Bestimmung des Mondabstandes durch Bestimmung seines scheinbaren Durchmessers

Andreas Henke, 18 Jahre, 12. JgStf. Gymn.
Wolfgang Koscielny, 18 Jahre, 12. JgStf. Gymn.
Karl Friedrich Dobberahn, 17 Jahre, 11. Klasse Gymn. (2000)

Die Idee

Der Mond beschreibt bei seiner Bahn um die Erde keine Kreisbahn, sondern bewegt sich auf einer Ellipse, wobei sich sein Abstand von der Erde ändert. Da sich die tatsächliche Größe des Mondes nicht ändert, muss er je nach Entfernung etwas kleiner oder größer erscheinen. Durch Fotografien und im Fernrohr sollte sich also aus seiner tatsächlichen Größe der aktuelle Abstand bestimmen lassen.

Kurzfassung

Inspiriert zu dieser Arbeit hat uns im Wesentlichen die Sonnenfinsternis über Europa am 11.8. 1999. Es tat sich die Frage auf, wie groß die aktuelle Entfernung des Mondes zur Erde ist, und inwieweit diese sich in einem Mondmonat ändern kann. Zur Bewältigung dieser Aufgabe haben wir eine Spiegelreflexkamera mit Teleobjektiv (600 mm Brennweite) und ein handelsübliches Teleskop mit 700 mm Brennweite verwendet. Letzteres wurde so umgebaut, dass man damit die scheinbare Größe des Mondes am Himmel sehr genau messen kann. Wenn sich die Entfernung des Mondes relativ zur Erde ändert, dann ändert sich für einen Beobachter auch sein scheinbarer Durchmesser am Himmel. Diese Größendifferenzen können wir mit beiden Apparaturen ausmessen, wobei auch beide vorher auf bestimmte irdische Bildgrößen und -weiten, die denen dem Durchmesser des Mondes und seiner mittleren Entfernung zur Erde entsprechen, geeicht wurden.
Das von uns umgebaute Teleskop
zur Mondbeobachtung
(Anzeige des Bildes in Originalgröße)
Die Bestimmung dieses Durchmessers findet bei den mit der Kamera aufgenommenen Photographien per Hand statt. Anders ist das bei dem Teleskop: Hier werden durch Motoren zwei Hebel an das entstehende Mondbild so nah herangefahren, bis sie es gerade berühren. Die Entfernung der beiden Hebel voneinander lässt sich dann auf Basis der vorhergegangenen Eichungen berechnen.
Daraus konnten wir dann mit Hilfe der optischen Gesetze die reale Entfernung des Beobachterstandpunktes zum Mond errechnen.
Soweit bis jetzt zu unserer theoretischen Vorstellung vom Voranschreiten der Arbeit. Die Ergebnisse, die wir bis dato erhalten haben, begründen sich aber allein auf Messungen, die mit der Kamera durchgeführt und ausgewertet wurden. Diese liegen zur Zeit in Dimensionen, die ziemlich dicht an den Literaturwerten sind. Ob sich auch hier kleine Fehler eingeschlichen haben, können wir zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht genau sagen. Was uns an Messungen mit dem veränderten Teleskop gehindert hat war die Tatsache, dass sich der Umbau schwieriger gestaltete, als wir gedacht hatten. Es traten ständig neue Probleme auf, die die Fertigstellung verzögerten. Bei der Abgabe der Arbeit war die Konstruktion jedoch soweit fortgeschritten, dass sich bis zum Wettbewerbsbeginn sicherlich noch einige neue Erkenntnisse werden gewinnen lassen.