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Die Zeitgleichung

Die Sonne bewegt sich nicht ganz gleichmäßig über den Himmel, ihre Geschwindigkeit unterliegt jahreszeitlichen Schwankungen. Die Zeitgleichung zeigt diese Schwankungen – und erklärt so, warum der späteste Sonnenaufgang nicht zur Wintersonnenwende stattfindet.

Winter-Sonne scheint zwischen den Zweigen eines Baumes hindurch.

Der späteste Sonnenaufgang des Jahres ist nicht am kürzesten Tag.

©iStockphoto.com/buxtree

Die Zeitgleichung drückt die Differenz zwischen der wahren Sonnenzeit und der mittleren Sonnenzeit aus.

Wahre vs. mittlere Sonnenzeit

Es gibt zwei Arten von Sonnenzeit:

  • Die wahre Sonnenzeit orientiert sich an der tatsächlichen Länge eines Sonnentages – also der Zeit von einem Sonnenhöchststand (wahrer Mittag) zum nächsten. Da die Länge dieser Zeitspanne jahreszeitlichen Schwankungen unterliegt, ist die wahre Sonnenzeit nicht ganz konstant. Je nach Jahreszeit vergeht sie etwas schneller oder etwas langsamer.
  • Die mittlere Sonnenzeit ignoriert diese natürlichen Schwankungen und richtet sich nach der Länge eines durchschnittlichen Sonnentages. Dieser Zeitstandard ist also konstant.

Die Schwankungen der wahren Sonnenzeit entstehen, weil sich die Erde auf einer elliptischen Umlaufbahn um die Sonne befindet und ihre Achse im Vergleich zu ihrem Orbit geneigt ist. So bewegt sich, von der Erde aus gesehen, die Sonne mal etwas schneller, mal etwas langsamer über den Himmel.

Zeitgleichung beschreibt Abweichung

Illustration
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Die Kurve zeigt die wahre Sonnenzeit, die über das Jahr von der mittleren Sonnenzeit abweicht. Ist die Kurve im Plus (wie im November), so ist die wahre der mittleren Sonnenzeit voraus.

Je nach Jahreszeit entsteht so zwischen der wahren und der mittleren Sonnenzeit eine gewisse Abweichung.

Wie die Grafik zeigt, ist Anfang November die Diskrepanz am größten: Dann erreicht die Sonne etwa 16 Minuten “zu früh” ihren Höchststand (siehe Grafik). Sonnenuhren verkünden also um 11:44 Uhr mittlerer Sonnenzeit schon den Mittag. Anders herum verhält es sich etwa im Februar. Dann gehen Sonnenuhren etwa 14 Minuten nach und zeigen um 12:14 Uhr erst auf die 12.

Unter Berücksichtigung dieser Schwankungen kann man so die Ungenauigkeit von Sonnenuhren ausgleichen – deswegen der Name: Zeitgleichung.

Spätester Sonnenaufgang ≠ Wintersonnenwende

Die Schwankungen des Sonnenlaufs haben mitunter kuriose Folgen. So fällt weder der späteste Sonnenaufgang noch der früheste Sonnenuntergang auf den kürzesten Tag des Jahres, die Wintersonnenwende.

Beispiel Berlin: Hier findet im Jahr 2022 der früheste Sonnenuntergang am 12. und 13. Dezember statt, der späteste Sonnenaufgang am 30. Dezember. Die Wintersonnenwende ist jedoch am 21. Dezember.

Derselbe Effekt ist während der Sonnenwende im Juni auf der Südhalbkugel zu beobachten, wie die folgende Übersicht zeigt:

Vergleich: Berlin und Sydney 2022

StadtWintersonnenwendeSpätester SonnenaufgangFrühester SonnenuntergangLink
Berlin21. Dez. 202230. Dez. 2022
8:17 Uhr MEZ
12. / 13. Dez. 2022
15:52 Uhr MEZ
Sonnenzeiten im Dez. in Berlin
Sydney21. Juni 202230. Juni / 1. Juli 2022
07:01 Uhr AEDT
12. Juni 2022
16:52 Uhr AEDT
Sonnenzeiten im Juni in Sydney

Dezember: Sonnenzeit wird immer langsamer

Der Grund für diese Abweichung: In der zweiten Dezemberhälfte ist die wahre Sonnenzeit der mittleren Sonnenzeit ein paar Minuten voraus. Dies ist auch während der Wintersonnenwende noch der Fall. Der Knackpunkt: Der Zeitvorsprung nimmt in dieser Jahreszeit rapide ab. Gegen Ende Dezember fällt die wahre Sonnenzeit dann sogar einige Minuten hinter die mittlere Sonnenzeit.

Die Zeitpunkte des Sonnenaufgangs und -untergangs werden entsprechend verzerrt.

  • Der früheste Sonnenuntergang findet ein paar Tage zu früh statt, da der Zeitvorsprung der wahren Sonnenzeit Mitte Dezember größer ist als zur Sonnenwende.
  • Der späteste Sonnenaufgang findet nach der Sonnenwende statt, weil sich dieser Trend auch nach dem kürzesten Tag des Jahres fortsetzt.

Themen: Jahreszeiten, Sonne, Zeitmessung, Zeitzonen, Erde, Astronomie