Das Phänomen der Sonnenfinsternis verdanken wir einem kosmischen Zufall: Weil der Mond rund 400-mal kleiner ist als die Sonne, aber auch rund 400-mal näher, erscheinen beide am Himmel gleich groß. Wenn sich der Mond vor die Sonne schiebt, kann er sie daher auch vollständig verdecken – eine totale Sonnenfinsternis. Dieses Himmelsschauspiel sorgte schon vor Jahrtausenden für Angst, die kurze „Nacht mitten am Tag“ galt als böses Omen.
Doch für die Wissenschaft ist eine Sonnenfinsternis eine einzigartige Chance. Bereits 1919 lieferte eine totale Sonnenfinsternis den entscheidenden Beleg für Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie. Heute bietet das Himmelsschauspiel neue Einblicke in die solare Korona, bringt aber auch noch immer rätselhafte Phänomene mit.
Zonen der Totalität und der partiellen Verfinsterung bei der Sonnenfinsternis vom 12. August 2026. — © European Space Agency (ESA)/ ATG Europe, CC-by-sa 3.0 IGO
Totale Sonnenfinsternis am Mittwochabend
Am Mittwochabend ist es wieder so weit: Eine totale Sonnenfinsternis wird in Teilen Islands und Spaniens zu sehen sein, hier in Deutschland verdeckt der Mond die Sonnenscheibe immerhin zu 88 bis 90 Prozent – übrig bleibt nur eine schmale Sonnensichel, die sehr tief über dem Westhorizont steht. Die Finsternis beginnt bei uns je nach Standort zwischen 19:11 Uhr und 19:23 Uhr, die maximale Bedeckung ereignet sich in Norddeutschland gegen 20:05 Uhr, im Süden um 20:15 Uhr. Mehr zum genauen Wann und Wie lesen Sie bei uns am Mittwoch früh.
Schon jetzt sind Forschende aus aller Welt in die Gebiete Islands und Spaniens unterwegs, die im rund 300 Kilometer breiten Pfad der Totalität liegen – dem Bereich, in dem der Mond die Sonne vollständig verdecken wird. Astronomen und Atmosphärenforscher werden das Ereignis vom Boden und von der Luft aus mit einer Vielzahl von Instrumenten beobachten, um einige noch offene Fragen zu klären.
Rätsel um die Schattenbänder
Eines der noch ungeklärten Sonnenfinsternis-Phänomene sind die Schattenbänder: „Schattenbänder sind schwache, sich rasch bewegende Licht- und Schattenmuster, die manchmal kurz vor Beginn und nach Ende der Totalität auf dem Boden, an Wänden oder auf anderen hellen Flächen beobachtet werden“, erklären Giana Deskevich von der University of Pittsburgh und ihre Kollegen. Schon im 19. Jahrhundert wurden solche wellenförmigen, wenige Zentimeter bis Dezimeter breiten Schattenbänder beschrieben.
Die Ursache dieses Phänomens ist jedoch strittig: „Einer Hypothese nach könnten die Schattenbänder durch Turbulenzen innerhalb der atmosphärischen Grenzschicht entstehen“, so die Forschenden. Luftbewegungen in den untersten zwei Kilometern der Atmosphäre sollen demnach das Licht vom Sonnenrand zu den wellenförmigen Mustern streuen. Der zweiten Hypothese nach liegt der Ursprung der Schattenstreifen jenseits der Erde: in einem Beugungs- und Interferenzeffekt am Mondrand. Dieser beugt die Sonnenstrahlen so, dass sie dunkle und helle Zonen bilden.
Was steckt dahinter?
Doch welche Hypothese stimmt? Bisher galten atmosphärische Turbulenzen als die wahrscheinlichere Erklärung – auch, weil die Schattenbänder nicht bei jeder Sonnenfinsternis sichtbar sind. Umso überraschender waren die Messdaten, die ein Höhenballon bei einer Sonnenfinsternis im Jahr 2017 sammelte: Er zeigte die Hell-Dunkel-Streifen auch in großer Höhe – weit über der unteren Atmosphäre. Bei der Sonnenfinsternis im April 2024 konnten Deskevich und ihr Team dagegen weder am Boden noch in der Höhe Schattenbänder detektieren.
Die totale Sonnenfinsternis am 12. August 2026 bietet nun eine neue Chance, das Rätsel der Schattenbänder zu lösen. Werden sie wieder auftreten? Wenn ja, dann wird man sie vor allem dort sehen können, wo die Sonne kurz vor Eintritt der Totalität noch relativ hoch am Himmel steht. Bei uns in Deutschland ereignet sich die Sonnenfinsternis erst kurz vor Sonnenuntergang, daher ist dieses mysteriöse Phänomen bei uns nicht sichtbar.
Aufnahmen der Sonnenkorona in verschiedenen Wellenlängen des infraroten und sichtbaren Lichts bei der Sonnenfinsternis am 8. April 2024. — © NASA / SwRI, William Ashfield
NASA: Mit dem Spezialflugzeug auf Finsternisjagd
Auch die NASA wird die Sonnenfinsternis beobachten, mit Teleskopen am Boden, im All und auch durch Beobachtungen in der Luft: Wie schon bei der totalen Sonnenfinsternis im Jahr 2024 werden Forschende dem Mondschatten mit einem Spezialflugzeug hinterherjagen. In gut 15.200 Metern Höhe und mit rund 740 Kilometern pro Stunde können sie die Sonnenfinsternis oberhalb der Wolken und der dichten unteren Atmosphäre beobachten. Zwar kann auch dieses Spezialflugzeug nicht mit dem Mondschatten Schritt halten, aber es verschafft den Astronomen ein wenig mehr Zeit in der Phase der Totalität.
„Die Sonne verändert sich ständig und jede Sonnenfinsternis ist anders“, erklärt Amir Caspi vom Southwest Research Institute in Colorado. „Deswegen können wir bei jeder Eklipse etwas Neues sehen und lernen.“ Um die Sonnenkorona beim aktuellen Ereignis möglichst umfassend einzufangen, sind in der Nase des Messflugzeugs vier Spezialkameras untergebracht, die die verdunkelte Sonne mit mindestens 20 Aufnahmen pro Sekunde in verschiedenen Bereichen des infraroten und sichtbaren Lichts aufnehmen.
Im Fokus dieser Flugzeugbeobachtungen steht die solare Korona – die äußere Atmosphäre der Sonne, die bei einer totalen Sonnenfinsternis als heller Strahlenkranz sichtbar wird. Die Sonnenkorona ist Millionen Grad heißer als die Sonnenoberfläche, aber viel lichtschwächer. Deshalb wird sie normalerweise von der hellen Sonnenscheibe überstrahlt und ihre Strukturen und Dynamik sind erst in Teilen untersucht. Die totale Sonnenfinsternis bietet die seltene Chance, ihre Details zu sehen.
Ballonmessungen: Kollabiert die atmosphärische Grenzschicht?
Doch das ist noch nicht alles: Parallel zu den Flugzeugbeobachtungen werden Forschende die totale Sonnenfinsternis auch mithilfe von Höhenballons verfolgen. Im Fokus steht dabei nicht die Sonne selbst, sondern das, was während der Totalität mit der Erdatmosphäre und im Speziellen in ihrer untersten, bodennahen Schicht geschieht. Diese atmosphärische Grenzschicht, auch Peplosphäre, reicht von der Erdoberfläche bis in 1,5 bis zwei Kilometer Höhe. Wie hoch sie ist, hängt dabei vom Wetter ab, aber auch von der Sonneneinstrahlung.
„Ballonmessungen während früherer Sonnenfinsternisse 2023 und 2024 zeigten, dass diese Grenzschicht während der Totalität kollabierte – sie wurde dünner“, berichtet die NASA. Dies passierte vor allem dann, wenn der Himmel klar war. Ob auch diese Sonnenfinsternis die Peplosphäre kollabieren lässt, sollen rund 80 Höhenballons zeigen, die Forschungsteams im Finsternispfad auf Island steigen lassen. Die Ballons werden 18 Stunden vor der Totalität freigesetzt und schweben bis rund acht Stunden danach in verschiedenen Höhen in und über der Grenzschicht.
Gleichzeitig lassen weitere Teams auch in Spanien Höhenballons steigen, die mit verschiedenen Messgeräten sowie 360-Grad-Kameras ausgestattet sind. Sie sollen den Einfluss der Sonnenfinsternis auf den Ozongehalt der Atmosphäre messen, aber auch den Finsternisschatten von oben fotografieren.
Was macht die Sonnenfinsternis mit der Ionosphäre?
Auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wird die totale Sonnenfinsternis für Forschungen nutzen. Im Fokus dabei steht vor allem die Ionosphäre, eine in 60 bis rund 1000 Kilometer Höhe liegende Schicht der Erdatmosphäre. In ihr werden die Atome der Atmosphärengase durch die energiereiche UV- und Röntgenstrahlung der Sonne teilweise ionisiert. Diese Schicht aus geladenen Teilchen beeinflusst die Ausbreitung von Funksignalen und Radiowellen sowie von Signalen der GPS-Satelliten.
Diese für die Kommunikation wichtige Atmosphärenschicht verändert sich im Tag-Nacht-Rhythmus der Sonneneinstrahlung und reagiert auch auf den kurzzeitigen Effekt einer totalen Sonnenfinsternis. So sinkt die Dichte von Elektronen in der Ionosphäre im Mondschatten sehr schnell – vergleichbar mit einem abrupten Sonnenuntergang mitten am Tag. Dies bietet die Chance, grundlegende Prozesse in der oberen Atmosphäre zu untersuchen, Modelle der Ionosphäre zu verfeinern und Kommunikationssysteme besser gegen ionosphärische Störungen zu schützen.
Bei der aktuellen Sonnenfinsternis wird das DLR daher mehrere Messkampagnen in der Arktis und im Nordatlantik durchführen. Im norwegischen Tromsø und auf Spitzbergenmessen messen inkohärente Streuradare die Elektronendichte, Temperatur und Bewegungen des ionosphärischen Plasmas in Echtzeit. In Finnland nutzen DLR-Forschende Empfänger des „Globalen Ionosphärischen Flare-Detektionssystems“ (GIFDS), um Radiosignale zu empfangen, die den Pfad der Totalität während der Sonnenfinsternis kreuzen.
Quelle: NASA, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Arxiv-Preprint, doi: 10.48550/arXiv.2601.13335
