Technische Anmerkung: Funktionalität bei Sonnenfinsternissen

Wenn Sie eine Einführung in die Sonnenfinsternis-Funktionalität in The Photographer’s Ephemeris Web benötigen, sehen Sie bitte Solar Eclipse Planning. Möglicherweise interessieren Sie sich auch für:

• Advanced Solar Eclipse Planning
• Verification of Baily’s Beads Simulation
• Eclipse Simulator Performance

Datenquellen

Die Daten zu Sonnenfinsternissen stammen aus den von Fred Espenak bereitgestellten Besselian elements und werden von der NASA veröffentlicht.

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

Wo die Beobachterhöhe über dem Meeresspiegel als Eingabe in die Berechnung einfließt, wird diese aus der Höhenquelle in der App entnommen (z. B. SRTM3, AsterGDEM, Google Elevation) und kann optional durch einen vom Benutzer angegebenen Offset angepasst werden.

Im Allgemeinen werden die in allen Finsternisberechnungen verwendeten Delta-T-Werte aus den Besselian elements übernommen. Andernfalls wird Delta-T aus folgenden Quellen bezogen:

• Für Jahre bis 2006: Werte aus Jean Meeus, Astronomical Algorithms, 2nd Ed., 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

Einzelfallabhängig aktualisieren wir die in den NASA Besselian elements enthaltenen Delta-T-Werte, um mit den aktualisierten Werten von den oben verlinkten USNO-Seiten übereinzustimmen. Beispielsweise wurde TSE2017 von 70,3 s (NASA) auf 68,8373 s (USNO) aktualisiert, was den tatsächlichen Wert besser widerspiegelt als der ursprünglich prognostizierte.

Berechnungsmethoden

• Die Berechnung allgemeiner Finsternischarakteristika basiert auf Jean Meeus, Astronomical Algorithms, 2nd Ed.
• Die Berechnung lokaler Umstände einer Finsternis und der Finsternispfade basiert auf Jean Meeus, Elements of Solar Eclipses 1951–2200; The Astronomical Almanac 2023; The Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, 3rd Ed.
• Finsternispfade werden mit einer Auflösung von 0,1 Grad in der Länge angezeigt, berechnet für einen Beobachter auf Meereshöhe (siehe Limitations).
• Azimut, Höhe und Semidurchmesser von Sonne und Mond werden für Zwecke der Finsternispfade, des Simulators und der Kontaktzeiten aus den Besselian elements abgeleitet.
• An anderer Stelle in der App werden diese Werte unabhängig berechnet. Die zur Herleitung der Besselian elements verwendeten Ephemeriden sind nicht notwendigerweise dieselben Algorithmen wie in der App, daher können geringfügige Abweichungen auftreten (in der Größenordnung von ca. 0,01° oder weniger).

Einschränkungen

• Kontaktzeiten werden unter Annahme eines glatten, sphärischen Mondes berechnet. Es wird keine Korrektur für das Profil des Mondrandes vorgenommen, was typischerweise die Zeitpunkte von C2 und C3 um einige Sekunden beeinflusst, in Extremfällen jedoch bis zu ~15 s.
• Die Annahme eines glatten Mondes begrenzt die Genauigkeit der nördlichen und südlichen Rande des Finsternispfads auf ±1–2 km.
• Punkte des Finsternispfads werden in Intervallen von 0,1° Länge berechnet (11,1 km am Äquator, 7,8 km bei ±45° Breite), einschließlich Endpunkten des Pfads. Prüfen Sie stets die lokalen Umstände, indem Sie die primäre (rote) Kartenmarkierung setzen – Zeitachse und Simulator sind von etwaigen Näherungen oder Ungenauigkeiten im berechneten Pfad nicht betroffen.
• Finsternispfade werden für einen Beobachter auf Meereshöhe berechnet. Für Beobachter auf der Nordhalbkugel, die sich über dem Meeresspiegel befinden, verschiebt sich der Pfad je nach Finsternissituation, der Höhe über Meeresspiegel und dem Azimut des für Meereshöhe abgeleiteten Finsternispfads nach Süden. Die Anpassung liegt typischerweise in der Größenordnung von ~500 m pro 1.000 m Höhenunterschied, wird jedoch an den Extremen des Finsternispfads (d. h. wenn Sonne/Mond niedrig über dem Horizont stehen) stärker.

Bekannte Probleme

• Finsternispfade, die Polargebiete (Breite > ~|66°|) kreuzen oder die Antimeridian (|180°|) überqueren, können unvollständig sein oder Diskontinuitäten anzeigen.
• Gelegentlich kann eine einzelne Grenzlinie einzelne „Ausreißer“ -Punkte mit einer Breitengrad-Diskontinuität zeigen.
• Einige Grenzlinien bei Finsternissen mit größeren |ɣ|-Werten können bei genauer Betrachtung in Pfadnähe Zickzack-Muster an den Pfadenden aufweisen.
• Wir hoffen, diese Probleme in künftigen Versionen zu beheben.
• UPDATE: 30. Juli 2023 – die Pfade für die Finsternisse vom 1. Aug. 2008 und 21. Juni 2039 wurden korrigiert (diese zeigten zuvor phantomhafte Antimeridian-Überschreitungen).

Finsternis-Simulator

Die Simulation berücksichtigt:

• Das Vorbeiziehen des Mondes vor der Sonne, mit Positionen und Semidurchmessern, die aus den Besselian elements abgeleitet werden
• Darstellung des Diamantring-Effekts an den vorhergesagten Kontakt-Positionswinkeln
• Eine Simulation von Korona, Chromosphäre und Sonnenprotuberanzen
• Verdunkelung und Aufhellung des Himmels (illustrativ, nicht streng physikalisch)
• Die Position des Horizonts bei Finsternissen in der Nähe von Sonnenauf- oder -untergang
• Änderungen des Parallaktischen Winkels und der physikalischen Ephemeriden von Sonne und Mond über die Zeit
• Libration und das tatsächliche Mondrandprofil (Details)
• Baily’s Beads

Die Simulation berücksichtigt NICHT:

• Differentielle Refraktion in Horizontnähe: Die Höhe von Sonne/Mond wird mit dem US Standard Atmosphere-Modell für Refraktion korrigiert, aber die scheinbare Kontur jedes Himmelskörpers bleibt kreisförmig (bzw. wird im Fall des Mondes auf einen Kreis bezogen)

Anmerkungen:

• Die für die Simulation verwendeten Bilder stammen von der totalen Sonnenfinsternis 2017 (Credit: Alison Craig und Stephen Trainor).
• Das tatsächliche Erscheinungsbild der Korona und der Sonnenprotuberanzen variiert mit der Zeit und stimmt nicht exakt mit der Simulation überein.
• Erscheinungsbild, Form und Helligkeit sowohl des Diamantrings als auch der Korona hängen stark von Ihrer Belichtungseinstellung und dem genauen Zeitpunkt der Aufnahme ab.
• Die Chromosphäre wird mit einer Dicke von 3,45 Bogensekunden dargestellt, basierend auf NASAs Wert von 2.500 km und der Skalierung von 959,22″ (IAU) auf 959,95″ (Quaglia et al.). Siehe Advanced Solar Eclipse Planning für weitere Details zum Verhalten des Simulators in Bezug auf die Chromosphäre.

Mondrand und Baily’s Beads

Variationen im Höhenprofil um den Mondrand beeinflussen das Erscheinungsbild der Baily’s Beads, besonders an Orten am Rand des Pfads der Totalität, sowie den beobachteten Positionswinkel von C2 und C3.

• Mondranddaten mit Dank an Kaguya/David Herald
• Der Simulator zeigt entweder einen glatten Rand oder ein librationskorrigiertes Profil (Kaguya/Herald) wie folgt:
  • Kaguya/Herald-Rand wird für PRO-Abonnenten für alle Finsternisse angezeigt
  • Kaguya/Herald-Rand wird für Nicht-PRO-Abonnenten nur für vergangene Finsternisse angezeigt
  • Andernfalls, bzw. bei Netzwerk- oder Webservice-Ausfall, wird ein glatter Rand verwendet.
• Sie können überprüfen, welcher Rand angezeigt wird, indem Sie den Simulator in den Umrissmodus (outline mode) schalten. Wenn ein glatter Rand verwendet wird, ist alles, was wie eine „Perle“  aussieht, lediglich ein Artefakt durch Pixelaliasing.
• Die Full-Resolution (1.800 Punkte bei 0,2° Abstand) der Kaguya/Herald-Daten wird stets für das „Standard“ -Perlen-Erscheinungsbild verwendet (d. h. rohe Pixel). Für „erweiterte“  Perlen (d. h. mit „Bead-Flare“ ) wird die Auflösung durch den resolution slider bestimmt.
• Der standardmäßig im Simulator verwendete Sonnenradius (nicht für die Berechnung der Kontaktzeiten) beträgt 959,95″ (Quaglia et al., 2021). Der Wert ist vom Benutzer anpassbar.
• Im photorealistischen Modus wird bei totalen Finsternissen der simulierte Diamantring am standardmäßigen Kontakt-Positionswinkel des glatten Randes gezeigt. Verwenden Sie den Umrissmodus, um limb-korrigierte Kontaktpunkte visuell zu identifizieren.

Planungsempfehlungen

• Für allgemeine Planung und für Orte, die sich weit innerhalb der angezeigten Pfadränder befinden (d. h. > ~10 km von Pfadenden und nördlichen/südlichen Grenzen), sind die bereitgestellten Daten voraussichtlich mehr als ausreichend für Planungszwecke.
• Wenn Sie planen, eine Finsternis von einem Ort nahe am Rand des Pfads der Totalität oder Ringförmigkeit zu beobachten, oder von einem Ort, der hoch über dem Meeresspiegel liegt, sollten Sie bei Ihrer Planung mehrere verlässliche Quellen heranziehen, insbesondere solche, die das Mondrandprofil berücksichtigen. Wir empfehlen:
  • Xavier Jubiérs Seite
  • Fred Espenaks NASA-Seiten
  • Okkultationsplanungs-Software über die International Occultation Timing Association
• Das Wetter ist ein zentraler Faktor bei der Beobachtung einer Finsternis: Für Empfehlungen, historische Recherchen und mehr siehe eclipsophile.com