Die Erde steht schief - Jahreszeiten

Die Jahreszeiten sind Teile eines Jahres. Frühling, Sommer, Herbst und Winter gehören zu unserem Leben dazu. Verursacht werden diese verschiedenen Perioden durch die Neigung der Erdachse zur Sonnenbahn. Manche Länder teilen das Jahr anders ein und haben mehr Jahreszeiten.

Die klimatischen Unterschiede der Jahreszeiten sind durch die geneigte Rotationsachse der Erde zu erklären. Diese Achse ist eine gedachte Linie durch Nord- und Südpol, dabei ist sie um einen konstanten Winkel von rund 23,5° gegen die Senkrechte auf der Bahnebene um die Sonne geneigt. Die Erde dreht sich um diese Achse, dafür braucht sie einen Tag. Gleichzeitig umkreist sie die Sonne einmal im Jahr.

Weil die Erde um diese Umlaufbahn schief steht, ändert sich der Einfallswinkel der Sonnenstrahlung gegen die Erdoberfläche im Laufe eines Jahres. So steht zum Beispiel auf der Nordhalbkugel die Sonne im Sommer hoch am Himmel, im Winter dagegen tief. Diese Schiefstellung der Erdachse ist der Grund für die Jahreszeiten.

Die Jahreszeiten entstehen durch die wechselnde Höhe des Sonnenstandes. Der Sonnenstand wiederum ergibt sich durch die Neigung der Erdachse. Während die Erde die Sonne im Laufe eines Jahres umkreist, wird der Erdball unterschiedlich stark beschienen, weil die Erdachse schief zur Sonnenachse steht.

Je weiter man sich vom Äquator entfernt, desto weniger Energie steht den mittleren und niederen Breiten zur Verfügung. Das liegt daran, dass die Sonnenstrahlen in den polnahen Breiten viel flacher auftreffen als in Äquatornähe. Eine viel größere Fläche wird durch den flacheren Einfallswinkel beschienen. Außerdem werden die Sonnenstrahlen auf ihrem schräg durch die Erdatmosphäre verlaufenden und deshalb relativ langen Weg viel stärker gestreut und gebeugt. Damit wird mehr Energie schon in der Atmosphäre absorbiert, bevor die Sonnenstrahlen unten ankommen.

Im Sommerhalbjahr treffen die Sonnenstrahlen steiler auf die Erdoberfläche auf, dann steht auch mehr Energie zur Verfügung, die Erdoberfläche aufzuwärmen. In Polnähe ist der Effekt so stark, dass die Sonne ein halbes Jahr nicht aufgeht (Polnacht) und im Sommer ein halbes Jahr nicht untergeht.

Wenn die Erdachse nicht schief stünde, bliebe der Winkel immer gleich. Folglich würde die Sonne jeden Breitengrad des Erdballs gleichmäßig bescheinen und es gäbe keine Jahreszeiten.

Im Lauf des Jahres gibt es drei besondere Punkte, an denen die Sonne am Mittag stehen kann. Der erste ist der Äquator. Am 20. oder 21. März sowie am 22. oder 23. September steht die Sonne dort genau im Zenit. Tag und Nacht sind dann bei uns gleich lang. Deshalb spricht man an diesem Datum von der Tag-und-Nacht-Gleiche oder den Äquinoktien. An diesem Tag ist im März Frühlingsanfang, im September Herbstanfang.

Der nächste Punkt ist der nördliche Wendekreis, der sich als Breitenkreis bei 23,5 Grad nördlicher Breite rund um die Erde zieht. Am 20. oder 21. Juni erreicht die Sonne ihn, anschließend wandert sie scheinbar wieder Richtung Äquator. Der Tag, an dem diese Wende stattfindet, wird Sommersonnenwende genannt. Dann ist auch Sommeranfang.

Nach der Herbst-Tag-und-Nachtgleiche wandert die Sonne weiter nach Süden. Sie erreicht am 20. oder 21. Dezember zum Winteranfang schließlich den südlichen Wendekreis, der sich bei 23,5 Grad südlicher Breite um die Erde zieht. Dann sind bei uns die Tage am kürzesten und werden von da an wieder länger. Deshalb heißt dieser Tag Wintersonnenwende.

Die Jahreszeiten und das Wetter sind also auf der Nordhalbkugel genau umgekehrt als auf der Südhalbkugel. Daher grenzt man mit den Begriff Nordsommer und Nordwinter die Jahreszeiten besser ein. Wenn bei uns Nordwinter ist, herrscht auf der Südhalbkugel der Südsommer.

Die Bahn der Erde um die Sonne ist kein vollkommener Kreis. Deshalb ist die Erde nicht immer gleich weit entfernt von der Sonne. Im Nordwinter steht die Erde am 3. Januar im Perihel, also im sonnennächstem Punkt. Das Aphel ist dagegen der fernste Punkt auf einer Bahn um die Sonne und wird am 3. bis 6. Juli erreicht.

Der Unterschiede in der Distanz zwischen Erde und Sonne machen jedoch kaum etwas aus. Allein der Sonnenstand ist für die Jahreszeiten entscheidend.

Die Jahreszeiten beginnen meteorologisch und astronomisch zu unterschiedlichen Zeiten. Die astronomischen sowie die kalendarischen richten sich allein nach dem Stand der Erde zur Sonne:

Die meteorologischen Jahreszeiten stimmen mit den astronomischen Jahreszeiten nicht ganz überein. Sie dauern immer genau drei Monate, denn für die Meteorologen war es vor allem zum Beginn ihrer Wissenschaft aus statistischen Gründen einfacher immer drei ganze Monate einer Jahreszeit zuzuordnen. So sind die Wetterdaten für einen längeren Zeitraum besser zu vergleichen.

In der Meteorologie beginnen Frühling, Sommer, Herbst und Winter immer am ersten Tag eines Monates:

Je näher man am Äquator ist, desto schwächer fallen die Jahreszeiten aus. Vielmehr fallen die Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht größer aus als die Temperaturunterschiede in den einzelnen Monaten.

Die Tageslänge ist ziemlich konstant, also zwölf Stunden Tag und zwölf Stunden Nacht. Die Sonne steht tagsüber sehr hoch am Himmel, damit ist auch die Einstrahlung und Energiezufuhr ganzjährig gleichförmig hoch. Der Tag endet jedoch recht abrupt. Die Dämmerung ist zudem sehr kurz oder fehlt gänzlich. Die Monatsmitteltemperaturen liegen über das gesamte Jahr hinweg fast gleich hoch, weisen folglich kaum Schwankungen auf.

Auch der Regen unterliegt diesem täglichen Wandel. Er geht als sogenannter Zenitalregen nieder. Zur Mittagszeit erreicht die Sonne ihren Höchststand und die erwärmte Luft steigt rasch auf. Es bilden sich riesige Quellwolken und nachfolgend regnet es kräftig. Die täglichen Regenmaxima folgen deshalb mit geringer Verzögerung den täglichen und jährlichen Sonnenhöchstständen.

Weiter Richtung Pole sind die Jahreszeiten viel stärker ausgeprägt. In unseren heimischen gemäßigten Breiten herrscht überwiegend Jahreszeitenklima.

Im Jahresverlauf unterscheiden sich die kalten und warmen Jahreszeiten deutlich voneinander. Daher spüren wir ausgeprägte Schwankungen der Temperaturen und der Sonneneinstrahlung. Und wir nehmen eine deutliche Veränderung in der Pflanzenwelt innerhalb eines Jahres wahr. Die Schwankungen der mittleren Monatstemperaturen innerhalb eines Jahres sind höher als die Schwankung zwischen dem Tageshöchstwert und dem nächtlichen Tiefstwert eines Tages.

In den gemäßigten Breiten sind auch die Übergangsjahreszeiten (Frühling und Herbst) stark ausgeprägt.

Hierbei werden die Jahresabschnitte durch Beobachtungen aus der Natur bestimmt. Die Blüte, Fruchtreife, Blattfärbung oder der Blattabwurf von bestimmten Pflanzenarten, den sogenannten Zeigerpflanzen, markieren jeweils den Beginn einer neuen Jahresphase. Die astronomischen Jahreszeiten mit ihren fixen Daten spielen dagegen keine Rolle. Es gibt zehn phänologische Jahreszeiten: