Wo Licht ist, ist auch Schatten

Schattenarten

Im Schauspiel „Götz von Berlichingen“ von Johann Wolfgang Goethe findet sich der Satz „Wo viel Licht ist, ist starker Schatten.“ Und es ist in der Tat so, dass immer dann, wenn Licht vorhanden ist, auch Schatten auftreten.

Schatten sind unterschiedlich dunkel

Unter Schatten versteht man den Raum hinter einem Gegenstand, der von einer Lichtquelle entweder gar kein Licht bekommt oder nur einen Teil. Wie der Schatten eines Gegenstands aussieht, hängt von der Art und Position der Lichtquelle ab.

Lichtquellen-Experiment

Macht verschiedene Experimente und beobachtet den Schattenraum! Notiert eure Ergebnisse!

• Wie verändert sich der Schatten bei verschieden vielen Lichtquellen?
• Wie verändert sich der Schattenraum, wenn der Abstand zwischen Kerze und Wand verändert wird?

Schatten einer punktförmigen Lichtquelle

Als punktförmige Lichtquelle nehmen wir eine Kerzenflamme oder eine kleine Taschenlampe und stellt diese etwa einen halben Meter vor eine weiße Wand. Zwischen Kerze (oder Taschenlampe) und Wand stellt man einen undurchsichtigen Gegenstand. Dadurch entsteht hinter dem Gegenstand ein lichtfreier Bereich. Dieser Bereich ist der Schattenraum.

Schatten von zwei Lichtquellen

Wiederholt man den Versuch mit zwei nebeneinanderstehenden Kerzen und stellt wieder zwischen Wand und Lichtquellen einen undurchsichtigen Gegenstand, dann stellt man fest, dass es einen ganz dunklen Bereich gibt, aber auch Schattenbereiche, die etwas heller sind. Dies kommt dadurch zustande, dass das Licht von der linken Kerze teilweise in den Schatten der rechten Kerze gelangt. Es entsteht ein Bereich, den man Halbschatten nennt. Den Bereich, in den kein Licht fällt, nennt man Kernschattenbereich.

Schatten von drei Lichtquellen

Beleuchtet man den Gegenstand vor der Wand mit drei Lichtquellen, dann gibt es einen Bereich, in den kein Licht hineinfällt (Kernschatten) und Bereiche die von zwei Lichtquellen beschattet sind und einen noch etwas helleren Bereich, in den nur eine Kerze den Schatten wirft.

Bei Theateraufführungen benötigt man zur guten Ausleuchtung und zur Vermeidung dunkler Schatten mehrere Scheinwerfer.

Tag und Nacht

Dass der Übergang von Tag zu Nacht nicht plötzlich vor sich geht, hängt mit der Lufthülle der Erde zusammen. Luftteilchen streuen das Sonnenlicht, sodass auf der Erde der Übergang von Tag zu Nacht (und auch der Übergang von Nacht zu Tag) allmählich vor sich geht. Diesen Übergang nennt man Dämmerung.

Sonnenuhren

Den Schatten, den ein Stab in der Sonne wirft, nützte man bereits im Altertum dazu aus, um die Uhrzeit ungefähr zu wissen. Sonnenuhren waren noch bis ins 19. Jahrhundert jene Uhren, die für die meisten Menschen als Zeitangabe dienten.

Sonnenuhr konstruieren

Mondphasen

Da sich der Mond um die Erde bewegt, steht er manchmal zwischen Sonne und Erde und wirft daher einen Schatten. Man sieht dann die „dunkle“ Seite des Mondes, die nicht von der Sonne beschienen wird. Trotzdem kann man etwas von der Oberfläche des Mondes sehen, weil die Erde das Sonnenlicht reflektiert.

Interaktiv
Mondphasen

Sonnen- und Mondfinsternis

Sonnenfinsternis

Eine Sonnenfinsternis ist ein spektakuläres astronomisches Ereignis, bei dem der Mondschatten auf die Erde fällt und die Sonne teilweise oder ganz verdeckt. Sie kann also nur bei Neumond auftreten und auch nur dann, wenn Sonne, Mond und Erde in einer Linie liegen. Weil die Bahn des Mondes gegenüber der Erdbahn etwas geneigt ist, kommt es nicht bei jedem Neumond zu einer Sonnenfinsternis.

Von Orten, die im Kernschatten liegen, sieht man, wie der Mond für einige Zeit die Sonnenscheibe ganz verdeckt. In diesen Orten erlebt man eine totale Sonnenfinsternis.

Das Schauspiel einer totalen Sonnenfinsternis ist beeindruckend. Bei dieser schiebt sich der Mond langsam vor die Sonne. Wie lange eine solche totale Sonnenfinsternis dauert, hängt von verschiedenen Gegebenheiten ab. Rund 2 ½ Stunden dauert eine totale Sonnenfinsternis vom Eintritt des jeweiligen Ortes in den Mondschatten bis zum Ende. Die totale Phase könnte theoretisch 7 ½ Minuten dauern, liegt jedoch meist wesentlich darunter.

Eine ringförmige Sonnenfinsternis entsteht dann, wenn der Mond soweit von der Erde entfernt ist, dass der Kernschatten nicht auf die Erde fällt.

Die letzte totale Sonnenfinsternis konnte man am 11. August 1999 in vielen Orten Österreichs rund 2 ½ Minuten lang erleben. Die nächsten Sonnenfinsternisse, die man in Europa beobachten kann, finden zu folgenden Zeiten statt:

Wie beobachtet man eine Sonnenfinsternis?

Ohne entsprechenden Augenschutz darf man niemals direkt zur Sonne schauen. Das Licht der Sonne ist nämlich so hell und energiereich, dass die Netzhaut irreparable Schäden davontragen würde. Auch einfache Sonnenbrillen bieten keinen ausreichenden Schutz. Das beste Mittel sind Sonnenfinsternisbrillen. Diese sind mit speziellen Folien ausgestattet, die nur ganz wenig Sonnenstrahlung durchlassen. Auch mit einer speziellen, aber leicht zu bauenden Lochkamera kann man eine Sonnenfinsternis gefahrlos beobachten.

Mondfinsternis

Bei einer Mondfinsternis befindet sich die Erde zwischen Sonne und Mond, wodurch der Erdschatten auf den Mond fällt. Eine Mondfinsternis findet daher nur bei Vollmond statt.

Taucht der Mond vollständig in den Kernschatten der Erde ein, dann nennt man das eine totale Mondfinsternis. Partiell ist eine Mondfinsternis dann, wenn der Mond nur zum Teil in den Kernschatten der Erde eintaucht. Es gibt aber auch noch die Halbschattenfinsternis. Bei dieser taucht der Mond nur in den Halbschatten der Erde ein.

Die nächsten in Österreich beobachtbaren Mondfinsternisse:

Gibt es mehr Mond- oder mehr Sonnenfinsternisse?

Im Mittelwert verdunkelt sich in einem Jahrhundert weltweit 240-mal die Sonne und es gibt im selben Zeitraum nur einhundertfünfzig Mondfinsternisse. Allerdings für einen bestimmten Ort der Erde ist das anders, denn eine Sonnenfinsternis ist nur in einem schmalen Streifen auf der Erde zu sehen, während man eine Mondfinsternis von der ganzen dem Mond zugewandten Erdhälfte beobachten kann.

Übrigens gibt es weltweit mindestens zwei und maximal fünf Sonnenfinsternisse pro Jahr. Da allerdings der Mondschatten jedes Mal nur auf einen kleinen Teil der Erdoberfläche fällt, vergehen an einem bestimmten Ort oft viele Jahre, bis man dort eine Sonnenfinsternis beobachten kann. Das letzte Rekordjahr mit fünf Sonnenfinsternissen weltweit war 1935. Das nächste solche Rekordjahr ist das Jahr 2206.