Jupiters Monde - Dr. Christian Pinter - Astronomische Beobachtungstipps

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Jupiter
Jupitermonde
Jupiter wird von Dutzenden Monde umkreist. Darunter sind vier große, die sich leicht beobachten lassen: Io, Europa, Ganymed, Kallisto. Auf der Io hat man aktive Vulkane nachgewiesen. Unter dem Eispanzer der Europa wird ein verborgenes, den ganzen Himmelskörper umspannendes Meer vermutet. Und Ganymed ist mit einem Durchmesser von 5.262 km sogar der größte Mond im ganzen Sonnensystem.

Der Anblick des Mondquartetts wechselt von Nacht zu Nacht. Allerdings wissen wir erst seit 1610 von seiner Existenz.
Galilei und die Jupitermonde

Am 7. Januar 1610 sah Galilei drei kleine, aber sehr helle Sterne nahe dem Planeten Jupiter. Seltsamerweise standen sie in einer Linie und das auch noch parallel zur Ekliptik. So muss Galilei die Jupitermonde am 7. gegen 18 Uhr Ortszeit gesehen haben  (obere Reihe), und so hätten sie in einem etwas besseren Teleskop ausgesehen (untere Reihe).  Die einzelnen Mondnamen wurden freilich erst später ersonnen.
Ohne es zu ahnen, erblickte Galilei schon am 7. Januar alle vier Monde, wenngleich zwei so nahe beisammen standen, dass sie in seinem Sehglas miteinander verschmolzen!

Am 8. Januar visierte er Jupiter wieder an. Der hätte sich auf seiner Wanderung am Himmel relativ zu den vermeintlichen Fixsternen nach rechts verschieben sollen. Doch nun stand er links der drei Lichtpünktchen. Galilei war verwundert und zweifelte an den Berechnungen des Jupiterlaufs. Wohl deshalb übersah er diesmal den am weitesten links stehenden Lichtpunkt (obere Reihe):
Am 10. sah er nur ein Duo und vermutete, das dritte Sternchen habe sich "unter Jupiter versteckt". Tatsächlich standen zwei Punkte so nahe beisammen, dass sie im Teleskop zu einem einzigen gerieten. Galilei: "Da wurde aus Zweifel staunen, und ich wusste nun, dass die auftretende Veränderung nicht von Jupiter, sondern von besagten Sternen herrührt".

Nun war er sicher, keine Fixsterne zu sehen -  sondern Satelliten, die den Planeten begleiteten. Er schloss, "dass es am Himmel  drei Sterne gebe, die um Jupiter herumwandeln wie Venus und Merkur um die  Sonne". Man beachte: "...um die SONNE". Mit diesem Satz bekannte sich Galilei  erstmals zu Kopernikus.
Am 13. Januar erblickte Galilei dann erstmals bewusst vier Begleiter, also ein himmlisches Quartett.
Bald konnte er die Umlaufszeiten der Trabanten um Jupiter messen. Bei den innersten gab es sogar stündliche Änderungen im Anblick. Am 15. hielt Galilei fest, dass die vier Begleiter nicht funkelten - ganz anders als Fixsterne. Damit hatte er recht. Denn in Wahrheit sind die vier Monde keine Lichtpunkte, sondern winzige Scheibchen. Von ihnen erreicht uns kein feiner Lichtfaden, sondern ein schmales Lichtbündel. Und das ist gegen die Turbulenzen der irdischen Lufthülle besser gefeit.
Am 17. sah Galilei den dritten Mond "auftauchen", am 23. einen verschwinden. Am 24. bemerkte er, dass sich zwei Monde einander  scheinbar näherten, um bald darauf zu einem einzigen zusammen zu fallen.
Im alten, erdzentrierten Weltbild gab es nur ein einziges körperliches Bewegungszentrum. Hier kreiste ja alles um die Erde. Laut Kopernikus sollten zwei Zentren existieren: Denn während dort die Planeten um die Sonne kreisten, verblieb der Erdmond ja im Erdorbit.

Kritiker fanden diese Verdoppelung  unelegant, machten sie zum Argument gegen die sonnenzentrierte Kosmologie. Indem  Galilei Jupiter als weiteres Bewegungszentrum entlarvte, brachte er diesen  Einwand zu Fall. Weiteres zu den naturphilosophischen Konsequenzen der  Galileischen Entdeckungen lesen Sie in meinem Buch Helden des Himmels.
Von links nach rechts: Io, Europa, Ganymed, Kallisto. Foto: NASA
Galilei fiel auch die unterschiedliche Helligkeit der Jupitermonde auf. Sie war zum Teil wohl durch optische Probleme seines Teleskops bedingt und entsprach nicht immer der Wirklichkeit. Um das Phänomen zu erklären, dichtete er Jupiter eine Dunsthülle an. Stünden die Monde dahinter, erschiene ihr Licht entsprechend geschwächt. Hier irrte der Gelehrte. Der unterschiedliche Glanz der Trabanten stammt von ihren ungleichen Durchmessern und der unterschiedlichen Reflexionskraft ihrer Oberflächen.

Ganymed ist klar der hellste Mond, Io ein klein wenig heller als Europa, Kallisto am schwächsten (hier geht es um die Gesamthelligkeit des jeweiligen Mondes).
Diese Mondnamen stammen übrigens von Simon Marius, der die Trabanten fast gleichzeitig mit Galilei entdeckte. Er taufte sie, einem Vorschlag Keplers folgend, nach Liebschaften des Zeus (römisch: Jupiter).

Galilei kümmerte sich nicht um Eigennamen, sondern widmete das Mondquartett pauschal den Medici - als himmlisches Monument. Die "Sterne der Medici" sollten seine Karriere beflügeln. Tatsächlich stieg er vom Mathematiker an der Uni Padua zum Hofphilosophen in Florenz auf. Da die Philosophie über der Mathematik stand, konnte er nun leichter mit anderen Naturphilosophen über den wahren Aufbau des Sonnensystems disputieren.
Jupitermonde selbst beobachten

Sie können die Entdeckung der Jupitermonde mit eigenen Augen nachvollziehen. Sie brauchen dazu nur ein Fernglas wackelfrei auf einem Stativ zu montieren und auf den Planeten zu richten. Es sollte mindestens drei der Monde zeigen; Io, der innerste Trabant, mag sich in Jupiters Lichtglanz verstecken.
Die Jupitermonde im Fernglas.Ein kleines Fernrohr bietet einen  noch eindrucksvolleren Anblick. Damit können Sie das von Nacht zu Nacht  wechselnde Stellungsspiel ganz leicht mitverfolgen.
Io (Artikel) braucht 1,77 Tage für einen  Umlauf, Europa 3,55, Ganymed (Artikel) 7,16 und Kallisto 16,69.  

Dabei ziehen die Monde oft auch vor Jupiter vorbei - man spricht dann von einem Durchgang. Zur Beobachtung braucht man ein Teleskop. Vor dem Jupiterscheibchen sind die Monde mangels Kontrast aber kaum zu erkennen. Hier ein paar Tipps, wie die Sichtung dennoch gelingen kann:
Der Jupitermond Kallisto im Transit: Er verrät sich hier als dunkler Fleck. Allerdings wurde der Kontrast bei der Bildbearbeitung arg verstärkt.
Jupiters Bänder sind dunkler als die Zonen. Sein Rand wirkt ebenfalls etwas dunkler. Die Monde besitzen unterschiedliche Helligkeiten pro Flächeneinheit: Am glänzendsten ist der frisch anmutende Eisboden Europas, gefolgt von den Vulkanlandschaften der Io, dem wohl eingedunkelten Eispanzer des Ganymed und der relativ dunklen, ebenfalls eisigen Kallisto. Bei einem Transit vor dem Jupiterscheibchen ergeben sich entsprechend unterschiedliche Kontraste.
Der Mond Europa und sein dunkler Schatten auf dem Jupiter. Der helle Mond selbst erreicht gerade den rechten Jupiterrand (da muss man genau hinschauen).
Vor allem die Io, aber auch noch Ganymed und Kallisto, fallen am leichtesten  vor einer hellen Zone auf. Die helle Europa sucht man aber am besten vor einem dunklen Band. Sie lässt sich relativ gut am Rande Jupiters erspähen, also in den Minuten nach Beginn bzw. vor Ende ihres Transits (siehe das Foto oben). Bei den drei dunkleren Monden Io, Europa und Kallisto meidet man hingegen die Randlage.
Anders als die Monde sind deren schwarze, aber winzigen Schatten auf dem Jupiterscheibchen recht gut im Amateurteleskop zu erspähen. Ein Beispiel für einen solchen Schattenwurf sahen Sie schon auf dem Foto oben (nahe der Bildmitte).
Zudem verschwinden die Monde auch in Jupiters Schatten, wie schon Galilei feststellte. Giovanni Cassini studierte diese Verfinsterungen genau und berechnete sie dann auch vorher.  Im 17. und 18. Jahrhundert verwendete man sie als Himmelsuhr, setzte sie so als Hilfsmittel zur Bestimmung der geografischen Länge ein.

Der damals in Paris tätige Däne Olaus Römer entdeckte 1676 scheinbare Verzögerungen der Verfinsterungen relativ zu Cassinis Prognosen. Die Verspätungen nahmen zu, je weiter Jupiter von der Erde abstand. Römer zog daraus einen folgenreichen Schluss: Das Licht benötigt seine Zeit, um uns die Kunde der Verfinsterung zu überbringen. Es ist also nicht beliebig schnell unterwegs, wie etwa Kepler oder Cassini meinten, sondern muss eine endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit besitzen. Der Däne legte einen in der Größenordnung richtigen Wert für die Lichtgeschwindigkeit vor.

Um den Oppositionstermin herum ist das Eintauchen von Monden in Jupiters Schatten nicht wirklich beobachtbar - denn dann kommt dieser Schatten aus unserer Perspektive genau hinter dem Planeten zu liegen und wird vom Jupiterscheibchen selbst verdeckt.

Hier finden Sie jedenfalls eine Tabelle mit den aktuellen Ereignissen im Jupitermondsystem (Download. Alle Angaben ohne Gewähr).

Mitunter erahnt man einen Mond vor dem Jupiterscheibchen (Durchgang), während der Schatten des Mondes gleichzeitig als dunkler Fleck zu erkennen ist (Schattenwurf). Manchmal werfen auch zwei Monde, seltener drei, ihre Schatten gleichzeitig auf die Planetenkugel. Suchen Sie in obiger Tabelle doch einmal nach solchen Mehrfach-Phänomenen!

Besonders faszinierend ist es, wenn zwei Monde einander aus irdischer Perspektive bedecken - entweder teilweise (Distanz der Mittelpunkte 1 oder 2 Bogensekunden) oder zur Gänze (Distanz 0 Bogensekunden). Sie marschieren innerhalb weniger Minuten aufeinander zu. Im kleinen Teleskop verschmelzen sie eher als im größeren, auflösungsstärkeren Gerät. Später trennen sich die beiden Lichtpünktchen wieder voneinander. Leider kommt es 2017 aus unserer Perspektive nicht dazu. Die Monde ziehen diesmal stets in ausreichend großem Winkelabstand aneinander vorbei: Hier eine Liste halbwegs enger Begegnungen (Download).


An sich erscheinen die Monde ja fast so klein wie Punkte. Stehen zwei jedoch sehr eng beisammen, wird deren unterschiedlicher Durchmesser offensichtlicher - zumindest in etwas größeren Amateurteleskopen. Probieren Sie es aus! Die Io misst 3630, Europa 3138, Ganymed 5262 und Kallisto 4800 Kilometer. Selbst der größte Mond erscheint uns unter einem Winkel von bloß 1,6 Bogensekunden: So klein würden wir eine 1-Euro-Münze aus 3 km Distanz erblicken. Es gibt nur ganz wenige Beobachter, denen es an Spitzenteleskopen gelungen ist, Details auf diesen Welten auszumachen. Die Fotografie tut sich da leichter.


Die Io wirft ihren Schatten auf Jupiter. Man beachte die rötliche Tönung des vulkanischen Mondes.

Alle Fotos: C. Pinter
Detailaufnahmen des Ganymed am 5.4.2016 im Fokus meines 20 cm-Teleskops. Rechts sehen Sie zum Vergleich eine Simulation mit Guide 9.0
Beobachtungsaufgaben
Können  Sie die teils rasche Bewegung der Monde von Nacht zu Nacht erkennen ? Sehen Sie  die Mondschatten auf dem Planeten ? Erspähen Sie gelegentlich sogar einen Mond vor der Jupiterscheibe ? Wie genau lässt sich der Zeitpunkt des Eintauchens eines Mondes in Jupiters Schatten bestimmen ? Fallen Ihnen die unterschiedlichen Größen der Monde bei engen Begegnungen auf?
Software für Jupiterbeobachter
Guide 9.0
Das kommerzielle Planetariumsprogramm zeigt unter anderem auch die aktuelle Position der Jupitermonde an und berechnet  Ereignisse im Trabantensystem.
Astroshop.de

Javascript Ephemeris Tool
Ein kostenloses  Programm zur Ephemeridenberechnung, das unter anderem auch die Positionen der Jupitermonde anzeigt (Website  und Download).

WinJUPOS
Das kostenlose Programm von Grischa  Hahn berechnet auch die Ephemeriden vom Erdmond, den Planeten und deren Monden.  So stellt es auch die Mondpositionen dar. Unter dem Menüpunkt "Programm" wählen Sie dort "Himmelskörper" und dann "Jupiter" aus, unter dem Menüpunkt "Werkzeuge" wählen Sie "Ephemeridenberechnung". Vermutlich müssen Sie aus dem Bild hinauszoomen, um auch die Monde zu sehen (Website und  Download)

Occult
Das kostenlose Occult zeigt unter  anderem die Positionen der Planetenmonde (Website und Download)

Ephemeris Tool
Das High Precision Ephemeris Tool ist jetzt wieder erhältlich. Es kalkuliert z.B. auch enge Begegnungen der Planetenmonde. Die neue kostenlose Version läuft mit einschränkenden Lizenzbedingungen auch unter Win 7 (Website und Download). Ich besitze noch die ältere Kaufversion.
Folgenreiche Erkenntnisse

Mein Buch Helden des Himmels geht sehr ausführlich auf die philosophischen und religiösen Implikationen der Galileischen Beobachtungen ein.

Ich lege es Ihnen ganz besonders ans Herz.

 
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