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Nur ein geringer Prozentsatz der Menschheit beobachtet, wie die Sonne während einer totalen Sonnenfinsternis hinter dem Mondschatten verschwindet. Dies liegt daran, dass der Umbra des Mondes, der dunkelste Teil seines Schattens, einem extrem langen, aber schmalen Pfad über die Erdoberfläche folgt. Während der Mond die Sonne passiert, bewegt sich die Umbra schnell nach Osten, sodass die wenigen glücklichen Beobachter nur wenige Minuten Zeit haben, um die totale Sonnenfinsternis zu beobachten.
Grundlagen der Sonnenfinsternis
Eine Sonnenfinsternis ist nur bei Neumond möglich, wenn sich der Mond auf derselben Seite der Erde befindet wie die Sonne. Eine Sonnenfinsternis tritt jedoch nicht bei jedem Neumond auf, da die Mondbahn relativ zur Ekliptik geneigt ist - der Erdbahn um die Sonne. Der Neumond muss die Ekliptik überqueren oder zumindest sehr nah dran sein. Wenn dies geschieht, schneidet sein Schatten oder Umbra die Erde, und die Dunkelheit senkt sich an diesen Stellen. Menschen außerhalb der Umbra befinden sich im Halbschatten und sehen eine partielle Sonnenfinsternis.
Ringförmige Finsternisse
Eine weitere Bedingung muss erfüllt sein, damit Beobachter auf der Erde Zeuge einer totalen Sonnenfinsternis werden. Der Mond muss nah genug sein. Aufgrund seiner elliptischen Umlaufbahn variiert der Abstand der Monde von der Erde, und wenn er am weitesten entfernt ist, ist seine scheinbare Größe zu klein, um die Sonne zu blockieren. Während einer ringförmigen Sonnenfinsternis ist die gesamte Mondscheibe über das Gesicht der Sonne hinweg sichtbar, doch um ihren Umfang herum bleibt ein dicker Sonnenstreifen zurück. Während einer ringförmigen Sonnenfinsternis gibt es keine Umbra auf der Erde. Beobachter in der Antumbra, der teilweise beleuchteten Umbra, die während dieser Art von Sonnenfinsternis erzeugt wird, sehen eine Art gespenstisches Zwielicht statt nächtlicher Dunkelheit.
Die Größe der Umbra
Sonnenfinsternisse sind auf der Erde so spektakulär, weil die scheinbaren Größen von Mond und Sonne gleich sind. Dies ist ein glücklicher Zufall - die Sonne ist 400-mal größer als der Mond und nur 400-mal weiter entfernt. Da die Sonne jedoch so viel größer ist als der Mond, erscheint der Mondschatten auf der Erde viel kleiner als der Mond selbst. Das ist, weil das Sonnenlicht in einem Winkel von der viel größeren Scheibe der Sonne einfällt. Die Umbra bildet einen Kegel, der sich bis zur Erde auf eine Breite von 100 Meilen verengt.
Die Bewegung der Umbra
Während einer Sonnenfinsternis bewegt sich der Umbra oder die Antumbra mit einer Geschwindigkeit von fast 1.100 Meilen pro Stunde nach Osten, was der Differenz zwischen der Umlaufgeschwindigkeit des Mondes und der Rotationsgeschwindigkeit der Erde entspricht. Dieser Weg ist in der Regel ungefähr 10.000 Meilen lang und nicht jeder auf dem Weg sieht dasselbe. Insbesondere während einer hybriden Sonnenfinsternis können einige Menschen die Gesamtheit beobachten, während andere eine ringförmige Sonnenfinsternis beobachten. Dieses Phänomen wird durch die Krümmung der Erde verursacht und kann nur auftreten, wenn sich der Mond in der richtigen Entfernung von der Erde befindet, um einen Unterschied zu bewirken.