Okkultation

Eine Okkultation (von lateinisch occultatio ‚Verbergen‘),[1][2] deutsch auch Bedeckung oder Verfinsterung genannt, ist das Vorbeiziehen eines scheinbar größeren Himmelskörpers vor einem anderen.

Im umgekehrten Fall, wenn der bedeckte Himmelskörper der scheinbar größere ist, spricht man von einem Transit oder Durchgang.

Das häufigste dieser Phänomene sind Sternbedeckungen durch den Mond, die sich schon mit Hilfe eines kleinen Teleskops für Amateurastronomen alle paar Tage beobachten lassen. Seltener sind Okkultationen von Planeten durch den Mond. Bedeckungen heller Sterne durch Planeten oder gegenseitige Bedeckungen von Planeten sind außerordentlich seltene Himmelsereignisse. Rein geometrisch zählen auch Sonnenfinsternisse zu diesen Phänomenen.

Saturn-Bedeckung durch den Mond am 3. November 2001 (Zeitraffer)

Definition

Die Okkultation ist ein Sonderfall einer Konjunktion. Der scheinbare Winkelabstand der beiden Himmelskörper ist dabei so gering, dass der nähere Himmelskörper den entfernteren aus Sicht des Beobachters teilweise oder vollständig bedeckt.

Ein Sonderfall der Okkultation ist die Finsternis (Eklipse), wenn das überdeckte Objekt so hell ist, dass diese Namensgebung angebracht ist, insbesondere also die Sonnenfinsternis (die Okkultation der Sonne durch den Mond), aber in gewissem Sinn auch die Mondfinsternis (die Okkultation der Sonne durch die Erde, nämlich vom Mond aus gesehen). Allerdings sind Mondfinsternisse echte Verfinsterungen, weil der Mond durch den Erdschatten wandert, wohingegen eine Sonnenfinsternis genau genommen eine „Sonnenbedeckung“ beziehungsweise eine „Erdfinsternis“ ist, weil ein Teil der Erdoberfläche durch den Mondschatten verfinstert wird.

Während Sternbedeckungen durch den Mond und Bedeckungen der Planetenmonde durch ihre Mutterplaneten relativ häufig vorkommen, sind Sternbedeckungen durch Planeten und Asteroiden von einem fixen Beobachtungsort aus gesehen sehr seltene Ereignisse. Noch seltener sind gegenseitige Planetenbedeckungen. Seit 1818 fand keine Bedeckung eines Planeten durch einen anderen statt, die nächste wird erst 2065 stattfinden.

Zur Beschreibung der geometrischen Eigenschaften einer von der Erde aus zu beobachtenden Bedeckung von Sternen oder Planeten durch den Mond werden die Besselschen Elemente verwendet, ebenso für Sonnenfinsternisse.

Sternbedeckung

Sternbedeckung durch den Mond

Als Sternbedeckung wird die Okkultation eines Fixsterns durch den Erdmond bezeichnet, aber auch durch andere Körper unseres Sonnensystems wie Planeten oder Asteroiden. Für den Beobachter auf der Erde verschwindet der Stern schlagartig hinter dem Himmelskörper – was durchaus ein Spannungselement darstellt – und taucht später auf der anderen Seite ebenso plötzlich wieder auf.

Sternbedeckungen durch den Mond sind am häufigsten (an Standorten in Europa etwa 5–10 pro Monat bis zu Sternen 6. Größe). Sie dauern bei zentralen Bedeckungen etwa 55 Minuten, bei streifenden entsprechend kürzer. Die Okkultation heller Sterne kann man auch freiäugig beobachten, insbesondere am dunklen Mondrand, doch ist sie teleskopisch genauer erfassbar.

Zeitmessungen mit einer guten Stoppuhr erreichen etwa 0,1 Sekunden (elektrooptische Sensoren noch genauer), woraus man noch bis vor kurzem die Mondbahn und die Höhe der Mondberge bestimmt hat. Aus längeren Messserien ergeben sich einige Dekameter in der Höhe.

Okkultationen durch Planeten kommen hingegen viel seltener vor. Auch aus der Umlaufbahn des Hubble-Teleskops werden Sternbedeckungen beobachtet.

Bei Planeten und Asteroiden können aus der Dauer der Verfinsterung und dem Verlauf der gemessenen Lichtkurve wichtige Daten des Himmelskörpers berechnet werden, z. B. Größe und Form des Asteroiden oder die Dichte und Zusammensetzung der Planeten-Atmosphäre. Sie absorbiert je nach enthaltenen Gasen bestimmte Anteile des Sternenlichts, sodass die Bedeckung nicht schlagartig erfolgt.

Optische Okkultation

Okkultation von Rhea durch Dione (jeweils Saturnmonde)

Okkultationen von Fixsternen durch den Mond, Planeten, Planetenmonde oder Planetoiden hatten insbesondere vor dem Zeitalter der Raumfahrt eine große wissenschaftliche Bedeutung, denn man kann durch Messung ihrer Dauer den Durchmesser dieser Himmelskörper bestimmen.

Durch das Verhalten des Sternenlichts im Moment der Bedeckung (schlagartiges Verschwinden des Sternenlichts bei atmosphärenlosen Körpern wie beim Mond, allmähliches Verschwinden desselben bei Körpern mit Atmosphäre wie bei der Venus) konnte man Aussagen über eventuell vorhandene Atmosphären der Himmelskörper, welche die Bedeckung verursachen, machen.

Die genaue Bestimmung der Kontaktzeiten bei Sternbedeckungen durch den Mond ermöglicht eine genaue Vermessung der Mondbahn. Durch zeitlich hoch aufgelöste Beobachtungen von Sternbedeckungen durch den Mond ist es in einigen Fällen auch möglich, den Durchmesser des bedeckten Sternes direkt zu bestimmen.

Anhand von streifenden Sternbedeckungen, bei denen der Rand des Erdmondes einen Stern verdunkelt, kann das Profil der Mondoberfläche relativ genau bestimmt werden. Streifende Sternbedeckungen werden häufig von Amateurastronomen beobachtet und ausgewertet. Analog hierzu werden Verdunkelungen von Fixsternen durch Asteroiden genutzt, um mehr über dessen Gestalt zu erfahren. Organisiert über das Internet, betrachten mehrere Astronomen die Bedeckung gleichzeitig, um dann aus ihrer örtlichen Verteilung den durch den Asteroiden geworfenen Schatten rückzurechnen und bildlich darzustellen.

Die selbst mit den stärksten Fernrohren der Welt nicht direkt sichtbaren Ringe des Planeten Uranus wurden bei einer Bedeckung des Sterns SAO 158687 (HIP 71567) durch diesen Planeten am 10. März 1977 entdeckt.[3] Vor und nach dem Durchgang des Planeten wurde das Licht des dahinter liegenden Sterns mehrfach kurz verdunkelt.

Uranus zieht am Stern HIP 71567 am 10. März 1977 vorbei (Simulation)

Planetenbedeckungen durch den Mond und gegenseitige Bedeckungen von Planeten besitzen nur eine geringe wissenschaftliche Bedeutung, da die Kontaktzeiten bei geringerer Leuchtkraft des bedeckten Objekts schlecht zu bestimmen sind.

Radio-Okkultation

Siehe Hauptartikel: Radio-Okkultation

Die Radiookkultation ist eine neue Methode, um die Atmosphäre von Planeten zu untersuchen. Dabei wird das Radiosignal eines Satelliten beobachtet, der hinter einem Himmelskörper verschwindet. Bei der Erde sind GPS-Satelliten geeignete Sender. Aus der genauen Kenntnis des gesendeten Signals erhält man über den Vergleich mit dem empfangenen Signal, das seinen Weg durch die Atmosphäre der Erde nahm, Hinweise auf die Eigenschaften der Atmosphäre. Beispielsweise wurde das wissenschaftliche Programm des Satelliten CHAMP um diese Art der Atmosphärenfernerkundung erweitert, um Informationen über die Temperatur- und Wasserdampfverteilung der Erdatmosphäre zu erhalten.

Gegenseitige Bedeckungen

Gegenseitige Bedeckung bei einem bedeckungs­ver­änder­lichen Stern

Gegenseitige Bedeckungen zweier Himmelskörper sind nur dann möglich, wenn der eine vom Beobachter aus gesehen sowohl vor als auch hinter den anderen treten kann. Da in fast allen bekannten Fällen die beiden Körper nicht gleich groß sind, ist eine dieser Bedeckungen ein Durchgang.

Die folgenden Fälle gegenseitiger Bedeckungen existieren:

  • bedeckungsveränderliche Sterne
  • äußere Planeten und ihre Monde (Transite größerer Monde können beobachtet werden)
  • Zwerg- bzw. Kleinplaneten und ihre Monde
  • Monde eines Planeten (z. B. gegenseitige Bedeckungen der Jupitermonde)
  • Merkur und Sonne (Merkurtransit, Bedeckung von Merkur durch die Sonne)
  • Venus und Sonne (Venustransit, Bedeckung von Venus durch die Sonne)
  • Merkur und Venus (einzige Planeten, die sich gegenseitig bedecken können)

Häufigkeit/Auftreten

Bedeckungen von Fixsternen und Planeten durch den Mond treten relativ häufig auf, weil der Mond einen Winkeldurchmesser von 30 Bogenminuten und als erdnaher Körper eine große Horizontalparallaxe zeigt. Da in einem Zeitraum von 18,6 Jahren die Knoten des Mondes einmal retrograd durch die Ekliptik wandern, werden während dieser Zeitspanne praktisch alle Sterne, die sich in einem Gebiet von 6 Grad nördlich bzw. südlich der Ekliptik befinden, irgendwann einmal bedeckt. Allerdings können von einem gegebenen Ort aus natürlich nicht alle diese Bedeckungen beobachtet werden, denn sie können zu einer Zeit stattfinden, da der Mond unter dem Horizont steht, oder die Bedeckung kann der Parallaxe wegen nur in anderen Regionen beobachtbar sein. Eine weitere Einschränkung kommt dadurch hinzu, dass manche Bedeckungen nicht oder nur extrem schwer zu beobachten sind, wenn sie am Taghimmel stattfinden.

Bedeckungen von Sternen und Planeten durch die Sonne sind nicht gerade selten, aber wegen ihrer Unbeobachtbarkeit (zumindest mit den üblichen optischen Geräten, nicht unbedingt mit radioastronomischen Methoden, sofern das zu bedeckende Objekt eine Radioquelle ist) uninteressant. Allerdings wurden Bedeckungen von Radioquellen (beispielsweise Quasare) durch die Sonne dazu benutzt, die allgemeine Relativitätstheorie zu überprüfen.

Bedeckungen heller Sterne durch Planeten, Monde anderer Planeten oder Planetoiden sowie gegenseitige Bedeckungen von Planeten sind außerordentlich seltene Himmelsereignisse. Sie sind wegen der Planetenparallaxe auch nicht unbedingt überall beobachtbar, wo der Planet zum Zeitpunkt der Bedeckung über dem Horizont steht. Solche Ereignisse sind deshalb so selten, weil Planeten langsamer über dem Himmel ziehen als der Mond und sie zudem einen viel kleineren Winkeldurchmesser haben als er. Außerdem gibt es noch weitaus größere Einschränkungen, welche Sterne überhaupt bedeckt werden können, denn im Unterschied zum Mond wandern die Bahnknoten der Planeten nur sehr langsam (Umlaufzeit > 10.000 Jahre versus 18,6 Jahre beim Mond). So können nicht alle Fixsterne, die sich innerhalb des Wertes der maximalen ekliptikalen Breite befinden, die ein Planet erreichen kann, auch bedeckt werden. So kann im Zeitraum von ca. 5000 v. Chr. bis 5000 n. Chr. kein Planet den Fixstern Aldebaran bedecken. Von den anderen drei ekliptiknahen Sternen 1. Größe (Antares, Spica und Regulus) kann im Zeitraum von 5000 v. Chr. und 5000 n. Chr. Antares nur von der Venus bedeckt werden, weil nur dieser Planet Antares sowohl nördlich als auch südlich passieren kann. Bedeckungen von Spica und Regulus sind in diesem Zeitraum nur durch die unteren Planeten Merkur und Venus möglich, da nur diese Planeten sowohl nördlich als auch südlich an diesen beiden Sternen vorbeiziehen können. In ferner Vergangenheit und ferner Zukunft ändert sich dies wegen der Knotenwanderung (und ggf. auch durch die Eigenbewegung der Fixsterne). Zurzeit ist Nunki der hellste Fixstern, der prinzipiell von einem oberen Planeten bedeckt werden kann, und zwar durch den Mars. Allerdings erfolgte dies zuletzt am 3. September 423.

Okkultationen von hellen Fixsternen (<4 mag) und Planeten durch Planeten
zwischen 1800 und 2100

TagUhrzeit (WZ)Bedeckender PlanetBedecktes ObjektHelligkeit bedecktes ObjektElongation zur Sonne
14. Februar 18004:34:48VenusPi Sagittarii2,9 mag41,9°
8. Juni 18025:36:15MerkurEpsilon Geminorum3,1 mag20,6°
9. Dezember 180820:33:50MerkurSaturn0,5 mag20,3°
20. Februar 18078:02:20MerkurIota Aquarii4,3 mag5,2°
20. Mai 18084:14:05JupiterPhi Aquarii4,2 mag74,5°
23. Januar 180918:03:14VenusPhi Aquarii4,2 mag41,1°
2. Mai 181314:03:26MerkurOmikron Piscium4,3 mag16,7°
9. Juni 181513:12:00MerkurEpsilon Geminorum3,1 mag19,7°
3. Januar 181821:47:06VenusJupiter−1,8 mag16,4°
29. September 18173:14:30VenusRegulus1,4 mag38,3°
5. Juli 183714:38:45MerkurZeta Tauri3,0 mag20,9°
27. September 184317:47:57VenusEta Virginis3,9 mag1,9°
8. Juni 18484:25:46MerkurEpsilon Geminorum3,1 mag20,5°
13. Oktober 185718:19:26MerkurEta Virginis3,9 mag17,6°
4. Dezember 18585:32:56MarsIota Capricorni4,3 mag63,9°
9. Juni 186112:23:31MerkurEpsilon Geminorum3,1 mag19,5°
6. März 18629:32:14MerkurTheta Aquarii4,2 mag14,5°
23. Dezember 186517:05:00MerkurMy Sagittarii3,8 mag2,4°
19. Juni 188414:29:09MerkurEpsilon Tauri3,5 mag21,9°
16. Juli 188420:12:08VenusLambda Geminorum3,6 mag9,3°
21. November 18907:57:44Venus36 Ophiuchi4,3 mag19,8°
3. Juli 190018:15:58MerkurDelta Cancri3,9 mag26°
9. Dezember 190617:25:00VenusAkrab2,6 mag14,9°
27. Juli 19102:48:35VenusEta Geminorum3,3 mag31°
7. Dezember 191110:06:20MerkurKaus Borealis2,8 mag21°
26. Februar 192611:36:09MerkurPhi Aquarii4,2 mag
29. Januar 193118:10:32MerkurOmikron Sagittarii3,8 mag24,9°
24. Dezember 193718:21:00MerkurOmikron Sagittarii3,8 mag11,6°
10. Juni 19402:19:51MerkurEpsilon Geminorum3,1 mag20.2°
6. Juli 194310:48:25Merkur1 Geminorum4,2 mag13,4°
25. Oktober 19471:38:22VenusZuben-el-dschenubi2,8 mag13.6°
7. Juli 195914:29:03VenusRegulus1,4 mag44,5°
8. März 19632:09:27MerkurIota Aquarii4,3 mag18,7°
7. Juli 196319:33:26Venus1 Geminorum4,2 mag14,5°
27. September 196515:24:31MerkurEta Virginis3,9 mag1,4°
13. Mai 197119:44:34JupiterAkrab2,6 mag169.6°
22. November 197115:07:28Venus44 Ophiuchi4,2 mag22,3°
24. September 19747:50:35NeptunPsi Ophiuchi4,5 mag66,3°
17. Dezember 197523:20:44MerkurKaus Borealis2,8 mag10,8°
8. April 19760:46:36MarsEpsilon Geminorum3,1 mag81,3°
27. September 197711:41:01MerkurSigma Leonis4,1 mag16°
17. November 198115:34:05VenusNunki2,1 mag47°
18. Dezember 20005:07:13Merkur44 Ophiuchi4,2 mag4,4°
8. März 20091:23:58MerkurIota Aquarii4,3 mag18,9°
16. April 201418:05:23VenusLambda Aquarii3,7 mag44,9°
26. Oktober 202114:48:46Venus36 Ophiuchi4,3 mag47°
15. August 20283:29:02VenusNy Geminorum4,1 mag45,7°
31. Januar 203410:31:42VenusIota Capricorni4,3 mag6,7°
17. Februar 203515:19:21VenusPi Sagittarii2,9 mag42.1°
14. September 20381:00:35MerkurSigma Leonis4,1 mag2,7°
1. Oktober 204421:59:46VenusRegulus1,4 mag38,9°
11. November 20440:13:33VenusTheta Virginis4,4 mag30,4°
19. August 204514:34:57MerkurDelta Cancri3,9 mag17,7°
10. Oktober 204523:34:24SaturnPsi Ophiuchi4,5 mag50,1°
5. Februar 205017:18:45MarsOmega Ophiuchi4,5 mag66,8°
6. März 20520:59:18MerkurLambda Piscium4,5 mag11,7°
22. November 206512:40:07VenusJupiter−1,7 mag7,9°
15. Juli 206711:53:29MerkurNeptun8,0 mag18.4°
13. Juli 206821:22:36VenusDelta1 Tauri3,8 mag44,6°
22. Februar 207018:31:01MerkurIota Aquarii4,3 mag5,2°
30. September 20785:41:43VenusEta Virginis3,9 mag2,1°
2. Oktober 207810:10:13JupiterOmega Ophiuchi4,5 mag61,1°
11. August 20791:26:27MerkurMars1,7 mag11,3°
14. Dezember 208423:23:50VenusAkrab2,6 mag19,6°
16. Dezember 208419:40:15MerkurNy Scorpii4,0 mag20°
27. Oktober 208813:38:22MerkurJupiter−1,7 mag4,7°
15. Juli 209217:01:13VenusDelta3 Tauri4,3 mag45,5°
7. April 209410:42:33MerkurJupiter−2,1 mag1,8°

Diese Ereignisse sind nur dort sichtbar, wo zur angegebenen Zeit beide Gestirne über dem Horizont am Nachthimmel stehen. Aber auch dort wird die Beobachtung mancher dieser Ereignisse durch die am Himmel in der Nähe stehende Sonne hochgradig erschwert.

Siehe auch

Literatur

  • Wolfgang Held: Sonnen- und Mondfinsternisse – und die wichtigsten astronomischen Konstellationen bis 2017. Verlag Freies Geistesleben, Stuttgart 2005. ISBN 3-7725-2231-9.
  • Marco Peuschel: Konjunktionen, Bedeckungen und Transits: Das kleine Almanach der Planeten. Selbstpublikation. Engelsdorfer Verlag, 2006. ISBN 978-3939144663.

Einzelnachweise

  1. J. B. Harbord: Glossary of Navigation. A Vade Mecum for Practical Navigators. 4. Auflage. Brown, Son & Ferguson Ltd., Glasgow 1965, S. 288 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 22. Dezember 2020]).
  2. Karl Ernst Georges: Ausführliches lateinisch-deutsches Handwörterbuch. 8., verbesserte und vermehrte Auflage. Hahnsche Buchhandlung, Hannover 1918 (zeno.org [abgerufen am 22. Dezember 2020]).
  3. The rings of Uranus, J. L. Elliot, E. Dunham & D. Mink, Nature 267, 328-330 (26. Mai 1977)

Weblinks

Commons: Okkultation – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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Eclipsing binary star animation 2.gif
Eclipsing binary star animation
Dione Rhea Occultation.jpg
Occulation of Rhea by Dione as seen from Cassini-Huygens Mission
Occultation.ogv
Autor/Urheber: H.Raab (User:Vesta), Lizenz: CC-BY-SA-3.0
Occultation of a star by the Moon. The video was taken using a sensitive black and white video camera on a 200mm Schmidt-Cassegrain telescope working at f/6 (focal length 1200mm). The star has a apparent magnitude of 8.0, and disappears on the moon's dark limb. A precise timestamp is inserted at the bottom of the video stream. Part of the sunlit crescent moon is visible at far right. The prominent crater Tyco and it's system of rays is faintly visible on the moon's night side, which is illuminated by earthshine.
Saturn Occultation.gif
Autor/Urheber: Philipp Salzgeber [1], Lizenz: CC BY-SA 2.0 at
Occultation of the planet Saturn by the Moon. Camera: Nikon Coolpix 950 digital camera. Telescope: Vixen R130S, 5.1" Newton Telescope on Super Polaris GEM, 20mm eyepiece. Stacking in Photoshop, animation in ImageReady. The image has south up, and east at right, as it appears in an astronomical telescope.
HD 71567.webm
Autor/Urheber: Lucorient, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Uranus passes the star HIP 71567 on 3 March 1977