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Lange Zeit wurden Sonnenfinsternisse als Unheil bringende Zeichen irgendwelcher Mächte angesehen - kein Wunder, ist auch heute noch eine totale Sonnenfinsternis ein überwältigendes Erlebnis, wenn das Licht fahl wird, die Temperatur spürbar fällt und Tiere sich anders verhalten. Auch die Wissenschaft interessierte und interessiert sich nach wie vor für dieses Himmelsschauspiel. Bei Beobachtungen gelangen bahnbrechende Ergebnisse.
So wurde etwa das Element Helium durch den französischen Astronomen Jules Janssen bei der Beobachtung der totalen Sonnenfinsternis vom 18. August 1868 in Indien entdeckt - in Form einer neuen gelben Linie im Lichtspektrum der Sonne, die von einem bis dahin unbekannten Element - dem Helium - verursacht wird. Ein Bild des britischen Astrophysikers Arthur Eddington von der totalen Sonnenfinsternis am 29. Mai 1919 von der Insel Príncipe aus ging damals um die Welt und machte Albert Einstein endgültig berühmt: Anhand der Position von Sternen neben der abgedeckten Sonne konnte die Allgemeine Relativitätstheorie des Physikers bestätigt werden, wonach Licht durch das Schwerefeld der Sonne abgelenkt wird.
Heute interessiert sich die Forschung vor allem für die dynamische Atmosphäre der Sonne, also die Chromosphäre und die Korona, die üblicherweise nicht zu sehen sind, "weil das Licht, das von der Oberfläche der Sonne - der Photosphäre - kommt, Millionen Mal heller ist", erklärte Astrid Veronig, Leiterin des Fachbereichs für Astrophysik und Geophysik an der Universität Graz gegenüber der APA. Nur mit speziellen Filtern lassen sich diese Bereiche der Sonne beobachten, oder "wenn der Mond das helle Licht der Sonnenscheibe abblendet und man für kurze Zeit die Chromosphäre und etwas länger die Korona beobachten kann", wie die Astrophysikerin und Wissenschaftsdirektorin der Europäischen Weltraumorganisation ESA, Carole Mundell, kürzlich vor Journalisten das Interesse der ESA an dem Naturphänomen erklärte.
Eine partielle Sonnenfinsternis, wie sie etwa in Österreich am 12. August zu sehen ist, ist dabei wenig relevant. "Wissenschaftlich interessant für die Sonnenphysik ist nur eine totale Sonnenfinsternis", so Veronig. Dabei lassen sich zum Beispiel koronale Massenauswürfe beobachten, bei denen große Mengen an Sonnenplasma samt Magnetfeld ins Weltall geschleudert werden. Diese Ausbrüche können sich auch Richtung Erde bewegen und deren Magnetfeld ordentlich durcheinanderschütteln. Die Folgen reichen von harmlosen Polarlichtern bis zu schwerwiegenden Schäden an Satelliten, terrestrischen Transformatoren, Kommunikations- und Energiesystemen.
Mit sogenannten Koronographen lässt sich zwar eine künstliche Sonnenfinsternis erzeugen, indem in einem Teleskop eine Scheibe das direkte Sonnenlicht abblendet. Das Problem dabei ist aber das Streulicht an der Scheibe, das die Beobachtung erschwert. Macht man die Abdeckscheibe größer, um das Streulicht zu minimieren, blendet man einen großen Teil der unteren Korona aus - "genau jenen Bereich, wo viel Dynamik stattfindet, die uns in der Sonnenphysik interessiert und die relevant ist für die Beschleunigung des Sonnenwinds", sagte Veronig. Das Schöne sei, dass uns Mond und Sonne rein zufällig am Himmel gleich groß erscheinen und der Mond bei einer totalen Finsternis "die Sonne so perfekt abblendet, dass man wirklich sehr gut den Übergang von der Sonnenoberfläche zur unteren Korona beobachten kann".
Kein Wunder also, dass weltweit Forschungsgruppen ihre Instrumente zusammenpacken, damit in die Totalitätszone reisen und hoffen, zumindest ein paar Minuten freie Sicht auf das Phänomen zu haben. So betonte kürzlich eine Forschergruppe der Katholieke Universiteit (KU) Leuven, die am 12. August entlang der Totalitätszone in Spanien mit mehreren Beobachtungen auf die "Sonnenfinsternis-Jagd" geht, dass die erdgebundene Beobachtung einer totalen Finsternis nach wie vor als unersetzlich gelte, da sie das genaueste und klarste Bild von der Sonnenoberfläche liefert.
Das Team aus Leuven unter der Leitung von Stefaan Poedts und Andrea Lani hat ein dreidimensionales Modell entwickelt, das die solare Korona ausgehend von der Sonnenoberfläche rekonstruiert. Mit ihrem Modell versuchen die Forscher vorherzusagen, wie die Korona während der Finsternis aussehen wird. "Das ist ein toller Test für solche Modelle, weil das Magnetfeld in der Korona nicht gemessen werden kann", sagte Christian Möstl, Leiter des Austrian Space Weather Office von GeoSphere Austria in Graz, zur APA. Solche Modelle können auch für die Vorhersage des Sonnenwinds und von Sonnenstürmen genutzt werden, also für die Prognose des Weltraumwetters.
Auch Miho Janvier, wissenschaftliche Mitarbeiterin bei der Technologieerprobungs- und Wissenschaftsmission Proba-3 der ESA, verweist auf die Chance, anhand der Finsternisbeobachtung vom Boden aus "zu zeigen, wie gut oder wie schlecht unsere Modelle sind. Wir versuchen ständig, diese zu verbessern und die besten physikalischen Parameter zu ermitteln, um in Zukunft über das bestmögliche Modell zu verfügen, insbesondere über ein dynamisches Modell des Magnetfelds der Sonne". Die ESA habe spezielle Teams, die vom Boden aus Sonnenfinsternisse verfolgen. Damit wolle man den umfangreichen Datensatz ergänzen, den die ESA mit ihren verschiedenen Raumfahrzeugen erfasst.
Denn mittlerweile wartet die Forschung nicht mehr nur auf natürliche Finsternisse, sondern erzeugt mittels verschiedener Raumfahrzeuge künstliche Sonnenfinsternisse. Bei Proba-3 etwa handelt es sich um zwei 2024 gestartete ESA-Satelliten, die im Abstand von rund 150 Metern in einem präzisen autonomen Formationsflug künstliche Sonnenfinsternisse erzeugen, um die Sonnenkorona zu erforschen. Dabei spielt eine der beiden Sonden quasi die Rolle des Mondes und verdeckt die Sonne, während die andere die Korona beobachtet.
Auch auf der 2020 gestarteten ESA-Raumsonde Solar Orbiter befindet sich neben anderen Instrumenten zur Sonnenbeobachtung ein Koronograph, "der es uns ermöglicht, künstliche Sonnenfinsternisse zu erzeugen", so Janvier. Auch dieser kann das Licht der Sonne ausblenden und "wir sehen, was um sie herum geschieht", etwa Sonneneruptionen, die Sonnenstürme verursachen können. Schließlich beobachtet ein Flaggschiff der Sonnenforschung seit mehr als 30 Jahren die Sonne und ihre Atmosphäre kontinuierlich: Das 1995 gestartete "Solar and Heliospheric Observatory" (SOHO) der ESA, dessen Daten u.a. zeigen, wie sich Sonnenstürme im Laufe der Zeit entwickeln.
All diese Missionen unterscheiden sich insofern, als sie an verschiedenen Orten im Sonnensystem in unterschiedlicher Entfernung zur Erde bzw. Sonne positioniert sind. Kombiniert man deren Daten mit Beobachtungen vom Boden während einer Finsternis erhalte man Daten aus unterschiedlichen Blickwinkeln, was "Einblicke in die dreidimensionale Struktur der Korona sowie in die darin vorhandenen Strukturen ermöglicht", betonte Janvier.
Abseits des wissenschaftlichen Interesses freuen sich alle Forscherinnen und Forscher einfach auch auf das Erlebnis der Sonnenfinsternis: "Wir werden arbeiten, und dann werden wir uns hoffentlich diese eineinhalb Minuten Zeit nehmen, um es uns anzusehen", erklärte Mundell, für die es die erste totale Sonnenfinsternis ist, und weiter: "Daumen drücken für klaren Himmel!"
