Jupiters Monde - Dr. Christian Pinter - Astronomische Beobachtungstipps

Dr. Christian Pinter
Beobachtungstipps
Astronomische
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Jupitermonde
Jupiter wird von Dutzenden Monde umkreist. Darunter sind vier große, die sich leicht beobachten lassen: Io, Europa, Ganymed, Kallisto. Auf der Io hat man aktive Vulkane nachgewiesen. Speziell unter dem Eispanzer der Europa wird ein verborgenes, den ganzen Himmelskörper umspannendes Meer vermutet. Und Ganymed ist mit einem Durchmesser von 5.262 km sogar der größte Mond im ganzen Sonnensystem. Näheres erfahren Sie in meinem Artikel Jupiters mächtige Eismonde.

Der Anblick des Mondquartetts wechselt von Nacht zu Nacht. Allerdings wissen wir erst seit 1610 von seiner Existenz.
Galilei und die Jupitermonde

Am 7. Januar 1610 sah Galilei drei kleine, aber sehr helle Sterne nahe dem Planeten Jupiter. Seltsamerweise standen sie in einer Linie und das auch noch parallel zur Ekliptik. So muss Galilei die Jupitermonde am 7. gegen 18 Uhr Ortszeit gesehen haben  (obere Reihe), und so hätten sie in einem etwas besseren Teleskop ausgesehen (untere Reihe).  Die einzelnen Mondnamen wurden freilich erst später ersonnen.
Ohne es zu ahnen, erblickte Galilei schon am 7. Januar alle vier Monde, wenngleich zwei so nahe beisammen standen, dass sie in seinem Sehglas miteinander verschmolzen!

Am 8. Januar visierte er Jupiter wieder an. Der hätte sich auf seiner Wanderung am Himmel relativ zu den vermeintlichen Fixsternen nach rechts verschieben sollen. Doch nun stand er links der drei Lichtpünktchen. Galilei war verwundert und zweifelte an den Berechnungen des Jupiterlaufs. Wohl deshalb übersah er diesmal den am weitesten links stehenden Lichtpunkt (obere Reihe):
Am 10. sah er nur ein Duo und vermutete, das dritte Sternchen habe sich "unter Jupiter versteckt". Tatsächlich standen zwei Punkte so nahe beisammen, dass sie im Teleskop zu einem einzigen gerieten. Galilei: "Da wurde aus Zweifel staunen, und ich wusste nun, dass die auftretende Veränderung nicht von Jupiter, sondern von besagten Sternen herrührt".

Nun war er sicher, keine Fixsterne zu sehen -  sondern Satelliten, die den Planeten begleiteten. Er schloss, "dass es am Himmel  drei Sterne gebe, die um Jupiter herumwandeln wie Venus und Merkur um die  Sonne". Man beachte: "...um die SONNE". Mit diesem Satz bekannte sich Galilei  erstmals zu Kopernikus.
Am 13. Januar erblickte Galilei dann erstmals bewusst vier Begleiter, also ein himmlisches Quartett.
Bald konnte er die Umlaufszeiten der Trabanten um Jupiter messen. Bei den innersten gab es sogar stündliche Änderungen im Anblick. Am 15. hielt Galilei fest, dass die vier Begleiter nicht funkelten - ganz anders als Fixsterne. Damit hatte er recht. Denn in Wahrheit sind die vier Monde keine Lichtpunkte, sondern winzige Scheibchen. Von ihnen erreicht uns kein feiner Lichtfaden, sondern ein schmales Lichtbündel. Und das ist gegen die Turbulenzen der irdischen Lufthülle besser gefeit.
Am 17. sah Galilei den dritten Mond "auftauchen", am 23. einen verschwinden. Am 24. bemerkte er, dass sich zwei Monde einander  scheinbar näherten, um bald darauf zu einem einzigen zusammen zu fallen.
Im alten, erdzentrierten Weltbild gab es nur ein einziges körperliches Bewegungszentrum. Hier kreiste ja alles um die Erde. Laut Kopernikus sollten zwei Zentren existieren: Denn während dort die Planeten um die Sonne kreisten, verblieb der Erdmond ja im Erdorbit.

Kritiker fanden diese Verdoppelung  unelegant, machten sie zum Argument gegen die sonnenzentrierte Kosmologie. Indem  Galilei Jupiter als weiteres Bewegungszentrum entlarvte, brachte er diesen  Einwand zu Fall. Weiteres zu den naturphilosophischen Konsequenzen der  Galileischen Entdeckungen lesen Sie in meinem Buch Helden des Himmels.
Von links nach rechts: Io, Europa, Ganymed, Kallisto. Foto: NASA
Galilei fiel auch die unterschiedliche Helligkeit der Jupitermonde auf. Sie  war zum Teil wohl durch optische Probleme seines Teleskops bedingt und entsprach  nicht immer der Wirklichkeit. Um das Phänomen zu erklären, dichtete er Jupiter  eine Dunsthülle an. Stünden die Monde dahinter, erschiene ihr Licht entsprechend geschwächt. Hier irrte der Gelehrte. Der unterschiedliche Glanz der Trabanten stammt von ihren ungleichen Durchmessern und der unterschiedlichen Reflexionskraft ihrer Oberflächen.

Ganymed ist klar der hellste Mond, Io ein  klein wenig heller als Europa, Kallisto am schwächsten (hier geht es um die  Gesamthelligkeit des jeweiligen Mondes).
Diese Mondnamen stammen übrigens von Simon Marius, der die Trabanten fast gleichzeitig mit Galilei entdeckte. Er taufte sie, einem Vorschlag Keplers  folgend, nach Liebschaften des Zeus (römisch: Jupiter).  

Galilei kümmerte sich nicht um Eigennamen, sondern widmete das Mondquartett pauschal den Medici - als himmlisches Monument. Die "Sterne der Medici" sollten seine Karriere beflügeln. Tatsächlich stieg er vom Mathematiker an der Uni Padua zum Hofphilosophen in Florenz auf. Da die Philosophie über der Mathematik stand, konnte er nun leichter mit anderen Naturphilosophen über den wahren Aufbau des Sonnensystems disputieren.
Die vier im Porträt

Raumsonden porträtierten die vier Lichtpunkte, die wir im Fernglas oder Fernrohr erblicken, als höchst individuelle Welten.

Sie sind in gebundener Rotation gefangen und halten dem Jupiter stets dieselbe Seite hin. Die Umlaufszeiten von Io, Europa und Ganymed verhalten sich wie die Zahlen 1, 2 und 4. Daher weichen die Umlaufbahnen von der Kreisform ab. Während die Mondkugeln den Riesenplaneten umrunden, werden sie von den Gezeitenkräften praktisch „durchgeknetet“.
Die Gezeitenwärme macht aus der Io den vulkanisch aktivsten Körper im ganzen Sonnensystem! Über hundert Vulkane gestalten ihre Landschaften in rascher Folge neu. Der gelbliche Teint stammt von Schwefelablagerungen, weiße Flächen von Schwefeldioxidfrost.
Versteckt sich unter der Kruste der Io vielleicht ein globaler Magmaozean?

Das Antlitz der weiter außen anschließenden Monde besteht jedenfalls aus gefrorerem Wassereis. Bei den dort herrschenden Außentemperaturen ist es hart wie Fels. Weil Eis unter Druck schmilzt (sonst gäbe es auf Erden keine Schlittschuhläufer) können die Monde Europa, Ganymed und Kallisto aber keine richtigen Gebirge tragen. Hohe Berge sucht man dort vergeblich.
Europas glänzende Kruste ist keine 90 Mio. Jahre alt. Hier gab es einst Vulkanismus – aber nicht mit Lava, sondern mit geschmolzenem Eis! Es gibt kantige zerbrochene Schollen, die sich verschoben und drehten. Schwammen sie auf Wasser oder rutschen sie auf matschigem Eis dahin?
Ganymed ist der größte Mond im ganzen Sonnensystem. Seine braungraue Eiskruste ist an die dreieinhalb Milliarden Jahre alt. Dunkle Schollen wie Galileo Regio oder Marius Regio grenzen sich scharf von etwas jüngeren und helleren Partien ab. In Großteleskopen sieht man sie.
Das Antlitz der Kallisto ist vier Milliarden Jahren alt. Ihr bräunlich-graues Eis ist verschmutzt und reflektiert nur noch wenig Sonnenlicht. Sie war als einziger der vier Großmonde nie ganz aufgeschmolzen. Ihr Inneres besteht daher aus einem Gemisch von Gestein und Wassereis.
Alle vier Mondfotos: NASA

Irgendwo unterhalb der Krusten dürften Druck und Temperatur bei allen drei Eismonden ausreichen, um verborgene, globale Wasserozeane zuzulassen. Da sie in Kontakt zum Mantelgestein stehen, werden Salze darin vermutet - was das Einfrieren der Ozeane weiter erschwert.

Etwaige Meeresbewohner wären durch die Eiskruste geschützt - von der Kälte und dem Vakuum des Alls sowie von den harschen Strahlungsbedingungen in Jupiters Magnetosphäre. Dafür müssten sie freilich ohne jedes Sonnenlicht auskommen.

In der lichtlosen irdischen Tiefsee gibt es jedenfalls Leben: Hier gibt es hydrothermale Quellen, wo erhitztes Wasser, angereichert mit Sulfiden und anderen Salzen, aus dem Boden dringt. Minerale formen hohe Schlote, "schwarze Raucher" genannt. Das Foto unten zeigt eine Probe eines solchen Gebildes.
Im Umfeld wies man bestimmte Bakterien, Archaeen, Muscheln, Würmer oder Krabben nach.

Hausen ähnlich hartgesottene Wesen auch im Untergrund von Jupiters Eismonden?
Das wechselnde Stellungsspiel im Fernglas oder Fernrohr

Io braucht 1,77 Tage für einen  Umlauf, Europa 3,55, Ganymed 7,16 und Kallisto 16,69 Tage. Entsprechend flink wechselt das Erscheinungsbild des Mondquartetts.

Sie können die Entdeckung der Jupitermonde und deren rasch wechselndes Stellungsspiel mit eigenen Augen nachvollziehen. Eigentlich wären sie hell genug, um sie mit freiem Auge zu sehen. Doch Jupiter ertränkt sie in seinem Glanz. Deshalb muss man ein Fernglas wackelfrei auf einem Stativ zu montieren und auf den Planeten richten. Es sollte mindestens drei der Monde zeigen; Io, der  innerste Trabant, mag sich weiterhin in Jupiters Schein verstecken.

Mit einem schwach vergrößernden Fernrohr ist die Beobachtung freilich bequemer.
Jupitermonde im Fernglas. Ein kleines Fernrohr bietet einen  noch eindrucksvolleren Anblick. Damit können Sie das von Nacht zu Nacht  wechselnde Stellungsspiel ganz leicht mitverfolgen.
Einzelheiten auf den Monden?


Die Io misst 3630, Europa 3138, Ganymed 5262 und Kallisto 4800 Kilometer. Aus Erddistanz schrupfen die Monde aber fast zu Pünktchen zusammen. Selbst der größte Mond erscheint uns unter einem Winkel von bloß 1,6 Bogensekunden: So klein würden wir eine 1-Euro-Münze aus 3 km Distanz erblicken.

Ausgezeichneten Beobachtern ist es dennoch gelungen, ab und dann ein paar Details auf den winzigen Mondscheibchen zu erspähen - große Teleskope freilich vorausgesetzt.

Die Fotografie tut sich hier leichter, allerdings benötigt auch sie exzellente Luftruhe. Solche Nächte sind bei uns rar.
Detailaufnahmen des Ganymed am 5.4.2016 im Fokus meines 20 cm-Teleskops. Rechts sehen Sie zum Vergleich eine Simulation mit Guide 9.0
Ereignisse & Konjunktionen im Jupitermond-System

Das Stellungsspiel der Monde ist abwechslungsreich. Es wartet außerdem mit allerlei Schattenspielen und gegenseitigen Begegnungen der Trabanten auf. Mit passender Software lassen sich solche Ereignisse vorherberechnen und grafisch darstellen. Das erleichtert die gezielte Beobachtung.

Zwei entsprechende Listen mit Terminen finden Sie weiter unten.


Der Durchgang eines Mondes

Die Monde ziehen oft vor Jupiter vorbei - man spricht dann von einem Durchgang (auch Passage oder Transit genannt). Zur Beobachtung braucht man ein Teleskop. Vor dem Jupiterscheibchen sind die Monde mangels Kontrast aber kaum zu erkennen. Hier ein paar Tipps, wie die Sichtung dennoch gelingen kann:
Der Jupitermond Kallisto im Transit: Er verrät sich hier als dunkler Fleck. Allerdings wurde der Kontrast bei der Bildbearbeitung arg verstärkt.
Jupiters Bänder sind dunkler als die Zonen. Sein Rand wirkt ebenfalls etwas dunkler. Die Monde besitzen unterschiedliche Helligkeiten pro Flächeneinheit: Am glänzendsten ist der frisch anmutende Eisboden Europas, gefolgt von den Vulkanlandschaften der Io, dem wohl eingedunkelten Eispanzer des Ganymed und der relativ dunklen, ebenfalls eisigen Kallisto. Bei einem Transit vor dem Jupiterscheibchen ergeben sich entsprechend unterschiedliche Kontraste.
Der Mond Europa und sein dunkler Schatten auf dem Jupiter. Der helle Mond selbst erreicht gerade den rechten Jupiterrand (da muss man genau hinschauen).
Vor allem die Io, aber auch noch Ganymed und Kallisto, fallen am leichtesten  vor einer hellen Zone auf. Die helle Europa sucht man aber am besten vor einem dunklen Band. Sie lässt sich relativ gut am Rande Jupiters erspähen, also in den Minuten nach Beginn bzw. vor Ende ihres Transits (siehe das Foto oben). Bei den drei dunkleren Monden Io, Europa und Kallisto meidet man hingegen die Randlage.

Mit einer passenden Software wie Guide 9.1 können Sie sich sehr gut auf solche Ereignisse vorbereiten!
Der Schattenwurf eines Mondes

Anders als die Monde sind deren schwarze, aber winzigen Schatten auf dem Jupiterscheibchen recht gut im Amateurteleskop zu erspähen. Ein Beispiel für einen solchen Schattenwurf sahen Sie schon auf dem Foto oben (nahe der Bildmitte).
Hier ist der Mondschatten noch besser zu erkennen:

Die Io wirft ihren Schatten auf Jupiter. Man beachte die rötliche Tönung des vulkanischen Mondes.

Alle Fotos: C. Pinter
Hier sieht man Europa und den helleren Ganymed sowie den Schatten der beiden im Süden Jupiters (30.12.2023)
Die Verfinsterung eines Mondes

Zudem verschwinden die Monde auch in Jupiters Schatten, wie schon Galilei feststellte.

Um die Schiffsposition auf hoher See zu bestimmen, brauchte man ein Instrument zur Messung von Gestirnhöhen. Aber auch eine präzise Uhr, die den dazugehörigen Zeitpunkt verriet. Galilei schlug vor, die Io als „Himmelsuhr“ zu nutzen, denn dieser flinke Mond verschwindet am häufigsten in Jupiters Schatten.

Giovanni Cassini studierte diese Verfinsterungen genau und berechnete sie dann auch vorher.  Im 17. und 18. Jahrhundert verwendete man sie als Himmelsuhr, setzte sie so als Hilfsmittel zur Bestimmung der geografischen Länge ein.

Der damals in Paris tätige Däne Olaus Römer entdeckte 1676 scheinbare Verzögerungen der Verfinsterungen relativ zu Cassinis Prognosen. Die Verspätungen nahmen zu, je weiter Jupiter von der Erde abstand. Römer zog daraus einen folgenreichen Schluss: Das Licht benötigt seine Zeit, um uns die Kunde der Verfinsterung zu überbringen. Es ist also nicht beliebig schnell unterwegs, wie etwa Kepler oder Cassini meinten, sondern muss eine endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit besitzen. Der Däne legte einen in der Größenordnung richtigen Wert für die Lichtgeschwindigkeit vor.

Um den Oppositionstermin herum ist das Eintauchen von Monden in Jupiters Schatten nicht wirklich beobachtbar - denn dann kommt dieser Schatten aus unserer Perspektive genau hinter dem Planeten zu liegen und wird vom Jupiterscheibchen selbst verdeckt.

Die Bedeckung eines Mondes

Eher theoretischer Natur ist das aufgelistete Ereignis namens Bedeckung. Hier schiebt sich Jupiter vor den jeweiligen Mond. Wegen des großen Helligkeitsunterschieds zwischen dem Jupiter und dem betroffenen Mond sind Anfang und Ende solcher Bedeckungen kaum zu erkennen.
Vorherberechnungen

Jupitermondereignisse lassen sich sehr exakt vorherberechnen. Mit entsprechender Software können Sie leicht ihre eigenen Kalkulationen anstellen.

Hier finden Sie eine lange Liste mit den Erscheinungen im Jupitermond-System 2023/24 - berechnet mit der lizensierten Vollversion von Ephemeries Tool.


Mehrfachereignisse

Mitunter erahnt man einen Mond vor dem Jupiterscheibchen (Durchgang), während der Schatten des Mondes gleichzeitig als dunkler Fleck zu erkennen ist.

Manchmal werfen auch zwei Monde, seltener drei, ihre Schatten gleichzeitig auf die Planetenkugel. Suchen Sie in obiger Tabelle doch einmal nach solchen Mehrfach-Phänomenen oder setzen Sie eine passende Software dazu ein!
Jupitermond-Konjunktionen

Immer wieder kommt es aus unserer Perspektive zu scheinbaren Begegnungen zwischen den Monden. Man spricht dann von einer Jupitermond-Konjunktion. Sehr enge Begegnungen sind besonders spannend. Stehen zwei Mond sehr eng beisammen, wird deren unterschiedlicher Durchmesser offensichtlicher - zumindest in etwas größeren Amateurteleskopen.

Im besten Fall scheinen die beiden Monde dann sogar miteinander zu verschmelzen. 2023/24 gibt es zwar etliche Konjunktionen, aber bei weitem keine derart engen.

Hier finden Sie eine Liste solcher Konjunktionen, berechnet mit der kommerziellen Version von Ephemeries Tool (ich besitze noch die lizensierte Vollversion für Win XP).
Ein Mond bedeckt den anderen

Besonders faszinierend ist es, wenn zwei Monde einander aus irdischer Perspektive bedecken - entweder teilweise (Distanz der Mittelpunkte 1 oder 2 Bogensekunden) oder zur Gänze (Distanz 0 Bogensekunden). Sie marschieren innerhalb weniger Minuten aufeinander zu. Im kleinen Teleskop verschmelzen sie eher als im größeren, auflösungsstärkeren Gerät. Später trennen sich die beiden Lichtpünktchen wieder voneinander.

Hier wurde ich 2023/24 leider nicht fündig!
Ganymed bedeckt Europa am 1.8.2021 um 00:56 MESZ.

Grafik: C. Pinter mit Guide 9.0
Ein Mond verfinstert den anderen

Mitunter fällt der Schatten eines Mondes auf einen anderen - dann gibt es eine teilweise oder sogar totale Verfinsterung. Auch solche Ereignisse zählen zu den Raritäten. Bei einer teilweisen Verfinsterung lässt sich bestenfalls ein Lichtrückgang beim sonnenferneren Mond registrieren. Bei einer totalen Verfinsterung verschwindet dieser im Schatten des sonnennäheren Mondes.
Ganymed verfinstert Europa teilweise am 8.8.2021 um 22:39 MESZ.

Grafik: C. Pinter mit Guide 9.0
Gibt es solche Ereignisse in der Saison 2023/24?

Meines Wissens nicht. Aber schauen Sie selbst bei IMCCE Frankreich! Für Wien setzt man dort den Observatory-Code 045 ein. Die Ausgabe erfolgt in UTC. Man muss also 2 Stunden addieren, um MESZ bzw. 1 Stunde, um  MEZ zu erhalten. Beides kann übrigens zu Datumssprüngen führen.
Beobachtungsaufgaben
  • Erkennen Sie die teils rasche Bewegung der Monde von Nacht zu Nacht?

  • Sehen Sie Mondschatten auf dem Planeten?
  • Erspähen Sie gelegentlich einen Mond vor der Jupiterscheibe?
  • Wie genau ist der Zeitpunkt des Eintauchens in Jupiters Schatten bestimmbar?

  • Fallen Ihnen die unterschiedlichen Größen der Monde bei Begegnungen auf?
  • Scheinen die Monde bei besonders engen Begegnungen zu verschmelzen?
  • Erkennen Sie die genannten gegenseitigen Verfinsterungen von Monden?
Fototipps gefällig?
    Die Jupitermonde sind recht hell. Sie lassen sich bereits ohne Teleskop mit der DSLR einfangen, mit einem leichten oder starken Tele. Mit dem Teleskop und einer DSLR geht das deutlich besser.

    Setzt man eine CCD-Kamera ans Teleskop, fängt sie die Monde auch vor Jupiter und die Mondschatten auf Jupiter ein. Im besten Fall macht sie Details auf den Monden sichtbar - speziell auf dem Riesenmond Ganymed.
    Software für Jupiterbeobachter
    Guide 9.0
    Das kommerzielle Planetariumsprogramm zeigt unter anderem auch die aktuelle Position der Jupitermonde an und berechnet Ereignisse im Trabantensystem.

    Javascript Ephemeris Tool
    Ein kostenloses  Programm zur Ephemeridenberechnung, das unter anderem auch die Positionen der Jupitermonde anzeigt (Website  und Download).

    WinJUPOS
    Das kostenlose Programm von Grischa  Hahn berechnet auch die Ephemeriden vom Erdmond, den Planeten und deren Monden. So stellt es auch die Mondpositionen dar. Unter dem Menüpunkt "Programm" wählen Sie dort "Himmelskörper" und dann "Jupiter" aus, unter dem Menüpunkt "Werkzeuge" wählen Sie "Ephemeridenberechnung". Vermutlich müssen Sie aus dem Bild hinauszoomen, um auch die Monde zu sehen (Website und  Download)

    Occult
    Das kostenlose Occult zeigt unter anderem die Positionen der Planetenmonde (Website und Download)

    Ephemeris Tool
    Das High Precision Ephemeris Tool ist jetzt wieder erhältlich. Es kalkuliert z.B. auch enge Begegnungen der Planetenmonde. Die neue kostenlose Version läuft mit einschränkenden Lizenzbedingungen auch unter Win 7 und höher (Website und Download). Ich besitze noch die ältere, lizensierte Version für Win XP.

    Astronomischer Almanach für Österreich
    Von Georg Zotti, Wolfgang Vollmann, Alexander Pikhard und Günther Wuchterl. Der Nachfolger des langjährigen heimischen Himmelskalenders steht zum Download bereit. Darin finden sich auch Jupitermondereignisse (Zeiten in MEZ).
    Folgenreiche Erkenntnisse

    Mein Buch Helden des Himmels geht sehr ausführlich auf die philosophischen und religiösen Implikationen der Galileischen Beobachtungen ein.

    Ich lege es Ihnen ganz besonders ans Herz.

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