Im Mond-Schatten: Wie Forscher die Sonnenfinsternis nutzen

Wenn sich am 12. August der Mond vor die Sonne schiebt, ist dies nicht einfach nur ein gewaltiges Himmelsspektakel. Obwohl mehrere Raumsonden unser Zentralgestirn permanent im Blick haben, bietet eine Sonnenfinsternis Wissenschaftlern auch heute noch zusätzliche Möglichkeiten zur Erforschung der Sonne. Mit einer Vielzahl spezieller Instrumente ausgestattete Flugzeuge und Ballons steigen dazu in der schmalen Zone der totalen Finsternis auf, die sich von Grönland über Island bis nach Spanien erstreckt.

Sonnenobservatorien wie der «Solar Orbiter» und «Soho» (Solar and Heliospheric Observatory) decken mit einer künstlichen Blende die helle Sonnenscheibe ab. Sie erzeugen so eine Art künstlicher Sonnenfinsternis, um die äußere Atmosphäre der Sonne, die heiße Korona, sichtbar zu machen. 

«Bei solchen Ereignissen kann man besondere Techniken testen»

Aus Sicherheitsgründen muss die Blende jedoch größer sein als die Sonnenscheibe, da sonst ein Teil des hellen Sonnenlichts durch Beugungseffekte und Streuung auf die empfindlichen Sensoren fallen und diese zerstören würde. «Soho» beispielsweise sieht die Korona erst ab etwa einem halben Sonnenradius Abstand von der Sonnenoberfläche. Bei einer totalen Sonnenfinsternis tritt dieses Problem nicht auf und die Forscher können die Korona bis hinab zur Oberfläche der Sonne in Augenschein nehmen. 

Einen weiteren Vorteil erläutert Sonnenexperte Daniel Müller von der europäischen Weltraumbehörde Esa: «Bei solchen Ereignissen kann man besondere Experimente und Techniken testen, die man nicht einfach auf gut Glück auf einen Satelliten packen würde.» Dafür sind die Startkosten für Flüge ins All zu hoch. Erst wenn die Methoden auf der Erde ausreichend getestet sind und funktionieren, erfolgt der Einsatz im Weltall.

Gemeinsam mit der US-Weltraumbehörde Nasa plant die Esa außerdem kombinierte Beobachtungen von der Erde und aus dem Weltall. Ein Nasa-Spezialflugzeug folgt dem Schatten des Mondes, der sich mit 2.500 Kilometern pro Stunde über die Erdoberfläche bewegt. An Bord des Flugzeugs: Eine Kamera, die pro Sekunde 20 hochaufgelöste Bilder der Korona liefert. 

Hinweise für die Lösung eines Rätsels

Parallel dazu beobachtet der «Solar Orbiter» die Sonnenkorona. «Die Sonde ist an diesem Tag ungefähr 90 Grad von der Richtung her entfernt von der Erde», erläutert Müller. «Sie sieht die Sonne also aus einem anderen Winkel.» Dieser zusätzliche Blickwinkel ermögliche es, stereoskopische, dreidimensionale Bilder von Strukturen in der Sonnenkorona zu erzeugen.

Die Korona besteht aus dünn verteilten Gasen, die mehrere Millionen Grad heiß sind. Und das, obwohl die Temperatur auf der Oberfläche der Sonne gerade einmal 6.000 Grad beträgt. Wie sich das Gas in der Korona derart aufheizt, ist immer noch nicht restlos aufgeklärt. Die Beobachtungen der Forscher während der Sonnenfinsternis können vielleicht weitere Hinweise für eine Lösung des Rätsels liefern.

1919 bestätigten Messungen Einsteins Relativitätstheorie

Vor Beginn des Weltraumzeitalters waren totale Sonnenfinsternisse die einzige Möglichkeit für Wissenschaftler, die Korona zu beobachten. Ernsthaft begonnen hat diese Forschung erst zur Finsternis am 8. Juli 1842, die von Südfrankreich, Norditalien und Österreich zu beobachten war. Zum ersten Mal pilgerten in jenem Jahr Astronomen aus allen Teilen Europas mit Fernrohren und Messapparaturen in die Finsterniszone.

Von besonderer Bedeutung für die Forschung war die Sonnenfinsternis am 29. Mai 1919. Die Dunkelheit am Tage erlaubt es nämlich, nahe bei der Sonne stehende Sterne zu beobachten - und damit die Relativitätstheorie Albert Einsteins zu überprüfen. Denn diese Theorie sagt voraus, wie stark die Schwerkraft der Sonne Lichtstrahlen ferner Sterne verbiegt - und dadurch ihre Position am Himmel leicht verschiebt. Die Messungen bei der Finsternis bestätigten den von Einstein vorhergesagten Wert - damals ein großer Triumph für die Relativitätstheorie.