Was ist der Mond?

Er ist der hellste Himmelskörper am Nachthimmel: der Mond. In Vollmondnächten scheint er so hell, dass manche Menschen schlecht schlafen können. Er erscheint so groß wie die Sonne und die Sterne wirken daneben wie winzige Lichtpunkte.

Der Mond erhellt die Nacht
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Doch der Eindruck täuscht: In Wirklichkeit ist der Mond (Durchmesser: 3474 km) nur etwa ein Viertel so groß wie die Erde (12742 km) – und die Sonne (1,39 Millionen km) ist sogar vierhundert Mal größer. Der Mond erscheint uns nur gleich groß, weil er uns so nahe steht – die Sonne (Abstand zur Erde etwa 150 Millionen km) ist nämlich auch etwa vierhundert Mal weiter entfernt als der Mond. (384400 km, ein Flugzeug benötigt für diese Strecke immerhin 18 Tage!)

Auch das helle Licht täuscht: Anders als die Sonne leuchtet der Mond nicht von selbst, sondern wird von der Sonne angestrahlt. Ein Teil dieses Lichts wird dann von der Mondoberfläche zurückgeworfen und trifft auf die Erde. Nur weil der Mond uns so nahe steht, kommt auf der Erde genügend Licht an, um uns die Nacht zu erhellen – zumindest, wenn der Mond nicht gerade spurlos verschwunden zu sein scheint …

Der erste Mensch auf dem Mond

Gespanntes Warten im Kontrollzentrum. Gerade hat eine Reihe von Warnungen des Bordcomputers beinahe zum Abbruch der Mission geführt, nun das: Der geplante Landeplatz ist mit kleinen Kratern und Gesteinsbrocken übersät. Der Kommandant Neil Armstrong greift zum Steuerknüppel und versucht, die Mondfähre von Hand zu landen. Doch der Treibstoff wird knapp …

Endlich kommt der erlösende Funkspruch: „Der Adler ist gelandet.“ Zum ersten Mal hat ein Raumschiff mit Menschen an Bord auf dem Mond aufgesetzt. Einige Stunden Ruhezeit und Vorbereitung, dann öffnet Armstrong die Ausstiegsluke und klettert die Leiter herunter. Mit den Worten „ein kleiner Schritt für einen Menschen, aber ein gigantischer Sprung für die Menschheit“ setzt er als erster Mensch seinen Fuß auf den Mond. Kurz darauf folgt sein Kollege Buzz Aldrin.

Der Aufenthalt dauert nur kurz: In zweieinhalb Stunden auf der Mondoberfläche stellen die Astronauten eine amerikanische Fahne auf, sammeln einige Kilogramm Mondgestein ein und bauen verschiedene wissenschaftliche Experimente auf der Mondoberfläche auf.

Nach einer weiteren Ruhepause zünden sie das Triebwerk und fliegen zurück in eine Mondumlaufbahn. Dort wartet Michael Collins in der Raumkapsel Columbia, die sie zur Erde zurückbringen soll.

Edwin Aldrin steigt aus der Landefähre
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Edwin Aldrin neben der amerikanischen Fahne
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Start der Mondrakete
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Ein Fußabdruck auf dem Mond
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Ein Maßband zum Mond

Unter den Geräten, die Aldrin und Armstrong auf dem Mond aufstellten, war auch ein spezieller Spiegel. Er ist so aufgebaut, dass er jeden Lichtstrahl zu seinem Ausgangspunkt zurückwirft. Mit einem gut gezielten Laserstrahl können Wissenschaftler nun diesen Spiegel anpeilen – und die Zeit stoppen, bis der gespiegelte Laserstrahl wieder bei ihnen ankommt. Wenn die Uhr genau genug geht, können sie den Abstand zum Mond bis auf wenige Millimeter genau messen. Dabei haben sie eine überraschende Feststellung gemacht: Der Mond entfernt sich jedes Jahr um etwa 3,8 Zentimeter von der Erde!

Warum haben Planeten Monde?

Die Erde hat einen, der Mars zwei, Jupiter und Saturn sogar je über sechzig! Nur zwei Planeten im Sonnensystem müssen ohne Monde auskommen: Merkur und Venus, alle anderen Planeten haben mindestens einen Mond. Aber warum haben die meisten Planeten Monde? Und was ist ein Mond eigentlich?

Unser Mond ist nur einer unter vielen in Sonnensystem.
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Für uns ist der Mond zuerst einmal der helle Kreis, der nachts am Himmel steht. Er sieht zwar klein aus, aber in Wirklichkeit ist er eine große Gesteinskugel mit 3475 km Durchmesser, die um die Erde kreist. Und genau so ist es auch bei den anderen Planeten: Sie werden ebenso von kleineren oder größeren Himmelskörpern auf regelmäßigen Bahnen umkreist. Auch diese Himmelskörper nennen die Astronomen „Monde“.

Um an einen Mond zu kommen, hat ein Planet normalerweise zwei Möglichkeiten: Entweder der Mond entsteht zusammen mit seinem Planeten, oder der Planet entsteht zuerst und fängt später einen kleineren Himmelskörper ein.

Diese kleineren Himmelskörper sind Asteroiden, die herrenlos durchs Sonnensystem fliegen. Wenn sie in die Nähe eines viel größeren Planeten kommen, werden sie von dessen Schwerkraft angezogen. Diese zwingt den Asteroiden auf eine Umlaufbahn um den Planeten – der Planet hat einen Mond bekommen. Dieses „Einfangen“ eines Mondes klappt umso besser, je schwerer der Planet ist. Deshalb haben die großen und schweren Planeten Jupiter und Saturn auch die meisten Monde im Sonnensystem.

Jupiter und Vulkan, einer seiner Monde
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Der Jupitermond Io
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Selbst Pluto hat einen Mond (Aufnahme des Hubble-Teleskops)
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Andere Monde haben sich aus Staubresten geformt, die übrig blieben, als ihre Planeten entstanden: Zu Beginn war das Sonnensystem nichts als eine große Scheibe aus Staub, Gas und Eis. In der Mitte ballte sich die Materie besonderes stark zusammen – hier entstand die Sonne, umgeben von der restlichen Scheibe aus Staub, Eis und Gas. In dieser Scheibe wiederholte sich das Gleiche im Kleinen: Wieder bildeten sich kompakte Klumpen – die Planeten – und der restliche Staub sammelte sich in einer Scheibe. Und wenn genügend Materie in dieser Scheibe vorhanden war, entstanden dort noch kleinere Klumpen: Monde. (Nur wenn die Anziehungskraft des Planeten sehr stark war, wurden die Klumpen gleich wieder zerrissen. Das war zum Beispiel dicht um den Saturn herum der Fall, der bis heute von Staubringen umgeben ist.)

Sowohl Monde, die aus den Staubresten entstanden, als auch die eingefangenen Monde sind sehr viel kleiner als ihre Planeten.

Die Erde ist die große Ausnahme: Ihr Mond ist viel größer, als er im Vergleich zur Erde sein dürfte. Deshalb kann er weder aus Staubresten entstanden, noch einfach so eingefangen worden sein. Stattdessen verdankt die Erde ihren Mond einer kosmischen Katastrophe, die beinahe den Planeten zerstört hätte:

Kurz nachdem die Erde entstanden war, stieß sie mit einem Himmelskörper zusammen, der etwa halb so große war, wie sie selbst. Die Wucht dieses Aufpralls kann man sich nicht vorstellen: Die Explosion war so stark, dass die junge Erde zum großen Teil wieder schmolz – und der andere Himmelskörper ebenso. Ein Teil der geschmolzenen Masse wurde davongeschleudert und sammelte sich in einer Umlaufbahn zu einer zweiten Kugel. Im Laufe der Zeit kühlten diese beiden Kugeln ab und wurden wieder fest. Die größere Kugel kreist heute als Erde um die Sonne – und um die Erde kreist die kleinere als Mond.

Was ist unser Sonnensystem und wie ist es entstanden?

Die Erde ist nicht allein im All: Seit langem beobachten die Menschen Sonne, Mond und Sterne am Himmel. Dabei haben sie schon früh entdeckt, dass sich einige Sterne bewegen. Diese wandernden Sterne wurden beobachtet und ihre Wege verfolgt. Doch lange Zeit verstand man ihre Bewegungen nicht – bis vor etwa fünfhundert Jahren ein Mann mit dem Namen Nikolaus Kopernikus das Rätsel löste: Die Erde und die „wandernden Sterne“ sind in Wirklichkeit Planeten, die alle in verschiedenem Abstand um die Sonne kreisen.

Die Anordnung der Planeten
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Heute kennen wir acht Planeten. Um sich ihre Namen in der richtigen Reihenfolge zu merken, helfen die Anfangsbuchstaben des Satzes „Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel.“ – oder kurz: M-V-E-M-J-S-U-N.

So muss man sich die Entstehung des Sonnensystems vorstellen
Quelle: NASA/JPL

Merkur ist der Planet, der am nächsten an der Sonne kreist. Dann kommen Venus, Erde und Mars. Diese vier inneren Planeten haben eine feste Oberfläche aus Gestein und sind noch verhältnismäßig nah an der Sonne – nur einige hundert Millionen Kilometer.

Weiter draußen, im Abstand von etwa einem bis 4,5 Milliarden Kilometern von der Sonne entfernt, kreisen die äußeren Planeten: Jupiter, Saturn mit seinen Ringen, Uranus und ganz außen Neptun. Sie bestehen aus Gas (vor allem Wasserstoff und Helium) und sind viel größer als die inneren Planeten. Jupiter und Saturn sind etwa zehn Mal so groß wie die Erde, deshalb nennt man sie auch die Gasriesen.

Und schließlich gibt es noch Asteroiden, Kometen und Staubwolken, die auch um die Sonne kreisen. Die Anziehungskraft der Sonne hält alle diese Himmelskörper zusammen und zwingt sie, wie an einer langen Leine im Kreis zu fliegen. Alles zusammen nennt man das Sonnensystem. Auch die Monde gehören dazu – aber sie werden von der Anziehungskraft der Planeten festgehalten.

Aber warum hat die Sonne überhaupt Planeten? Das hängt damit zusammen, wie die Sonne entstanden ist: Eine Wolke aus Gas und Staub zog sich durch ihre eigene Schwerkraft zusammen und wurde zu einem Stern. Doch nicht alles Material dieser Wolke wurde im Stern „verbaut“ – etwa ein Prozent blieb übrig. Und als die Sonne dann zu leuchten begann, drückte die Strahlung die restliche Materie wieder nach außen.

Die leichten Gase wurden dabei weit nach außen geschoben, der schwerere Staub und Gesteinsbrocken blieben in der Nähe der Sonne. Aus diesen Staub- und Gaswolken entstanden im Laufe der Zeit die Planeten. Daher gibt es im Sonnensystem außen die Gasplaneten, weiter innen die Gesteinsplaneten – darunter unsere Erde – und ganz in der Mitte die Sonne. Sie enthält 99% der Masse des Sonnensystems und hält mit ihrer Schwerkraft alles zusammen.

Wie entstehen die Mondphasen?

Der Mond ist schon komisch: ständig ändert er seine Gestalt. Mal ist er rund wie eine Scheibe, mal nur noch eine dünne Sichel – und manchmal sehen wir ihn gar nicht. Warum ist das so?

Wir können nur den Teil des Mondes sehen, der vom Sonnenlicht getroffen wird.
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Der Mond leuchtet (wie auch die Erde) nicht von selbst. Wir sehen ihn nur, weil er von der Sonne beleuchtet wird. Genauer gesagt können wir nur die Hälfte der Mondkugel sehen, die der Sonne zugewandt ist. Die andere Hälfte bekommt kein Licht ab und bleibt dunkel.

Was wir von dieser Hälfte sehen, ändert sich im Laufe eines Monats, während der Mond einmal die Erde umrundet. Wenn wir ihn von der Erde aus mit der Sonne im Rücken sehen, schauen wir genau auf die beleuchtete Seite und sehen den Mond ganz beleuchtet, als vollen Kreis. (Deshalb: „Vollmond“)

Die Mondphasen
Quelle: Colourbox / DG-Studio

Wenn der Mond auf seiner Bahn weiter zieht, ändert sich das: Die Sonnenstrahlen treffen ihn jetzt von uns aus gesehen von der linken Seite. Der rechte Rand wird nicht beleuchtet, ist also nicht sichtbar. Der sichtbare Teil des Mondes nimmt auf diesem Teil der Bahn immer weiter ab. („abnehmender Mond“)

Zwei Wochen nach dem Vollmond steht der Mond von uns aus genau in Richtung der Sonne, die uns zugewandte Seite ist komplett unbeleuchtet – der Mond scheint verschwunden zu sein. Diesen Zeitpunkt nennt man „Neumond“, denn der Mond bleibt natürlich nicht dauerhaft verschwunden, sondern läuft weiter und erscheint wieder von Neuem am Himmel.

Denn nach und nach treffen wieder einige Sonnenstrahlen auf die uns zugewandte Seite. Weil der zunehmende Mond jetzt auf der anderen Seite der Erde steht, als beim Abnehmen, kommen die Sonnenstrahlen jetzt von uns aus gesehen von rechts. Erst sehen wir nur einen schmalen Streifen am Rand, doch er wird rasch breiter. Nach einer Woche ist die Hälfte beleuchtet – wir schauen genau von der Seite auf die Licht-Schatten-Grenze.

Und noch eine Woche später sehen wir den Mond wieder mit der Sonne im Rücken als voll beleuchteten Kreis am Himmel – und der Ablauf beginnt von vorne.

Warum können wir den Mond auch tagsüber sehen?

Die Aufgaben sind klar verteilt: Am Tag scheint die Sonne, in der Nacht leuchtet der Mond. Das stimmt aber gar nicht: Der Mond ist manchmal auch am Tag zu sehen – was hat er dort zu suchen?

Auch tagsüber ist der Mond zu sehen.
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Tag und Nacht haben eine einfache Ursache: Die Erde dreht sich. Wenn unser Standort auf der Erde gerade Richtung Sonne zeigt, ist es hell, also Tag. Später, wenn sich die Erde weiterdreht, wandert unser Standort auf die sonnenabgewandte Seite. Wir sehen die Sonne untergehen und es wird dunkel.

Auch der Mond geht auf und unter – aus genau dem gleichen Grund: weil sich die Erde dreht. Aber zusätzlich bewegt sich auch der Mond: Im Laufe von vier Wochen umrundet er einmal die Erde. Die Hälfte dieser Zeit verläuft seine Bahn auf der sonnenabgewandten Seite der Erde. Von dort aus sieht man ihn immer dann, wenn der eigene Standort gerade von der Sonne weggedreht ist – oder kurz gesagt: wenn es Nacht ist. Aber zwei Wochen später steht der Mond auf der sonnenzugewandten Seite. Dann ist es genau umgekehrt: Man sieht ihn zusammen mit der Sonne tagsüber, wenn der eigene Standort zur Sonne zeigt.

So kann der Mond also mal tagsüber und mal nachts zu sehen sein, selbst wenn er für uns eigentlich zur Nacht gehört. Aber das liegt einfach daran, dass der Mond nachts das hellste Licht am Himmel ist und dadurch viel mehr auffällt.

Warum hat der Mond Flecken?

Der Mann im Mond – bekannt aus Liedern, Filmen und Geschichten. Tatsächlich: Auf der Mondoberfläche gibt es auffällige dunkle Flecken, und mit etwas Phantasie kann man darin ein Gesicht erkennen. Aber was sind diese Flecken wirklich?

Die dunklen Flecken sind auch mit bloßem Auge gut zu erkennen.
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Anfangs hielten Wissenschaftler die dunklen Stellen für Meere. Aber spätestens seit dem ersten Besuch auf dem Mond 1969 ist klar: Der Mond ist staubtrocken, die ganze Mondoberfläche besteht aus feinem grauem Gesteinspulver. Und die dunklen Flecken sind große Tiefebenen, die einfach mit dunklerem Staub gefüllt sind. Dadurch erscheint der Mond hell und dunkel gefleckt. Aber wie sind diese Tiefebenen entstanden?

Der Krater Daedalus, aufgenommen während der ersten Mondlandung 1969.
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Die Tiefebenen sind schon fast so alt wie der Mond selbst. Als in der Frühzeit des Sonnensystems die Oberfläche des Mondes schon zu einer Kruste erstarrt war, schlugen immer wieder große Asteroiden auf dem Mond ein und rissen Löcher in die frische Kruste. Dort lief Lava aus dem noch heißen, flüssigen Mondinneren heraus und füllte die Tiefebenen. Lavagestein ist dunkler als das Krustengestein, so erscheinen die Tiefebenen dunkler.

Inzwischen schlagen kaum noch große Asteroiden auf dem Mond ein, aber immer noch jede Menge kleiner. Da der Mond (anders als die Erde) keine Atmosphäre hat, verglühen sie nicht, sondern treffen die Oberfläche. Meistens reicht die Wucht der Einschläge aber nur aus, um etwas Gestein zu zerbröseln und ein bisschen Staub aufzuwirbeln, der aber schnell wieder zu Boden sinkt. Daher besteht die Mondoberfläche heute aus Gesteinsstaub, vor allem aus hellem Krustengestein und in den Tiefebenen aus dunklerem Lavagestein. Von der Erde sieht das dann aus wie Flecken, Meere – oder eben ein Gesicht.

Ebbe und Flut

Wer schon an der Nordsee oder am Atlantik Urlaub gemacht hat, kennt das Problem: Man geht zum Schwimmen an den Strand und das Wasser ist viel weiter entfernt als beim letzten Bad. Der Wasserstand ist gesunken: Es ist Ebbe. Wer jetzt ins Wasser möchte, muss entweder ein Stück weit über feuchten Sand und Schlick laufen oder ein paar Stunden warten, bis die Flut kommt und das Wasser wieder steigt.

Watt bei Ebbe
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Ebbe und Flut wechseln sich in einem regelmäßigen Rhythmus ab. Diesen Wechsel nennt man Gezeiten. Der Zeitabstand zwischen Ebbe und Flut beträgt etwas mehr als sechs Stunden. Zwischen einer Flut und der nächsten liegen zwölf Stunden und 25 Minuten. Wie stark das Wasser steigt und fällt, hängt von der Küste ab. An der Nordsee misst der Unterschied zwischen Hoch- und Niedrigwasser etwa zwei bis drei Meter. Andernorts ist er aber wesentlich größer: In der Bay of Fundy in Kanada schwankt der Wasserpegel um 15 bis 21 Meter – das ist der höchste Tidenhub der Welt!

Nordseeküste
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Insel Mont-Saint-Michel an der französischen Küste, früher nur bei Ebbe zu erreichen, heute durch Damm Verbindung mit Festland
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Woran aber liegt es, dass das Wasser in den Ozeanen hin und her schwappt? Die Lösung steckt in der Anziehungskraft des Mondes. Diese Kraft verursacht zwei riesige Flutberge, unter denen sich die Erde dreht. Einer der beiden kommt direkt durch die Anziehungskraft des Mondes zustande, denn dieser zieht das Wasser zu sich hin. Der zweite Flutberg befindet sich genau auf der gegenüberliegenden Seite der Erde. Dieser entsteht, weil sich die Erde durch die Anziehungskraft des Mondes nicht vollkommen gleichmäßig dreht, sondern etwas „eiert“. Als Folge entsteht eine Fliehkraft, die das Wasser vom Mond wegzieht. Beide Flutberge sind ungefähr einen halben Meter hoch.

Mond bei Ebbe
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Nicht nur der Mond, auch die Anziehungskraft der Sonne wirkt auf das Wasser. Wenn Sonne und Mond auf einer Linie liegen, dann steigt durch die gemeinsame Anziehungskraft die Flut höher als normal: Es gibt eine „Springflut“. Stehen Sonne und Mond dagegen in einem 90 Grad Winkel zur Erde, dann heben sich ihre Kräfte teilweise auf. Das Ergebnis ist eine weniger hohe Flut, die Nippflut.