Warum der Mond immer kleiner wird und die Probleme größer

Ta ja …. Genießen Sie den Mond und die Sonne. Und vor allem die Tatsache, dass sich beide am Himmel als etwa gleich großes Scheibchen zeigen, wie wir in der letzten Folge von Abenteuer Sterne ja feststellten. Denn das zaubert uns z.B. alle drei Formen von Sonnenfinsternissen an den Himmel. Doch das bleibt nicht immer so, das war nicht immer so und wird auch nicht immer so sein. Ganz im Gegenteil, … wie wir in dieser Folge sehen werden …

In der letzten Folge wurde ja klar, dass uns von der Erde aus betrachtet die Durchmesser von Sonne und Mond am Himmel fast gleich groß erscheinen. Das hat was mit dem Verhältnis aus realer Größe und realem Abstand zu tun. Das Mondscheibchen nimmt am Himmel durchschnittlich 0,52 Grad ein; das Sonnenscheibchen 0,53 Grad. Weil wir es bei der Bewegung von Mond und Erde durch den Raum mit elliptischen Bahnen zu tun haben, schwankt die Entfernung permanent. Somit schwanken die Durchmesser der beiden Scheibchen am Himmel. Der Monddurchmesser schwankt um etwa 5,5% um den Mittelwert von 0,52 Grad herum. Der Sonnendurchmesser schwankt um 1,7% um den Mittelwert von 0,53 Grad herum. Diese leichten Unterschiede ermöglichen dann eben alle 3 Formen von Sonnenfinsternissen. Mal deckt das Mondscheibchen das dahinterliegende Sonnenscheibchen komplett ab und wir sehen eine totale Sonnenfinsternis; mal reicht es nicht ganz für eine komplette Abdeckung und am Mondrand ist ringsum noch ein schmaler Ring aus gleißend hellem Sonnenlicht zu sehen, den man auch Diamantring nennt.

Doch wie schon am Ende der letzten Folge gesagt, sorgt etwas dafür, dass es nicht so bleibt. Totale Sonnenfinsternisse werden für die Menschen immer seltener und es überwiegen immer mehr die ringförmigen. Irgendwann wird es sogar nur noch ringförmige und schließlich gar keine mehr geben. Und wegen demselben Grund wird auch die Erdachse immer instabiler im Raum stehen … mit verheerenden Folgen für alle Lebewesen … Was also ist mit unserem Mond los?

Die Antwort darauf lautet kurz und schmerzlos: der Mond entfernt sich immer weiter von der Erde. Das ist alles. Viel ist es zwar nicht, nämlich nur 3,8 cm pro Jahr. Doch das läppert sich über die Millionen Jahre ziemlich zamm, so dass der Mond irgendwann 40-50% weiter entfernt sein wird, als er es heute ist. Woher wir das so genau wissen, wie sehr uns der Mond davonflutscht? Das wissen wir danke der bemannten Apollo-Missionen. Auf dem Mondboden wurden nämlich spezielle Reflektoren aufgestellt. Und auf die senden wir seither von der Erde aus Laserstrahlen, die an diesen Reflektoren zurück auf die Erde reflektiert werden. Über die Laufzeit des Lichtes hin und zurück kann man dann nicht nur die Entfernung des Mondes sehr genau ermitteln, sondern auch sein jährliches Davondriften von der Erde. Eben diese 3,8 cm pro Jahr.

Doch warum entfernt sich unser lieber Mond immer weiter von uns …? Die Gezeiten haben Schuld. Bzw. genauer gesagt die Gezeitenreibung. Das gravitative Zusammenspiel aus Mond und Erde sorgt nämlich im Laufe der Zeit für eine Abbremsung der Erdrotation. Genauer gesagt bremsen die umlaufenden Flutberge in den Meeren die Erdrotation. Je mehr sich die Erddrehung dadurch verlangsamt, desto länger dauern die Tage auf der Erde. Gleichzeitig, das hat mit Energie-Erhaltungsgründen, entfernt sich eben der Mond immer weiter von der Erde. Aus ähnlichen Gründen wird auch die Pirouette eines Eiskunstläufers langsamer, wenn dieser seine angelegten Arme langsam wieder zur Seite ausstreckt. Die Erde breitet demnach also ihre Arme aus und schiebt damit den Mond weiter weg. Dadurch wird das Mondscheibchen am Himmel immer kleiner und folglich wird es immer weniger oft zu totalen Sonnenfinsternissen kommen, sondern immer mehr zu ringförmigen, weil die Mondgröße zur kompletten Abdeckung der Sonne nicht mehr ausreicht.

Reisen wir mal zu den Anfängen und gehen dann über die Gegenwart zum großen Ende …. Wie ging es mit Mond und Erde los, was ändert sich und worauf läuft es heraus …?

Die Erde entstand vor rund 4,5 Mrd. Jahren. Etwa 30 Mio Jahre später formte sich in einiger Entfernung der Mond aus Gesteinsbrocken. Computersimulationen zeigen, dass unser Mond zu dieser Zeit in einem Abstand von gerade einmal 25.000 bis 30.000 km die junge Erde umkreiste. Zum Vergleich: heute sind es 384.000 km. Diese geringe Abstand sorgte natürlich für, dass der knapp 3500 km große Mond riesig groß am Himmel erschien. Nämlich etwa 13 Mal so groß, wie unser Mond heute ist. Seine scheinbare Größe betrug also nicht nur 0,52 Grad, die er heute am Himmel misst, sondern fast 7 Grad groß. Der Anblick des Vollmondes muss umwerfend gewesen sein, hätte es zu der Zeit schon irgendein Lebewesen gegeben. Durch diese riesige Scheibengröße gab’s natürlich auch massenhaft Sonnenfinsternisse. Nur keine ringförmigen, die ja nur möglich sind, wenn die Mondscheibe etwas kleiner ist als die dahinterliegende Sonnenscheibe. Und es gab folglich auch viel viel mehr Mondfinsternisse und die dauerten auch noch viel länger als die heutigen … Doch egal: das alles konnte ja keiner bestaunen. War ja keiner da. Ebenso wenig, dass die Erde damals statt in 24h in nur 12h einmal um sich rotierte und der Mond seine Runde um die Erde in nur 18h schaffte, wofür er heute etwa 27,55 Tage benötigt. Da war also ganz schön was los am Himmel.
Doch die Milliarden Jahre vergingen und die Erde rotierte wegen der Gezeitenreibung immer langsamer und langsamer. Die Tage wurden folglich immer länger und der Mond entfernte sich immer weiter. Dass die Erde immer langsamer rotiert beweisen übrigens fossilen Korallen, die etwa 360-400 Mio Jahre alt sind. Denn diese weisen wie Bäume Jahresringe auf bzw. sogar Tagesringe. Ein Jahresring unterteilt sich bei diesen Fossilien in 400 Tagesringe. Setzt man jetzt voraus, dass die Erde um die Sonne wie heute auch schon in einem Jahr reist, entsprechen diese 400 Ringe einer Tageslänge von 22 h.

Heute jedenfalls ist der Mond nicht mehr 25.000-30.000 km entfernt, sondern steht in durchschnittlich 384.400 km Entfernung von der Erde. Ein Erden-Tag dauert nicht mehr nur 12h, sondern die bekannten 24 h. Und der Mond braucht nicht mehr nur 18h um die Erde herum, sondern immerhin schon 27,55 Tage. Es vergeht heutzutage also schon fast ein Monat für einen Mondumlauf. Und er zeigt sich nicht mehr als etwa 7 Grad große Riesen-Scheibe, sondern nur noch als durchschnittlich 0,52 Grad großes Scheibchen am Himmel. Die Folge davon: es ereignen sich viel weniger totale Sonnenfinsternisse als damals. Dafür sieht man aber endlich auch ringförmige; also solche mit einem Diamantring, weil das Mondscheibchen während seiner Durchmesserschwankungen auch mal klein genug wird, die Sonnenscheibe nicht mehr komplett abzudecken.

In ungefähr 600 Mio Jahren wendet sich allerdings das Blatt. Denn dann ist der Mond bereits so weit von der Erde weg, dass es keine kompletten Bedeckungen mehr geben wird. Die Menschen werden neben den partiellen dann nur noch ringförmige Sonnenfinsternisse sehen.

Endgültig Schluss mit dem Mond-Wegdriften wird in etwa 3 Mrd. Jahren sein, weil sich dann Erdrotationsdauer und Mondumlaufdauer angeglichen haben werden. Die Erde überträgt dann keinen irdischen Drehimpuls mehr auf den Mond, dieser wird dann nicht mehr beschleunigt und entfernt sich folglich nicht mehr von der Erde. Ein Tag wird in 3 Mrd. Jahren dann voraussichtlich 40 Tage dauern und nicht mehr nur 24h wie heute. Genauso lange wird dann auch der Umlauf des Mondes um die Erde dauern. Also 40 Tage und nicht mehr nur 27,55 Tage wie heute. Als Konsequenz zeigen sich Erde und Mond dann aber permanent dieselbe Seite. Ein solches System bezeichnet man übrigens als doppelt rotationsgebunden. Das hat zur Folge, dass man den Mond nur noch von einer Erde-Seite aus sehen kann. Zudem steht er immer am selben Fleck am Himmel und er zeigt wegen dieser doppelt gebundenen Rotation dann auch keine Mondphasen mehr, wie wir sie heute ganz vertraut am Himmel sehen. Von der anderen Erd-Hälfte aus sieht man den Mond überhaupt nicht mehr. Schön, ist es etwa anders …

Entfernt ist der Mond dann nicht mehr 384.400 km, sondern über 500.000 km. Entsprechend klein ist das Mondscheibchen, das man dann noch sehen kann. Zweigt sich der 3476 km große Mond heute im Durchschnitt 0,52 Grad groß, sind es in 3 Mrd. Jahren dann nur noch etwa 0,4 Grad. Seine durchschnittliche Größe wird also etwa 25% kleiner sein, als die heutige.

Doch das ist Anbetracht aller möglichen Dinge dann auch schon Wurscht. Denn mit der Entfernung des Mondes zur Erde ist nicht nur das Mondscheibchen am Himmel kleiner geworden sein, sondern auch die gravitative Wirkung des Mondes auf die Erde. Die Gravitation des Mondes sorgt ja unter anderem auch dafür, dass die Erdachse stabil im Raum steht und wir einigermaßen stabile klimatische Verhältnisse auf der Erde haben. In 3 Mrd. Jahren wird die Erdachse aber nicht mehr so stabil im Raum stehen, weil die Kraft des Mondes fehlt. Und somit wird’s dann wohl extrem krasse Stürme auf der Erde geben und es werden apokalyptische Klimakatastrophen wüten. So gesehen ist aber auch das egal, weil die altersbedingt immer heißer vom Himmel strahlende Sonne bis dahin schon längst alle höheren Lebewesen verbrutzelt haben wird. Langsam an den Kragen wird es ihnen schon in etwa 500 Millionen Jahren gehen. Drum ist so gesehen auch Wurscht, dass unsere Galaxie in etwa 4 Mrd. Jahren mit unserer Nachbargalaxie, der Andromeda-Galaxie zusammenstoßen wird. Die beiden Galaxien rasen nämlich mit ca. 400.000 km/h aufeinander zu. Wenn dabei mit dem Sonnensystem nichts passiert, dann eventuell ein paar weitere Jahrmilliarden später, wenn sich unsere Sonne zum Roten Riesen aufgebläht hat und etwa 250 Mal so groß wie sein wird wie heute. Wenn das System Erde-Mond Glück hat, dann vergrößert sich der Durchmesser der Erdbahn um die Sonne. Denn je weiter sich die Sonne ausdehnt, desto schwächer wird die auf die Erde wirkende Gravitationskraft der Sonne. Und so könnte es sein, dass die Erde und der Mond dem flammenden Inferno der Riesen-Sonne entkommen und sie beide wie auf einer Bugwelle vor der sich ausbreitenden Sonne dahingleiten. Könnte sein … Muss aber nicht. Vielleicht trifft uns ja auch frontal ein riesiger Asteroid und lässt uns schon lange davor aussterben, wie es einst den Dinosauriern erging. Oder uns trifft ein intensiver Gammablitz von einer leider etwas doch zu nahen Hypernova-Explosion, der das Leben auf der Erde mehr oder minder wieder von vorne beginnen lässt …

Und deshalb sag ich Ihnen was: wie schön, dass wir in der heutigen Zeit leben. Der Erdachse geht’s noch hervorragend. Der Mond ist noch nah genug bei uns, dass seine Größenschwankungen noch alle Formen von Sonnenfinsternissen entstehen lassen, es passieren noch genügend totale Mondfinsternisse und unser Mond zeigt auch noch unbehelligt seine Mondphasen. Ein potentieller Kandidat für eine Hypernova ist auch nicht in der Nähe. Und so lange uns die nächste Zeit kein Monster-Asteroid auslöscht ist alles gut mit dem Mond und uns. Und alles das noch für ein paar wenige 100 Millionen Jahre, so dass sich noch viele Menschen an diesen wunderbaren Anblicken von Mond und Sonne mit allen ihren Spielarten erfreuen können. Wie schön, dass beide Scheibchen noch lange Zeit fast gleich groß bleiben.