von

Dr. Wolfgang Strickling

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Am 21.08.2017 hat sich eine Sonnenfinsternis über den gesamten nordamerikanischen Kontinent und den nördlichen Teilen von Südamerika ereignet. Ich habe die Finsternis nahe Jackson/Wyoming am Rande des Grand Teton National Park unter optimalen Bedingungen beobachten können.
Hier die Koordinaten unseres Beobachtungsortes: 43.575520° N -110.731235° W = 43° 34.5312' N, -110° 43.8741' W = 43° 34' 31.87" N -110° 43' 52.43" W

Die Zeiten für diesen Ort, berechnet mit  EclipseDroid:

    hh:mm:ss.s  Elev Azim  PW 
K1: 16:16:47,6   39° 113° 287°
K2: 17:34:55,5   50° 135° 111°
M.: 17:36:05.4   50° 135°  18°
K3: 17:37:15,4   51° 135° 286°
K4: 19:00:28,4   58° 168° 110°

In der partiellen Phase schmückten schöne Sonnenfleckengruppen die Sonnenoberfläche.

Für die Fotografie nutze ich ein 500mm Teleobjektiv f/8 an einer Canon 450D und EclipseDroid. Die Kamera war so orientiert, dass die Nordrichtung auf den unten stehenden Bildern um 24° nach links gedreht ist.



Für eine vergrößerte Darstellung auf die Bilder unten klicken!

In der partiellen Phase ist gut zu sehen, dass Sonnenflecken nicht wirklich schwarz sind, sondern deutlich heller als der wirklich dunkle Mondrand, der nur durch das aschgraue Licht der Erde erhellt wird. Letzteres erscheint aber erst auf langbelichteten Aufnahmen während der Totalität.

Diamantring beim zweiten Kontakt

Korona HDR Komposit aus insgesamt 23 Einzelbildern

Protuberanzen beim dritten Kontakt

Bemerkenswert war, dass beim dritten Kontakt sehr eindrucksvolle Protuberanzen am Westrand sichtbar waren, der Ostrand beim zweiten Kontakt jedoch praktisch keine Protuberanzen zeigte. Länger belichtete Aufnahmen zeigen schön die koronalen Löcher um die Protuberanzen (Bild unten rechts, 1/125s, ISO 100, 500mm f/8).
   

Diamantring beim dritten Kontakt

Um die äußere Korona und den Übergang zum Zodiakallicht abzubilden, benutzte ich eine modifizierte Canon 650D an einem 90mm f/2.8 Objektiv mit einem ProPlanet 742 nm Infrarotfilter. Der Kontrast wurde mit einem Larson-Sekanina Filter (30°, 10 Pixel) angehoben. Vorher wurden die relativ starke  Lensflares aus den Aufnahmen per Hand entfernt. Im Bild links ist die Ekliptik durch die diagonale gelbe Linie mit Marken im 2-Grad-Raster eingezeichnet, im Bildzentrum wurde eine HDR-Aufnahme eingefügt. Man erkennt die Ausdehnung vieler dünner Streamer und eines diffusen Hintergrundes in die Ekliptikebene.

Links eine Überlagerung von sechs Einzelbildern mit 1s Belichtung bei ISO 400. Für das Bild unten wurden vier Aufnahmen mit ISO 800 zusätzlich mit gestackt.
Auf dem Originalbild sind Sterne bis zur ca. achten Größenklasse erkennbar. Rechts davon zeitgleiche kombinierte Aufnahmen von LASCO/SOHO mit dem gleichen Bildausschnitt (Bildquelle: helioviewer.org)

Polarisationsmessungen

Ich habe auch ein polarimetrisches Experiment durchgeführt.
Leider sind einige Bilder aufgrund von Bewegungsunschärfe nach Manipulation des Polfilters z. T. etwas verwackelt, so dass die innersten feinen Strukturen nur unbefriedigend wiedergegeben wurden..
Links ein kontrastverstärktes Bild, 1/30 s, ISO 100, bei dem die Farbkanäle Rot, Grün, Blau den Polarisationsrichtungen 0°, 60°, 120° zugeordnet wurden. Für die Version mit originalen Kontrast und hohe Auflösung auf das Bild klicken.
Die Orientierung des Polarisationsfilters (Elektrischer Feldvektor) wird durch farbige Pfeile verdeutlicht.

1/2 s, ISO 100
Man erkennt die Polarisation bis weit in die koronalen Streamer bei drei Sonnenradien Entfernung vom Sonnenmittelpunkt.
Nach dem Standardmodell der Korona sollte die Polarisation, die in erster Linie durch die freien Elektronen der K-Korona verursacht wird, in mehr als einem Sonnenradius wieder abnehmen, da dort, jenseits von zwei Sonnenradien Entfernung vom Mittelpunkt, die Strahlung der unpolarisierten F-Korona überwiegt.

Fliegende Schatten

Ich habe auch ein Experiment zur Aufnahme fliegender Schatten aufgebaut.
Die Schattenbänder haben sich sehr eindrucksvoll auf dem Projektionsschirm abgezeichnet. Schon etwa drei Minuten vor dem zweiten Kontakt wurden sie sichtbar.
Leider hat eine Kamera die Schattenbänder nicht aufgenommen, die zweite Kamera (LG G4) hat sich vorzeitig nach 5 Minuten Aufnahmezeit etwa 50 Sekunden vor dem zweiten Kontakt abgestellt.
Der Projektionsschirm hatte einen Durchmesser von 1.08 m, am unteren Rand war eine Kalibrationstafel in den Maßen 20 x 15 cm angebracht.
Die Abbildung unten zeigt einen Ausschnitt aus dem Youtube-Video weiter unten, links das Originalbild, rechts die kontrastverstärkte Version.



Video der fliegenden Schatten vor dem zweiten Kontakt, aufgenommen mit einem LG G4. Links das Originalvideo (gammakorrigiert), rechts kontrastverstärkt durch Division einer gemittelten Sequenz und Rauschreduktion.
Leider ist das Video durch Erschütterungen durch die periodische Verstellung des Himmelshelligkeitssensors (SQM) etwas beeinträchtigt.

Die Landschaft

Die Veränderungen der Landschaft.
Links: 19 Sekunden vor dem zweiten Kontakt. Der Mondschatten zeichnet sich deutlich über der ca 10 km entfernten Bergkette der Teton Range ab.
Mitte: während der Totalität. Nach Süden, beim Blick auf den freien Horizont erkennt man sehr schön die Dämmerungsfarben.
Rechts: 6 Sekunden nach dem dritten Kontakt.
Fotos: Christian Strickling, LG G5

Fisheye-Aufnahme, Peleng 8 mm Fisheye f/5.6 auf Kodak ColorPlus 200 ISO Negativfilm (Kodak 200-8), Belichtung 17.5 s um 17:35:22 UTC.

Wetter

Ich habe die Temperatur, Feuchtigkeit, Helligkeit und Luftdruck gemessen, außerdem die Himmelshelligkeit mit einem modifiziertem SQM.
Auch hier steht die vollständige Auswertung noch aus. Weitere Daten und Bilder werden in den kommenden Tagen hier veröffentlicht.
Ein Klick auf die Grafiken zeigt eine vergrößerte Darstellung.

Verlauf von Temperatur, Feuchte und Beleuchtungsstärke (Umgebungshelligkeit) in der Zeit um die Finsternis.
Es wurde die Temperatur des Bodens (unter einem 1 cm dünnen Stein), 10 cm darüber und in 1.4 m Höhe über dem Boden mit einem DS1621 Sensor digital gemessen und protokolliert, außerdem die Luftfeuchtigkeit (HIH4031 Feuchte-Spannungswandler) und die Windgeschwindigkeit mit einem Schalenanemomenter.

Die Bodentemperatur zeigt erwartungsgemäß den stärksten Ausschlag, da sie unmittelbar auf die Aufheizung durch die während der Finsternis stark veränderliche Wärembestrahlung reagiert. Sie steigt von einem Minimum von 13.4°C 9 Minuten nach Finsternismitte auf über 36°C nach der Finsternis an.
In 1.4 m Höhe ist der Ausschlag wesentlich geringer und auch etwas verzögert. Das Minimum von 12.2.°C wird 10 Minuten nach Finsternismitte erreicht,  die Temperatur steigt nach der Finsternis auf über 25°C an. Vor der Finsternis wurden schon 20 Grad erreicht.
Die relative Luftfeuchtigkeit änderte sich erwartungsgemäß umgekehrt zum Temperaturgang, denn ein spezifischer Einfluss der Finsternis auf den Wassergehalt der Luft ist nicht zu erwarten. Die relative Feuchte stieg von etwa 35% vor dem zweiten Kontakt auf knapp 52% zum Temperaturminimum ca. 10 Minuten nach Finsternismaximum.

Der Wind wehte am Finsternistag nur sehr schwach mit nicht nennenswerten Böen. Ein Finsterniswind konnte auch bei dieser Finsternis nicht gemessen werden. In nebenstehender Grafik wurden den Windgeschwindigkeiten ein konstanter Wert von 10 m/s addiert.

Die Kontaktzeiten sind durch senkrechte magentafarbene Striche markiert. Hier der Download meiner Messwerte als CSV-Datei.

Detail der Temperaturverläufe während der zentralen Phase der Finsternis.
Die Minimale Beleuchtungsstärke betrug in der Mitte der Totalität knapp 6 Lux, das ist etwas mehr als während der Finsternis 2016 in Indonesien (dort 5 Lux). Das entsprach der Beleuchtungsstärke, die ich bei einem Sonnenstand von -5° 34' unter dem Horizont, knapp 29 Minuten nach Sonnenuntergang am 19.08. gemessen habe.


Der Luftdruckverlauf während der Finsternis.
Gemessen wurde mit drei verschiedenen Android-Smartphones (Samsung Galaxy S4, Galaxy S5 und LG G4), registriert wurde mit EclipseDroid. Die Finsterniskontakte sind in der Grafik durch dünne vertikale Linien markiert. Außer dem generellen Trend zur Abnahme des Drucks am Finsternistag ist kein spezifischer Einfluss der Finsternis auf den Luftdruckverlauf erkennbar.
Um die Kurven der Geräte aneinander anzupassen, wurde zu den Messwerten des Galaxy S5 ein konstanter Wert von 2.0 mbar addiert.

Mit App Eclipse 2017, EclipseDroid für Android oder AstroWin für Windows kann man sich für jeden Ort genaue Daten der Finsternis berechnen lassen. Hier ein Beispiel der Ausgabe von EclipseDroid,  aus dem Fenster für "Finsternisexperten":

Die Finsternis vom August 2017 gehört übrigens zum gleichen Saroszyklus 145 wie die Finsternis am 11.08.1999, die in Europa allerdings unter schwierigen Wetterbedingungen sichtbar war. Das bedeutet, dass die Finsternisse astronomisch sehr ähnliche Bedingungen aufweisen, mit ähnlichen Größenverhältnissen von Sonne und Mond am Himmel und damit ähnlicher Finsternisdauer. Alle Finsternisse diese Zyklus finden im aufsteigenden Knoten der Mondbahn statt (Grüne Markierung in der Grafik links. In einer Saros-Serie tritt im Schnitt alle 18 Jahre und 11 1/3 Tage eine Finsternis auf. Je nach Anzahl der Schaltjahre und nach Kreuzung der Datumslinie kann der Wert zwischen 18 Jahren und 10 bis 12 Tagen variieren. Die Saros-Serie begann im Jahr 1639 mit 14 partiellen Finsternissen, es folgten eine schmale ringförmige sowie eine hybride Finsternis. Die folgenden 41 Finsternisse waren bzw. sind total, dann folgen noch 20 partielle Finsternisse, bis der Zyklus im Jahr 3009 enden wird. Rechts sehen Sie eine grafische Darstellung des Saroszyklus in Form einer "Sarosschlange". Zum Vergrößern der Grafik einfach das Bild anklicken. Es wurde mit meiner Windows-Software Sarosportrait berechnet. Es sind stets mehrere Saroszyklen aktiv, beispielsweise umfasst der Zyklus 139 die kommende Finsternis am 08.04.2024 in den USA und Kanada. Deren Vorläufer war die Finsternis im Mittelmeerraum am 20.03.2006.

Die Grafik links zeigt die Finsternisse über die Jahre mit dem Auftreten in den Jahreszeiten. Die Finsternisse laufen einmal in 19 Jahren durch alle Jahreszeiten, weil sich die leicht geneigte Mondbahnebene einmal in diesem Zeitraum dreht. Neben dem Saroszyklus ist auch der Metonische Zyklus eingezeichnet. In diesem Zyklus treten die Finsternisse nach 19 Jahren wieder am gleichen Datum oder mit einem Tag Versatz auf. Allerdings läuft der Zyklus nur kurz, nach 38 Jahren bricht die Serie ab. Man erkennt auch, das zu jeder Sonnenfinsternis mindestens eine Mondfinsternis im Abstand von zwei Wochen gehört. Das kann allerdings auch mal eine der unauffälligen Halbschattenfinsternisse sein.