Erdschein
Ein oder zwei Tage nach Neumond taucht die schmale Mondsichel erstmals am Abendhimmel auf: Mit diesem sogenannten Neulicht begann einst ein neuer Mondmonat.
In den Tagen nach dem Neulicht bietet sich dem freien Auge eine "andere, Verwunderung hervorrufende Monderscheinung" (Galilei). Ist der Mond noch jung, zeigt er sich nämlich in "doppelter" Gestalt.
Neben der schmalen, sonnenbeschienenen Sichel erspäht man den eigentlich unbeleuchteten Teil der Mondscheibe; matt und aschgrau. Wie Galilei im Sternenboten schrieb, leuchtet das ganze Antlitz des Mondes, obwohl es "noch nicht den Glanz der Sonne spürt".
Galilei und der Erdschein
Bedeckt man die helle Sichel "durch ein Dach oder einen Kamin oder irgendein anderes Hindernis", zeige sich diese "sekundäre Helle" deutlicher, so Galilei. Mit dem Teleskop sei die Beobachtung dieses Phänomens "einfacher und augenscheinlicher" geworden; sogar die "großen Flecke", also die sogenannten "Mondmeere", könne man "mit Hilfe eines genauen Fernrohrs" unterscheiden. Moderne Astronomen sprechen vom "Erdschein".
Einst dachte man, die Venus oder das gemeinsame Licht aller Sterne helle die Mondnacht auf. Manche meinten sogar, die Sonnenstrahlen könnten den Mond durchdringen - Gedanken, die Galilei als "kindisch" bzw. "unmöglich" abtat.
Im Bild rechts sehen wir Leonardo da Vincis Statue vor den Uffizien in Florenz. Er lieferte vor Michael Mästlin (Keplers Lehrer in Tübingen) und Galilei die richtige Erklärung für das Phänomen:
Es ist das Licht der Erde - genauer: das von der Erde zurück ins All gespiegelte Sonnenlicht - das die dunkle Seite des Mondes aufhellt!
Vom Mond gelangt es abermals zur Erde. Dieses Licht hat auf dem Weg in unser Auge die Erdatmosphäre also gleich dreimal (!) passiert.
Der Mond empfängt Licht auf doppelte Weise:
Gelb: Direktes Sonnenlicht fällt auf die Tagseite des Mondes.
Grün: Sonnenlicht wird von der Tagseite der Erde auf die Nachtseite des Mondes reflektiert, wo es sich als matter Erdschein verrät.
Ein Argument für Kopernikus
Wie Galilei im "Sternenboten" und Kepler in seinem Science-Fiction-Werk "Mondtraum" beschrieben, verhalten sich Mond- und Erdphasen komplementär.
Galilei sprach von einem "gerechten und dankbaren Tausch": Die Erde, so schrieb der Italiener, schenke dem Mond Beleuchtung, wie sie selbst von ihm in finsterster Nacht Licht erhielte. Sie vergelte ihm "diese Wohltat" in gleichem Maß.
In Wahrheit ist unser Planet aber noch viel großzügiger als der Mond. Weil die Erde am Mondhimmel eine fast 14 mal größere Fläche einnimmt als der Vollmond am irdischen Himmel, gerät sie zur vortrefflichen Leuchte. Außerdem reflektieren die irdischen Kontinente, die Meere und die Wolkenspiralen das Sonnenlicht fünfmal besser, als dies dem dunklen Mondgestein gelingt. Mit all diesen Vorzügen mildert unsere Erde das Dunkel der Mondnacht ordentlich.
Mit zunehmendem Mondalter wird sie allerdings immer schlanker; gleichzeitig überstrahlt der größer werdende, nun im direkten Sonnenlicht badende Mondteil die dunkle Mondpartie aus unserem Blickwinkel immer dramatischer. Daher verliert der Erdschein bald an Glanz. Nur im Teleskop bleibt er weit über das erste Mondviertel hinaus erkennbar.
Galilei verwandelte auch den Erdschein zum Argument für die damals noch umstrittene kopernikanische Lehre. Die Alten hatten die Erde ja mit einer Sonderstellung versehen, in ihr eine einzigartige Welt im Zentrum des Universums erblickt. Erst Kopernikus kürte sie zu einem von sechs damals bekannten Planeten.
Galilei (links sein Steinrelief in der Wiener Galileigasse) wusste bereits: Planeten leuchten nur in reflektiertem Sonnenlicht.
Dass auch die Erde das Sonnenlicht ganz offensichtlich spiegle, verrate, wie er meinte, einmal mehr ihren planetaren Charakter.
Galilei hielt den Erdschein jenen entgegen, die behaupteten, "man müsse die Erde aus dem Reigen der Sterne vor allem deshalb fernhalten, weil sie ohne Bewegung UND LICHT sei". Eine ausführliche Darstellung seiner Argumente finden Sie in meinem Lesebuch Helden des Himmels.
Der Erdschein und andere Welten
Heute leistet der Erdschein bereits dreifache Assistenz bei der Untersuchung von Exoplaneten - das sind Planeten, die nicht um unsere Sonne ziehen, sondern um fremde Sterne. Dank der dreimaligen Reise durch die Lufthülle fand man im Licht des Erdscheins nämlich, wohl nicht ganz überraschend, besonders deutliche spektrale Signaturen von Ozon, molekularem Sauerstoff und Wasserdampf.
Wer will, kann den Erdschein einmal mit einem Polarisationsfilter mustern.
Forscher der ESO auf La Silla haben genau das im Detail getan; denn Wolken, Ozeane und Vegetation auf Erden führen zu unterschiedlichen Polarisationsgraden des Erdscheins.
Man will den Erdschein als Analog verwenden, um die genannten Features auch im Licht ferner Exoplaneten polarisationstechnisch nachzuweisen.
Außerdem zeigt es einen Strahlungsüberschuss im ganz nahen Infrarot: Das Blattgrün irdischer Pflanzen schluckt Sonnenlicht und gibt dafür Wärmestrahlung ab.
Fotografiert man Landschaften unter Einsatz entsprechender Filter im nahen Infrarot, wird die Vegetation daher deutlich heller abgebildet als zum Beispiel der Himmel.
Fände man ähnliche Signaturen im Licht eines Exoplaneten (Artikel), könnte man auch dies als Indiz für die Existenz von Vegetation deuten - bestimmte Rahmenbedingungen vorausgesetzt.
Auch fürs irdische Klima interessant
Es gibt aber noch einen guten Grund, den Erdschein zu studieren: Seine Helligkeit hängt von der Rückstrahlfähigkeit (Albedo) der Erde ab, und dieser Wert ist wichtig für Klimamodelle. Denn je weniger Sonnenlicht die Erde ins All zurück wirft, desto mehr verschluckt sie. Und das bedeutet zusätzliche Erwärmung. Das ja ganz offensichtlich schmelzende Pol- und Gletschereis verringert z.B. die irdische Albedo, da es dunklere Flächen (Meerwasser, Gestein) freilegt.
Deshalb wird der ESA-Astronaut Andreas Mogensen den Erdschein auch während seines Aufenthalts auf der Internationalen Raumstation studieren. Die ESA stellt nämlich einen Rückgang der irdischen Rückstrahlfähigkeit während der letzten 20 Jahre fest: "Observations over the last 20 years show that Earth’s albedo has reduced, with less sunlight reflected."
Den Erdschein selbst beobachten
Sie können das Phänomen auf dem noch jungen Mond erkennen - einfach mit freiem Auge. Ein Fernglas oder Fernrohr verdeutlicht es allerdings.
Wer lange beobachtet weiß: Die Intensität des Erdscheins kann variieren. Sie hängt unter anderem von der Anwesenheit großer Wolkensysteme über dem Atlantik ab.
Wolken spiegeln Sonnenlicht kräftigst, wie der Blick aus dem Flugzeug zeigt. Im Schnitt sind 60 % der Welt von Wolken bedeckt, 6 % von Eis.
Beobachtungsaufgaben
Bis zu welchem Mondalter machen Sie den Erdschein mit freiem Auge und mit dem Fernglas aus ? Wie gut lassen sich Mondmeere oder vielleicht sogar helle Strahlenkrater darin erkennen ? Wie hängt die Sichtbarkeit vom Fortschritt der Abenddämmerung und der Höhe des Mondes über dem Horizont ab ?
Fototipps gefällig?
Der Erdschein lässt sich mit einer DSLR sowohl ohne Teleskop als auch durchs Teleskop fotografieren.