Technischer Hinweis: Funktionen für Sonnenfinsternisse

Wenn du eine Einführung in die Funktionen für Sonnenfinsternisse in The Photographer’s Ephemeris Web benötigst, siehe Planung von Sonnenfinsternissen. Möglicherweise interessieren dich auch:

Datenquellen

Die Daten zu Sonnenfinsternissen werden aus den von Fred Espenak bereitgestellten und von NASA veröffentlichten Besselschen Elementen abgeleitet.

Danksagung: Eclipse Predictions by Fred Espenak, NASA/Goddard Space Flight Center Emeritus

Wenn die Höhe des Beobachters über dem Meeresspiegel als Eingabe für die Berechnung verwendet wird, stammt sie aus der Höhendatenquelle in der App (z. B. SRTM3, AsterGDEM, Google Elevation), die optional durch einen vom Nutzer angegebenen Offset angepasst werden kann.

Im Allgemeinen stammen die in allen Finsternisberechnungen verwendeten Delta-T-Werte aus den Besselschen Elementen. Andernfalls wird Delta-T aus den folgenden Quellen bezogen:

Für Jahre bis 2006: Die Werte stammen aus Jean Meeus Astronomical Algorithms, 2. Aufl., S. 79, Tabelle 10.A
Für die Jahre 2006–2024 stammen die Werte von http://maia.usno.navy.mil/ser7/deltat.data
Für die Jahre 2024–2034 stammen die Werte von http://maia.usno.navy.mil/ser7/deltat.preds
Für Jahre nach 2034 implementieren wir diese Ausdrücke: https://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEhelp/deltatpoly2004.html

Wir aktualisieren die in den NASA-Besselschen Elementen enthaltenen Delta-T-Werte von Fall zu Fall, damit sie den aktualisierten Werten der oben verlinkten USNO-Seiten entsprechen. Beispielsweise wurde TSE2017 von 70.3 s (NASA) auf 68.8373 s (USNO) aktualisiert, was den tatsächlichen Wert besser widerspiegelt als der vorhergesagte.

Berechnungsmethoden

Die Berechnung allgemeiner Finsternismerkmale basiert auf Jean Meeus, Astronomical Algorithms, 2. Aufl.
Die Berechnung lokaler Finsternisumstände und Finsternispfade basiert auf Jean Meeus, Elements of Solar Eclipses 1951–2200; The Astronomical Almanac 2023; The Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, 3. Aufl.
Finsternispfade werden mit einer Auflösung von 0.1 Grad in der Länge dargestellt, berechnet für einen Beobachter auf Meereshöhe (siehe Einschränkungen).
Azimut, Höhe und scheinbare Halbmesser von Sonne und Mond werden für die Finsternispfade, den Simulator und die Kontaktzeiten aus den Besselschen Elementen abgeleitet.
An anderer Stelle in der App werden diese Werte unabhängig berechnet. Die zur Ableitung der Besselschen Elemente verwendeten Ephemeriden verwenden nicht unbedingt dieselben Algorithmen wie die App, weshalb geringe Abweichungen auftreten können (in der Größenordnung von 0.01 Grad oder weniger).

Einschränkungen

Kontaktzeiten werden unter Annahme eines glatten kugelförmigen Mondes berechnet. Das Mondrandprofil wird nicht korrigiert, was sich typischerweise um einige Sekunden auf die Zeitpunkte von C2 und C3 auswirkt, in Extremfällen jedoch um bis zu ~15 s.
Die Annahme eines glatten Mondes begrenzt die Genauigkeit der nördlichen und südlichen Grenzen des Finsternispfads auf ±1–2 km.
Punkte des Finsternispfads werden in Intervallen von 0.1° Länge berechnet (11.1-km-Intervalle am Äquator, 7.8 km bei ±45° Breite), einschließlich der Endpunkte des Pfads. Überprüfe die lokalen Umstände stets, indem du die primäre (rote) Kartenmarkierung setzt – Zeitachse und Simulator sind von Näherungen oder Ungenauigkeiten im berechneten Pfad nicht betroffen.
Finsternispfade werden unter Annahme eines Beobachters auf Meereshöhe berechnet. Für Beobachter auf der Nordhalbkugel, die sich über dem Meeresspiegel befinden, verschiebt sich der Pfad um einen Betrag nach Süden, der von den Umständen der Finsternis, der Höhe über dem Meeresspiegel und dem Azimut des für Meereshöhe abgeleiteten Finsternispfads abhängt. Die Anpassung liegt typischerweise in der Größenordnung von ~500 m pro 1,000 m Höhe, wird jedoch an Orten nahe den Extremen des Finsternispfads stärker (d. h. wenn Sonne/Mond niedrig über dem Horizont stehen).

Bekannte Probleme

Finsternispfade, die Polarregionen kreuzen (Breite > ~|66°|) oder den Antimeridian (|180°|) überqueren, können unvollständig sein oder Unterbrechungen aufweisen.
Gelegentlich kann eine einzelne Grenzlinie vereinzelte „verirrte“ Punkte mit einem Breitensprung anzeigen.
Einige Grenzlinien für Finsternisse mit größerem |ɣ| können bei genauer Betrachtung nahe den Pfadenden Zickzackmuster zeigen.
Wir hoffen, diese Probleme in zukünftigen Versionen zu beheben.
UPDATE: 30. Juli 2023 – die Pfade für die Finsternisse vom 1. Aug. 2008 und 21. Juni 2039 wurden korrigiert (zuvor zeigten sie Phantomüberquerungen des Antimeridians).

Finsternissimulator

Die Simulation berücksichtigt:

Den Durchgang des Mondes vor der Sonne, mit aus den Besselschen Elementen abgeleiteten Positionen und scheinbaren Halbmessern
Die Darstellung des Diamantringeffekts bei den vorhergesagten Positionswinkeln der Kontakte
Eine Simulation der Korona, Chromosphäre und Sonnenprotuberanzen
Verdunkelung und Aufhellung des Himmels (illustrativ, nicht exakt)
Die Position des Horizonts bei Finsternissen nahe Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang
Änderungen des parallaktischen Winkels und der physikalischen Ephemeride von Sonne und Mond im Zeitverlauf
Libration und das tatsächliche Mondrandprofil (Details)
Baily’s Beads

Die Simulation berücksichtigt NICHT:

Differenzielle Refraktion nahe dem Horizont: Die Höhe von Sonne/Mond wird mithilfe des US Standard Atmosphere-Modells für Refraktion korrigiert, aber die scheinbare Randform jedes Himmelskörpers bleibt kreisförmig (oder wird im Fall des Mondes auf einen Kreis bezogen)

Hinweise:

Die für die Simulation verwendeten Bilder stammen von der totalen Sonnenfinsternis 2017 (Bildnachweis: Alison Craig und Stephen Trainor).
Das tatsächliche Erscheinungsbild der Korona und Sonnenprotuberanzen variiert im Zeitverlauf und entspricht nicht genau der Simulation.
Aussehen, Form und Helligkeit sowohl des Diamantrings als auch der Korona variieren erheblich je nach Belichtung deiner Aufnahme und exaktem Zeitpunkt.
Die Chromosphäre wird mit einer Dicke von 3.45 Bogensekunden dargestellt, basierend auf NASA’s Wert von 2,500 km und der Hochskalierung von 959.22″ (IAU) auf 959.95″ (Quaglia et al.). Weitere Details zum Verhalten des Simulators in Bezug auf die Chromosphäre findest du unter Erweiterte Planung von Sonnenfinsternissen.

Mondrand und Baily’s Beads

Variationen im Höhenprofil rund um den Mondrand beeinflussen das Erscheinungsbild von Baily’s Beads, insbesondere an Orten am Rand des Totalitätspfads, sowie den beobachteten Positionswinkel von C2 und C3.

Mondranddaten mit freundlicher Genehmigung von Kaguya/David Herald
Der Simulator zeigt je nach Folgendem entweder einen glatten Rand oder ein an die Libration angepasstes Profil (Kaguya/Herald):
- Der Kaguya/Herald-Rand wird PRO-Abonnenten bei allen Finsternissen angezeigt
- Der Kaguya/Herald-Rand wird Nicht-PRO-Abonnenten nur bei vergangenen Finsternissen angezeigt
- Andernfalls oder bei Ausfall des Netzwerks oder Webdienstes wird ein glatter Rand verwendet.
Du kannst prüfen, welcher Rand angezeigt wird, indem du den Simulator in den Umrissmodus versetzt. Wenn ein glatter Rand verwendet wird, ist alles, was wie ein „Bead“ aussehen könnte, lediglich ein Artefakt der Pixel-Aliasing.
Für die „standardmäßige“ Darstellung der Beads (d. h. Rohpixel) wird immer die volle Auflösung der Kaguya/Herald-Daten verwendet (1,800 Punkte mit 0.2° Abstand). Bei „verbesserten“ Beads (d. h. mit „Bead-Flare“ ) wird die Auflösung durch den Auflösungsregler bestimmt.
Der nur im Simulator verwendete Standardsonnenradius (nicht für die Berechnung der Kontaktzeiten) beträgt 959.95″ (Quaglia et al., 2021). Der Wert kann vom Nutzer angepasst werden.
Im fotorealistischen Modus wird bei totalen Finsternissen der simulierte Diamantring beim standardmäßigen Kontaktpositionswinkel für einen glatten Rand gezeigt. Verwende den Umrissmodus, um randkorrigierte Kontaktpunkte visuell zu erkennen.

Planungsempfehlungen

Für die allgemeine Planung und für Orte weit innerhalb der angezeigten Pfadgrenzen (d. h. > ~10 km von Pfadenden sowie nördlichen/südlichen Grenzen entfernt) sind die bereitgestellten Daten voraussichtlich mehr als ausreichend für Planungszwecke.
Wenn du eine Finsternis von einem Ort nahe dem Rand des Totalitäts- oder Ringförmigkeitspfads oder von einem hoch über dem Meeresspiegel gelegenen Ort aus beobachten möchtest, solltest du bei deiner Planung mehrere zuverlässige Quellen heranziehen, insbesondere solche, die das Mondrandprofil berücksichtigen. Wir empfehlen:
- Xavier Jubiers Website
- Fred Espenaks NASA-Seiten
- Software zur Bedeckungsplanung über die International Occultation Timing Association
Das Wetter ist ein wesentlicher Faktor bei der Beobachtung einer Finsternis: Empfehlungen, historische Recherchen und mehr findest du unter eclipsophile.com