Eine Mondfinsternis im Jupitersystem und die Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit

Wien 21, 22. 09. 2007

20070922wvo20.html

Beobachter:Wolfgang Vollmann
Datum:22. 09. 2007
Zeit:20.52 MESZ
Ort:Wien 21
Instrument:Newton 200/800mm
Bedingungen:
Bericht:

Eine Mondfinsternis im Jupitersystem

Am Abend des 22.September hatte ich grosses Glück mit dem Wetter und konnte beobachten wie Jupitermond I (Io) aus dem Jupiterschatten herauskam und wieder sichtbar wurde: das Ereignis wird als Verfinsterungsende 1 VE bzw. I Ec R (eclipse reappearance) bezeichnet und ist z.B. auf der Webseite des IMCCE bzw. im Himmelskalender vorausberechnet und abrufbar. Das Ereignis ist das Ende einer Mondfinsternis bei Jupiter!

Jupiter stand zur Beobachtungszeit schon sehr tief, nur mehr 7 Grad hoch und so war das Bild bei 115-facher Vergrösserung im 200mm Newton nicht ganz scharf zu bekommen. Angedeutet waren die Äquatorbänder und die anderen drei hellen Monde Europa, Ganymed und Kallisto waren natürlich gut sichtbar. Um 20h52m14s MESZ blitzte der erste schwache Lichtpunkt von Io einen knappen Jupiterdurchmesser folgend (östlich) von Jupiter auf. In den folgenden Sekunden wurde das schwache Lichtpünktchen rasch heller und erreichte kaum eine Minute später schon wieder fast die volle Helligkeit. Ich hatte den Termin 1VE beobachtet!

Die Vorausberechnung des IMCCE liefert 18h54,5m TT = 18h53,2m UT = 20h53,2m MESZ. Dieser Termin gilt für die Scheibenmitte der Io, da ist sie im Fernrohr schon gut zu sehen da sie schon halb beleuchtet und nur 0,75mag schwächer als unverfinstert ist. Das erste schwache Lichtpünktchen des Mondes ist natürlich schon etwas früher zu sehen. Meine Beobachtungsreihe im Jahr 2003 ergab dass ich 1 VE im Mittel um 1,3 Minuten früher als die Berechnung sehen konnte. Heute waren es nur 1,0 Minuten früher, das entspricht aber durchaus der normalen Streuung und heute war Io durch den tiefen Stand sicher auch die ersten Sekunden nicht erkennbar.

Die Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit

Warum war ich so gespannt auf dieses Verfinsterungsende? Ich hatte ein 1 VE heuer schon am 13.Juni 2007 mit gleichem Fernrohr und Vergrösserung um 23h33m13s MESZ beobachtet, eine Woche nach der Opposition des Jupiter. Wenn ich vom Beobachtungstermin am 13.Juni genau 57 Umläufe der Io um Jupiter mit der synodischen Umlaufzeit von 1,76986 Tagen weiterrechne erhalte ich als vorausberechneten Termin den 22.Sept. um 20h43m20s MESZ. Beobachtet hatte ich das Verfinsterungsende aber erst 8m54s = 534 Sekunden später.

Der Unterschied liegt daran dass Jupiter zum Beobachtungstermin am 13.Juni nur 4,3105 AE (Astronomische Einheiten), am 22.Sept. aber schon 5,4760 AE von uns entfernt war. Für die Entfernungsdifferenz von 1,1655 AE = 174.356.000 Kilometer braucht das Licht eben Zeit, 534 Sekunden! Die Lichtgeschwindigkeit lässt sich also aus meiner einfachen Beobachtung zu 174.356.000/534 = 326.500 km/s bestimmen -- kaum ein Zehntel grösser als der richtige Wert von rund 299.800 km/s.

Dass das Licht bestimmte Zeit zur Ausbreitung braucht und die richtige Grössenordnung der Lichtgeschwindigkeit hat aus den Beobachtungen der Verfinsterungen der Jupitermonde schon im Jahre 1676 der dänische Astronom Ole Römer festgestellt. Mit einer einfachen zeitkontrollierten Uhr und einem kleinen Fernrohr kann diese Beobachtung leicht nachvollzogen werden!

Lesestoff

Für die bequeme Berechnung solcher Zeitdifferenzen eignet sich besonders gut das sogenannte Julianische Datum, eine fortlaufende Tageszählung.
Wikipedia-Artikel zu Ole Römer: http://de.wikipedia.org/wiki/Ole Rømer
Artikel zur Lichtgeschwindigkeit: http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtgeschwindigkeit
Artikel zum Jupitermond Io: http://de.wikipedia.org/wiki/Io_(Mond)
Artikel zur Beobachtung der Jupitermonde: http://home.pages.at/vollmann/jumo_art.htm
Beobachtungen der Jupitermonderscheinungen 2003: http://home.pages.at/vollmann/beob_jumo_2003.htm