Ein bisschen Dunkelheit gehört ja zur Weihnachtszeit. Am hellichten Mittag über den Weihnachtsmarkt spazieren und Glühwein trinken erscheint irgendwie unpassend; da sollte es lieber ein bisschen dunkler sein, damit auch der ganze Lichterkram besser zur Geltung kommt. Aber irgendwann ist es dann auch wieder gut mit den langen Nächten, den dunklen Morgen und der Sonne, die schon am Nachmittag verschwindet. Das Weihnachtsfest wird ja nicht umsonst Ende Dezember gefeiert. Mit der Geburt Jesu hat das nichts zu tun – wenn sie überhaupt stattgefunden hat, dann mit Sicherheit nicht im Winter. Aber Weihnachten findet kurz nach der Wintersonnenwende statt; also der längsten Nacht im Jahr und dem Zeitpunkt, an dem die Tage wieder länger werden. Die Rückkehr des Lichts und der längeren Tage wurde natürlich auch vor Jesus immer schon gefeiert und die christliche Kirche hat sich da mit ihrem Fest einfach dran gehängt.

Ein Weihnachtsmarkt braucht Dunkelheit und bunte Lampen (und Bratwurst aus Jena!)

Ein Weihnachtsmarkt braucht Dunkelheit und bunte Lampen (und Bratwurst aus Jena!)

Und wem die Dunkelheit langsam ein wenig zu viel wird, der kann sich heute schon freuen. Denn heute findet der früheste Sonnenuntergang des Jahres statt. Ab morgen geht die Sonne wieder ein wenig später unter und es bleibt Abends länger hell. Das klingt zuerst ein wenig verwirrend, weil die Wintersonnenwende und damit der kürzeste Tag erst am 21. Dezember stattfindet. Aber der früheste Sonnenuntergang kann tatsächlich schon heute beobachtet werden und der Grund dafür ist die sogenannten Zeitgleichung.

Mit diesem Wort bezeichnen Astronomen die Tatsache, dass wir zwar eine Uhrzeit benutzen, die gleichmäßig voranschreitet, das aber für den scheinbaren Lauf der Sonne am Himmel nicht gilt. Das führt zu Unterschieden zwischen der Uhrzeit und der wahren Sonnenzeit, die durch die “Zeitgleichung” beschrieben werden.

Für diesen Unterschied gibt es zwei Gründe. Der erste Grund ist die elliptische Bahn der Erde. Wäre die Bahn der Erde ein perfekter Kreis in dessen Mittelpunkt die Sonne steht, dann wäre auch der Abstand zwischen Erde und Sonne immer gleich groß und unser Planet würde sich immer mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen. Das ist aber nicht der Fall, denn die Bahn ist in Wahrheit leicht elliptisch. Im sonnennächsten Punkt der Bahn ist die Erde der Sonne 5 Millionen Kilometer näher als im sonnenfernsten Punkt. Auf die Jahreszeiten hat dieser kleine Unterschied keine Auswirkungen, aber auf die Zeitrechnung.

Unsere Zeitrechnung basiert auf einer mittleren Sonne die sich immer mit gleicher Geschwindigkeit über den Himmel bewegt. Das entspricht einer mittleren Erde, die sich immer mit gleicher Geschwindigkeit um die Sonne herum bewegt. In der Realität ist die Erde aber mal langsamer und mal schneller, je nachdem wie nahe sie der Sonne ist (das besagt das 2. Keplersche Gesetz). Den sonnennächsten Punkt erreicht die Erde derzeit immer Anfang Januar und hier ist sie am schnellsten. Im Vergleich zur “mittleren Erde” hat die echte Erde also im Winter einen Vorsprung während sie im Sommer weiter von der Sonne entfernt und damit langsamer als die mittlere Erde ist. Dementsprechend gehen auch unsere Uhren gegenüber der wahren Sonnenzeit ein halbes Jahr lang nach und ein halbes Jahr lang vor.

Das ist aber nicht der einzige Effekt! Der zweite Grund für den Unterschied zwischen wahrer und mittlerer Sonnenzeit ist die Neigung der Erdachse. Würde die Erde mit ihrer Rotationsachse um die sich einmal am Tag dreht exakt senkrecht auf ihrer Bahnebene stehen, dann würde die Sonne auf einer bestimmten geografischen Breite das ganze Jahr über zur gleichen Zeit auf- bzw. untergehen. Die Erdachse ist aber um 23,5 Grad aus der Senkrechten geneigt und darum ist die Sonne je nach Jahreszeit mal länger und mal kürzer am Himmel zu sehen.

Kombiniert man die beiden Effekte, bekommt man die Kurve der Zeitgleichung:

Bild

Bild: Thomas Steiner, CC-BY-SA 2.5

Man erkennt in dem Bild gut, dass die Kurve der Zeitgleichung Mitte/Ende Dezember besonders steil verläuft. Das bedeutet aber auch, dass sich die Unterschiede zwischen wahrer Sonnenzeit und mittlerer Zeit besonders stark änderen. Das führt dazu, dass der Tag des frühesten Sonnuntergangs und der Tag des spätesten Sonnenaufgangs so weit auseinander liegen. Ohne Zeitgleichung würde die Sonne an Tagen, die gleich weit von der Sonnenwende entfernt sind (z.B. 20.12 und 22.12 oder 11.12 und 31.12) auch zur gleichen Zeit untergehen. Die Zeitgleichung aber verschiebt die Daten.

Heute geht die Sonne am frühesten unter und ab morgen wird es wieder später dunkler. Die längste Nacht haben wird dann am 21. Dezember hinter uns. Es dauert aber noch bis zum 1. Januar bevor die Sonne dann auch wieder immer früher aufgeht. Aber auch das ist ja nicht mehr so lange hin. Der nächste Frühling kommt bestimmt!

Kommentare (8)

  1. #1 Silava
    11. Dezember 2013

    Zur Zeit verschiebt sich der Sonnenuntergang nur um ein paar Sekunden pro Tag, aber das Thema ist so herrlich verwirrend, das hätte auch prima zum Adventskalenderrätsel gepasst!

  2. #2 rolak
    11. Dezember 2013

    ^^Bratwurst — Was hat das denn mit Weihnachten zu tun? Hier in K gibts wenigstens noch die traditionellen Pizza und Döner.

    Die tägliche Änderung des Sonnenunter- bzw aufgangs fällt mir besonders zu den Zeiten auf, in denen er durch meine Fahrt zu bzw von der Arbeit ‘wandert’. Ist jedesmal wieder ziemlich verblüffend.

  3. #3 Bullet
    11. Dezember 2013

    @Florian: kann es sein, daß man das direkt am analemma sehen kann? Der früheste Sonnenuntergang findet an dem Tag statt, an dem die Sonne im Analemma am tiefsten Punkt (kürzeste senkrechte Entfernung zum Horizont) steht und der kürzeste Tag an dem Punkt des Analemmas, an dem die Sonne in die “rechte Hälfte” der längssymmetrischen Figur wechselt, also dort, wo die Krümmung der Analemma-Bahn am stärksten ist.
    (Das war immer so meine Privatinterpretation, aber wenn du es schon mal ansprichst, kann ich ja fragen. Dafür sind ja diese Kommentare da. 😀 )

  4. #4 jan
    11. Dezember 2013

    Hi Florian,
    danke für die Aufschlauung in dieser Sache. Daß die Erde zw. schneller und langsamer oszilliert, war mir nicht so präsent. Ich habe es durch Deine Schilderung sehr gut kapiert.
    Offen bleibt für mich das Detail, warum Du sicher bist, diese Geburt Jesus’ nicht im Winter stattgefunden hätte (falls überhaupt). Obwohl ich auch eher ein Freund des FSM bin als einer dieser etablierten Kirchen, so interessiert mich dennoch, was Deinen log. Schluß hier ausmacht. Ich bin gespannt :)

    Vielen Dank auch für Deinen Podcast!

    VG, Jan.

  5. […] Tage werden kälter, die Abende länger (obwohl das ab morgen wieder nicht stimmt) und man sitzt so vor den diversen Dingen, die sich mit einem iPad noch machen […]

  6. […] muss ich Florian Freistetter wirklich lassen: Er schafft es immer wieder einmal, über dinge zu schreiben, die mich überraschen. Nicht, dass es mir neu war, dass die erde keine kreisbahn um die sonne macht und dass die erdaxe […]

  7. #7 Ben
    14. Dezember 2013

    Interessant; wusste ich noch gar nicht.
    Hier ist übrigens eine schöne Interaktive Excel/OO Tabelle, die die Daten berechnet und sogar Grafiken dazu zeichnet:

    http://www.esrl.noaa.gov/gmd/grad/solcalc/calcdetails.html

  8. […] Ab morgen wird es wieder später finster! – Astrodicticum Simplex – […]