Okkultation

Eine Okkultation (von lateinisch occultatio ‚Verbergen‘),[1][2] deutsch auch Bedeckung oder Verfinsterung genannt, ist 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 sich schon mit Hilfe eines kleinen Teleskops für Amateurastronomen alle paar Tage beobachten lassen. Seltener sind Okkultationen von Planeten durch den Mond. Bedeckungen heller Sterne durch Planeten oder gegenseitige Bedeckungen von Planeten sind außerordentlich seltene Himmelsereignisse. Rein geometrisch zählen auch Sonnenfinsternisse zu diesen Phänomenen.

Saturn-Bedeckung durch den Mond am 3. November 2001 (Zeitraffer)

Definition

Die Okkultation ist ein Sonderfall einer Konjunktion. Der scheinbare Winkelabstand der beiden Himmelskörper ist dabei so gering, dass der nähere Himmelskörper den entfernteren 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 Mondfinsternisse echte Verfinsterungen, weil der Mond 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. 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.[3] 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, das 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	Helligkeit bedecktes Objekt	Elongation zur Sonne
14. Februar 1800	4:34:48	Venus	Pi Sagittarii	2,9 mag	41,9°
8. Juni 1802	5:36:15	Merkur	Epsilon Geminorum	3,1 mag	20,6°
9. Dezember 1808	20:33:50	Merkur	Saturn	0,5 mag	20,3°
20. Februar 1807	8:02:20	Merkur	Iota Aquarii	4,3 mag	5,2°
20. Mai 1808	4:14:05	Jupiter	Phi Aquarii	4,2 mag	74,5°
23. Januar 1809	18:03:14	Venus	Phi Aquarii	4,2 mag	41,1°
2. Mai 1813	14:03:26	Merkur	Omikron Piscium	4,3 mag	16,7°
9. Juni 1815	13:12:00	Merkur	Epsilon Geminorum	3,1 mag	19,7°
3. Januar 1818	21:47:06	Venus	Jupiter	−1,8 mag	16,4°
29. September 1817	3:14:30	Venus	Regulus	1,4 mag	38,3°
5. Juli 1837	14:38:45	Merkur	Zeta Tauri	3,0 mag	20,9°
27. September 1843	17:47:57	Venus	Eta Virginis	3,9 mag	1,9°
8. Juni 1848	4:25:46	Merkur	Epsilon Geminorum	3,1 mag	20,5°
13. Oktober 1857	18:19:26	Merkur	Eta Virginis	3,9 mag	17,6°
4. Dezember 1858	5:32:56	Mars	Iota Capricorni	4,3 mag	63,9°
9. Juni 1861	12:23:31	Merkur	Epsilon Geminorum	3,1 mag	19,5°
6. März 1862	9:32:14	Merkur	Theta Aquarii	4,2 mag	14,5°
23. Dezember 1865	17:05:00	Merkur	My Sagittarii	3,8 mag	2,4°
19. Juni 1884	14:29:09	Merkur	Epsilon Tauri	3,5 mag	21,9°
16. Juli 1884	20:12:08	Venus	Lambda Geminorum	3,6 mag	9,3°
21. November 1890	7:57:44	Venus	36 Ophiuchi	4,3 mag	19,8°
3. Juli 1900	18:15:58	Merkur	Delta Cancri	3,9 mag	26°
9. Dezember 1906	17:25:00	Venus	Akrab	2,6 mag	14,9°
27. Juli 1910	2:48:35	Venus	Eta Geminorum	3,3 mag	31°
7. Dezember 1911	10:06:20	Merkur	Kaus Borealis	2,8 mag	21°
26. Februar 1926	11:36:09	Merkur	Phi Aquarii	4,2 mag	9°
29. Januar 1931	18:10:32	Merkur	Omikron Sagittarii	3,8 mag	24,9°
24. Dezember 1937	18:21:00	Merkur	Omikron Sagittarii	3,8 mag	11,6°
10. Juni 1940	2:19:51	Merkur	Epsilon Geminorum	3,1 mag	20.2°
6. Juli 1943	10:48:25	Merkur	1 Geminorum	4,2 mag	13,4°
25. Oktober 1947	1:38:22	Venus	Zuben-el-dschenubi	2,8 mag	13.6°
7. Juli 1959	14:29:03	Venus	Regulus	1,4 mag	44,5°
8. März 1963	2:09:27	Merkur	Iota Aquarii	4,3 mag	18,7°
7. Juli 1963	19:33:26	Venus	1 Geminorum	4,2 mag	14,5°
27. September 1965	15:24:31	Merkur	Eta Virginis	3,9 mag	1,4°
13. Mai 1971	19:44:34	Jupiter	Akrab	2,6 mag	169.6°
22. November 1971	15:07:28	Venus	44 Ophiuchi	4,2 mag	22,3°
24. September 1974	7:50:35	Neptun	Psi Ophiuchi	4,5 mag	66,3°
17. Dezember 1975	23:20:44	Merkur	Kaus Borealis	2,8 mag	10,8°
8. April 1976	0:46:36	Mars	Epsilon Geminorum	3,1 mag	81,3°
27. September 1977	11:41:01	Merkur	Sigma Leonis	4,1 mag	16°
17. November 1981	15:34:05	Venus	Nunki	2,1 mag	47°
18. Dezember 2000	5:07:13	Merkur	44 Ophiuchi	4,2 mag	4,4°
8. März 2009	1:23:58	Merkur	Iota Aquarii	4,3 mag	18,9°
16. April 2014	18:05:23	Venus	Lambda Aquarii	3,7 mag	44,9°
26. Oktober 2021	14:48:46	Venus	36 Ophiuchi	4,3 mag	47°
15. August 2028	3:29:02	Venus	Ny Geminorum	4,1 mag	45,7°
31. Januar 2034	10:31:42	Venus	Iota Capricorni	4,3 mag	6,7°
17. Februar 2035	15:19:21	Venus	Pi Sagittarii	2,9 mag	42.1°
14. September 2038	1:00:35	Merkur	Sigma Leonis	4,1 mag	2,7°
1. Oktober 2044	21:59:46	Venus	Regulus	1,4 mag	38,9°
11. November 2044	0:13:33	Venus	Theta Virginis	4,4 mag	30,4°
19. August 2045	14:34:57	Merkur	Delta Cancri	3,9 mag	17,7°
10. Oktober 2045	23:34:24	Saturn	Psi Ophiuchi	4,5 mag	50,1°
5. Februar 2050	17:18:45	Mars	Omega Ophiuchi	4,5 mag	66,8°
6. März 2052	0:59:18	Merkur	Lambda Piscium	4,5 mag	11,7°
22. November 2065	12:40:07	Venus	Jupiter	−1,7 mag	7,9°
15. Juli 2067	11:53:29	Merkur	Neptun	8,0 mag	18.4°
13. Juli 2068	21:22:36	Venus	Delta1 Tauri	3,8 mag	44,6°
22. Februar 2070	18:31:01	Merkur	Iota Aquarii	4,3 mag	5,2°
30. September 2078	5:41:43	Venus	Eta Virginis	3,9 mag	2,1°
2. Oktober 2078	10:10:13	Jupiter	Omega Ophiuchi	4,5 mag	61,1°
11. August 2079	1:26:27	Merkur	Mars	1,7 mag	11,3°
14. Dezember 2084	23:23:50	Venus	Akrab	2,6 mag	19,6°
16. Dezember 2084	19:40:15	Merkur	Ny Scorpii	4,0 mag	20°
27. Oktober 2088	13:38:22	Merkur	Jupiter	−1,7 mag	4,7°
15. Juli 2092	17:01:13	Venus	Delta3 Tauri	4,3 mag	45,5°
7. April 2094	10:42:33	Merkur	Jupiter	−2,1 mag	1,8°

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

Siehe auch

Astronomisches Ereignis
SCIAMACHY, Spektrometer für Licht-Okkultation

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.

Einzelnachweise

J. B. Harbord: Glossary of Navigation. A Vade Mecum for Practical Navigators. 4. Auflage. Brown, Son & Ferguson Ltd., Glasgow 1965, S. 288 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 22. Dezember 2020]).
Karl Ernst Georges: Ausführliches lateinisch-deutsches Handwörterbuch. 8., verbesserte und vermehrte Auflage. Hahnsche Buchhandlung, Hannover 1918 (zeno.org [abgerufen am 22. Dezember 2020]).
The rings of Uranus, J. L. Elliot, E. Dunham & D. Mink, Nature 267, 328-330 (26. Mai 1977)

Weblinks

Commons: Okkultation – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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[1] J. B. Harbord: Glossary of Navigation. A Vade Mecum for Practical Navigators. 4. Auflage. Brown, Son & Ferguson Ltd., Glasgow 1965, S. 288 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche [abgerufen am 22. Dezember 2020]).

[2] Karl Ernst Georges: Ausführliches lateinisch-deutsches Handwörterbuch. 8., verbesserte und vermehrte Auflage. Hahnsche Buchhandlung, Hannover 1918 (zeno.org [abgerufen am 22. Dezember 2020]).

[3] The rings of Uranus, J. L. Elliot, E. Dunham & D. Mink, Nature 267, 328-330 (26. Mai 1977)