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Am 27. August 2003 wird der Mars der Erde so nahe kommen wie noch nie. Doch was bedeutet so nahe, wie noch nie?
Alle zwei Jahre und zwei Monate überholt die schnellere, näher bei der Sonne kreisende Erde den aussen und langsamer kreisenden Mars. Zu diesem Zeitpunkt wird die Distanz zwischen Mars und Erde minimal. Wären Marsbahn und Erdbahn perfekte Kreise, so würde immer dieselbe Minimaldistanz erreich. Da aber vor allem die Marsbahn eine deutlich von der Kreisform verschiedene Ellipse ist, schwanken die alle 2 Jahre und 2 Monate vorkommenden Minimaldistanzen zwischen 101 Millionen und 56 Millionen Kilometer Abstand (Die Sonne ist ca. 150 Millionen km entfernt). Eine geringe Distanz bedeutet, dass der Mars besonders auffällig am Himmel steht und der Fernrohrbesitzer besonders viele Details auf Mars ausmachen kann. Wie nahe der Mars der Erde kommt, hängt davon ab, an welcher Stelle der der Bahnen die Begegnung stattfindet (hier gibt es mehr Erklärungen).
Die minimal mögliche Distanz zwischen Erde und Mars würde dann dem kleinsten Abstand zwischen den Bahnellipsen entsprechen. Wird also 2003 diese mögliche Minimaldistanz besonders gut getroffen? Dies ist richtig, wenn wir nur in Dimensionen von Jahrzehnten und nicht Zeiträume von Jahrhunderten betrachten. Die geringsten Distanzen werden immer um den 1. September erreicht, da dann die Erde ihre geringste Distanz zur Marsbahn erreicht. Also braucht der Mars nur im gleichen Moment an dieser Stelle seiner Bahn zu sein. War dies noch nie so perfekt erfüllt, wie 2003, wenn der Mars 55 Millionen und 760'000 Kilometer entfernt steht? Im Jahre 1924 stand Mars nur 20'000 Kilometer weiter entfernt, so ist der Rekord von 2003 relativ knapp. Um aber die Antwort zu erhalten, wann der Mars noch näher an die Erde herankam als 2003, müssen wir die Vorstellung starrer Planetenbahnen aufgeben.
Die Sonne vereint praktisch alle Masse des Sonnensystems in sich und beherrscht mit ihrer Schwerkraft die Bahnen der Planeten. Doch ziehen sich auch die Planeten gegenseitig an, wie es bereits Newton in seinem Schwerkraftgesetz beschrieb. Die Bahnen der Planeten bewegen und verformen sich im Laufe der Zeit. Somit wird sich die theoretisch mögliche kleinste Distanz zwischen Erde und Mars im Laufe der Zeit verändern.
Computer erlauben es, die Bahnen der Planeten sehr weit in die Vergangenheit und in die Zukunft zu bestimmen. Die hier gezeigten Berechnungen berücksichtigen die Schwerkraft aller Planeten untereinander. Zur Lösung des sogenannten Mehrkörperproblems wurde ein Runge-Kutta-Verfahren verwendet. Die Berechnungsschrittweite betrug 6 Stunden. Einmal pro Jahr wurde eine relativistische Korrektur der Bahnelemente vorgenommen.
Exzentrizitäten von Marsbahn (rot) und Erdbahn (blau) im Laufe der Zeit.Die Graphik oben zeigt die Entwicklung der Bahnexzentrizität von Erde und Mars im Laufe der Jahrzehntausende. Sowohl die Erdbahn als auch die Marsbahn verändern ihre Extentrizität im Laufe der Jahrzehntausende. Wir leben in einer Zeitperiode, in der die Erdbahn immer kreisförmiger wird. Etwa in 30'000 Jahren wird sie ein fast perfekter Kreis sein. Die Exzentrizität der Marsbahn nimmt jedoch schneller zu. Da die Halbachsen der beiden Bahnen sich nur unwesentlich ändern, wird die minimal mögliche Minimaldistanz zwischen Erde und Mars in den kommenden Jahrhunderten abnehmen.
Die Integration (Berechnung) des Mehrkörperproblems wurde so programmiert, dass alle 25 Jahre die kleinste vorgekommene Distanz in eine Datei geschrieben wurde. Die zweite Graphik zeigt nun diese Minimaldistanzen im Laufe der Zeit.
Geringste, jeweils im Intervall von 25 Jahren vorkommende Marsdistanzz.Die untergrenze der Punktwolke wird durch die minimale Distanz zwischen der Erdbahn und der Marsbahn gezogen. Wir leben in einer Zeit in der diese abnimmt. Somit wird ein Rekord im Laufe der Zeit immer wieder unterboten. Dieser Trend begann vor etwa 30'000 Jahren und wird noch 25'000 Jahre dauern. Nun kann auch abgeschätzt werden, wann der Mars zum letzten Mal so weit entfernt war, wie am 27. August 2003: vor etwa 60'000 Jahren.
Anm: Diese Rechnungen werden von Roger W. Sinnot bestätigt. Siehe Artikel in Sky&Telescope.Liste der minimalen Distanzen von 1600 - 2400.
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