Zodiakallicht

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Zodiakallicht am Osthimmel im Sternbild Krebs vor der Morgendämmerung. Zu sehen sind auch Venus und der Sternhaufen M44

Das Zodiakallicht (gr. ζῴδιον zódionTierkreiszeichen“) ist eine äußerst schwache permanente Leuchterscheinung am Himmel, die zu den astronomischen Erscheinungen gehört. Die Leuchterscheinung ist auf die Umgebung der Ekliptik, den Zodiak (Tierkreis), begrenzt. Das Zodiakallicht entsteht durch Reflexion und Streuung des Sonnenlichts an den Bestandteilen der Gas- und Staubwolke, die die Sonne als dünne Scheibe in der Planetenebene umgibt.

Das Zodiakallicht umspannt den gesamten Himmel entlang der Ekliptik. Nahe der Sonne bis zu einer Entfernung von wenigen Grad ist die Bezeichnung F-Korona. Ihr schließt sich das Zodiakallicht an. Das geht über in die Lichtbrücke, die – genau gegenüber zum Sonnenstand – zum Gegenschein führt.

Beobachtung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gegenschein im Winkelabstand von 180° zur Sonne.

In absolut klaren Nächten kann auf flacher Ebene oder dem Meer über dem Horizont kurz nach der astronomischen Dämmerung im Westen und kurz davor im Osten ein schwacher Lichtstreifen erkannt werden.

Das Zodiakallicht ist das ganze Jahr über zu beobachten. Vorausgesetzt es besteht eine genügende Ferne von künstlichen Lichtquellen und der durch sie verursachten Lichtverschmutzung. In gemäßigten Breiten gelingt es am besten im Frühling nach der Abenddämmerung, im Herbst vor Beginn der Morgendämmerung.

Entstehung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Intensitätsverteilung des Zodiakallichts, Lichtbrücke und Gegenschein (F-Korona bei 0.5-2° ist nicht mehr im Bild).
Intensität des Gegenscheins.

Diese Effekte F-Korona, Zodiakallicht, Lichtbrücke und der Gegenschein entstehen durch Reflexion und Streuung des Sonnenlichts an Staubteilchen, welche die Sonne als dünne Scheibe in der Planetenebene umgeben. Dieser interplanetare Staub entsteht ständig neu durch Zusammenstöße von kleinen Gesteinsbrocken wie Meteoroiden und Asteroiden.

Die Dichte der Staubpartikel von 0,001 bis 0,1 mm Größe liegt bei 10−14 Teilchen pro Kubikzentimeter, entsprechend zehn Teilchen pro Kubikkilometer. Aufgrund des Poynting-Robertson-Effektes kommt es zu einer Größenselektion der Teilchen mit dem Effekt, dass Teilchen größer als 0,001 mm durch die Sonneneinstrahlung abgebremst werden, spiralförmig zur Sonne treiben und letztendlich verdampfen. Kleinere Teilchen unterliegen dem Poynting-Robertson-Effekt nur eingeschränkt und werden durch den überwiegenden Strahlungsdruck der Sonne aus dem Sonnensystem getrieben.

Das Zodiakallicht ist besonders gut zu erkennen, wenn die Sonne in einem möglichst steilen Winkel auf- oder untergeht, was in Mitteleuropa zu Frühlings- und Herbstanfang gegeben ist. In dieser Zeit ist die Dämmerung verkürzt und der Lichtschein erhebt sich besonders hoch über den Horizont. In den äquatorialen Breiten ist diese Bedingung ganzjährig erfüllt.

Die Helligkeit des Zodiakallichts hängt unmittelbar mit der Winkelabhängigkeit der Lichtstreuung zusammen. Mit den Parametern Teilchengröße und -dichte, Brechungsindex und Reflexionsvermögen lässt sich die Helligkeitsverteilung gut als Mie-Streuung und klassische Streuung wiedergeben. Die Vorwärtsstreuung ist sehr groß, zu sehen an der ausgeprägten F-Korona und dem relativ hellen Zodiakallicht in der Nähe der Sonne. Im Abstand von 90 Grad zur Sonne ist die Streuung klein, entsprechend einer sehr schwach leuchtenden Lichtbrücke. Die Rückwärtsstreuung um 180 Grad steigt etwas an, weshalb der Gegenschein sich als Lichtfleck abhebt. Die Helligkeit der Lichtbrücke und des Gegenlichts mit Untergrundkorrektur liegt bei 100 bis 150 S10, also in der gleichen Größenordnung wie der absolut klare Nachthimmel (ohne mit dem Auge erkennbare Einzelsterne). Die Summe aus Untergrund und Gegenschein ist in der Grafik gegen die Entfernung zur Sonne aufgetragen.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zodiakallicht am Abendhimmel, nach einer Zeichnung von Étienne Léopold Trouvelot

Wahrscheinlich beobachteten schon die Ägypter vor einigen tausend Jahren diese Lichterscheinung. Die erste ausführliche Beschreibung des Zodiakallichtes wurde in den Jahren 1682–1683 von dem italienischen Mathematiker und Astronomen Giovanni Domenico Cassini und seinem Schweizer Kollegen Nicolas Fatio de Duillier gefertigt. Allerdings wurde dieses Zodiakallicht schon in den muslimischen Quellen, in den Hadithen (Aussprüchen des Propheten Muhammad), also im 7. Jahrhundert, erwähnt, als er dieses Licht als vertikales im Gegensatz zum Licht der Morgendämmerung als horizontales beschrieb.

« وَلَيْسَ أَنْ يَقُولَ الفَجْرُ - أَوِ الصُّبْحُ - وَقَالَ بِأَصَابِعِهِ وَرَفَعَهَا إِلَى فَوْقُ وَطَأْطَأَ إِلَى أَسْفَلُ حَتَّى يَقُولَ هَكَذَا وَقَالَ زُهَيْرٌ: بِسَبَّابَتَيْهِ إِحْدَاهُمَا فَوْقَ الأُخْرَى، ثُمَّ مَدَّهَا عَنْ يَمِينِهِ وَشِمَالِهِ »

„Die Morgendämmerung ist nicht, wenn es so ausschaut: [dabei hob er seinen Finger und senkte ihn] sondern erst wenn es so ausschaut. (Der Überlieferer) Zuhair sagte: Er legte einen Zeigefinger auf den anderen und zeigte nach rechts und links.“

– Sahih al-Buchariyy

Mitnin beide Zeigefinger waren horizontal übereinander, aber einer zeigte nach rechts, der andere nach links. Da das Morgengebet der Muslime davon abhängt, war diese astronomische Erscheinung schon vor über 1400 Jahren gerade unter den Gebetsrufern bekannt. Des Weiteren wird diese Erscheinung in zahlreichen Büchern der islamischen Rechtswissenschaft (Fiqh) erwähnt wie as-Sarchasi in al-Mabsut oder ibn Qudamah in al-Mughni.

Der Gegenschein des Zodiakallichtes wurde, soweit bekannt, erstmals 1730 von dem französischen Jesuitenpater und Professor Esprit Pézenas (1692–1776) beobachtet. Weitere Beobachtungen machte Alexander von Humboldt 1799–1803 während seiner Südamerikareise. Auf ihn geht auch der Begriff „Gegenschein“ zurück. Der dänische Astronom Theodor Brorsen publizierte 1854 die ersten systematischen Untersuchungen über den Gegenschein und konnte ihn bereits richtig deuten. Zugleich beobachtete Brorsen als erster, dass das Zodiakallicht ein den gesamten Himmel umspannendes Phänomen ist, das man unter günstigen Bedingungen als schwache Lichtbrücke vom Zodiakallicht bis hin zum Gegenschein sehen kann. Die verursachenden Staubwolken entdeckte schließlich der Astronom Walter Grotrian (1890–1954).

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Stanley F. Dermott et al.: A circumsolar ring of asteroidal dust in resonant lock with the Earth. In: Nature 369, 719 (1994)
  • Christoph Leinert, B. Moster: Evidence for dust accumulation just outside the orbit of Venus. In: Astronomy und Astrophysics 472, 335 (2007)
  • Brian May: A Survey of Radial Velocities in the Zodiacal Dust Cloud (Ph.D thesis, Imperial College of London, 2007)

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Zodiakallicht – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien