Obliquität: Die Neigung der Erdachse
Die Erdachse ist geneigt – aber im Vergleich zu was eigentlich? Wie groß ist der Neigungswinkel? Und was haben Jahreszeiten und Eiszeiten damit zu tun?
Die Erdachse im Vergleich zur Ekliptik.
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Die Erdachse
Die Erde dreht sich wie ein Kreisel durch den Weltraum. Die Rotationsachse dieser Kreiselbewegung wird als Erdachse bezeichnet (siehe rote Linie im Bild).
Diese imaginäre gerade Linie verläuft durch den Massenmittelpunkt der Erde. Der geographische Nordpol und Südpol sind definiert als die beiden Orte, an denen die Erdachse durch die Erdoberfläche tritt.
Hat die Erde im Vergleich zur Sonne eine volle Umdrehung um ihre Achse absolviert, ist ein Tag vergangen. Dieser Vorgang dauert ungefähr 24 Stunden.
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Die Ekliptik und die Neigung der Erdachse
Gleichzeitig reist unser Planet um die Sonne. Ein Sonnenjahr ist die Zeitspanne, in der die Erde die Sonne einmal komplett umkreist. Stellt man sich den Bereich innerhalb der Umlaufbahn als flache Scheibe vor, ergibt sich daraus die Ekliptikebene.
Nun steht die Erdachse nicht im rechten Winkel zur Ekliptikebene, sondern sie ist im Vergleich zum rechten Winkel momentan um etwa 23,4° geneigt. Dieses Phänomen wird auch als Schiefe der Ekliptik, Obliquität und Erdneigung bezeichnet.
Durch diese Neigung ändert sich die Sonnenposition im Jahresverlauf – und daraus ergeben sich die Jahreszeiten.
Wann beginnen die Jahreszeiten?
Neigungswinkel ändert sich
Wie ein Kreisel, der nicht ganz rund läuft, eiert die Erde bei ihrer täglichen Umdrehung ein wenig. Das bedeutet, dass auch die Erdachse nicht ganz stabil ist, und ihr Winkel im Vergleich zur Ekliptikebene ändert sich dadurch ständig. Im Moment verkleinert sich die Erdneigung fortschreitend.
Nutation
Dieses Eiern besteht tatsächlich aus mehreren immer wiederkehrenden Taumelbewegungen. Die Nutation ist eine tägliche, vergleichsweise kleine Erschütterung der Achse, die an das Zittern eines auslaufenden Kreisels erinnert. Durch diese Polschwankung verlagern sich Nord- und Südpol kurzfristig um wenige Meter.
Präzession
Gleichzeitig durchläuft der Erdkreisel viel größere und langfristigere Schwankungen, die als Präzession bezeichnet werden und für die Entstehung der Eiszeiten mitverantwortlich sind. Die Erdachse ändert ihre Ausrichtung zur Ekliptik dabei in kreisförmigen Bewegungen, die knapp 26 000 Jahre in Anspruch nehmen.
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Neigung der Erdachse heute
Heute, am 27. April 2024, um 12 Uhr mittags betrug die mittlere Ekliptikschiefe der Erde (Nutation berücksichtigt) 23,43612° bzw. 23°26'10.0".
Die Erdachse ist heute um etwa 0,00001° bzw. 0.04" weniger geneigt als vor 30 Tagen.
Die Polarkreise sind den Polen aktuell 1,2 m (4 ft) näher als vor 30 Tagen, die Wendekreise sind entsprechend in Richtung Äquator gerückt.
Erdneigung beeinflusst Polarkreise und Wendekreise
Durch die Schwankungen des Neigungswinkels befinden sich auch die Polarkreise und Wendekreise in ständiger Bewegung.
Ein Beispiel: Die Polarkreise begrenzen die Regionen, in denen zur Sommersonnenwende die Mitternachtssonne scheint. Verändert sich nun die Ausrichtung der Erdachse, sodass sich zum Beispiel der Nordpol weiter zur Sonne hin neigt, vergrößert sich auch der Einzugsbereich der Mitternachtssonne in der Arktis – und damit auch der nördliche Polarkreis.