Warum geht die Sonne nach der Wintersonnwende weiter später auf?
Wir haben beobachtet, dass die Sonne mach dem 21. Dezember für ca. 11 Tage weiter immer später aufgeht. Dann geht sie früher auf und nach weiteren 11 Tagen hat sie wieder die Aufgangszeit erreicht, die sie am 21. Dezember hatte. Warum ist das so? Müsste sie nicht ab dem 21. Dezember wieder früher aufgehen?
6 Antworten
Hallo Lonski,
der Astrophysiker Florian Freistetter hat erst vor ein paar Wochen einen schönen Blogartikel dazu geschrieben. Dort ist es eigentlich toll erklärt. Das wäre hier:
http://scienceblogs.de/alpha-cephei/2019/01/01/der-spaeteste-sonnenaufgang-ungefaehr-jetzt/
Und etwas wissenschaftlicher geschrieben findest Du es hier erklärt
https://www.waa.at/hotspots/zeitgleichung/wintersonne.html
Kurz gesagt liegt es an der Zeitgleichung. Die Zeitgleichung ist der Unterschied zwischen wahrer und mittlerer Sonne.
Die wahre Sonne ist die, die wirklich am Himmel zu sehen ist. Wegen 2 verschiedener, sich überlagernder Effekte, läuft die aber ungleichmäßig schnell über den Himmel. Einerseits ist das die elliptische Form der Erdbahn. In Sonnennähe bewegt sich die Erde pro Tag weiter auf ihrer Bahn voran als in Sonnenferne. Die unterschiedliche Bahngeschwindigkeit der Erde bewirkt deshalb eine ganzjährige Schwankung der Bewegung der Sonne am Himmel. Zweitens ist Erdachse gegen die Bahn, in der die Erde die Sonne umläuft, geneigt... und das sorgt für Projektionseffekte, die dem ersten Effekt eine halbjährige Schwankung überlagern.
Für eine Zeitrechnung ist das doof. Man möchte ganzjährig dieselbe Tageslänge haben. Unser 24-Stunden-Tag orientiert sich deshalb an einer fiktiven, "gemittelten" Sonne, die die eben beschriebenen Effekte ausbügelt.
Weil es diese Effekte aber gibt, geht eben eine Sonnenuhr gegenüber einer Armbanduhr mal vor, mal nach... je nachdem, ob die wahre Sonne der mittleren Sonne gerade voraus eilt oder ihr hinterherhinkt.
Und diesen Unterschied zwischen der wahren und mittleren Sonne beschreibt die Zeitgleichung. So schaut das aus:
https://de.wikipedia.org/wiki/Zeitgleichung#/media/File:Zeitgleichung_mit_Datumsangaben.jpg
Wieso ist das jetzt für Deine Frage wichtig?
Wenn Du die Kurve anschaust, siehst Du, dass wir im Moment an einem sehr steilen Abschnitt der Kurve sind... das heißt, dass sich der Unterschied zwischen mittlerer und wahrer Sonne momentan von Tag zu Tag stark verändert. Und ganz genau das verursacht den Effekt aus Deiner Frage:
Schauen wir genau auf die aktuelle Veränderung der Sonnenauf- und untergangszeiten:
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Wintersonnenwende_WSW.svg
Und in dieser Grafik sieht man es eigentlich sehr deutlich:
Die asymetrischen Effekte der Zeitgleichung verschieben Sonnenauf- und untergänge so, dass sie sich nicht mehr symmetrisch um die Sonnenwende verändern. Während der Sonnenuntergang schon vor dem kürzesten Tag im Minimum ist, laufen wir bei den Sonnenaufgängen noch bis Anfang Januar auf das Maximum zu... und in der Summe beider Effekte liegt der kürzeste Tag da dazwischen. Deswegen ist der späteste Sonnenaufgang nicht dasselbe wie der kürzeste Tag.
Wiki (https://de.wikipedia.org/wiki/Zeitgleichung#Sonnenauf-_und_-untergang_zur_Zeit_der_Sonnenwenden ) scheibt als Erklärung zum Bild (WOZ = Wahre Ortszeit, MOZ = mittlere Ortszeit):
Dass der Sonnenuntergang schon mehrere Tage vor der Wintersonnenwende wieder später am Abend und der Sonnenaufgang erst mehrere Tage danach wieder früher am Morgen stattfindet, ist eine Folge der Zeitgleichung. In WOZ angegeben sind die Grenzen zwischen Nacht und Tag und zwischen Tag und Nacht zwar zueinander über die Datumsachse symmetrisch, nicht aber in MOZ. Nach der Korrektur der WOZ mittels Zeitgleichung zur MOZ ist der Tageskorridor (siehe nebenstehende Abbildung) verzerrt. Die Wendepunkte seiner Grenzlinien haben sich auf ein früheres Datum (Sonnenuntergang) beziehungsweise auf ein späteres Datum (Sonnenaufgang) verschoben.
Auf das Datum für den kürzesten lichten Tag im Jahr (Wintersonnenwende) hat das keinen merklichen Einfluss. Es bleibt etwa beim 22. Dezember (1-Tages-Variation infolge Schaltjahrzyklus).
Bei der Sommersonnenwende besteht der gleiche Effekt. Er ist weniger ausgeprägt als im Winter, weil die Steigung der Zeitgleichung als Funktion des Datums nur etwa ein Drittel so groß ist.
Ich hoffe, das hilft ein bissi...
Grüße
Hammer Antwort! Endlich haben wir es verstanden. Plötzlich ergibt alles einen Sinn... tausend Dank! 😊😊😊
Die Rotation der Erde ist nahezu konstant. Für eine vollständige Rotation von 360° (das ist ein siderischer Tag) benötigt die Erde ziemlich genau 23 h 56 min 4,10 s. Die Schwankungen dieser Rotationsgeschwindigkeit bewegen sich im Bereich von wenigen Milisekunden, spielen also für das beobachtete Phänomen keine Rolle.
Nun wird aber die Zeit des Tageswechsels, als 00.00 Uhr nicht nach der Erdrotation angegeben, sondern es wird dabei auch die Weiterbewegung der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne berücksichtigt, sodass sie jeden Tag am Mittag um 12.00 Uhr immer an derselben Stelle steht. Die "Zeitverschiebung" zwischen dem siderischen Tag und dem synodischen Tag (am Sonnenstand gemessen) beträgt aber nur im Schnitt rund 4 min. Diese Differenz schwankt und das liegt an der elliptischen Bahn der Erde um die Sonne.
Anfang Januar hat die Erde den sonnennächsten Punkt erreicht und hat hier eine Bahngeschwindigkeit von 30,29 km/s. Am sonnenentferntesten Punkt Angfang Juli hat sie nur eine Geschwindigkeit von 29,29 km/s. Das bedeutet, der synodische Tag ist Anfang Januar etwas länger als Anfang Juli, da sich die Erde weiter auf ihrer Bahn fortgewegt hat, als im Mittel. Nur etwa zum Frühlings- und Herbstbeginn beträgt die Differenz zwischen synodischem und siderischem Tag ziemlich genau die 4 min.
Es wäre nun aber ziemlich unpraktisch, die tatsächlich Länge des synodischen Tages zu nehmen, da der sich ja dauernd ändert. Daher hat man den sogenannten bürgerlichen Tag mit 24 h definiert und das ist die durchschnittliche Dauer des synodischen Tages übers Jahr gerechnet. Dieser bürgerliche Tag ist Anfang Januar daher eigentlich ein paar Minuten zu kurz, während er Anfang Juli ein paar Tage zu lang ist. Dafür stimmt er aber dann ziemlich genau um die Tag- und Nachtgleichen. Dieser Fehler führt dann dazu, dass nach der bürgerlichen Uhrzeit gemessen sich der Sonnenaufgang nach hinten verschiebt, obwohl er bei genauer Messung des synodischen Tages sich nach vorne verschieben würde.
Zum Ausgleich dafür verschiebt sich der Sonnenuntergang umso schneller nach hinten, als es bei einer korrekten Zeitmessung der Fall wäre. Die Zunahme der Tageslänge nach der Wintersonnenwende ist daher von der Rundung des bürgerlichen Tages nicht betroffen.
Hallo,
entscheidend sind nicht die Auf- und Untergangszeiten, sondern die Länge des Tagbogens insgesamt, also der Länge der Bahn, die die Sonne zwischen Auf- und Untergang am Taghimmel beschreibt.
Tatsächlich geht die Sonne eine Zeitlang nach der Wintersonnenwende noch ein paar Minuten später auf. Das wird aber ausgeglichen durch die Zeit, die sie ab da später untergeht.
Wenn sie morgens eine Minute später aufgeht als am Vortag, dafür aber zwei Minuten später unter, ist der Tag insgesamt um eine Minute länger geworden.
Du mußt auch bedenken, daß wir unsere Zeit nicht nach der echten Sonne messen, sondern zum einen nach dem Stand der Sonne auf dem Längengrad, auf den unsere Zeitzone geeicht ist. Außerdem liegt dieser Zeit auch nicht die Sonne zugrunde, die wir am Himmel sehen, sondern eine fiktive sogenannte mittlere Sonne, die im Gegensatz zur echten Sonne im Mittelpunkt eines perfekten Kreises steht, der die Erdbahn darstellen soll.
Die wirkliche Sonne steht in einem der beiden Brennpunkte der Ellipse, die die Erde um sie beschreibt.
Du hast also tatsächlich am Tag der Wintersonnenwende die kürzeste Zeitspanne zwischen Aufgang und Untergang der Sonne, danach wird diese Zeitspanne, die Taglänge, wieder länger.
Herzliche Grüße,
Willy
Ein Tag dauert 24h ... oder etwa nicht? Ein Sterbentag (siderischer Tag) dauert 23 h, 56 Min, da sich die Erde auf ihrer Elipsenbahn aber etwas weiterbewegt, muss sich die Erde für drn Sonnentag etwas weiterdrehen, 24 h. Daher wandern auch die Sternbilder im Jahresverlauf über den Himmel.
Aber... ELIPSE... die Bahn der Erde ist mal gerader, mal kurviger, mal langsamer, nal schneller. Daher dauert der Tag mal nur 23 h 58 min, mal 24 h 02 min.
Im Winter sind wir donnennahe, stark gebogene Bahn, rasch an der Sonne vorbei, im Sommer sonnenferne, stark gebogen, aber langsam. Un beiden Föllen dauert der Tag über 24h. Im.Winter deutlich. Daher wandert Mittag vom Spöthetbst bis zum Vorfrühling um eine 3/4 h nach hinten, sowas wie eine natürliche Minisommerzeit. Der Abend lebt auf Im Frühling (und Hetbst) dann das Gegenteil, Mittag wird früh, der Morgen gewinnt Zeit. Schwächer dasselbe im Sommer, Mittag... der Abend werden paar Minuten später.
Der 21. Detember ist der kürzeste Tag, nicht der Tag des spätesten Sonnenaufgangs.
Wenn du morgens noch 1 Minute Tageslicht verlierst, abends aber 2 Minuten gewinnst werden insgesamt die Tage wieder länger.