Merkurtransit: David trifft Goliath
Am 11. November 2019 steht uns ein astronomisches Ereignis bevor, das mehr als nur ein schönes Rendezvous ist: Der sonnennächste Planet Merkur zieht im Lauf einiger Stunden vor unserem Tagesgestirn vorüber. Solche Durchgänge von Planeten vor der Sonne – auch Transits genannt – stehen schon seit Jahrhunderten im Blick der Astronomen. Es war kein Geringerer als Johannes Kepler, der vor rund 500 Jahren auf die Idee kam, man könne einen Merkurdurchgang von der Erde aus beobachten. Sogleich berechnete er die nächsten Gelegenheiten. Doch leider war es dem berühmten Forscher nicht vergönnt, in den Genuss des von ihm vorhergesagten Schauspiels zu kommen – das in diesem Monat jeder Leser schon mit einem kleinen Teleskop verfolgen kann, sofern es der in Mitteleuropa oft wolkenverhangene Novemberhimmel erlaubt. Zum Merkurtransit hat Klaus Jäger vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg auch ein informatives Video gestaltet.
Dank Keplers Vorhersage wurde der französische Astronom Pierre Gassendi am 7. November 1631 erstmals Zeuge eines Merkurdurchgangs. Die ersten derartigen Beobachtungen waren noch von der Vermessung der kleinen schwarzen Scheibe vor der Sonne und einer damit möglichen Verbesserung der Bahnelemente Merkurs angetrieben. Sehr bald erkannte der britische Astronom Sir Edmond Halley, dass sich durch die gleichzeitige Beobachtung des Durchgangs von zwei verschiedenen Orten der Erde aus der Winkelunterschied des Transitpfads vor der Sonnenscheibe ermitteln und damit der Abstand Erde–Sonne berechnen lässt.
Mit diesem Ziel vor Augen reiste der damals noch sehr junge Halley im Jahr 1677 mit einem Teleskop im Gepäck zur Insel Sankt Helena, die mitten im Südatlantik liegt, um seine Beobachtungen des Merkurdurchgangs später mit anderen, in England durchgeführten Messungen zu vergleichen. Die Idee war gut – doch bei Merkur ist der beschriebene Effekt enttäuschend klein, was Halley viele Jahre später, im Jahr 1716, dazu veranlasste, die Methode für den nächsten Venusdurchgang vor der Sonne zu empfehlen. Da uns die Venus während ihres Durchgangs näher ist als Merkur, ist der interessierende Winkelunterschied entsprechend größer. Leider konnte auch Halley die Früchte seiner Arbeit nicht selbst ernten, denn erst 1761, rund 20 Jahre nach dem Ende seines erfüllten Forscherlebens, zog die Venus erneut vor der Sonne vorüber.
Allerdings hat die Venus im Unterschied zu Merkur eine Atmosphäre, welche die genaue Messung der Kontaktzeiten am Sonnenrand erschwert. Hingegen steht das Merkurscheibchen, bei ruhiger Luft betrachtet, mit einer faszinierenden Schärfe vor der Sonne. Zudem treten Durchgänge des glutheißen innersten Planeten vor der Sonne wesentlich häufiger auf als ein Venusdurchgang; so werden viele Leser bereits einen Merkurtransit gesehen haben. Der letzte fand vor nicht allzu langer Zeit, am 9. Mai 2016, statt. Doch wenn Merkur diesmal, am 11. November 2019 um 13:35 Uhr MEZ, vor die Sonne tritt, dann schauen Sie noch einmal gut hin, denn die nächste Gelegenheit bietet sich erst am 13. November 2032.
Wer sich anlässlich des Merkurdurchgangs am 11. November 2019 selbst einmal an der Bestimmung des Abstands Erde–Sonne, also der Astronomischen Einheit (AE), versuchen möchte, ist eingeladen, an einem internationalen Projekt mitzuwirken, an dem sich Beobachter an verschiedenen Orten Erde beteiligen. Nähere Informationen hierzu finden Sie hier.
Ihr persönlicher Merkurdurchgang
Am 11. November können Sie Ihr ganz individuelles Himmelsschauspiel beobachten: vom Balkon aus, sofern die Südsicht für die tief stehende Novembersonne ausreicht, auf einem Schulhof, wenn Sie interessierte junge Menschen an dem Ereignis teilhaben lassen wollen, oder in einem Park am Nordrand einer großen Wiese. Nach Sankt Helena brauchen Sie jedenfalls nicht zu reisen. Beachten Sie aber unbedingt, dass für die Beobachtung des Merkurdurchgangs dieselben Sicherheitsmaßnahmen gelten, die auch bei der Sonnenbeobachtung streng einzuhalten sind, um ernste Verletzungen der Augen zu vermeiden.
Wer für besseres Wetterglück und bessere Sichtbedingungen noch kurz entschlossen eine Reise antreten möchte, dem seien Marokko, die Kanarischen Inseln, Mexiko oder Südamerika empfohlen. Dort steht die Sonne hoch, was die Beobachtung weniger durch die am Tag ja notorische Luftunruhe beeinträchtigt. Im östlichen Südamerika – perfekt ist die Atlantikküste Brasiliens – lässt sich der Merkurdurchgang teilweise sogar in voller Länge bis zum Austritt um 19:04 Uhr MEZ verfolgen. Bei uns in Europa ist dann die Sonne schon längst untergegangen.
Bereits mit einem kleinen, leicht zu tragenden Linsenteleskop mit Montierung und Stativ werden Sie Zeuge, wie Merkur als kleine, scharf begrenzte schwarze Scheibe gegen 13:35 Uhr MEZ langsam den östlichen Sonnenrand überwindet und sich bis Sonnenuntergang weiter zur Sonnenmitte vorarbeitet. Die Projektion des Sonnenbilds auf einen weißen Karton erlaubt es, das Ereignis gefahrlos zu verfolgen und dieses Erlebnis mit interessierten Beobachtern zu teilen.
Diesmal zieht Merkur beinahe zentral über die Sonnenscheibe; der Sonnenmitte kommt er gegen 16:20 Uhr MEZ am nächsten. Bald darauf geht die Sonne in Mitteleuropa unter: in Berlin um 16:19 Uhr, in Köln um 16:50 Uhr MEZ. Für einen gut platzierten Beobachter, beispielsweise an der Ostküste Brasiliens oder der Westküste La Palmas, dauert das gesamte Ereignis fünfeinhalb Stunden. Dementsprechend sollten Astroreisende nicht nur an ihre technische Ausrüstung denken, sondern auch an das eigene Wohl – und in südlichen Ländern an genügend Trinkwasser.
Praktische Tipps
Der mit einem Projektionsschirm und einer parallaktischen Teleskopmontierung ausgerüstete visuelle Beobachter kann ein Papier mit einem Kreis in der Größe des projizierten Sonnenbilds vorbereiten und auf dem Schirm befestigen. Durch das Verändern des Abstands zwischen dem Schirm und dem Okular lässt sich die Bildgröße genau an den gezeichneten Kreis anpassen. Während des Durchgangs können Bleistiftmarkierungen der Merkurposition genau alle 15 Minuten sehr schön den Pfad des Planeten auf der Sonnenscheibe als schnurgerade Punktserie dokumentieren. Im Fall einer azimutalen Teleskopmontierung dreht sich das Sonnenbild allerdings langsam; diese einfache Methode funktioniert dann leider nicht.
13 Jahre bis zum nächsten Merkurdurchgang sind eine lange Zeit. Der Wunsch, das Schauspiel auch fotografisch zu dokumentieren, ist daher nur zu verständlich. Zeit für eigene Versuche bietet der langsame Durchgang ja zur Genüge. Fotografische Aufnahmen des Durchgangs sind mit jeder Art von Kamera möglich. Mit einer der verbreiteten digitalen Sucherkameras oder mit einem Smartphone können Sie das Bild einfach freihändig vom Projektionsschirm abfotografieren. Bringen Sie die Kameralinse dabei möglichst in Okularnähe, um die perspektivische Verzerrung klein zu halten, denn so blickt die Kameraoptik nahezu senkrecht auf den Projektionsschirm. Später lässt sich am PC der Bildkontrast der Fotos steigern und so die Wirkung von einfallendem Streulicht minimieren.
Wer über einen geeigneten Objektivsonnenfilter verfügt, kann auch verzerrungs- und streulichtfrei direkt durch das Teleskop hindurch fotografieren. Eine digitale Spiegelreflexkamera eignet sich hierfür recht gut, da sie ein leichteres Scharfstellen und eine direkte Bildkontrolle ermöglicht. Das Objektiv wird von der Kamera entfernt und das Gehäuse mit einem Adapterring direkt im Fokus des Teleskops oder hinter einem mehrfach nachvergrößernden projizierenden Okular montiert.
Stattdessen lässt sich auch eine Sucherkamera oder ein Smartphone mit einer im Astrofachhandel erhältlichen Halterung so hinter dem Teleskop anbringen, dass das vom Okular erzeugte Bild genau in die Kameraoptik fällt. Die Schärfe kontrolliert man notfalls mit Probeaufnahmen direkt am Bildschirm der Kamera. Nahe dem besten Fokus mag sogar der Autofokus der Kamera zufrieden stellend funktionieren, vor allem wenn er den Sonnenrand im Bild als Anhaltspunkt hat. Unverwackelte Bilder garantiert ein Fernauslöser oder die Vorwahl einer Zeitverzögerung nach Drücken des Auslösers.
Die Belichtungszeit können Sie in jedem Fall der Kameraautomatik überlassen, sofern die Sonne das gesamte Bild oder große Teile davon ausfüllt. Eine kleine Sonne vor dunklem Himmel wird dagegen überbelichtet.
Die lange Nutzung des Kameradisplays zum Scharfstellen und Zentrieren über mehrere Stunden hinweg ist sehr batterieintensiv. Wenn Sie eine systematische Serie planen, sollten Sie unbedingt für einen aufgeladenen Akku sorgen und – falls ein Austausch möglich ist – für einen geladenen Reserveakku. Die Redaktion von »Sterne und Weltraum« freut sich auf gelungene Fotos, die Sie unter Leserbilder hochladen und veröffentlichen können.
Nach dem Durchgang: Merkur am Morgenhimmel
Nur gut zehn Tage nach dem Durchgang beschert uns Merkur eine günstige Morgensichtbarkeit. Etwa ab dem 20. November können Sie ihn gegen 7 Uhr MEZ tief im Südosten mit einem Fernglas aufspüren. Am 28. November erreicht Merkur seinen maximalen Winkelabstand von der Sonne, der nur 20 Grad beträgt und damit im Vergleich zum maximal möglichen Wert von 28 Grad eher gering ist. Doch dank der morgens nun steil über dem Horizont aufsteigenden Ekliptik ist Merkur von Mitteleuropa aus trotzdem gut sichtbar. Tief im Südosten lässt er sich bei klarer Horizontsicht auffinden, bevor er in den Tagen nach dem 10. Dezember im hellen Glanz der Sonne verschwindet.
Vorsicht: Konzentrierte Sonnenenergie!
Um den Bildkontrast zu verbessern, empfiehlt es sich, den Projektionsschirm gegen seitlich einfallendes Licht abzuschirmen. Der Sucher des Teleskops sollte gut abgedeckt oder besser abmontiert sein, damit niemand versehentlich hindurchblickt. Zum Ausrichten des Teleskops auf die Sonne ist der Sucher ohnehin nicht nötig: Schwenken Sie das Fernrohr einfach ein wenig hin und her und beobachten Sie dabei den Schattenwurf auf dem Erdboden. Die Sonne befindet sich im Bildfeld, wenn der Schatten möglichst klein erscheint. Eingeladene Mitbeobachter, vor allem Kinder, sollten Sie darauf hinweisen, ausschließlich auf den Karton zu schauen, statt vielleicht aus purer Neugier durch das Okular.
Da der Merkurdurchgang ein sehr lang andauerndes Ereignis ist, besteht auch die Gefahr, dass sich die genutzten optischen Elemente überhitzen, vor allem in der Nähe des Brennpunkts. So wäre ein Projektionsokular mit kurzer Brennweite und kleiner Feldblende eine schlechte Wahl, weil das konzentrierte Sonnenlicht, das hier ausgeblendet wird, das gesamte Okular enorm erhitzt. Die Sonnenprojektion wird am besten mit einem Okular mit langer Brennweite vorgenommen, dessen Feldblende etwa zwei Sonnenbilder groß ist. Hierfür sollten Sie jedoch kein hochwertiges verkittetes Okular benutzen, da der Kitt, mit dem die Linsen befestigt sind, unter der Hitzeeinwirkung zu schmelzen droht, wodurch das Okular wertlos wird.
Für die Beobachtung mit der Projektionsmethode sollten Sie ein kleines Linsenteleskop, also einen Refraktor verwenden. Spiegelteleskope haben kleine Fangspiegel mit schwarzen, oft aus Plastik gefertigten Halterungen, die sich kurz vor dem Brennpunkt befinden und daher aufheizen. Sie eignen sich deshalb nicht für die Sonnenprojektion. Außerdem raten wir dringend von der Benutzung eines Glasfilters ab, der in das Okular eingeschraubt wird: Der Filter könnte in der Gluthitze des konzentrierten Sonnenlichts bersten, während Sie gerade hindurchsehen! Dies ist eine sehr ernst zu nehmende Gefahr, denn irreversible Augenschäden wären die Folge.
Nur ein optisch hochwertiger verspiegelter Objektivfilter mit einer Lichtdurchlässigkeit von nur eins zu einer Million (logarithmische Dichte 6) oder eine im Astronomiefachhandel erhältliche Sonnenfilterfolie, die vor dem Teleskopobjektiv fest angebracht wird, sind so sicher wie die Projektionsmethode. Solches Zubehör mag zwar nicht gerade billig erscheinen, das Geld ist aber gut investiert: Ihr Spiegelteleskop wird damit sonnentauglich, weil in beiden Fällen das Licht bereits vor dem Eintritt in das Teleskop gedämpft wird, so dass sich die Optik nicht aufheizen kann.
Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.