Grundwissen

Jahreszeiten


Die Erde kreist in einer Ebene um die Sonne. Wäre die Rotationsachse der Erde, um welche sie sich in 24 Stunden einmal dreht, senkrecht zur Erdbahnebene, so wäre der Winkel unter dem die Sonne auf eine Punkt der Erdoberfläche einstrahlt das ganze Jahr über gleich.


Vereinfachte Darstellung der Verhältnisse auf der Nordhalbkugel: Größenverhältnisse nicht real; Lauf der Erde ohne Unterbrechung


Lichteinstrahlung im Sommer auf der Nordhalbkugel: Das Licht fällt steil ein (kleiner Winkel zwischen Lichtstrahl und Radiusvektor)
Tatsächlich bildet die Erdachse mit der Erdbahnebene jedoch einen Winkel von 66,5°. Die Stellung der Erdachse in Bezug auf die Erdbahnebene bleibt das ganze Jahr über gleich. Auf der Nordhalbkugel bedeutet dies, dass im Winter der Winkel zwischen den Lichtstrahlen und einem Lot auf die Erdoberfläche relativ groß ist (rechtes Bild). Im Sommer ist dieser Winkel dagegen sehr klein, es liegt ein steiler Lichteinfall vor.


Lichteinstrahlung im Winter auf der Nordhalbkugel: Das Licht fällt flach ein (großer Winkel zwischen Lichtstrahl und Radiusvektor)

 
Für einen Erdbeobachter auf Nordhalbkugel sieht der Lauf der Sonne wie in den Bildern links (Sommer) und rechts (Winter) dargestellt aus.

In München (Ortszeit) wurden an den ausgezeichneten Daten folgende Zeiten für Sonnenauf- und Sonnenuntergang registriert:

 
21.03.04
21.06.04
23.09.04
22.12.04
Sonnenaufgang
6.17 Uhr
4.17 Uhr
6.04 Uhr
8.04 Uhr
Sonnenuntergang
18.27 Uhr
20.16 Uhr
18.08 Uhr
16.22 Uhr

Die unterschiedliche Tageslänge und der verschieden steile Einfall des Lichtes haben einen wesentlichen Einfluss auf die durchschnittlichen Temperaturen zu den verschiedenen Jahreszeiten.

Dass der steilere Lichteinfall eine stärkere Erwärmung der Erdkruste bedingt wird durch die nebenstehende Skizze veranschaulicht. Flach einfallendes Licht (Winter) verteilt den gleichen Energiebetrag auf eine relativ große Fläche A2. Daher ist die Erwärmung der Erdkruste nicht so stark wie bei steil einfallendem Licht im Sommer.

 

Hinweis:
Die Bahn der Erde um die Sonne ist keine reine Kreisbahn sondern eine Ellipse ("deformierter Kreis"). Dabei befindet sich die Sonne in einem der beiden Ellipsenbrennpunkte. Wie man schon aus der obenstehenden Animation ersehen kann, ist die Erde im Winterhalbjahr etwas näher an der Sonne als im Sommerhalbjahr (der Nordkugel).

 

Aufgabe:
Berechne aus den obigen Angaben wie viel Tage das Winter- bzw. Sommerhalbjahr dauert. Gib eine plausible Erklärung dafür, warum das Sommerhalbjahr länger als das Winterhalbjahr ist.

zur Lösung

Links für besonders Interessierte: