Während der fast totalen Sonnenfinsternis am 08. April 2005 in Panama wird die Sonne dort zu über 99% vom Mond verdeckt werden. Während die Finsternis über dem Pazifik noch total ist, geht die Finsternis ca. 500 bis 1000 km vor der Küste Panamas in eine ringförmige Phase über.
Die Winkeldurchmesser von Mond und Sonne sind während des Übergangs von totaler und ringförmiger Phase exakt gleich. Der Übergang in die ringförmige Phase wird durch die Erdkrümmung verursacht, der zu Folge an einigen Beobachtungsorten die Entfernung zum Mond so groß ist, dass sein Winkeldurchmesser nicht mehr ausreicht, die Sonne total abzudecken.
In einer Entfernung von einigen hundert Kilometern östlich des Übergangspunktes von totaler zu ringförmiger Phase ergibt sich die seltene Möglichkeit eine Perlschnurfinsternis zu beobachten. Die Berge des Mondes sind noch hoch genug, um den Sonnenrand zu überragen, während durch die Mondtäler das Sonnenlicht schon hindurch scheint. Für wenige Sekunden entsteht ein Perlschnureffekt um den gesamten Umfang des Mondes herum.
Dieses Naturschauspiel bietet nicht nur die Möglichkeit eindrucksvoller Fotografien. Die Perlschnur ist physikalisch gesehen eine natürliche Ausprägung des klassischen Versuchs der "Beugung am Spalt". Die Lichtquelle Sonne sendet nahezu parallel ihre Strahlen durch die Spalte der Mondtäler. Auf dem fotografischen Film bildet sich das berühmte Interferenzmuster aus, dass durch die Welleneigenschaft des Lichts erklärbar ist.
Bereits während der totalen Sonnenfinsternis am 21.06.2001 in Zimbabwe konnte nach Ende der Totalität eine etwa 20 Grad breite Perlschnur für eine Dauer von ca. 2 Sekunden bewundert werden. Gemäß der geometrischen Anordnung der Mondberge entstanden gekrümmte Interferenzerscheinungen. Sogar eine Zerlegung in Spektralfarben ist auf Bildern erkennbar.
Während einer Perlschnurfinsternis kann eine bis zu 360 Grad breite Perlschnur entstehen. In weit größerem Umfang als beim Übergang von totalen Sonnenfinsternissen sind Interferenzerscheinungen und deren Wechselwirkungen zu erwarten, durch die bis zu 360 Grad breite "multiple Beugung am Spalt".
Die durch die quantenmechanischen Eigenschaften des Lichts erklärbaren Interferenzerscheinungen entstehen im Rahmen eines kosmischen Experiments, das derart große Abmessungen und Massen (von Sonne, Mond und Erde) in sich trägt, so dass ggf. zudem der Einfluss der Gravitation im Rahmen dieses "Versuchsaufbaus" erkennbar wird. Möglich wäre, dass auch der gravitative Einfluss des Mondes auf das am multiplen Spalt gebeugte Licht auf dem Bildern nachweisbar sein könnte.
Diese Überlegung brachte mich auf eine physikalisch höchst interessante Idee: Wirken tatsächlich der quantenmechanische Interferenzeffekt und der gravitative Effekt gemeinsam auf das Ergebnis des Bildes der Perlschnurfinsternis ein? Um diese Frage zu beantworten, könnte folgende Vorgehensweise für ein Experiment am 8. April 2005 herangezogen werden:
1) Berechne die Interferenzerscheinungen auf Grundlage der Sonnenfinsternisgeometrie, incl. Mondrandprofil, anhand einer Computersimulation. Ziehe als Grundlage für die Programmierung die quantenmechanischen Gesetzmäßigkeiten für die "multiple Beugung am Spalt" heran.
2) Berechne die Ablenkungen der Lichtstrahlen durch die gravitativen Wirkungen des Mondes anhand einer Computersimulation. Ziehe als Grundlage für die Programmierung die Gesetzmäßigkeiten der allgemeinen Relativitätstheorie heran.
3) Vereinige beide Wirkungen anhand einer weiteren Computersimulation und vergleiche das Ergebnis mit den Fotos der Perlschnurfinsternis.
Zeigt dieser Vergleich Abweichungen auf, die prinzipiell bedingt sind (d.h. die Computersimulationen implementieren die physikalischen Theorien korrekt und die Werte der physikalischen Parameter sind ebenfalls als hinreichend genau ansehbar), könnte das Ergebnis Hinweise auf die gesuchte praktisch untermauerte Generalisierung zur Zusammenführung von Quantenmechanik und Relativitätstheorie geben.
Interessant könnte zudem nicht nur eine örtliche, sondern auch eine zeitliche Analyse der Photonen incl. ihrer lokalen Spektren sein, was eine zeitlich hochauflösende Videoaufnahme der Perlschnurfinsternis erfordern würde.
Auch wenn diese Überlegungen keinen grundsätzlichen "Denkfehler" enthalten sollten, stellt sich zunächst die Frage, ob die gravitativen Einflüsse des Mondes groß genug und die Auflösung des Aufnahmeinstrumentariums für die Bilder genau genug sein können, um überhaupt den auf Basis der Relativitätstheorie zu erwartenden gravitativen Effekt messen zu können.
Als Diplom-Informatiker, Hobbyastronom und Abiturient mit Physik-Leistungskurs reicht mein Wissen derzeit sicher nicht aus, eine wirklich qualitative Einschätzung dieser Überlegung vorzunehmen. Vielleicht gibt es unter den Lesern dieser Intersetseiten einige Experten, die erste Antworten geben können.
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Stephan Heinsius, Dreieich, 01. April 2005.
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