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Die Erde (rechts) und der Mond (links oben). Foto: NASA/JPL.
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Erde und Mond sind ein ungewöhnliches Paar im Sonnensystem. Nicht nur dass der Mond ungewöhnlich schwer ist im Vergleich zur Erde, sondern auch seine Bahn weist einige Besonderheiten auf. Beispielsweise erstaunt viele die zur Zeit jeden Monat auftretende sehr tiefe südliche Stellung des Mondes über dem Horizont. Doch auch der Unterschied zwischen Umlaufszeit und Zeitspanne zwischen zwei Vollmonden sorgt immer wieder für Verwirrung.
Um die Frage zu klären, muss man zunächst überlegen, wozu man die Umlaufszeit wissen muss. Die Umlaufszeit des Mondes um die Erde beträgt 27.32 Tage. So lange dauert es, bis der Mond ein Mal 360° zurück gelegt hat und wieder vor demselben Stern steht. Da dies die Umlaufszeit in Bezug zu den Fixsternen ist, nennt man sie siderische Umlaufszeit. Doch im Kalender interessiert diese siderische Umlaufzeit weniger, sondern man möchte die mittlere Zeitspanne zwischen Neumond zu Neumond wissen. Erde und Mond stehen nicht still und einsam im Weltraum, sondern wandern im Laufe eines Jahres einmal um die Sonne. Die Sonne wandert deshalb scheinbar über den Sternenhimmel. In Abbildung 1 werden zwei Neumondstellungen im Sommer 2006 gezeigt. Zuerst ist bei Position 1 Neumond. Wenn der Mond nach 27.3 Tagen an dieselbe Stelle 1 am Himmel zurückkehrt, ist die Sonne nicht mehr da. Sie ist ebenfalls ein Stück am Himmel weiter vorangekommen. Die mit dem roten Pfeil markierte Strecke muss der Mond zusätzlich aufholen. Für diese Strecke benötigt der Mond gut zwei Tage. Deshalb ist erst nach (im Mittel) 29,53 Tagen wieder Neumond.
Die Bahn der Erde um die Sonne bildet eine Ebene, die sogenannte Ekliptik. Am Himmel sehen wir die Kante dieser Ebene als die scheinbare Sonnenbahn. Auch die Mondbahn ist eine Ebene. Sie fällt nicht mit der Ekliptik zusammen, sondern ist gegen sie um 5.15° geneigt. Die Bahnkurve des Mondes in dieser Ebene ist eine Ellipse in dessen einen Brennpunkt (näherungsweise) die Erde sitzt. Die Distanz des Mondes von der Erde schwankt zwischen 356'410 km und 406'740 km. Betrachtet man die scheinbare Bahn des Mondes am Himmel während eines siderischen Monats so stellt man fest, dass er die Ekliptik zwei Mal kreuzt. Einmal erreicht er seine maximale Entfernung von der Ekliptik nach Süden (-5.15°) und einmal erreicht er seine maximale Entfernung nach Norden (+5.15°). Die beiden Schnittpunkte der Mondbahn mit der Ekliptik heissen (Mondbahn-)Knoten.
Die Mondbahn wird nicht nur von der Schwerkraft der Erde beeinflusst, sondern auch von der Schwerkraft der Sonne. Diese Störung durch die Sonne bewirkt, dass sich die Mondbahn einmal in 18 Jahren um die Erde dreht. Mit ihr bewegen sich die Knoten von Osten nach Westen über den Sternenhimmel. Damit wandert auch die höchste und die tiefste Stelle über bzw. unter der Ekliptik. Wenn die tiefste Stellung mit der tiefsten Stellung der Ekliptik im Sünden (Stellung der Mittagsonne zur Wintersonnenwende) zusammenfällt, kann der Mond noch tiefer im Süden stehen als die Sonne im Winter. Dies ist im Jahr 2006 der Fall. Der Sommervollmond kriecht dann für uns Mitteleuropäern am Südhorizont entlang und bleibt den Leuten im hohen Norden ganz vorenthalten.
Wäre der Mond eine perfekte Kreisbahn würde uns der Mond immer dieselbe Seite zeigen. Gezeitenkräfte haben die Drehung des Mondes um seine eigene Achse auf einen Wert gezwungen, der so ist, dass ein Sterntag auf dem Mond genau der siderischen Umlaufzeit um den Mond entspricht. Deshalb sehen wir nie von der Erde aus auf die Rückseite des Mondes. Bis uns unbemannte Raumfahrzeuge Fotos von der Mondrückseite gebracht haben, waren nur Spekulationen über deren Aussehen möglich. Die Fotos zeigen aber, dass es dort recht ähnlich aussieht, wie auf der von der Erde aus sichtbaren Seite.
Der Mond bewegt sich auf einer elliptischen Bahn um die Erde. Dies verursacht eine leichte Variation der Winkelgeschwindigkeit der Bewegung um die Erde. Die Rotation des Mondes um die eigene Achse kann solche kurzzeitigen Schwankungen nicht mitmachen. So stark sind die Gezeitenkräfte nun auch wieder nicht. Seine Drehung um die eigene Achse geht gleichmässig weiter. Deshalb scheint er von uns aus gesehen zu wackeln. Die Erde macht am Mondhimmel im Laufe eines siderischen Monats eine Hin- und Herbewegung. Dies wird Libration genannt. Durch diesen Effekt können wir gut 59% der Mondoberfläche sehen. Man denke daran, dass die Hin- und Herbewegung der Erde am Mondhimmel für manche Gebiete am Horizont stattfindet. Dort geht die Erde auf und unter. Wir können also manchmal auf der einen Seite des Mondes und dann auf der anderen Seite des Mondes etwas „hinter den Horizont“ schauen.
| Libration Nord Nordpol ist sichtbar  | ||
Libration West Krater Grimaldi gut sichtbar  | Zentrale Ansicht  | Libration Ost Mare Crisium ist randfern  |
Libration Süd Südpol ist sichtbar  |
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