkennen. Mars dreht sich einmal in 24 Stunden 37 Minuten um sich selbst. Der scheinbare Anblick im invertierenden Teleskop wurde für die Animation links in Schritten von 1 Stunde und 1.5 Minuten gerechnet. Sie beginnt am 20.Juni 2001, 12 Uhr MESZ. Das berühmteste Detail sind die Polkappen des Mars. Sie können als helle Flecken am Rand der Marsscheibe gesehen werden. Jedoch sieht man in der Regel nur eine, je nach Sichtverhältnissen.
|
|
|
Fig. 7: Bewegung des Mars vom 1.4. bis 1.9. 2001 zwischen den Sternbildern Skorpion (rechts), Schlangenträger (hinter Mars) und Schütze (links in der Vergrösserung). Die Positionen wurden jeweils für den 1. und 15. eines Monats gezeichnet. Der Beobachter steht bei 50 Grad Nord und 10 Grad Ost, was ca. der Mitte Deutschlands entspricht, und blickt Richtung Süden. Beobachtungszeiten: Am 1.4. um 6 Uhr, 15.4 um 5 Uhr, 1.5 um 4 Uhr, 15.5. um 3 Uhr, 1.6. um 2 Uhr, 15.6. um 1 Uhr, 1.7. um 0 Uhr, 15.7. um 23 Uhr, 1.8. um 22 Uhr, 15.8. um 21 Uhr und am 1.9. um 20 Uhr. © R. Brodbeck und A.Barmettler, CalSKY. | |
|
Für uns Mitteleuropäer hat die kommende Opposition jedoch auch einen Nachteil. Da Mars die geringste Entfernung zur Erde in der Zeit zur Sommersonnenwende erreicht, steht er am Himmel dort, wo die Sonne im Winter steht. Dazu kommt noch, dass sich Mars auf den "unter" (südlich) der Erdbahnebene verlaufenden Teilen seiner Bahn aufhalten wird. Somit steht er noch südlicher als die Sonne im Dezember. In Kiel wird Mars im Juni deshalb nur 9 Grad über den Horizont steigen. Das ist etwas mehr als eine ausgestreckte Faust breit. Er wird dann nach Mitternacht als roter, heller Stern über dem Südhorizont stehen. Bei so geringer Höhe muss das Licht einen langen Weg durch die störende Erdatmosphäre zurücklegen. Man wird deshalb nur mit Mühe Details auf Mars erkennen können. Noch schlechter sieht es für Skandinavien aus. Für Drontheim und Gebiete weiter nördlich wird Mars im Juni gar nie aufgehen. Etwas besser sieht es für die Südgrenze des deutschen Sprachraums aus. In Zürich steht Mars immerhin maximal 16 Grad hoch.
Wenn uns Mars Ende August, Anfang September 2003 noch näher kommen wird, werden die Verhältnisse für uns Europäer doch um einiges besser sein. Mars wird dann fast 15 Grad höher stehen als 2001. Die Luftunruhe wird deshalb für uns eine wesentlich geringere Rolle spielen. Somit kann man die Marsnähe des Jahres 2001 als Generalprobe für die grosse Opposition des Jahres 2003 verstehen.
|
|||||||||||
|
|||||||||||
