Sonnenfinsternis 2008


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Himmelspolarisation während der Sonnenfinsternis am 1.8.2008


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Das der Taghimmel polarisiert ist, wurde schon vor etwa 100 Jahren festgestellt. Die Polarisationänderung während einer totalen Sonnenfinsternis wurde jedoch erst in den 60er und 70er Jahren ein Thema für die Wissenschaft.
Die Stärke und Verteilung der Polarisation schwankt mit den Rahmenbedingungen der Finsternis. Die Breite des Schattenkegels, der Gehalt an Aerosolen und Restbewölkung sind ein wichtige Einflußfaktoren. Auch der Sonnenstand und die Größe der Sonnenkorona haben einen Einfluß. In der Literatur finden sich Studien zu etwa ein Dutzend unterschiedlicher Sonnenfinsternisse. Die Meßwerte schwanken teilweise um mehr als 50%!
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Die Sonnenfinsternis vom 1.8.2008 sollte nach den Wetterprognosen am Rande der chinesischen Wüste Taklamakan bestens zu beobachten sein. Die Wahrscheinlichkeit für einen wolkenfreien Himmel sollte dort 70% betragen. Das Städtchen Yiwu, an der Grenze zwischen China und der Mongolei, war daher Ziel vieler Eclipse-Jäger.
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Leider war der Himmel entgegen den Prognosen mit einigen Stör-Wolken versehen. Die Messungen wurde wegen der gut verteilten Lücken jedoch nur unwesentlich beeinträchtigt.

Geometrisch waren dort die Bedingungen für Polarisationsexperimente besonders günstig. Die Sonne sollte während der Totalität nur etwa 20 Grad Höhe erreichen. Vor und nach der Finsternis sollte daher in Zenitnähe die Polarisation fast maximal sein. Während der Finsternis sollten sich die Verhältnisse komplett umkehren und im Zenit die Werte dramatisch zurück gehen.
Für die Messung wurde eine einfache Digitalkamera mit Weitwinkelvorsatz verwendet. Die Fotos waren extrem unterbelichtet und die Meßwerte lagen nur marginal über der Rauschschwelle. Erst durch eine heftige Bildbearbeitung war noch etwas zu retten. Dadurch das mit einem starken Weichzeichner die Werte mehrere Pixelfelder gemittelt wurden, ließ sich das Signal-zu-Rauschverhältnis soweit verbessern, dass einige qualitative Aussagen gemacht werden können.
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4 Bilder mit gedrehten Polfilter während und vor der Totalität

Wie nach den Modellen zu erwarten war, sank der Polarisationsgrad in Zenitnähe drastisch herab. Die theoretisch vorhandene Restpolarisation des Koronastreulichts lag unterhalb der Meßgenauigkeit.

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Die Umkehrung der Polarisations-Verhältnisse ist gut zu erkennen


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Auf diesem Bild ist der Zenit als Region mit der stärksten Polarisationsänderung markiert

Das vom Horizont kommende Restlicht ist in seiner bevorzugten Schwingungsebene 90 Grad gegen die Sonnenrichtung orientiert. Da die Kamera nur ein Gesichtsfeld von 130 Grad besitzt, wurde sie etwas Richtung Nordwesthorizont gekippt. Daher ist die Polarisation auf den Bildern nicht rotationssymetrisch und der Zenit außermittig versetzt. Der untere Gesichtsfeldrand liegt etwa 10 Grad über dem Westhorizont. Wegen der Unterbelichtung der Bilder ist die Auswertequalität noch nicht zufriedenstellend. Zum Glück gibt es im nächsten Jahr eine Chance die Messungen zu wiederholen. Am 22.07.2009 wird er Schattenpfad des Mondes erneut China überstreichen. Die gut erreichbare Wirschaftmetropole Schanghai wird dabei am Vormittag für etwa 5 min verfinstert werden.


Literturtipps:

1) A. Wilkie: An Analytical Model for Skylight Polarisation http://www.cg.tuwien.ac.at/research/publications/2004/Wilkie-2004-AMS/Wilkie-2004-AMS-.pdf

2) Können, G. P.: Skylight polarization during a total solar eclipse: a quantitative model. http://www.guntherkonnen.com/downloads/1987_eclipsesky_JOSAA.pdf

3) M. Vollmer: über die Farben der Sonne und des Himmels: Rayleigh- und Miestreuung in der Atmosphäre Physikalische Ingenieurwissenschaften, Fachhochschule Brandenburg http://www.didaktik.physik.uni-essen.de/heraeus_2005/DVD/Vollmer/Streuung_cd_rom.pdf

4) C. Emde: Simulation of solar radiation during a total eclipse: a challenge ... http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/29/62/13/PDF/acp-7-2259-2007.pdf

5) Glenn E. Shaw: Sky Brightness and Polarization During the 1973 African Eclipse

4) I. Pomozi: Fine structure of the celestial polarization pattern and its temporal change during the total solar eclipse of 11 August 1999 http://eos.wdcb.ru/transl/izva/9404/pap07.ps


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