Erdrotation, Erdumlauf und die Jahreszeiten
Beginnen wir unseren Artikel mit zwei Quizfragen: Wie lange dauert ein Tag, und wie viele Male dreht sich die Erde im Jahr um ihre eigene Achse?
Die naheliegenden Antworten, 24 Stunden und 365mal, sind falsch! Auflösung folgt unten.

Von Dezember bis Februar, also in den Wintermonaten der Nordhalbkugel, befindet sich die Erde bei ihrem jährlichen Umlauf am dichtesten bei der Sonne. Der Tag der grössten Sonnennähe (= Perihel) ist der 4. Jänner. Die Entfernung zur Sonne beträgt dann 147,1 Mil-lionen km.
Zwei Erscheinungen fallen auch dem interessierten Laien ins Auge, die darauf hindeuten, dass der Erdumlauf nicht völlig gleichmässig sein kann, wie es bei einer Kreisbahn zu erwarten wäre: 1. dauert das Sommerhalbjahr, die Zeit von Frühlings- bis Herbstbeginn, eine Woche länger als das Winter-Halbjahr. 2. wundert man sich, warum im Oktober die Abende so rasch früher dunkel werden, ab Mitte Jänner ebenso rasch wieder länger hell.

Das längere Sommerhalbjahr erklärt sich aus dem 3. Keplerschen Gesetz. Je näher ein Planet der Sonne steht, desto schneller bewegt er sich. Merkur ist zehnmal schneller unterwegs als Pluto. Im Sommer-Halbjahr, also in Sonnenferne, läuft die Erde deshalb langsamer als im Winter. Pro Jahr legt unsere Erde 940 Mio km zurück – eine unvorstellbare Entfernung, und doch nur der 10000. Teil eines Lichtjahrs! Die mittlere Geschwindigkeit der Erde beträgt 29,8 km/sec.

Eine Umdrehung der Erde um ihre Achse dauert, bezogen auf den Sternhimmel, nicht 24 Stunden, sondern nur 23h 56m. Da die Erde sich pro Tag auf ihrer Bahn um die Sonne aber etwa ein Grad (360 Grad in 365,25 Tagen) weiterbewegt hat, muss sich auch die Erde noch um ein Grad weiterdrehen (das entspricht 4 Minuten), bis die Sonne wieder im Mittagspunkt steht. Das ist vergleichbar mit dem Minutenzeiger der Uhr, der auch länger braucht als eine Stunde, um den Stundenzeiger wieder einzuholen: Er überholt nur 11mal in 12 Stunden.
Das bedeutet: die Sonne zieht pro Jahr 365mal ihre scheinbare Bahn, die Erde aber hat sich 366mal gedreht. In Schaltjahren ist natürlich noch ein Tag dazuzuzählen, das sind dann also 367 Umdrehungen!

Wir haben gesehen, dass der Erdumlauf mit ungleichmässiger Geschwindigkeit erfolgt. Im Winter legt die Erde mehr als 1 Grad zurück. Folglich dauert auch das „Überholmanöver“ länger als 4 Minuten. Die Rotationsdauer von 23h 56m ist praktisch konstant, die Tageslänge von 24 Stunden aber nicht. Sie ist nur ein Mittelwert, der "mittlere Sonnentag", nach dem wir unsere Uhren stellen.
Der Zeitraum von Mitternacht zu Mitternacht dauert jetzt zu Winterbeginn eine halbe Minute länger als 24 Stunden! Von Anfang November bis Mitte Februar addiert sich das zu einer vollen halben Stunde! Wenn sich aber der Mitternachtszeitpunkt verschiebt, verschieben sich auch die Zeitpunkte von Sonnenaufgang und –untergang. Vom 21. Dezember bis zum 21. Jänner nimmt die Dauer des lichten Tages in unseren Breiten um 40 Minuten zu; davon aber kommen nur 7 Minuten dem Morgen zugute, dagegen dem Abend 33 Minuten.

Autor: Ruprecht Perels

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