Mondbahn
Als Mondbahn wird die annähernd elliptische Umlaufbahn des Mondes um die Erde bezeichnet. Ihre genaue Berechnung ist eine der kompliziertesten Aufgaben der Himmelsmechanik, in die auch zahllose andere Fachgebiete hineinspielen.
Die Ebene der Mondbahn ist gegen die der Erde (Ekliptikebene) um 5,145° geneigt. Die Lage der Mondbahn nahe zur Ekliptik unterscheidet ihn von allen anderen Monden, die entweder ungefähr um die Äquatorebene ihres Planeten kreisen oder, als eingefangene Monde, sehr starke Bahnneigungen aufweisen.
Die Entfernung des Erdmondes beträgt im Mittel 384.000 km, variiert aber um ± 5,49 % mit Extremwerten zwischen 356.410 km (Perigäum) und 406.740 km (Apogäum). Während eines siderischen Monats von 27,3 Tagen umrundet er die Erde, die ihrerseits in jedem Monat – je nach Jahreszeit – auf ihrem Sonnenumlauf um 26–28° weiterwandert. Dennoch ist die Bahn des Mondes um die Sonne anders als bei den anderen Monden des Sonnensystems immer konkav zur Sonne gekrümmt. Denn die Geschwindigkeit des Sonnenumlaufs der Erde und damit des ganzen Systems Erde-Mond ist mit rund 30 km/s 30 Mal so hoch wie die des Erdumlaufs des Mondes.
Der Mond wandert nicht um den Erdmittelpunkt, sondern um das Baryzentrum, den gemeinsamen Schwerpunkt des Erde-Mond-Systems. Da die Mondmasse immerhin etwa ein 81stel der Erdmasse beträgt, liegt dieses Baryzentrum dem Massenverhältnis entsprechend vom Erdzentrum im Mittel um 384.000 / 81,4 = 4.700 km entfernt – also nur 1.600 km tief im Erdmantel. Das Geozentrum wandert also ebenfalls um das Baryzentrum, und die Erde kurvt somit monatlich synchron um diese 4.700 km, sodass sie tatsächlich nicht genau in der Ekliptik um die Sonne läuft. Der Unterschied kann – von der Sonne aus gesehen – 0,7" betragen und wird ekliptikale Breite genannt.
Der Mond verursacht den Großteil der Erdgezeiten. Umgekehrt ist der Effekt noch viel größer. Obwohl der Mond der Erde grundsätzlich immer die gleiche Seite zuwendet, sieht man wegen der Ellipsenbahn nicht nur die Hälfte (die sog. „Vorderseite“) des Mondes, sondern in einem Monat 59 % (siehe Libration und nebenstehende Animation). Diese Randstreifen der Mondrückseite erscheinen uns stark verzerrt.
In Manchem kann man das Erde-Mond-System als einen speziellen Kreisel betrachten: die Erde rotiert alle 23,934 Stunden, der Mond alle 656 Stunden. Die Erde ist aber keine Kugel, sondern an den Polen um jeweils 21 km abgeflacht. Diese Erdabplattung stört den „Mondkreisel“ ein wenig, sodass sich seine Bahn laufend verschwenkt (siehe Präzession).
Das langsame Verschwenken der Mondbahn dauert rund 19 Jahre und bietet dem Beobachter einen Spezialeffekt: Während die Sonne übers Jahr zwischen 23,4° nördlicher und südlicher Breite pendelt, hat der Mond einen variablen Breitenbereich: mal sind es +/- 29°, aber 9 Jahre später nur +/- 18°. Dadurch kann der Vollmond in mancher Winternacht unwahrscheinlich hoch stehen, um ein Jahrzehnt später im Sommer nur „mühsam“ über den Horizont zu kommen. Der Sommer-Vollmond steht ja um Mitternacht etwa dort am Himmel, wo die Wintersonne zu Mittag steht. Und ob dann der volle Mond – wie z. B. in München oder Wien – 24° hoch über den Horizont hochkommt, oder nur kümmerliche 13°, das fällt ins Auge. Derzeit (2006) ist der Mond übrigens „Extremist“ (geografische Breitenzone +/- 28,5°). Anno 2015 wird es umgekehrt sein (+/- 18°).