Mathematische Planetenzauberei. Space Puzzles.

KAPITEL 3

Der Mond, der nächste Nachbar der Erde im Weltraum, hat eine mittlere Entfernung von rund 384 400 km von der Erde, aber seine Umlaufbahn ist elliptisch genug, um den Abstand zwischen 356 400 km und 406 700 km schwanken zu lassen. Sein Durchmesser, 3476 km, ist ein bißchen kleiner als ein Viertel des Erddurchmessers, und sein Volumen beträgt rund ein Fünfzigstel von dem der Erde.

Der Mond braucht 27 Tage, 7 Stunden und 43 Minuten, um einmal die Erde zu umkreisen. Dies nennt man einen siderischen Monat. Weil die Erde sich während dieser Zeit weiter um die Sonne bewegt, muß der Mond immer etwas weiter wandern, um Sonne, Erde und Mond wieder in dieselbe gegenseitige Position wie vor dem Umlauf zu bringen. Deshalb ist die Zeit zwischen zwei Vollmonden länger als ein siderischer Monat. Sie beträgt 29 Tage, 12 Stunden und 44 Minuten, fast so lang wie jeder unserer Kalendermonate außer dem Februar. Die Astronomen nennen diese Zeitspanne einen synodischen Monat. Unser Wort ›Monat‹ wurde von dem Mond abgeleitet. Da der erste Tag der Woche, Sonntag, nach der Sonne benannt wurde, ist es nur natürlich, daß der zweite Tag der Woche, Montag, nach dem benannt wurde, das unser zweitwichtigstes Gestirn am Himmel ist.

Während der Mond um die Erde wandert, bescheint ihn die Sonne von verschiedenen Seiten, so daß wir den Mond von Nacht zu Nacht langsam zunehmen (immer mehr von ihm wird beschienen) und abnehmen (immer weniger von ihm leuchtet) sehen. Dies nennt man die ›Phasen‹ des Mondes. Wenn die beleuchtete Seite genau gegenüber der Erde ist, ist der Mond vollkommen dunkel, und wir nennen ihn ›Neumond‹. Dann bildet sich eine schmale Sichel und wird allmählich breiter, bis genau die Hälfte des Mondes beschienen ist. Das ist der Halbmond im ›ersten Viertel‹. Der helle Teil breitet sich weiter aus, zuletzt erscheint die vollständige Scheibe, und wir sagen, es ist ›Vollmond‹. Dann beginnt der Mond wieder abzunehmen, durchläuft als Halbmond das ›letzte Viertel‹, bis erneut Neumond ist.

Diese herrliche Aufnahme des Vollmondes wurde aus dem Raumschiff Apollo 11 auf dem Rückweg von der Mondlandung in einer Entfernung von 19000 km gemacht.

Was ist der Menschheit mehr nütze, die Sonne oder der Mond? Diese Frage ist die Grundlage eines Witzes, den der Physiker George Gamow in seinem ausgezeichneten Buch Geburt und Tod der Sonne erzählt. Ein Philosoph, schreibt Gamow, antwortete einst auf diese Frage, daß der Mond nützlicher sei. Warum? Weil er Licht in der Nacht gibt, wenn es gebraucht wird, während die Sonne nur am Tag scheint, wenn es ohnehin hell ist.

Die Mondphasen. Die äußeren Kreise zeigen an, welcher Teil des Mondes von der Sonne beschienen wird. Die inneren Kreise zeigen, wie der beschienene Teil von der Erde aus gesehen wird.

Wir wissen alle, daß auf dem Mond keine Atmosphäre und kein Leben ist und daß er von Millionen Kratern aller Größen bedeckt ist, von denen die meisten unzweifelhaft von Meteoriten verursacht wurden. Weil der Mond keine Atmosphäre zum Ver­brennen der Meteoriten hat, treffen selbst die kleinsten auf seine Oberfläche. Der Mond erzeugt natürlich kein eigenes Licht. Das Mondlicht ist nur reflektiertes Sonnenlicht. »Der Mond ist ein durchtriebner Dieb«, so hat es Shakespeare dargestellt, »und sein bleiches Feuer entreißt er der Sonne.«

Die Mondoberfläche ist von Millionen von Kratern unterschiedlicher Größe bedeckt. In der Mitte des Bildes ist der Krater Lalande zu sehen, der als Landeplatz für spätere Mondlandeunternehmen vorgeschlagen worden war.

Es wird nicht mehr lange dauern, und Menschen werden für lange Zeit auf dem Mond in einer künstlichen Atmosphäre unter einer Art schützenden Kuppel oder Mondhaus leben. Unser nächster Schritt nach außen von der Erde aus wird dann sicherlich zum Mars sein.

Frage 14:

Der Mond ist die Hauptursache für die Gezeiten. Seine Anziehungskraft, manchmal durch die Anziehungskraft der Sonne unterstützt, zieht das Wasser unserer Meere zu einem Wasserberg von 30 bis 40 cm Höhe zusammen. Während die Erde sich dreht, fließt diese ›Flut‹ um den Erdball.

Nicht viele Menschen wissen, daß zur gleichen Zeit, wenn ein Flutberg auf der dem Mond zugewandten Seite des Ozeans entsteht, ebenso auch ein Flutberg auf der dem Mond genau gegenüberliegenden Seite existiert. Können Sie den Grund für diese zweite seltsame Flut erklären?

Frage 15:

Als der Astronaut vorsichtig über die holperige Mondoberfläche ging, schaute er auf und sah Tausende hell funkelnder Sterne am schwarzen Nachthimmel. Im Westen schwebten ein paar zerzauste Wolken am Himmel, und eine sanfte Brise blies Mondstaub gegen das Glasfenster seines Helmes. Ein lautes, knallendes Geräusch ließ ihn sich umschauen, um zu sehen, was geschehen war. Sein Kamerad hatte nur einen großen Mondstein in zwei Teile zerlegt, indem er mit einem Hammer auf ihn schlug. Im Osten war die fast ›neue‹ Erde zu sehen – sie hing tief am Himmel wie ein abgeschnittenes Stück eines gigantischen Fingernagels. Innerhalb der leuchtenden Erdsichel konnte er einige kleine Sterne sehen.

Wie viele grobe naturwissenschaftliche Schnitzer können Sie in dieser Geschichte finden?

Frage 16:

Wenn der Mond um die Erde kreist, behält er immer die gleiche Seite der Erde zugewandt (abgesehen von den geringen Schwankungen von Seite zu Seite, die als die ›Libration‹ des Mondes bekannt ist). Das ist der Grund, warum wir, bevor Raumsonden und Raumschiffe den Mond umfahren hatten, nicht in der Lage waren, die Rückseite zu photographieren, die nie vorher von der Erde aus gesehen worden war.

Wenn der Mond eine vollständige Umkreisung der Erde gemacht hat, wie oft hat sich dann der Mond gedreht?

Frage 17:

Wenn fast Neumond ist – d. h. wenn er eine äußerst schmale Lichtsichel ist –, kann man oft schwach den Rest der Mondscheibe sehen. In vergangenen Zeiten beschrieben die Menschen dies so, daß »der alte Mond in den Armen des neuen Mondes liegt«. Für abergläubische Seefahrer war dies ein schlechtes Vorzeichen. In einer Strophe der alten englischen Ballade Sir Patrick Spens heißt es:

Spät, spät gestern sah ich den neuen Mond

Mit dem alten Mond in seinen Armen

Und ich fürchte, ich fürchte, mein Herr,

Wir finden beim Schicksal kein Erbarmen.

Woher kommt das Licht, das es uns ermöglicht, den alten Mond in den Armen des neuen Mondes zu sehen?

»Der alte Mond in den Armen des Neumonds.« Die helle, schmale Sichel des Neumonds umschließt den schwächer beleuchteten Teil des Mondes.

Frage 18:

Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der Männer und Frauen in einer Basis auf dem Mond leben, mit Luft und Wärme versorgt, so daß sie keine lästigen Raumanzüge tragen müssen. In der Kolonie lebt ein Sportler, der auf der Erde zwei Meter hoch springen kann, aber nicht höher. Die Schwerkraft auf dem Mond beträgt nur ein Sechstel von der auf der Erde. Das bedeutet, daß ein Gegenstand, der in die Luft geworfen wird, sechsmal höher steigt als auf der Erde, wenn er mit derselben Kraft geworfen wird. Wenn man das alles berücksichtigt, kann der Sportler dann auf dem Mond zwölf Meter hoch springen?