Jupitermonde beobachten: die vier Galileischen Monde

Galileis Entdeckung

Im Januar 1610 richtete Galileo Galilei sein selbstgebautes Fernrohr auf Jupiter und bemerkte drei, wenige Nächte später vier kleine Sterne in einer Linie neben dem Planeten. Ihre Stellung änderte sich von Nacht zu Nacht: mal standen sie links, mal rechts, mal fehlte einer. Galilei schloss daraus, dass sie Jupiter umkreisen, und veröffentlichte seine Beobachtungen noch im selben Jahr im „Sidereus Nuncius“. Fast zur selben Zeit beobachtete auch Simon Marius die Monde; von ihm stammen die heute gebräuchlichen Namen, die auf eine Anregung Johannes Keplers zurückgehen.

Die Entdeckung hatte Gewicht. Sie zeigte, dass sich nicht alles um die Erde dreht, und lieferte ein Argument für das heliozentrische Weltbild. Heute heißen Io, Europa, Ganymed und Kallisto nach ihrem Entdecker die Galileischen Monde. Jupiter besitzt noch viele weitere Monde, doch die sind für Amateurinstrumente zu klein und zu lichtschwach.

Vier Monde, vier Takte

Die vier Monde unterscheiden sich in Größe, Helligkeit und Umlaufzeit:

• Io umrundet Jupiter in 1,77 Tagen. Er ist der vulkanisch aktivste Körper des Sonnensystems; seine Helligkeit liegt um 5,0 mag.
• Europa braucht 3,55 Tage. Unter ihrer Eiskruste wird ein Ozean aus flüssigem Wasser vermutet; rund 5,3 mag.
• Ganymed läuft in 7,15 Tagen um. Mit 5.268 Kilometern Durchmesser ist er der größte Mond des Sonnensystems und größer als der Planet Merkur; rund 4,6 mag.
• Kallisto benötigt 16,69 Tage und entfernt sich am weitesten von Jupiter; rund 5,7 mag.

Io, Europa und Ganymed sind durch eine Bahnresonanz verbunden: Während Ganymed einmal umläuft, schafft Europa zwei und Io vier Umläufe. Die Resonanz sorgt dafür, dass die drei nie gleichzeitig auf derselben Seite in einer Reihe stehen. Weil Io so schnell läuft, verändert sich das Bild im Teleskop schon innerhalb einer Stunde merklich. Kallisto gehört nicht zu dieser Resonanz. Ihre Bahn ist so weit, dass sie in manchen Jahren ober- oder unterhalb der Jupiterscheibe vorbeizieht, ohne bedeckt zu werden.

Mit Fernglas und Teleskop

Hell genug für das bloße Auge wären die Monde, doch Jupiters Glanz überstrahlt sie. Ein Fernglas mit 7- bis 10-facher Vergrößerung zeigt sie als feine Lichtpunkte. Stütze es auf einem Stativ, einer Mauer oder einem Autodach ab, denn schon das Zittern der Hände verwischt die Punkte. Meist siehst du zwei bis vier Monde; fehlt einer, steht er gerade vor oder hinter Jupiter oder in dessen Schatten.

Die Monde liegen stets nahezu auf einer Linie, weil ihre Bahnen fast in Jupiters Äquatorebene verlaufen und wir auf diese Ebene beinahe von der Kante blicken; Jupiters Achse ist nur um rund 3° geneigt. In größeren Teleskopen erkennst du, dass die Monde winzige Scheibchen sind, und kannst sie an Helligkeit und Farbton unterscheiden; Io wirkt leicht gelblich, Kallisto dunkler und grauer.

Am besten beobachtest du Jupiter in den Monaten um seine Opposition, die sich rund alle 13 Monate wiederholt. Dann ist er besonders hell, steht die ganze Nacht am Himmel und kulminiert um Mitternacht wahrer Ortszeit.

Im Teleskop lohnt sich auch der Blick auf den Planeten selbst. Jupiter dreht sich in knapp zehn Stunden einmal um seine Achse, schneller als jeder andere Planet. Die Wolkenbänder am Äquator rotieren dabei etwas schneller als die in höheren Breiten. Astronomen zählen die Länge deshalb in zwei Systemen: System I für die Äquatorzone, System II für die übrigen Breiten, in denen auch der Große Rote Fleck liegt. Aus der Länge des Flecks in System II ergibt sich, wann er der Erde zugewandt in der Mitte der Scheibe steht – den dafür nötigen Zentralmeridian liefert dir Apphemeride auf der Objektseite des Jupiter.

Bedeckungen, Verfinsterungen und Schattendurchgänge

Von der Erde aus kannst du vier Arten von Jupitermond-Erscheinungen beobachten. Bei einer Bedeckung verschwindet ein Mond hinter der Jupiterscheibe. Bei einer Verfinsterung tritt er in Jupiters Schatten ein und erlischt, obwohl er noch neben dem Planeten steht. Beim Durchgang zieht er vor der Jupiterscheibe vorbei und ist dort im Teleskop schwer zu erkennen. Am eindrucksvollsten ist der Schattendurchgang: Der Schatten des Mondes fällt als kleiner, scharf begrenzter schwarzer Punkt auf Jupiters Wolken und ist schon in einem kleinen Teleskop zu sehen.

Etwa alle sechs Jahre, wenn Erde und Sonne Jupiters Äquatorebene kreuzen, bedecken und verfinstern sich die Monde sogar gegenseitig.

Die Verfinsterungen des Io haben Wissenschaftsgeschichte geschrieben. 1676 bemerkte Ole Rømer, dass sie je nach Abstand zwischen Erde und Jupiter früher oder später eintraten als vorausberechnet. Er erkannte darin die endliche Lichtgeschwindigkeit: Die Lichtlaufzeit von Jupiter zur Erde ändert sich im Lauf eines Jahres um gut eine Viertelstunde.