Seit 180 Jahren ist es den Experten nicht gelungen, die genaue Ursache der hellen und dunklen Wellen herauszufinden, die entstehen, wenn die Sonne verdeckt wird.
Simulation der Schattenbänder, die entstehen, wenn sich die Sonne während einer totalen Sonnenfinsternis zu einem schmalen Lichtband verengt. Foto: Sky and Telescope Magazine
Die erste totale Sonnenfinsternis des Jahres 2024 findet am 8. April statt. Für viele ist es eine großartige Gelegenheit, die Korona – die äußere Atmosphäre der Sonne – sowie die Sterne und Planeten zu sehen, die tagsüber erscheinen. Doch es gibt noch ein weiteres ungewöhnliches Phänomen, das nur sichtbar wird, wenn die Sonne zu einem einzigen Lichtfaden geschrumpft ist: Schattenbänder.
Schattenbänder sind wellenförmige Licht- und Schattenstreifen, die auf flachen Oberflächen auftreten können. „Es ist, als wäre man auf dem Boden eines Schwimmbeckens“, sagt Astronom Nordgren. Schattenbänder bleiben ein wissenschaftliches Rätsel. Astronomen wissen nicht genau, was sie verursacht oder warum sie nur gelegentlich auftreten.
Von allen Phänomenen, die während einer Sonnenfinsternis auftreten, sind Schattenbänder vielleicht das ungewöhnlichste. Diese mysteriösen Wellen gleiten manchmal in den Minuten vor der Totalität (wenn die Sonnenscheibe vollständig vom Mond verdeckt wird) über den Boden. Anfangs erscheinen die Bänder schwach und chaotisch, doch mit Herannahen der Totalität werden sie geordneter, der Abstand zwischen ihnen verringert sich auf wenige Zentimeter, und sie werden deutlicher. Nach dem Ende der Totalität passiert das Gegenteil: Die Schattenbänder erscheinen wieder, werden allmählich schwächer und chaotischer und verschwinden schließlich ganz.
Innerhalb derselben Finsternis beobachten Beobachter an verschiedenen Orten jedoch unterschiedliche Schattenstreifeneffekte. Manche berichten von nahezu unsichtbaren Schattenstreifen, andere von deutlich sichtbaren. Bei manchen Finsternissen sind die Schattenstreifen deutlich sichtbar, bei anderen hingegen sehr schwach oder gar nicht sichtbar.
Wissenschaftler sind sich nicht sicher, wann Schattenbänder erstmals beobachtet wurden. Laut dem Buch „The Story of Eclipses“ des Amateurastronomen George F. Chambers wurden Schattenbänder erstmals während der Sonnenfinsternis am 8. Juli 1842 aufgezeichnet. Bereits 1878 bereiteten sich Beobachter in Colorado, USA, auf das Auftreten von „Beugungsbändern“ vor. Dass vor Mitte des 19. Jahrhunderts keine Schattenbandbeobachtungen stattfanden, könnte daran liegen, dass viele Menschen bei Sonnenfinsternissen ihren Blick nach oben statt nach unten richteten.
Schattenbänder sind zudem schwer zu fotografieren. Sie erscheinen meist, wenn nur etwa 1 % der Sonne nicht vom Mond verdeckt wird, sodass nur sehr wenig Licht und Kontrast vorhanden sind. Die durchschnittliche Geschwindigkeit von Schattenbändern, die sich über den Boden bewegen, beträgt etwa 3 Meter pro Sekunde. Da Schattenbänder meist nur wenige Zentimeter breit sind, wirken sie auf Fotos oder Videos unscharf. Es gibt auch einen physiologischen Grund, warum Schattenbänder auf den meisten Fotos nicht erkennbar sind. In Bewegung sind sie deutlich leichter zu erkennen als im Stillstand.
Schattenbänder während der totalen Sonnenfinsternis vom 21. Juni 2001. Foto: Wolfgang Strickling/Wikimedia Commons
In den vergangenen 180 Jahren haben Experten verschiedene Theorien zur Erklärung der Schattenbänder entwickelt. Eine der frühesten Theorien war, dass es sich um Beugungsbänder handelte. Diese entstehen, wenn Lichtwellen einen schmalen Spalt in einer festen Oberfläche durchdringen und in der Mitte einen dunklen Streifen und an den Seiten hellere Streifen erzeugen. 1924 schlug der italienische Astronom Guido Horn-D'Arturo dann vor, dass es sich bei den Bändern um übereinanderliegende Nadellöcher der Sonne handele, die durch Spiragli – Lücken in der oberen Erdatmosphäre – gebildet würden.
Die wahrscheinlichste Erklärung ist ein meteorologischer Effekt, der durch die Verzerrung der letzten Sonnenstrahlen durch die turbulente Erdatmosphäre verursacht wird. Dieser Effekt verzerrt auch das Licht ferner Sterne und lässt sie funkeln. Sternenlicht wird dadurch verzerrt, dass ein Stern von der Erde aus gesehen eine Punktquelle ist. Helle Planeten wie Venus und Jupiter hingegen sind keine Punktquellen, sondern viel größer. Daher scheinen sie selbst in unmittelbarer Nähe des Horizonts selten zu funkeln.
Sonne und Mond funkeln normalerweise nicht. Doch während einer Sonnenfinsternis, wenn die Sonnenscheibe zu einem dünnen Lichtfaden verdunstet, scheint jeder Punkt entlang des Fadens wie ein Stern zu funkeln. Die Schattenbänder könnten daher das Ergebnis des von jedem Punkt ausgestrahlten Lichts sein. Manche Experten gehen davon aus, dass die Schattenbänder umso deutlicher erscheinen, je schlechter die Beobachtungsbedingungen (aufgrund atmosphärischer Turbulenzen) sind.
Thu Thao (Laut Weltraum )
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