Die 4 Jahreszeiten

Nach dem meteorologischen Frühlingsanfang am 01.03.2014 folgte am Donnerstag, 20.03.2014 um 17.57 Uhr der astronomische Frühlingsanfang. Hinsichtlich des Wetters zeigte sich dieser von seiner besten Seite.

Jedoch sind es nicht die frühlingshaften Temperaturen, die den Tag des astronomischen Frühlingsanfangs bestimmen, sondern die aktuelle Position der Erde zur Sonne. Welche Parameter und Effekte bei der Entstehung der einzelnen Jahreszeiten ausschlaggebend sind, sollen im Folgenden kurz erläutert werden.

Die unterschiedlichen Jahreszeiten an einem bestimmten geographischen
Ort auf der Erde entstehen durch die im Jahresverlauf variierende
Dauer, Intensität und den Einfallswinkel des Sonnenlichts.
Ein Grund dafür ist die geometrische Form der Erdumlaufbahn um die
Sonne. Der Astronom Johannes Kepler (1571-1630) erkannte, dass sich
die Planeten nicht auf Kreis-, sondern auf Ellipsenbahnen um die
Sonne bewegen. Dadurch variiert der Abstand zwischen Sonne und Erde
bei der alljährlichen Umrundung der Sonne. Dies könnte den
Trugschluss zulassen, dass die unterschiedlichen Entfernungen
zwischen Erde und Sonne die Ursache für die einzelnen Jahreszeiten
darstellen. Da jedoch der geringste Abstand zwischen Sonne und Erde
(ca. 147 Mio. km) in unserem Winter vorliegt (im sog. sonnennächste
Punkt, auch Perihel genannt), kann dies nicht der primäre Antrieb für
den Jahreszeitenwechsel sein. Im Vergleich dazu beträgt der Abstand
im sonnenfernsten Punkt (Aphel) im Sommer ungefähr 152 Mio. km (siehe
Abbildung).

Vergrößern

Zum Vergrößern bitte klicken

Die entscheidende Rolle für die Existenz der Jahreszeiten stellt die
Neigung der Rotationachse der Erde dar. Diese besitzt einen
Neigungswinkel von 23,44 Grad zur Senkrechten. Diese Gegebenheit hat
direkte Auswirkungen auf die Sonneneinstrahlung sowie auf die
Tageslänge. In unserem Sommer ist die Nordhalbkugel bzw. in unserem
Winter die Südhalbkugel der Sonne zugewandt. Infolgedessen ändern
sich im Jahresverlauf der Einfallswinkel und somit die Intensität der
Sonnenstrahlung, was einen direkten Einfluss auf die Erwärmung der
Erdoberfläche hat. Anhand eines kurzen Beispiels sollen die
Unterschiede aufgezeigt werden.
Betrachten wir einen Ort auf dem 50. nördlichen Breitengrad (z. B.
Mainz). Am Sommeranfang (21. Juni) treffen die Sonnenstrahlen um die
Mittagszeit in einem Winkel von etwa 62 Grad, zum Winteranfang (21.
Dezember) mit etwa 16 Grad auf die Erdoberfläche. Am Frühjahrs- und
Herbstbeginn liegt der Einfallswinkel bei etwa 40 Grad. Durch diesen
im Jahresverlauf variierenden Sonneneinstrahlungswinkel kommt es auf
der Nord- und Südhalbkugel zu den typischen jahreszeitlichen
Temperaturunterschieden und den immer wiederkehrenden Jahreszeiten.
Die jährlichen Temperaturschwankungen sind am Äquator am geringsten
und nehmen in Richtung Pol zu. Dies ist ein Grund dafür, dass es in
Äquatornähe keine derartigen markanten Temperaturunterschiede
zwischen den einzelnen Jahreszeiten gibt, wie es bei uns in
Mitteleuropa der Fall ist.

Ein weiteres Phänomen, das durch die Neigung der Erdachse
hervorgerufen wird, sind die je nach Jahreszeit unterschiedlichen
Tageslängen. Zur Sommersonnenwende am 21. Juni kann auf der
Nordhalbkugel der längste Tag verbucht werden. Dann sind in
Deutschland etwa 16 - 17 Sonnenstunden möglich. Zu diesem Zeitpunkt
sinkt die Sonne nördlich des Polarkreises für mindestens 24 Stunden
nicht unter den Horizont (Polartag).
Im Vergleich dazu sind die Tage um die Wintersonnenwende am 21.
Dezember in Deutschland mit ca. 7 - 8 Sonnenstunden am kürzesten. Da
zu dieser Zeit die Nordhalbkugel von der Sonne weggerichtet ist,
steht die Sonne nur noch sehr tief über dem Horizont. Durch die
Drehung der Erde um die eigene Achse sowie durch die Erdkrümmung
erreichen die sehr flach einfallenden Sonnenstrahlen nur noch für
einen kurzen Zeitraum einen Ort auf der Nordhalbkugel. Nördlich des
Polarkreises steigt die Sonne in den Tagen um die Wintersonnenwende
nicht mehr vollständig oder überhaupt nicht über den Horizont. Dies
führt am Polarkreis zur 24-stündigen Polarnacht. In Richtung Pol wird
der Zeitraum der Polarnacht mit bis zu 6 Monate immer größer. Der
Frühlings- und Herbstbeginn zeichnen sich dadurch aus, dass sowohl
der Tag als auch die Nacht mit 12 Stunden gleich lang sind.

M.Sc.-Met. Andreas Würtz
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 22.03.2014

Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

© Deutscher Wetterdienst