Wenn Sie sich noch nicht mit dem Material im Artikel Solar Eclipse Planning vertraut gemacht haben, sollten Sie das zuerst lesen.
Was wir behandeln werden
- Wie man den Finsternis-Simulator im Vollseitenmodus verwendet
- Wie man das Profil des Mondrands im Konturmodus anzeigt
- Wie man Baily-Perlen betrachtet
- Wie man den Sonnenradius anpasst
- Simulation der Chromosphäre
Für wen ist das gedacht?
Wenn Sie ein erfahrener Finsternisjäger sind, haben Sie wahrscheinlich bereits viele Phänomene bei Sonnenfinsternissen beobachtet, wie den Diamantring, die Korona und Protuberanzen. Erfahrene Beobachter suchen oft gezielt Orte näher am Rand des Finsternispfads auf, wo längere Sicht auf Baily-Perlen und die Chromosphäre möglich ist.
Gleichwohl sind Baily-Perlen oft auch in der Nähe der Zentrallinie sichtbar, allerdings meist von kürzerer Dauer. Wichtig, um sie einzufangen, ist zu wissen, was zu erwarten ist, wo man hinschaut und wann.
Die hier beschriebenen Werkzeuge zur fortgeschrittenen Planung zeigen Ihnen genau das.
Wenn Sie bereits mit mondrandbewusster Finsternis-Software vertraut sind, sollten Sie auch die Technical Note lesen.
Aufruf der Finsternis-Simulator-Seite
Sie können den Mini-Finsternis-Simulator auf der Karten-Seite vergrößern, um ihn deutlich größer anzusehen:
Wenn Sie auf die Schaltfläche “ Expand ” klicken, sehen Sie eine Seite wie diese – Sie können eine kurze Tour der Funktionen auf der Seite starten, indem Sie auf ‘Tour starten’ oder die Info-Schaltfläche klicken:
Die Seite des Finsternis-Simulators bietet Ihnen eine größere Ansicht der Simulationsdetails und stellt außerdem eine Reihe zusätzlicher Werkzeuge bereit, die für die fortgeschrittene Finsternisplanung relevant sind.
Möglicherweise möchten Sie auch diese Tipps zur Verwaltung der Grafikleistung beim Einsatz des Simulators durchsehen.
Wiedergabesteuerung
Die Wiedergabesteuerung des Finsternisses und wichtige Informationen werden unten links angezeigt:
- Abspielen/Pause ermöglicht Ihnen, die Finsternis in Echtzeit oder mit beschleunigter Geschwindigkeit abzuspielen (siehe Solar Eclipse Planning für Details)
- Sprung zurück/vorwärts: Springen Sie jeweils 10 Sekunden zurück oder vorwärts mit den Doppel-chevron-Schaltflächen neben der angezeigten Zeit – diese können jederzeit verwendet werden, auch während der Wiedergabe.
Diagramm und Schieberegler
Auf der Seite des Finsternis-Simulators ändert sich das Diagramm wie folgt:
- Der Zeitraum umfasst nur C1 bis C4
- Das Diagramm zeigt die Finsternismagnitude über die Zeit
- Die Zeit-Schiebereglerauflösung wird auf 0,1 Sekunden reduziert (statt 10 s auf der Karten-Seite), was eine viel feinere Steuerung ermöglicht – verwenden Sie die Pfeil-links/-rechts-Tasten, um die Zeit bei ausgewähltem Schiebereglergriff um 0,1 s pro Tastendruck zu ändern.
Mini-Karte
Die Mini-Karte unten rechts zeigt den Ort, für den die Simulation konfiguriert ist. Sie können diese Karte genauso schwenken und zoomen wie auf der Karten-Seite selbst. Zusätzlich können Sie die Karten-Pin verschieben, um den Standort zu ändern, ohne zur Karten-Seite zurückkehren zu müssen.
Verwenden Sie die Expand-Schaltfläche oben rechts auf der Mini-Karte, um zur Karten-Seite zurückzukehren.
Simulator-Modus
Die Schaltfläche oben rechts wechselt den Modus des Simulators zwischen ‘photorealistisch’ (Standardeinstellung) und ‘Kontur’. Der Screenshot zeigt denselben Ort wie oben mit aktiviertem Konturmodus. Die ausgewählte Zeit liegt kurz nach C3:
Baily-Perlen und Mondrand
Zoomen wir einen Teil der Konturanzeige heran, um zu sehen, was dort detaillierter dargestellt wird:
Baily-Perlen werden hauptsächlich (aber nicht ausschließlich) um die Zeiten von C2 und C3 beobachtet. Sie treten auf, wenn die Photosphäre der Sonne nicht vollständig vom Mond verdeckt ist und in den Tälern der Mondoberfläche erscheint.
Bei einer totalen Finsternis ist die Dauer der Baily-Perlen typischerweise kürzer, weil die größere scheinbare Größe des Mondes die Sonne schneller vollständig bedeckt. Bei einer ringförmigen Finsternis können sie länger sichtbar sein (Francis Baily dokumentierte seine Perlen erstmals nach der Beobachtung einer ringförmigen Finsternis in Südschottland 1836). Wenn Sie sich nahe dem Rand des zentralen Pfads befinden, können Sie Perlen deutlich länger beobachten, da die Ränder von Sonne und Mond während der Dauer in enger Nähe zueinander bleiben.
Sobald der Abstand vom Sonnenrand zum Mondrand die Tiefe der sichtbaren Mondtäler übersteigt, betrachten wir nicht mehr wirklich “ Perlen ”, sondern befinden uns wieder im Bereich der partiellen Finsternis. Dennoch bleibt “ Beading ” in den Bereichen (einem oder zwei Bögen) möglich, in denen die beiden Ränder weiterhin nahe beieinander liegen. Der oben gezeigte gelbe Bogen identifiziert diese Zonen ungefähr.
Bogen möglicher Perlen
Der gelb dargestellte Bogen möglicher Perlen dient zwei Zwecken:
- Als einfache visuelle Hilfe, wo am Sonnenrand während einer Finsternis Perlen beobachtet werden könnten.
- Als Leistungsoptimierung für den Simulator, sodass nur ein Teil des Sonnenrands berücksichtigt werden muss, um die erweiterte Perlen-Simulation anzuzeigen (siehe unten)
Wenn die Zeit seit C2 oder C3 zunimmt, teilt sich der Bogen in zwei auf und wird kürzer, da die Kusp-Winkel an den Schnittpunkten des Sonnenrands mit dem Mondrand größer werden. In diesem Bild ist der Bereich zwischen den Bögen einfach die freiliegende Photosphäre, ohne Perlenbildung (d. h. es gibt keinen Mondberg, der hoch genug ist, um den Bogen sichtbarer Photosphäre in zwei Teile zu brechen):
Daten zum Mondrand
Die Profil-Daten des Mondrands stammen von der japanischen ‘Kaguya’- oder SELENE-Mission und wurden von David Herald speziell für Finsternis- und Mondbedeckungsberechnungen angepasst. Wir sind beiden dankbar, dass sie diese Daten zur Verfügung gestellt haben.
Der sichtbare Rand des Mondes ändert sich im Laufe der Zeit und je nach Beobachterstandort durch das Phänomen der Mond-Libration, am einfachsten als “ Wackeln ” vorstellbar. Um das Auftreten von Baily-Perlen während einer Finsternis vorherzusagen, muss zunächst die Mondlibration bestimmt und dann das korrekte Randprofil für die Berechnung bzw. Simulation ausgewählt werden. TPE Web übernimmt dies automatisch.
Obwohl die Rauheit des Mondrands einen erheblichen Einfluss auf das Aussehen und die Zeitpunkte von Finsternissen hat, kann sie ohne vertikale Übertreibung schwer zu erkennen sein. Zur Unterstützung zeigen wir den idealisierten “ glatten ” Mondrand in Blau und ein überhöhtes Reliefprofil des tatsächlichen Rands in Orange. Diese werden mit einem künstlich vergrößerten Mondradius (×1,2) dargestellt, um die tatsächliche Randskala nicht zu überdecken.
Die Bereiche, in denen der Rand rauer ist oder weiter vom idealisierten glatten Rand abweicht, sind diejenigen, die zu einer größeren Anzahl und/oder längeren Dauer von Baily-Perlen führen. Dies ist eine wichtige Überlegung bei der Auswahl von Beobachtungsstandorten, wenn das Ziel die Beobachtung von Baily-Perlen ist.
Steuerung der Baily-Perlen
Oben links im Simulator befindet sich ein Schieberegler zur Steuerung der hypothetischen “ Belichtung ” der Perlen. Standardmäßig ist er auf ‘-16,6 EV’ eingestellt (was dem Äquivalent von aus entspricht). Wenn er aktiviert ist, ändert sich das Aussehen der Perlen (“ verstärkte Perlen ”) und einige zusätzliche Bedienelemente werden verfügbar:
Verstärkte Perlen werden im Konturmodus innerhalb von ±30 Sekunden um C2/C3 angezeigt und im photorealistischen Modus innerhalb von ±12,5 Sekunden. Zu allen anderen Zeiten werden standardmäßige Perlen (d. h. kein “ Perlen-Flare ”) unabhängig von der Belichtungseinstellung angezeigt. (Wir freuen uns über Ihr Feedback zu diesem Ansatz – es könnte eine bessere Methode geben…)
Belichtungsregler
Das Erscheinungsbild von Baily-Perlen in Fotos und Videos ist eine Funktion der Belichtung. Wenn Sie sie mit einem Sonnenfilter fotografieren (der typischerweise dem Äquivalent eines 16⅔-stufigen ND-Filters, mit zusätzlichem UV- und IR-Schutz, entspricht), erscheinen die Perlen flach und ohne Überstrahlung, wie in diesem Foto der ringförmigen Finsternis vom 14. Okt. 2023 in New Mexico rund um die Zeit von C3:
ASE2023 in den Bisti Badlands, New Mexico (© Stephen Trainor)
Während einer totalen Finsternis jedoch, und für einige Beobachter, die sich speziell darauf konzentrieren, Perlen während ringförmiger Finsternisse zu fotografieren, werden Baily-Perlen typischerweise ohne Sonnenfilter fotografiert; dann erscheinen sie eher so:
Ort: Madras, Oregon. Credit: NASA/Aubrey Gemignani, Quelle
Der Belichtungsregler erlaubt es uns, beide Situationen zu simulieren.
Eine Anmerkung zur numerischen Genauigkeit: Während der Regler mit den Werten -16,6 EV und 0 EV beschriftet ist, ist es besser, ihn qualitativ zu betrachten, statt als streng genaue Belichtungssteuerung: Beim Wechsel zwischen Aufnahmen mit und ohne Sonnenfilter ändern sich auch andere Belichtungseinstellungen in der Kamera erheblich. Die Belichtungssteuerung versucht lediglich, das Spektrum des Erscheinungsbilds von Baily-Perlen, wie es in Fotos und Videos üblich ist, widerzuspiegeln.
Umschaltung Teil-/Vollrand
Wenn die Belichtung auf -16,6 EV eingestellt ist, führt der Simulator keine zusätzliche spezielle Verarbeitung zur Darstellung von Baily-Perlen durch. Er zeigt das genaue Mondrandprofil (PRO-Abo erforderlich für zukünftige Sonnenfinsternisse) und alle Pixel der Sonnenscheibe, die nicht verdeckt sind, werden normal gezeichnet.
Wenn die Belichtung von -16,6 EV auf einen höheren Wert erhöht wird, wird zusätzliche Verarbeitung durchgeführt, um das “ geflare ” Aussehen der Perlen darzustellen. Abhängig von Ihrem Computer, der gewählten Auflösung (siehe unten) und den Umständen der Finsternis kann dies leistungshungrig sein. Standardmäßig zeigt der Simulator den ‘Perlen-Flare’ nur in den Zonen an, die durch den/die Baily-Perlen-Bogen/Bögen gekennzeichnet sind (siehe oben).
Typischerweise ist dies für totale Finsternisse in Ordnung, bei denen das Gebiet potenzieller Perlen begrenzt ist, kann aber bei ringförmigen Finsternissen aufgrund der anderen Geometrie zu unerwartetem visuellem Erscheinen führen. In diesem Fall können Sie die Anzeige auf den vollständigen Rand umschalten:
Im Bild links ist echtes Perlen nur im begrenzten Bereich unter dem gelben Bogen möglich, aber da der Abstand der Sonne zum Mondrand gegen Ende der Bögen zunimmt, verschwindet das geflare Aussehen unerwartet. Wenn Sie ‘ganzer Rand’ über die Schaltfläche rechts neben dem Belichtungsregler aktivieren, zeigt der Simulator ‘Flare’ um den gesamten Rand der Sonne – beachten Sie, dass dies leistungshungrig sein kann (daher das rote GPU-Warnsymbol).
Auflösungsregler
Die dritte Steuerung, der Perlen-Auflösungsregler, steuert, welche Auflösung der Mondranddaten verwendet wird, um verstärkte Perlen darzustellen. Bei Max werden alle 1800 Mondrand-Datenpunkte verwendet (d. h. alle 0,2° Achsenwinkel). Sofern Sie die Daten nicht auf den allerhöchsten Zoomstufen prüfen, ist dies in der Regel unnötig, und eine niedrigere Einstellung wird empfohlen. Die Einstellungen entsprechen numerischen Auflösungen wie folgt:
- Max: 1800 Punkte, 0,2°
- H: 900 Punkte, 0,4°
- M: 600 Punkte, 0,6°
- L: 450 Punkte, 0,8°
- Min: 360 Punkte, 1,0°
Wenn Sie einen älteren Computer verwenden, kann eine Einstellung von Min oder L notwendig sein, um Leistungsprobleme zu vermeiden. Bei Verwendung niedrigerer Auflösungseinstellungen erzielen Sie im Allgemeinen bessere visuelle Ergebnisse mit einer höheren Belichtungseinstellung (höhere Belichtung verursacht keine zusätzliche Leistungsbelastung, sobald Sie über -16,6 EV liegen).
Perlen im photorealistischen Modus
Wenn sich der Simulator im photorealistischen Modus befindet, werden verstärkte Perlen auf die gleiche Weise angezeigt. Derzeit versucht der Simulator nicht, Diamantring oder Korona (siehe unten Kommentare zur Chromosphäre) darzustellen, es sei denn, die lokalen Umstände der Finsternis sind total. Daher werden Sie bei einer beinahe, aber nicht ganz totalen Finsternis, wie bei dieser spektakulären, aber kurz dauernden Erscheinung von 1966, nur Perlen sehen:
Der Sonnenradius
In den letzten Jahren gab es umfangreiche Diskussionen über den Sonnenradius. Der traditionelle Wert von 959,63″ geht auf eine 1891 veröffentlichte Arbeit von Auwers zurück. In jüngerer Zeit hat die IAU ihren offiziellen Wert auf 959,22″ geändert.
Sie fragen sich vielleicht, ob solch winzige Unterschiede eine Rolle spielen. Für die Zwecke der Baily-Perlen und der mondrandkorrigierten Kontaktzeiten von Finsternissen tun sie das. Eine größere Sonne bleibt kürzer verdeckt.
Mehrere Finsternisforscher haben den Einsatz eines größeren Radiuswerts im Zusammenhang mit der Beobachtung von Sonnenfinsternissen befürwortet. Während größere Werte in anderen astronomischen Situationen (z. B. Beobachtungen der Sonne außerhalb der Erdatmosphäre) möglicherweise nicht anwendbar sind, hat sich ein größerer Radius als konsistent mit vielen tatsächlichen Finsternisbeobachtungen erwiesen.
Im Simulator verwenden wir standardmäßig den Wert 959,95″ (Quaglia, Irvine et al.). Sie können diesen Wert jedoch über das Dropdown-Menü oben rechts anpassen:
Die verfügbaren Werte werden mit Links zu den Quellen angezeigt.
Wenn Sie kein Experte unter den Finsternisjägern sind, wird empfohlen, beim Standardwert 959,95″ zu bleiben.
Die Chromosphäre
Die Chromosphäre ist eine relativ dünne (≈2500 km) Schicht der solaren “ Atmosphäre ”, die über der Photosphäre liegt (der intensiv hellen Fläche, die unser Tageslicht erzeugt – und auch Baily-Perlen). Zu Zeiten, in denen Sie Baily-Perlen sehen können, und zu Beginn und Ende der Totalität, ist die Chromosphäre oft ebenfalls sichtbar. Sie erscheint rosa aufgrund der Häufigkeit des von Wasserstoffatomen erzeugten Lichts (H-alpha-Emissionen, H-alpha).
Es gibt keine präzisen Messungen der Dicke der Chromosphäre – tatsächlich kann sie an verschiedenen Punkten auf der Sonnenoberfläche und auch über die Zeit variieren. 2.500 km sind jedoch ein allgemein akzeptierter Mittelwert. Basierend auf einem durchschnittlichen “ Finsternis ”-Radius von 959,95 Bogensekunden für die Photosphäre nehmen wir eine sichtbare Chromosphäre-Dicke von 3,45 Bogensekunden an.
Beide Simulatormodi zeigen die Chromosphäre ungefähr in der wahren Größe, jedoch mit einigen wichtigen Unterschieden:
- Photorealistischer Modus: Die Chromosphäre wird nur für totale Finsternisse (Magnitude > 1,0) und nur von 5 s vor C2 bis 5 s nach C3 angezeigt; sie wird unabhängig von der Belichtungseinstellung für Baily-Perlen dargestellt
- Kontur-Modus: Die Chromosphäre wird für sowohl totale als auch ringförmige Finsternisse (nicht nur für partielle) von 30 s vor C2 bis 30 s nach C3 angezeigt – zusätzlich wird sie nur gezeigt, wenn die Belichtung der Baily-Perlen nahe dem Maximum liegt (optische Dichte zwischen 0,0 und 1,0 bzw. ungefähr zwischen -3,0 und 0,0 EV)
Hier zwei Beispiele, photorealistisch und Kontur jeweils, beide von der totalen Finsternis 2017 (Link):
Chromosphärische Perlenbildung
Neben Baily-Perlen – gebrochenen Segmenten der freiliegenden Photosphäre – ist es auch möglich, dass Mondberge chromosphärische Perlenbildung verursachen, zum Beispiel (photorealistisch links, Kontur rechts):
Dies zeigt Mondtäler, die Teile der Chromosphäre während der Totalität bei Maximal-Finsternis 2017 sichtbar lassen.
Sie können das Werkzeug verwenden, um verschiedene potenzielle Aufnahmepositionen zu bewerten, je nachdem, ob sie eine längere Sichtbarkeit der Chromosphäre bieten oder möglicherweise interessantere visuelle Effekte mit einer höheren Zahl segmentierter Chromosphäre erzeugen – ein faszinierendes Teleobjektiv-Subjekt bei Finsternissen!
Hinweis: Die oben unmittelbar dargestellten Screenshots zeigen noch einen weiteren Unterschied zwischen photorealistischem und Konturmodus. Im photorealistischen Modus werden die Punkte des Mondrands interpoliert, um ein glatteres Erscheinungsbild zu erzielen. Im Konturmodus werden die rohen diskreten Werte verwendet, um jeglichen Eindruck zu vermeiden, die Daten wären höher aufgelöst, als sie tatsächlich sind (0,2°-Intervalle rund um den Mondrand).
Was kommt als Nächstes?
- Sie können nachsehen, wie wir die Baily-Perlen-Simulation verifiziert haben: Verification of Baily’s Beads Simulation
- Sehen Sie sich die Technical Note: Solar Eclipse Functionality an
- Erwägen Sie, der Solar Eclipse Mailing List beizutreten, um Zugang zu Diskussionen von Finsternisexperten weltweit zu erhalten (beachten Sie jedoch, dass dies nicht der Ort für Anfängerfragen ist – die Liste richtet sich eher an engagierte Finsternisjäger)
