Einführung in die Astronomie Teil 3 - Einfache astronomische Beobachtungen

3.1 Der Lauf der Sonne



Um den Lauf der Sonne zu beobachten brauchen wir nichts weiter als einen senkrecht in die Erde gerammten Pfahl, auch Gnomon oder Schattenstab genannt. Dieser Gnomon sollte so im Hof oder Garten aufgestellt werden, daß er nicht im Schatten eines Hauses oder Baumes steht und möglichst viel Sonnenlicht bekommt. Wer keinen Hof oder Garten hat, kann als Gnomon auch einen senkrecht in ein Brett geschlagenen Nagel benutzen. Dieses Brett sollte dann an ein Fenster mit Südblick gestellt werden.

Schatten bei verschiedener Hoehe der Sonne
Schattenänge bei unterschiedlicher Höhe der Sonne. Je höher die Sonne am Himmel steht, desto kürzer sind die Schatten


Was können wir beobachten?
Wenn wir den Schatten des Schattenstabes am Vormittag beobachten, stellen wir fest, daß er seine Richtung und Länge ändert. Je näher der Mittag heranrückt, desto kürzer wird der Schatten. Zu Mittag hat er genau seine kürzeste Ausdehnung erreicht, denn am Mittag steht die Sonne am höchsten. Außerdem zeigt er nun genau nach Süden. Ziehen wir eine Linie von der Schattenspitze zum Fußpunkt des Schattenstabes, und schon haben wir eine Markierung für die Südrichtung.

Beachten wir den Zeitpunkt, an dem der Schatten am kürzesten ist, so stellen wir fest, daß dieser nicht auf 12Uhr (bzw. 13Uhr Sommerzeit) fällt. Woran liegt das? Das hat zwei Gründe: einen politischen und einen astronomischen.
Zuerst zum politischen Grund: In Deutschland richten wir uns bekanntlich nach der Mitteleuropäischen Zeit. Genaugenommen gilt diese Zeit aber nur fur Orte mit 15° östlicher Länge. Ist es dort 12Uhr Mittags, dann haben Orte westlich davon noch Vormittag, während Orte östlich 15° schon Nachmittag haben. Bevor es die MEZ gab hatte jeder Ort Mittag, wenn die Sonne am höchsten stand. Wollte man z.B. von Berlin (13° 25' Ost) nach Bonn (7° 6' Ost) reisen, so mußte man in Bonn angekommen seine Uhr um 25 Minuten (4 Minuten pro Längengrad) zurück stellen. Nach der Rückreise konnte man seine Uhr dann wieder um 25 Minuten vorstellen. Das wurde auf die Dauer recht lästig. Darum wurde 1883 per Gesetz festgelegt, daß im ganzen Land die Zeit des 15. Längengrads östlicher Länge gelten soll.
Nun zum astronomischen Grund: Die Sonne wandert während eines Jahres nicht gleichmäßig über den Himmel. Schuld daran ist zum Einen die elliptische Form der Erdbahn. Die Erde läuft die im Januar schneller um die Sonne, weil sie sich dann in Sonnennähe befindet. Im Juli befindet sich die Erde in Sonnenferne und läuft daher langsamer um die Sonne (mehr dazu siehe "Das kleine 1x1 der Astrophysik - die Keplerschen Gesetze"). Außerdem ist die Erdachse um 23.5° gegen die Ekliptik geneigt. Beide Effekte führen dazu, daß die Sonne mit ungleichmäßiger Geschwindigkeit über dem Himmel läuft. Dadurch kann eine Sonnenuhr bis zu eine viertel Stunde vor- bzw. nach gehen. Diesen Effekt bezeichnet man als Zeitgleichung.

Sonnenlauf
Im Sommer beschreibt die Sonne einen höheren Bogen als im Winter. Der Tag ist länger, weil die Sonne einen größeren Bogen am Himmel zurücklegen muß.


Beobachten wir während einiger Wochen die Länge des Schatten zu Mittag, so fällt uns auf, daß dieser im Frühjahr immer kürzer und im Herbst immer länger wird. Im Sommer steht die Sonne also höher am Himmel als im Winter. Der Grund dafür ist die Neigung der Erdachse gegen die Erdbahn (Ekliptik). Im Juni ist die Nordhälfte der Erde der Sonne zugeneigt (siehe Abb. 21kB, gif). Die Sonne steht mittags hoch am Himmel und die Sonnenstrahlen fallen sehr steil ein. Im Dezember ist's genau umgekehrt: die Nordhalbkugel ist von der Sonne weggerichtet und die Sonne steht mittags relativ tief am Himmel. Die Sonnenstrahlen fallen nur noch flach ein. Auf der Südhalbkugel ist's genau umgekehrt: im Juni ist die Südhalbkugel von der Sonne weggerichtet - es herrscht Winter. Im Dezember zeigt die Südhalbkugel zur Sonne hin - es ist dort Sommer. Die Jahreszeiten sind also auf der Nord- und Südhalbkugel vertauscht.

Je steiler die Sonnenstrahlen einfallen, desto größer ist die von ihnen verursachte Erwärmung. Genau dieser Effekt ist, zusammen mit der Neigung der Erdachse, für die Jahreszeiten verantwortlich, und nicht etwa die sich ändernde Entfernung Erde-Sonne. Um es nochmals deutlich zu sagen: im Juli ist die Entfernung Erde-Sonne am größten und im Januar am kleinsten !!! Wer's nicht glaubt, der kann mal einen Bilck in die Tabellen beim Goddard Space Flight Center werfen. Bitte die Spalte mit der Überschrift 'Delta' anschauen. Sie gibt die Entfernung Erde-Sonne in AE oder a.u. - wie's bei den Amis heißt.

Sonnenauf- und Untergang

Zur Beobachtung des Sonnenauf- bzw untergangs sollten wir am besten einen geschwärzten und entwichelten Film vor die Augen halten. Niemals mit bloßem Auge direkt in die Sonne schauen! und schon gar nicht mit einem Teleskop oder Fernglas! Schwere Augenschäden bis zur Erblindung können die Folge sein!

Beobachten wir im Frühjahr den Sonnenuntergang oder Sonnenaufgang), so stellen wir fest, daß die Sonne immer rechts untergeht bzw. immer mehr links aufgeht. Der Tagbogen - der Bogen am Himmel, den die Sonne zwischen Auf- und Untergang zurücklegt - wird immer größer. Dementsprechend werden die Tage immer länger.Das geht so weiter bis zum Sommeranfang. An diesem Tag hat sie ihre nördlichte Position erreicht, und sie geht am weitesten im Nordwesten unter bzw am weitesten im Nordosten auf.
Je weiter wir im Norden wohnen, desto nordwestlicher liegt ihr Untergangspunkt. Befinden wir uns nördlich 66.5° nördlicher Breite, so geht sie am Sommeranfang gar nicht mehr unter - wir haben Mitternachtssonne.

Nach Sommeranfang geht die Sonne immer weiter links unter bzw. immer weiter rechts auf. Die Sonne steht nun am jeden Tag etws südlicher am Himmel. Ihr Tagbogen wird immer kleiner und die Tage immer kürzer. Das geht weiter so bis zum Winteranfang. An diesem Tag erreicht die Sonne ihre südlichste Stelle am Himmel und beschreibt den kleinsten Tagbogen - dementsprechend ist dieser Tag der kürzeste.
Je weiter wir nach Norden gehen, desto weiter rechts geht die Sonne an diesem Tag auf bzw. weiter links unter. Nördlich 66.5° nördlicher Breite geht die Sonne an diesem Tag gar nicht mehr auf - es herrscht Polarnacht.

Der Grund für den sich ändernden Auf- und Untergang der Sonne sind 1. die Neigung der Erdachse gegen die Ekliptik und 2. der Umlauf der Erde um die Sonne. Dadurch wird mal die Nordhalbkugel der Sonne mal zu- (Sommer) bzw. mal weggeneigt (Winter).


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© Die AVG Internet-Redaktion, letzte Änderung: 08.04.2000