Wie die Mondphasen funktionieren: zwei Monate, acht Formen und kein Schatten

Zwei Monate: 27,32 Tage und 29,53 Tage

Der siderische Monat dauert 27,32 Tage — 27 Tage, 7 Stunden und 43 Minuten — und ist die Zeit, die der Mond braucht, um vor den Fixsternen an dieselbe Stelle zurückzukehren. Der synodische Monat dauert 29,53 Tage — 29 Tage, 12 Stunden und 44 Minuten — und ist die Zeit von einem Neumond zum nächsten. Nur der zweite bestimmt die Phasen, denn eine Phase ist über den Winkel Sonne-Erde-Mond definiert, und die Richtung zur Sonne verschiebt sich laufend, während die Erde weiterzieht.

Die Rechnung passt in eine Zeile: 1 geteilt durch 29,53 gleich 1 geteilt durch 27,32 minus 1 geteilt durch 365,26. Liest man sie als Geschwindigkeiten statt als Perioden, wird sie offensichtlich. Der Mond rückt vor den Sternen um 13,18 Grad pro Tag vor, die Erde um 0,99 Grad pro Tag um die Sonne, sodass sich der Phasenwinkel nur mit der Differenz von 12,19 Grad pro Tag öffnet. Teile 360 durch 12,19 und der Zyklus von 29,53 Tagen fällt direkt heraus. Umgekehrt gesagt: In den 27,32 Tagen eines Umlaufs ist die Erde etwa 27 Grad auf ihrer Bahn weitergerückt, und diese 27 Grad bei 12,19 Grad pro Tag aufzuholen kostet den Mond die zusätzlichen 2,21 Tage.

Es ist nicht der Erdschatten

Das ist der Irrtum, den man ausdrücklich benennen sollte, weil er die meisten Erklärungen überlebt. Eine Sichel ist kein Schatten, der über den Mond fällt, sondern der schmale Streifen der dauerhaft beleuchteten Halbkugel, der aus unserem Blickwinkel gerade sichtbar ist. In jedem Moment jedes Monats liegt eine Mondhälfte im Sonnenlicht, auch bei Neumond, wo diese Hälfte schlicht von uns weg zeigt. Wäre ein Schatten verantwortlich, müsste sein Rand jeden Monat als Kreisbogen von Erdgröße über die Scheibe wandern — und genau das beobachtet niemand.

Der Erdschatten erreicht den Mond durchaus, aber nur bei einer Mondfinsternis, und selten ist das, weil die Mondbahn rund 5,1 Grad gegen die Erdbahnebene geneigt ist. Die meisten Vollmonde ziehen deshalb über oder unter dem Schattenkegel vorbei statt hindurch. Eine Finsternis verlangt, dass ein Vollmond mit der Durchquerung dieser geneigten Ebene zusammenfällt, was sich höchstens ein paar Mal im Jahr ergibt. Wer den Phasenwechsel eine Woche lang verfolgt, sieht: Der Terminator — die Grenze zwischen hell und dunkel — ist eine Ellipse, die sich sanft abflacht und wieder öffnet, ganz anders als der harte kreisrunde Biss, den eine Finsternis aus der Scheibe nimmt.

Den Himmel dort lesen, wo man wirklich lebt

Weil sich der Phasenwinkel um 12,19 Grad pro Tag öffnet, geht der Mond jeden Tag rund 49 Minuten später auf — sagen wir 50. Jede der acht benannten Phasen liegt 3,69 Tage von ihren Nachbarn entfernt, weshalb die Aufgangszeiten in der Tabelle in Schritten von etwa drei Stunden wandern. Dieses eine Muster genügt, um jede Phase ohne Karte zu bestimmen: Ein zunehmender Mond ist ein Abendobjekt, nach Sonnenuntergang hoch im Westen, ein abnehmender Mond ein Morgenobjekt, dem man vor der Dämmerung im Osten begegnet. Eine Sichel in der Abenddämmerung nimmt immer zu; eine Sichel tief am Himmel vor Sonnenaufgang nimmt immer ab.

Die Links-rechts-Regel ist der Teil, den fast jede englischsprachige Seite durch Auslassung verfehlt. Nördlich des Äquators liegt der beleuchtete Rand eines zunehmenden Mondes rechts und der eines abnehmenden links; südlich des Äquators ist beides gespiegelt, weil eine Beobachterin in Melbourne relativ zu einer Beobachterin in Berlin andersherum steht. Der Mond hat sich nicht verändert — der Blickwinkel hat es. Nahe dem Äquator greift keine der beiden Regeln sauber: Dort liegt der Terminator nahezu waagerecht, sodass eine junge Sichel eher wie eine Schale oder ein Lächeln aussieht als wie ein zur Seite geneigtes Komma. Genau deshalb lässt der Rechner die Hemisphäre einstellen.

Häufige Fragen

Warum sieht der Mond in Australien verkehrt herum aus?

Weil eine Beobachterin auf der Südhalbkugel gegenüber einer auf der Nordhalbkugel andersherum steht, kommt dieselbe Scheibe um rund 180 Grad gedreht bei ihr an. Eine in Berlin rechts beleuchtete zunehmende Sichel ist in Melbourne links beleuchtet, und die Meere, die das vertraute Gesicht zeichnen, erscheinen umgedreht. Am Mond ändert sich nichts, nur am Standpunkt. Deshalb führt eine für eine Hemisphäre gezeichnete Phasentafel in der anderen aktiv in die Irre.

Warum gibt es nicht bei jedem Vollmond eine Mondfinsternis?

Weil die Mondbahn etwa 5,1 Grad gegen die Ebene geneigt ist, in der die Erde um die Sonne läuft. Bei den meisten Vollmonden zieht der Mond über oder unter dem Erdschattenkegel vorbei, statt hineinzugeraten. Eine Finsternis verlangt, dass der Vollmond nahe einem der beiden Punkte eintritt, an denen die geneigte Bahn diese Ebene kreuzt, und das trifft nur während zweier Finsternissaisons im Jahr zu — daher einige wenige Mondfinsternisse jährlich statt zwölf.

Beträgt der Abstand zwischen zwei Vollmonden immer 29,53 Tage?

Nein — 29,53 Tage sind ein Mittelwert. Einzelne Lunationen liegen zwischen etwa 29,3 und 29,8 Tagen, weil die Mondbahn eine Ellipse ist und der Mond nahe dem Perigäum schneller läuft als nahe dem Apogäum, während auch die Bahngeschwindigkeit der Erde schwankt. Ein Rechner, der einen konstanten Zyklus von 29,53 Tagen annimmt, wie viele einfache Modelle, trifft über einen Monat auf wenige Stunden genau, driftet aber, wenn man ihn Jahre voraus projiziert. Für ein Datum nahe heute genügt die Vereinfachung; für ein historisches Datum nimm eine Ephemeride.