Okkultation

Als Okkultation, Bedeckung oder Verfinsterung bezeichnet man 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 es für freiäugig sichtbare Sterne alle paar Tage gibt und für die vier ekliptiknahen Sterne 1.Größe mehrmals im Jahr. Seltener sind Okkultationen von Planeten. Rein geometrisch zählen auch Sonnenfinsternisse zu diesen Phänomenen.

Saturn-Bedeckung durch den Mond im 5"-Newton-Teleskop am 3. November 2001

Definition

Die Okkultation ist ein Sonderfall einer Konjunktion. Der scheinbare Winkelabstand der beiden Himmelskörper ist dabei so gering, dass der nähere Himmelskörper den weiter entfernten 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 Mondfinsternis echte Verfinsterungen des Erdtrabanten, weil dieser 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

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, jene durch Kleinplaneten maximal einmal pro Jahr. 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.^[1] Vor und nach dem Durchgang des Planeten wurde das Licht des dahinter liegenden Sterns mehrfach kurz verdunkelt.

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, dass 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

Tag	Uhrzeit (WZ)	Bedeckender Planet	Bedecktes Objekt	Elongation zur Sonne
9. Dezember 1802	7:36 Uhr	Merkur	Akrab	16,2° West
9. Dezember 1808	20:34 Uhr	Merkur	Saturn	20,3° West
22. Dezember 1810	6:32 Uhr	Venus	Xi2 Sagittarii	11,1° Ost
3. Januar 1818	21:52 Uhr	Venus	Jupiter	16,5° West
11. Juli 1825	9:10 Uhr	Venus	Delta1 Tauri	44,4° West
11. Juli 1837	12:50 Uhr	Merkur	Eta Geminorum	17,8° West
9. Mai 1841	19:35 Uhr	Venus	17 Tauri	9,2° Ost
27. September 1843	18:00 Uhr	Venus	Eta Virginis	3,2° West
16. Dezember 1850	11:28 Uhr	Merkur	Lambda Sagittarii	10,2° Ost
22. Mai 1855	5:04 Uhr	Venus	Epsilon Geminorum	37,4° Ost
30. Juni 1857	0:25 Uhr	Saturn	Delta Geminorum	8,4° Ost
5. Dezember 1865	14:20 Uhr	Merkur	Lambda Sagittarii	21,0° Ost
28. Februar 1876	5:13 Uhr	Jupiter	Akrab	97,6° West
7. Juni 1881	20:54 Uhr	Merkur	Epsilon Geminorum	21,2° Ost
9. Dezember 1906	17:40 Uhr	Venus	Akrab	14,9° West
27. Juli 1910	2:53 Uhr	Venus	Eta Geminorum	31,0° West
16. Dezember 1937	18:38 Uhr	Merkur	Omicron Sagittarii	11,6° Ost
10. Juni 1940	2:21 Uhr	Merkur	Epsilon Geminorum	20,1° Ost
25. Oktober 1947	1:45 Uhr	Venus	Zuben-el-dschenubi	13,5° Ost
7. Juli 1959	14:30 Uhr	Venus	Regulus	44,5° Ost
27. September 1965	15:30 Uhr	Merkur	Eta Virginis	2.6° West
13. Mai 1971	20:00 Uhr	Jupiter	Akrab	169,5° West
8. April 1976	1:00 Uhr	Mars	Epsilon Geminorum	81,3° Ost
17. November 1981	14:27 Uhr	Venus	Nunki	47,0° Ost
19. November 1984	1:32 Uhr	Venus	Lambda Sagittarii	39,2° Ost
4. Dezember 2015	16:14 Uhr	Merkur	Theta Ophiuchi	9,6° Ost
17. November 2035	15:19 Uhr	Venus	Pi Sagittarii	42,1° West
1. Oktober 2044	22:00 Uhr	Venus	Regulus	38,9° West
23. Februar 2046	19:24 Uhr	Venus	Rho1 Sagittarii	45,4° West
10. November 2052	7:20 Uhr	Merkur	Zuben-el-dschenubi	2,8° West
22. November 2065	12:45 Uhr	Venus	Jupiter	7,9° West
15. Juli 2067	11:56 Uhr	Merkur	Neptun	18,4° West
10. August 2069	20:25 Uhr	Venus	Zavijava	38,4° Ost
3. Oktober 2078	22:00 Uhr	Mars	Theta Ophiuchi	71,4° Ost
11. August 2079	1:30 Uhr	Merkur	Mars	11,3° West
27. Oktober 2088	13:43 Uhr	Merkur	Jupiter	4,7° West
7. April 2094	10:48 Uhr	Merkur	Jupiter	1,8° West

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

Siehe auch

• Astronomisches Ereignis
• SCIAMACHY, Spektrometer für Licht-Okkultation

Einzelnachweise

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.

Weblinks

Commons: Okkultation – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Euraster.net von Eric Frappa
• asteroidoccultations.com von Steve Preston
• Asteroidal Occultations von Jan Manek
• EAON - European Asteroidal Occultation Network
• IOTA/ES - International Occultation Timing Association / European Section
• Bedeckungen heller Sterne und Planeten durch den Mond in Mitteleuropa