EIN FALL FÜR SPEZIALISTEN

HALBSCHATTENFINSTERNIS AM 06.08.2009

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EINLEITUNG

In der Nacht vom 05. auf den 06.08.2009 stand eine Halbschatten-MoFi an (Info-Blatt der NASA), wobei der Mond sich zur Finsternismitte gut 20 Grad hoch am SSW-Himmel befinden sollte. Da auch die Wetteraussichten gut waren, stand einer erfolgreichen Beobachtung eigentlich nichts im Weg ...



... eigentlich, denn die Magnitude dieser Finsternis erreichte nur den bescheidenen Wert von 0.42. Als Faustregel gilt, dass eine Halbschattenfinsternis überhaupt nur dann zu bemerken ist, wenn der Mond mindestens mit 2/3 seines Durchmessers (entspricht etwa der Hälfte seiner Fläche) in den Halbschatten der Erde eindringt. Dies konnten zahlreiche Beobachter und auch wir selber in den vergangenen Jahren immer wieder bestätigen bestätigen.

Unter optimalen Sichtbedingungen kann ein erfahrener Beobachter den Halbschatten vielleicht bereits früher bemerken oder zumindest erahnen, wie ein Beobachtungsprotokoll der MoFi am 28.08.2007 nahelegt. Mittels Digitaltechnik und Fotobearbeitung ist der Halbschatten auf jeden Fall bereits sehr frühzeitig nachweisbar, so das Fazit eines sehr interessanten Beitrags von Sky & Telescope.

Vielleicht, so die Überlegung im Vorfeld der MoFi am 06.08.09, reicht es aber auch aus, eine Serie von leicht unterbelichteten oder durch einen Filter aufgenommenen Digitalbildern anzufertigen, die idealerweise vor dem ersten Kontakt beginnt und nach dem zweiten Kontakt endet. Wenn überhaupt sollte sich um die Finsternismitte eine ganz leichte Abschattung am Südpol des Mondes bemerkbar machen. Da sowohl die Nord- als auch die Südpolregion kraterreiche, helle Hochländer aufweisen, bietet sich ein sorgfältiger Vergleich beider Regionen über die Zeitreihe hinweg an.

BEOBACHTUNG:

Es war die erste Mondfinsternis seit langem, bei der man sich im Vorfeld keine Sorgen bezüglich des Wetters zu machen brauchte. Allerdings waren nach dem Mondaufgang am Abend einige Zirren unterwegs. Und die hielten sich ärgerlicherweise hartnäckig. Als ich um 00:30 Uhr rausschaute, schwebten dünne hohe Wolken vor dem Mond. Dadurch wurde die Vergleichsfotoserie, die ich vor dem ersten Kontakt machen wollte, natürlich beeinträchtigt. Zwar sind die Wolken auf den kurz belichteten Fotos nicht direkt sichtbar, trotzdem machen sie sich z.B. durch einen etwa unscharfen Mondrand durchaus bemerkbar. Mit Beginn der Finsternis besserten sich die Verhältnisse jedoch deutlich, sodass ich mein Foto- Programm durchziehen konnte: alle 20 Minuten je 4 Bilder mit Blende 4.2 und Blende 8, jeweils 4 verschiedene Belichtungszeiten (1/125, 1/250, 1/500, 1/1000), das Ganze bei ISO 100 und vollem Zoom (entspricht einer analogen Brennweite von 504mm). Nach jeder Serie wurden die Bilder sofort auf den PC überspielt. Um 01:40 hatte ich den Eindruck, auf einigen Fotos eine leichte Abschattung zu erkennen; das ließ sich jedoch bei den späteren Serien, bei denen der Mond tiefer im Halbschatten stand, nicht bestätigen.
Mit bloßem Auge oder mit dem Fernglas war nicht die Spur eines Schattens sichtbar.

Mond um 02:23 MESZ
Brennweite 83mm, F/8, ISO 100, 1/125s, 06.08.09, 02:23 MESZ.


Mond um 02:23 MESZ
Ausschnitt aus dem vorhergehenden Foto.


Kurz vor Finsternismitte, gegen 02:30 MESZ, zogen wieder düne Wolken vor den Mond, welche sowohl die visuelle Beobachtung als auch die Fotoserie zur Finsternismitte deutlich beeinträchtigten. Etwa um diese Zeit tauchten mehrere Postings im Internet auf, in denen von negativen Beobachtungen berichtet wurde. Als der Mond gegen 02:55 MESZ noch einmal in einer kleinen wolkenfreien Zone stand, unterzog ich ihn noch einmal einer ebenso eingehenden wie ergebnislosen Inspektion mit dem Fernglas.

Nun waren die zarten, hohen Wolken zwar für die Beobachtung eher hinderlich, doch zusammen mit dem in der Nähe des Monde stehenden Jupiter trugen sie zu einer durchaus stimmungsvollen Vollmondnacht bei. Und die ließ sich in stehenden und bewegten Bildern weitaus einfacher festhalten als der Halbschatten der Erde.

Mond und Jupiter
Brennweite 83mm, F/8, ISO 100, 1/125s, 06.08.09, 01:45 MESZ.


Mond um 02:23 MESZ
Brennweite 83mm, F/8, ISO 100, 1/125s, 06.08.09, 02:23 MESZ.


Mond und Jupiter
Brennweite 83mm, F/8, ISO 100, 1/125s, 06.08.09, 02:46 MESZ.




Ein abschließender Blick auf das Stellitenbild von 03:18 MESZ zeigt dünne hohe Bewölkung über fast ganz Mitteleuropa. Es war pure Glückssache, wann und wo der Mond zwischendurch mal in einem vollkommen klaren Abschnitt stand.

Satellitenbild (Infrarot, Ausschnitt) von NOAA 18 vom 06.08.2000, 01.18 UT
Satellitenbild (Infrarot, Ausschnitt) von NOAA 18 vom 06.08.2009, 03.18 MESZ.
Das weiße Quadrat markiert die ungefähre Lage von Bonn.
Image courtesy to Dundee Satellite Receiving Station, Dundee University, Scotland.

AUSWERTUNG UND ERGEBNISSE:

Die Auswertung der zahlreichen Fotos war zunächst unergiebig: der Halbschatten der Erde war weder direkt noch durch Vergleich zwischen Nord und Südpolregion des Mondes zu identifizieren. Auch Veränderungen von Helligkeit, Kontrast und Gamma brachten kein Ergebnis. Im direkten Vergleich von Bildern, die mit identischen Einstellungen gegen 01:20 MESZ und 02:20 MESZ entstanden waren, wurden zumindest vage Unterschiede erkennbar; diese als Nachweis des Halbschattens zu deuten, wäre jedoch recht gewagt. Im Laufe des 06.08.2009 erschienen dann Beiträge von Beobachtern, die den Halbschatten dank digitaler Bildbearbeitung eindeutig nachweisen konnten:

Gabor Großmann
Stephan Heinsius
Wolfgang Mühle
Tunc Tezel
Sky & Telescope, mit den Ergebnissen von Tunc Tezel

Ermutigt durch diese Ergebnisse habe ich mich dann an der Bearbeitung meiner eigenen MoFi-Bilder versucht. Da bis zum 1. Kontakt und dann wieder um die Finsternismitte dünne, hohe Bewölkung störte, mussten für den Bildvergleich Fotos genommen werden, die kurz nach dem 1. Kontakt und kurz vor Finsternismitte aufgenommen worden waren; der zeitliche Abstand zwischen den Fotos betrug genau eine Stunde. Da die Fotos auch mit dem Superzoom (Kleinbildäqivalent ist 504mm) viel Himmel um den Mond zeigen, wurde letzterer herausgeschnitten und der Ausschnitt unbearbeitet wieder abgespeichert:

Originalfoto 01:22 MESZ
Brennweite 83mm, F/8, ISO 100, 1/250s, 06.08.09, 01:22 MESZ.


Originalfoto 01:22 MESZ
Brennweite 83mm, F/8, ISO 100, 1/250s, 06.08.09, 02:22 MESZ.


Die Rohbilder wurden mit Corel Photopoint überlagert, wobei das erste Foto als Background definiert wurde, das zweite wurde als Objekt definiert und Drehung zur Deckung mit dem ersten gebracht. Dann wurde - wie in Sky & Telescope beschrieben - die Differenzfunktion angewendet. Bei 90% Opazität ergibt sich folgendes Resultat:

Differenzbild

Der Erdschatten macht sich durch die Aufhellung unten links bemerkbar. Durch Farbumkehrung, leichte Kontrasterhöhung und drastische Reduzierung des Gamma lässt sich der Schatten deutlicher herausarbeiten:

Differenzbild negativ und bearbeitet

Ergänzend wurden weitere Funktionen getestet, die Corel zur Bearbeitung überlagerter Bilder anbietet; interessanterweise wird der Halbschatten durch Abgleich der einzelnen Farbkanäle deutlich sichtbar (von oben nach unten Grün, Rot und Blau):

Abgleich Grükanal

Abgleich Rotkanal

Abgleich Blaukanal

Abschließend zum Vergleich eine mit RedShift 4 erstellte Simulation, die die Position des Halbschattens zum Zeitpunkt der zweiten Rohaufnahme, also um 02:22 MESZ zeigt:

Simulation

Aufgrund der Lageübereinstimmung des Schattens in der Simulation mit den durch Bildbearbeitung sichtbar gemachten Strukturen, kann man mit ziemlicher Sicherheit davon ausgehen, dass es sich bei letzteren tatsächlich um den "digitalen Fingerabdruck" des Erdschattens handelt.

In den folgenden Tagen wurden ähnliche Bildbearbeitungen von weiteren Autoren veröffentlicht, die die bereits vorliegenden Ergebnisse bestätigten:

Anthony Ayiomamitis
Christian Bartzsch
Jörg Schoppmeyer
John Walker