Tagundnachtgleichen und Sonnwenden
Zwei Ursachen stecken hinter Sonnwenden und Tagundnachtgleichen: Die Neigung der Erde und ihre Drehung um die Sonne.
Wie bei fast allen Planeten in unserem Sonnensystem, ist die Rotationsachse der Erde geneigt.
©NASA Johnson Space Center
Die Erde dreht sich einmal am Tag um die Erdachse, eine imaginäre Linie, die sich vom Nordpol zum Südpol durch die Erde zieht.
Die Erde umkreist außerdem unsere Sonne. Diese Umdrehung dauert ein Jahr. Stellt man sich die Laufbahn der Erde um die Sonne als flache Scheibe vor, nennt man das Ekliptik oder Orbital-Ebene.
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.
Die Neigung der Achse bleibt durch das Jahr zwar gleich, doch ihre Ausrichtung im Vergleich zur Sonne ändert sich im Jahresverlauf: Sechs Monate lang zeigt der Nordpol der Erde in Richtung der Sonne; danach zeigt er sechs Monate weg von ihr. Während der Nordpol in Richtung Sonne zeigt, erhält die Nordhalbkugel mehr Sonne – wir nennen diese Zeit Frühjahr und Sommer.
Die Ausrichtung der Pole zum Sternenhimmel jedoch ändert sich nicht: Der Nordpol zeigt immer zum Polarstern (stella polaris), der Südpol zeigt zum Südstern (polaris australis).
Die Erde umrundet die Sonne in 12 Monaten. Von März bis September bekommt die Nordhalbkugel mehr Sonnenlicht als die Südhalbkugel, zwischen September und März ist es umgekehrt.
©timeanddate.de
Die Tagundnachtgleiche
Zweimal im Jahr zeigt keiner der beiden Pole zur Sonne. Die Sonne steht dann direkt über dem Äquator. Die Länge eines Tages und einer Nacht sind dann in etwa gleich – der Moment wird daher Tagundnachtgleiche oder Equinox genannt. Der Fachbegriff kommt von lat. aequis = gleich und nox = Nacht.
Die Frühlings-Tagundnachtgleiche findet am 19., 20. oder 21. März statt, die Herbst-Tagundnachtgleiche irgendwann zwischen dem 21. und 24. September. Auf der Südhalbkugel sind die Begriffe, ebenso wie die Jahreszeiten, genau umgekehrt.
Die Sonnwende
An allen anderen Tagen steht die Sonne mittags entweder nördlich oder südlich des Äquators im Zenit. Die zwei am weitesten vom Äquator entfernten Orte, über denen die Sonne exakt im Zenit stehen kann, werden Wendekreise genannt. Diese befinden sich auf 23,5° nördlicher und südlicher Breite. Diese Grenzen sind durch die Neigung der Erdachse bestimmt.
Der nördliche Wendekreis zieht sich durch Mexiko, Nordafrika, den Nahen Osten, Indien und China. Einmal im Jahr, zwischen dem 20. und dem 22. Juni, steht die Sonne dort mittags im Zenit. Wir nennen diesen Moment Sommersonnenwende oder Juni-Sonnwende.
Der nördliche Wendekreis wird auch Wendekreis des Krebses (Tropic of Cancer) genannt, weil die Sonne in der Antike zum Zeitpunkt der Sommersonnwende das Sternzeichen Krebs durchquerte.
Der südliche Wendekreis oder Wendekreis des Steinbocks zieht sich durch Südamerika, den südlichen Teil Afrikas und Australien. Wenn die Sonne dort mittags im Zenit steht, nennen wir das Dezember-Sonnwende. Für uns auf der Nordhalbkugel ist dies die Wintersonnwende. Die Sonne steht zwischen dem 20. und 23. Dezember genau über dem südlichen Wendekreis.
Ein Schild markiert den Punkt, an dem diese Straße in Namibia den südlichen Wendekreis (Tropic of Capricorn) passiert.
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Zur Juli-Sonnwende erleben alle Orte auf der Nordhalbkugel die längsten Tage und kürzesten Nächte. Die Dezember-Sonnwende markiert bei uns die längsten Nächte und kürzesten Tage.
Frühster Sonnenaufgang oder längster Tag?
Tagundnachtgleichen und Sonnwenden auf anderen Planeten
Jeder Planet in unserem Sonnensystem ist in seiner Rotationsachse geneigt – mit Ausnahme des Merkur. Damit hat jeder Planet auch seine eigenen Tagundnachtgleichen und Sonnwenden.
Venus und Jupiter sind nur wenig geneigt, gerade einmal 2,6°(*) bzw. 3,1°. Venus umkreist die Sonne schneller als die Erde; Sonnwenden und Tagundnachtgleichen lassen sich daher auf der Venus alle paar (Erd-)Monate beobachten. Jupiter kreist weiter entfernt und damit langsamer um die Sonne, seine Sonnwenden und Tagundnachtgleichen passieren nur etwa alle drei Erdjahre.
Mars, Saturn und Neptun sind ähnlich geneigt wie die Erde, nämlich 25,2°, 26,8° und 28,3°. Zur Zeit der Tagundnachtgleiche auf dem Saturn verschwinden seine berühmten Ringe – sie stehen genau mit der Kante orthogonal zur Erde und sind nur als Strich zu erkennen.
Die Ringe des Saturn verschwinden fast in diesem Foto von 1995 (aufgenommen während einer Tagundnachtgleiche). Der dunkle Fleck ist der Saturnmond Titan.
©Erich Karkoschka (University of Arizona Lunar & Planetary Lab) and NASA
Uranus ist um 97,8° geneigt, fast im rechten Winkel. Der Planet scheint damit auf der Seite zu liegen. Zur Zeit der Sonnwenden auf Uranus steht die Sonne fast direkt über dem jeweiligen Pol des Planeten.
* Venus dreht sich in der entgegengesetzten Richtung zu den meisten anderen Planeten. Daher kann man den Winkel ihrer Achse auch als 177,4° angeben; so sieht es aus, als drehe sich der Planet auf dem Kopf.