Die Karte des Nachthimmels in der Antarktis: Südliche zirkumpolare Sternbilder und Polphänomene

Warum ist der antarktische Himmel einzigartig auf der Welt?

Die Antarktis bietet absolut einzigartige Bedingungen für astronomische Beobachtungen. Zwischen 66° S und 90° S gelegen, erlebt der Kontinent extreme Phänomene: die Mitternachtssonne im antarktischen Sommer (durchgehender Tag für mehrere Monate) und die Polarnacht im Winter (durchgehende Dunkelheit). Während der Polarnacht, die am Südpol sechs Monate und am Polarkreis einige Wochen dauert, erreicht die Astronomie ihren Höhepunkt.

Die Erdrotation lässt das Himmelsgewölbe in 23 Stunden und 56 Minuten von Ost nach West rotieren (ein Siderischer Tag (dauer der Erdrotation in Bezug auf die Fixsterne, etwas kürzer als der 24-Stunden-Sonnentag)). In der Antarktis ist diese Bewegung besonders sichtbar: Die Sterne drehen sich um den Zenit, ohne für Beobachter am Südpol auf- oder unterzugehen.

Von der Antarktis aus sind alle sichtbaren Sterne zirkumpolar: Kein Stern geht auf oder unter. Der Himmel dreht sich um den Südliche Himmelspol (punkt am Himmel, der genau auf der südlichen Rotationsachse der Erde liegt, im Zenit des geografischen Südpols), der sich im Zenit für einen Beobachter befindet, der sich genau am geografischen Südpol befindet. Je weiter man sich vom Pol entfernt, desto tiefer sinkt der Südliche Himmelspol zum Horizont, bleibt aber immer sichtbar, im Gegensatz zur Nordhalbkugel, wo der Polarstern fest, aber in gemäßigteren Breiten niedrig steht.

Besonderheiten des antarktischen Himmels: Polarnacht und Mitternachtssonne

Die Antarktis kennt zwei radikal verschiedene astronomische Jahreszeiten:

Die Polarnacht (antarktischer Winter: April bis September)

Dies ist die beste Beobachtungszeit. Die Sonne bleibt unter dem Horizont für:

• 6 Monate am Südpol (ein Sonnenaufgang und -untergang pro Jahr)
• Mehrere Wochen bis wenige Monate je nach Breitengrad für Stationen am Rand des Kontinents (Dumont-d’Urville-Station, McMurdo, etc.)

Während dieser Zeit profitiert der Beobachter von durchgehender Dunkelheit mit außergewöhnlichen Beobachtungsbedingungen. Die südlichen Sternbilder sind 24 Stunden am Tag sichtbar und drehen sich langsam um den Südlichen Himmelspol. Dies ist auch die Saison der Südlichter, ein spektakuläres Lichtphänomen, das durch die Wechselwirkung des Sonnenwinds mit der Erdmagnetosphäre verursacht wird.

Die Mitternachtssonne (antarktischer Sommer: Oktober bis März)

Während des antarktischen Sommers geht die Sonne nicht unter:

• 6 Monate durchgehendes Licht am Südpol
• Mehrere Wochen für Küstenstationen

Keine astronomischen Beobachtungen sind in dieser Zeit möglich, außer der Sonne selbst.

Richtungen finden: Der Südliche Himmelspol im Zenit

In der Antarktis ist die Orientierung besonders, weil der Südliche Himmelspol je nach Breitengrad eine einzigartige Position einnimmt.

Am geografischen Südpol (90° S): Der Südliche Himmelspol befindet sich genau im Zenit (senkrecht über dem Beobachter). Alle Sterne drehen sich um diesen Punkt, ohne auf- oder unterzugehen.

Auf dem antarktischen Plateau (80° S - 90° S): Der Südliche Himmelspol befindet sich in einer Höhe, die dem Breitengrad entspricht. Zum Beispiel erreicht er in Dome C (75° S) 75° über dem südlichen Horizont. Die Sterne drehen sich um diesen Punkt, und einige Sternbilder in Polnähe sind immer sichtbar (zirkumpolar).

An der antarktischen Küste (66° S - 70° S): Der Südliche Himmelspol ist niedriger, zwischen 66° und 70° über dem Horizont. Einige zirkumpolare Sternbilder, die weiter vom Pol entfernt sind, können auf- und untergehen.

Im Gegensatz zur Nordhalbkugel gibt es keinen hellen Polarstern, der den Pol markiert. Man verwendet das Kreuz des Südens (Crux) und die Zeigersterne (Alpha und Beta Centauri), um den Südlichen Himmelspol zu lokalisieren. Die Methode besteht darin, die große Achse des Kreuzes des Südens (von Acrux zu Gacrux) 4,5-mal ihre Länge zu verlängern, um den Pol zu erreichen.

Südliche zirkumpolare Sternbilder: Ein Himmel, der nie untergeht

Für einen Beobachter am Südpol (90° S) sind alle Sternbilder der Südhalbkugel zirkumpolar. Für einen Beobachter in Dome C (75° S) sind alle Sternbilder südlich von -15° Deklination zirkumpolar.

Hier sind die bemerkenswertesten Sternbilder, die von den meisten Teilen der Antarktis aus immer sichtbar sind:

• Das Kreuz des Südens (Crux): das berühmteste der südlichen Sternbilder, bestehend aus vier hellen Sternen in Kreuzform. Es ist der grundlegende Bezugspunkt, um den südlichen Himmelspol zu finden.
• Der Zentaur (Centaurus): enthält Alpha Centauri (Rigil Kentaurus), das dem Sonnensystem am nächsten gelegene Sternsystem (4,37 Lichtjahre), und Hadar (Beta Centauri). Es beherbergt auch den Kugelsternhaufen Omega Centauri (NGC 5139), den größten und hellsten der Milchstraße.
• Der Kiel (Carina): beherbergt Canopus, den zweithellsten Stern am Himmel, sowie den immensen Carinanebel (NGC 3372), der mit bloßem Auge als milchiger Fleck sichtbar ist.
• Die Fliege (Musca): ein kleines, kompaktes Sternbild zwischen dem Kreuz des Südens und dem Zentaur.
• Das Südliche Dreieck (Triangulum Australe): bildet ein kleines, gut sichtbares gleichseitiges Dreieck.
• Der Altar (Ara): ein Sternbild in der Nähe des Skorpions, das bemerkenswerte offene Sternhaufen enthält.
• Der Zirkel (Circinus), der Wolf (Lupus), das Lineal (Norma), die Südliche Krone (Corona Australis), das Teleskop (Telescopium), der Pfau (Pavo), der Indianer (Indus), der Kranich (Grus), der Phönix (Phoenix), der Tukan (Tucana), die Männliche Wasserschlange (Hydrus), der Goldfisch (Dorado), der Tisch (Mensa), das Oktant (Octans), all diese Sternbilder, die Beobachtern in gemäßigteren Breiten oft wenig bekannt sind, sind Wunder des südlichen Himmels.

Die Magellanschen Wolken: Die galaktischen Juwelen der Antarktis

Eines der bemerkenswertesten Schauspiele am antarktischen Himmel ist das Vorhandensein der Magellanschen Wolken (zwei Zwerggalaxien, die die Milchstraße umkreisen und von der Südhalbkugel aus mit bloßem Auge sichtbar sind). Diese beiden irregulären Galaxien, die Große Magellansche Wolke (LMC) und die Kleine Magellansche Wolke (SMC), sind mit bloßem Auge als zwei deutliche weißliche Flecken am Südhimmel sichtbar. In der Antarktis, wo es keine Lichtverschmutzung gibt und die Atmosphäre außergewöhnlich rein ist, erscheinen sie in voller Pracht.

Die Große Wolke, die sich im Sternbild Dorado befindet, ist besonders hell und ausgedehnt und bedeckt eine Fläche, die mehreren Vollmonden entspricht. Sie beherbergt den Tarantelnebel (NGC 2070), eine der aktivsten Sternentstehungsregionen in der Lokalen Gruppe, die mit bloßem Auge als kleiner heller Fleck in der Großen Wolke sichtbar ist. Die Kleine Wolke im Tukan ist kleiner, aber ebenso offensichtlich.

Südlichter: Das Lichtschauspiel der Antarktis

Eines der spektakulärsten Phänomene am antarktischen Himmel sind die Südlichter (lichtphänomen, das durch die Wechselwirkung des Sonnenwinds mit der Erdmagnetosphäre verursacht wird und in den Polargebieten sichtbar ist) (Aurora Australis), auch Aurora Australis genannt. Im Gegensatz zu den Nordlichtern (Aurora Borealis) der Nordhalbkugel sind die Südlichter weniger bekannt, da sie in einer praktisch unbewohnten Region auftreten.

Merkmale:

• Sie treten auf, wenn geladene Teilchen des Sonnenwinds vom Erdmagnetfeld eingefangen werden und mit Atomen der hohen Atmosphäre (hauptsächlich Sauerstoff und Stickstoff) kollidieren.
• Die vorherrschende Farbe ist grün (Sauerstoff in 100-150 km Höhe), aber auch rot (Sauerstoff in großer Höhe), violett und blau (Stickstoff) werden beobachtet.
• Ihre Form variiert: Schleier, Bögen, Kronen, Strahlen und manchmal spektakuläre Lichtsäulen.
• Sie sind hauptsächlich während der Polarnacht von März bis September sichtbar, mit einem Aktivitätsmaximum um die Tagundnachtgleichen.

Beste Beobachtungsorte:

• Dumont-d’Urville-Station (Adélieland): auf 66° S gelegen, bietet sie einen guten Kompromiss zwischen Zugänglichkeit und Sichtbarkeit der Südlichter.
• McMurdo-Station (Ross-Insel): die größte antarktische Station mit regelmäßigen Beobachtungen.
• Amundsen-Scott-Station (Südpol): Die Südlichter sind hier sichtbar, aber oft weniger intensiv als in niedrigeren Breiten (der Südpol liegt in der Auroralzone).
• Casey-Station und Davis-Station (Australien): liegen in der optimalen Auroralzone.

Für die Überwinterer ist das Erscheinen der ersten Südlichter nach Wochen der totalen Dunkelheit ein Moment der Faszination, der oft als eines der schönsten Naturschauspiele beschrieben wird.

Einzigartige atmosphärische Phänomene der Antarktis

Die Antarktis ist Schauplatz seltener atmosphärischer Optikphänomene, begünstigt durch die extreme Trockenheit der Luft und sehr niedrige Temperaturen:

• Halos und Nebensonnen: Lichtkreise, falsche Sonnen und Lichtsäulen, verursacht durch die Brechung des Lichts an Eiskristallen in der Atmosphäre. Sehr häufig im antarktischen Sommer (Mitternachtssonne).
• Zirkumzenitalbögen: farbenfrohe Bögen, manchmal „Himmelslächeln“ genannt.
• Lichtsäulen: vertikale Lichtstrahlen, die sich über der Sonne oder dem Mond erheben.
• Leuchtende Nachtwolken: sehr hohe Wolken (80-85 km), die von der Sonne beleuchtet werden, wenn sie unter dem Horizont steht, sichtbar im antarktischen Sommer in subpolaren Regionen.
• Das „Diamantstaub“-Phänomen: in der Luft schwebende Eiskristalle, die wie tausende Diamanten im Licht der Sonne oder des Mondes funkeln.

Astronomische Jahreszeiten in der Antarktis

Im Gegensatz zu anderen Regionen der Welt sind die astronomischen Jahreszeiten in der Antarktis durch den Wechsel zwischen Polarnacht und Polartag geprägt. Drei verschiedene Perioden können für die Beobachtung unterschieden werden:

Astronomischer Winter (April bis September): Die Polarnacht

Dies ist die beste Beobachtungszeit. Die Sonne bleibt unter dem Horizont und die Sterne sind 24 Stunden am Tag sichtbar. Die Sternbilder des Südhimmels drehen sich um den Zenit (am Südpol) oder den Südlichen Himmelspol (in niedrigeren Breiten).

Bevorzugte Beobachtung:

• Juni-Juli: Die Milchstraße durchquert den gesamten Himmel, das galaktische Zentrum (Schütze) erreicht seinen höchsten Punkt. Optimale Beobachtung der Magellanschen Wolken, des Carinanebels, von Omega Centauri.
• August-September: Auftreten der ersten Südlichter. Die Sternbilder des südlichen Winters (Skorpion, Schütze, Zentaur) sind gut platziert.
• Die Temperaturen sinken auf -60°C bis -80°C auf dem antarktischen Plateau, was Außenbeobachtungen ohne spezielle Ausrüstung extrem schwierig macht.

Astronomischer Frühling und Herbst (September-Oktober und März-April): Übergangszeiten

Dies sind die Zeiten, in denen die Sonne nahe am Horizont steht, mit Tagen und Nächten variabler Länge je nach Breitengrad. Dies ist auch die Zeit, in der die Auroralaktivität am intensivsten ist (Maximum um die Tagundnachtgleichen). Die Beobachtungsbedingungen sind oft ausgezeichnet, mit etwas milderen Temperaturen als im tiefen Winter.

Astronomischer Sommer (Oktober bis März): Die Mitternachtssonne

Keine astronomischen Beobachtungen sind in dieser Zeit möglich, außer der Sonne selbst und tageszeitlichen atmosphärischen Phänomenen (Halos, Nebensonnen, Zirkumzenitalbögen).

Was man mit bloßem Auge in der Antarktis sehen kann

Die Antarktis bietet unübertroffene Bedingungen für Beobachtungen mit bloßem Auge: absolute Abwesenheit von Lichtverschmutzung, außergewöhnlich reine Atmosphäre und Polarnächte von mehreren Monaten. Himmelsobjekte erscheinen mit einer Klarheit und Schärfe, die in anderen Breitengraden unmöglich zu erreichen ist.

Professionelle Astronomie in der Antarktis

Die Antarktis beherbergt mehrere weltberühmte astronomische Observatorien, die von den einzigartigen Bedingungen des Kontinents profitieren:

Dome C (Concordia) — 75° S, 123° O

Französisch-italienische Station auf dem antarktischen Plateau in 3.233 m Höhe. Dome C ist einer der besten astronomischen Standorte der Welt:

• Astronomisches Seeing: eines der besten der Welt (0,3 bis 0,5 Bogensekunden im Infrarot)
• Geringe atmosphärische Emission: aufgrund der extremen Trockenheit und niedrigen Temperaturen
• Atmosphärische Stabilität: reduzierte Turbulenz, fast weltraumähnliche Beobachtungen
• Polarnacht: bis zu 4 Monate durchgehende Beobachtung

Installierte Instrumente: ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets), IRAIT (International Robotic Antarctic Infrared Telescope), SPIDER (Submillimeter Polarimeter for Ice Dust and Echo Radiation) und mehrere Instrumente zur Erforschung des tiefen Himmels.

Dome A — 80° S, 77° O

Der höchste Punkt des antarktischen Plateaus (4.093 m), betrieben von China. Dome A gilt als der beste astronomische Standort der Welt für Infrarot- und Submillimeterbeobachtungen, mit einer noch stabileren Atmosphäre als Dome C. Das AST3-Teleskop (Antarctic Survey Telescope) ist hier für die Suche nach Supernovae und Exoplaneten installiert.

Südpol (Amundsen-Scott) — 90° S

Die amerikanische Station am Südpol beherbergt mehrere astronomische Instrumente:

• Das 10-m-South-Pole-Teleskop (SPT): Beobachtung der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung
• IceCube: Neutrinodetektor, der im Eis vergraben ist und die energiereichsten kosmischen Teilchen beobachtet
• BICEP/Keck Array: Teleskope zur Untersuchung der Polarisation der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung

Andere Standorte

Kleinere Instrumente sind in anderen antarktischen Stationen installiert, insbesondere in der Davis-Station (Australien), Mawson, Casey und Syowa (Japan), hauptsächlich für die Erforschung der Atmosphäre, der Aurora und der kosmischen Strahlung.

Herausforderungen der Beobachtung in der Antarktis

Die Beobachtung des Himmels von der Antarktis aus stellt einzigartige Herausforderungen dar:

• Extreme Temperaturen: bis zu -80°C auf dem antarktischen Plateau. Die Instrumente müssen speziell für diese Bedingungen ausgelegt sein, und Außenbeobachtungen sind für das Personal auf wenige Minuten begrenzt.
• Isolation und Logistik: Die Stationen sind im Winter isoliert (keine Flüge von März bis Oktober). Die Ausrüstung muss während des antarktischen Sommers transportiert werden.
• Menschliche Anpassung: Das Überwinterungspersonal muss sich an die durchgehende Dunkelheit, Isolation und extremen Bedingungen anpassen. Strenge Protokolle gelten für Ausflüge ins Freie.
• Reif und Eis: Kondensation und Reif können die Instrumente blockieren. Heiz- und Schutzsysteme sind erforderlich.
• Mangel an flüssigem Wasser: Wasser muss durch Schmelzen von Eis gewonnen werden, was eine logistische Herausforderung darstellt.

Planeten in der Antarktis

Während der Polarnacht sind die Planeten je nach ihrer Position zur Sonne sichtbar. Die äußeren Planeten (Jupiter, Saturn) können mehrere Monate hintereinander beobachtet werden. Venus und Merkur, die der Sonne näher sind, sind nur während der Übergangszeiten (antarktischer Frühling und Herbst) sichtbar.

Eine Opposition (astronomisches Phänomen, bei dem ein äußerer Planet der Sonne gegenübersteht) ist in der Antarktis besonders günstig, da der Planet während der gesamten Polarnacht beobachtet werden kann. Die folgende Tabelle zeigt die nächsten von der Antarktis aus sichtbaren Oppositionen.

Tipps für die Beobachtung in der Antarktis

Für diejenigen, die das Glück haben, in der Antarktis zu bleiben, hier einige praktische Tipps:

• Schutzausrüstung: Extremkältekleidung (mehrere Schichten), Schutzbrille gegen Blendung (im Sommer), Maske und Gesichtsschutz gegen Kälte und Wind.
• Beobachtungsausrüstung: Teleskope müssen für extreme Kälte ausgelegt sein. Die Beobachtung mit bloßem Auge ist oft am praktischsten, mit speziellen Ferngläsern für niedrige Temperaturen.
• Planung: Nachtausflüge sind in antarktischen Stationen streng geregelt. Sicherheitsprotokolle und genehmigte Zeitpläne müssen eingehalten werden.
• Akklimatisierung: Die Anpassung an durchgehende Dunkelheit und extreme Temperaturen erfordert mehrere Wochen.
• Dokumentation: Beobachtungen, Daten und Wetterbedingungen zu notieren, ist für Wissenschaftler essenziell.
• Fotografie: Astronomische Fotografie in der Antarktis ist möglich, erfordert jedoch robuste Ausrüstung und Batterien, die bei sehr niedrigen Temperaturen funktionieren.

Für Amateurastronomen bleibt die Antarktis ein unzugänglicher Traum. Aber die Bilder und wissenschaftlichen Daten, die von den antarktischen Stationen übertragen werden, ermöglichen es allen, die Magie dieses einzigartigen Himmels zu teilen. In der Antarktis ist der Himmel Nacht für Nacht, sechs Monate lang, nicht nur eine ferne Kuppel, sondern ein Ozean aus Licht, in dem die ganze Menschheit badet.

FAQ: Alles Wissenswerte zur Himmelsnavigation in der Antarktis