Warum sind unsere Tage unterschiedlich lang?

Im Sommer freuen wir uns über lange Tag und kurze Nächte, im Winter dagegen wird es schon am Nachmittag dunkel. Und rund um Nord- und Südpol gibt es sogar Gegenden, in denen die Sonne monatelang nicht auf- oder untergeht. Tag und Nacht können also unterschiedlich lang sein – aber warum?

Mittags in Nordnorwegen: Im Winter kommt die Sonne nicht über den Horizont.
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Tag und Nacht erleben wir, weil die Erde eine Kugel ist, die sich dreht: Wenn sich unser Wohnort in den beleuchteten Bereich hinein dreht, wird es Tag; wenn er sich wieder heraus dreht, Nacht.

Dazu kommt noch, dass die Erdachse schief steht: Während eines halben Jahres ist die Nordhalbkugel zur Sonne hingekippt, während der anderen Hälfte die Südhalbkugel.

Wenn man sich anschaut, wie die gekippte Erdkugel von der Sonne beleuchtet wird, sieht man: Nord- und Südhalbkugel sind nicht gleichmäßig beleuchtet. Wenn unsere Nordhalbkugel zur Sonne geneigt ist, ist der beleuchtete Bereich dort größer als auf der Südhalbkugel. Dadurch dreht sich der Ort, an dem wir leben, früher ins Sonnenlicht und später wieder heraus. Also ist unser Tag länger, als auf der Südhalbkugel.

Dafür ist es im Sommer auch um Mitternacht noch hell.
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Am längsten ist der Tag bei uns, wenn die Nordhalbkugel am stärksten in Richtung Sonne gekippt ist. Das ist immer am 21. Juni der Fall. In Stuttgart zum Beispiel liegen dann zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang etwa sechzehn Stunden. Danach werden die Tage wieder kürzer, deshalb spricht man von der Sommersonnenwende.

Andersherum ist es, wenn die Nordhalbkugel am weitesten von der Sonne weg geneigt ist. Diese Wintersonnenwende passiert genau einen halben Umlauf (also ein halbes Jahr) später, am 21. Dezember. In Stuttgart ist die Sonne dann nur etwa acht Stunden zu sehen.

Genau in der Mitte zwischen den Sonnenwenden liegen der 21. März und der 22. September. An diesen Tagen dauern Tag und Nacht genau gleich lang (nämlich zwölf Stunden), man nennt sie deshalb Tag-und-Nacht-Gleiche.

Je näher man zum Äquator kommt, desto geringer werden die Unterschiede. Und genau am Äquator dauern Tag und Nacht immer zwölf Stunden.

Ganz anders ist rings um den Nordpol: Dieser ist ein halbes Jahr lang zur Sonne hin geneigt, so dass es dort ein halbes Jahr lang ununterbrochen hell ist. Das andere halbe Jahr ist der Nordpol nach hinten weg gekippt. So folgt auf einen sechs Monate langen „Polartag“ eine ebenso lange „Polarnacht“. Den Bereich rund um den Nordpol, in dem es Tage gibt, an denen die Sonne gar nicht auf oder unter geht, nennt man Polarkreis. Rund um den Südpol passiert genau das gleiche, nur mit vertauschten Jahreszeiten: Ist am Nordpol gerade Tag, ist am Südpol Nacht, und umgekehrt.

Freier Eintritt zur Steinzeitparty

Zehntausende feiern Sommersonnenwende in Stonehenge

Es ist der 21. Juni, drei Uhr früh. Die Parkplätze in Stonehenge sind hoffnungslos überfüllt. Essensstände und hunderte Toilettenhäuschen sind aufgestellt. Um die gigantischen Felsblöcke feiern tausende Steinzeitbegeisterte ihre Party des Jahres – die Sommersonnenwende. Es wird getrommelt und getanzt, selbsternannte Druiden blasen in ihre Hörner. Um Punkt 5:58 Uhr ist es dann soweit: Die Sonne geht auf. Trotz des verhangenen Himmels bricht großer Jubel aus. Der längste Tag des Jahres kann beginnen. Alle fiebern dem Moment entgegen, wenn die ersten Sonnenstrahlen durch den Nordosteingang auf den „Altarstein“ in der Mitte der Steinkreise fallen.

Stonehenge, die weltberühmten „hängenden Steine“, 13 Kilometer nördlich von Salisbury in Südengland gelegen, ziehen jedes Jahr Millionen Touristen aus aller Welt an. Besonders beliebt sind die Sonnenwendfeiern, zu denen jedes Jahr einige zehntausend Pilger anreisen. 1985 kam es zu Krawallen, in deren Folge die Feiern verboten wurden. Seit 1998 darf wieder gefeiert werden, allerdings aus Sicherheitsgründen mit einem großen Aufgebot von Sanitätern, Polizisten und Denkmalschützern.

Stonehenge - ein mystischer Ort
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Tausende pilgern nach Stonehenge ...
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... um die Sonnenwende zu feiern.
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Der rätselhafte Steinkreis

Stonehenge ist gründlich erforscht – und bleibt doch unverständlich. Hier sind fast einhundert Steine, teilweise bis zu sieben Meter hoch, in mehreren Kreisen angeordnet. Die ältesten Teile von Stonehenge wurden vor fast 5000 Jahren erbaut, in den darauffolgenden eineinhalbtausend Jahren wurde die Anlage mehrfach erweitert, umgebaut und schließlich aufgegeben.

Aber wer stellte die Steine dort hin? Und zu welchem Zweck? War es eine rituelle Kultstätte? Oder eher eine Art Sternwarte und ein astronomischer Kalender, mit dem Druiden die Sommer- und Wintersonnenwenden voraussagen konnten?

Vermutlich werden wir diese Fragen nie endgültig beantworten können. Und genau darin liegt wohl ein Teil der Faszination, die von diesem geheimnisvollen Ort ausgeht.

Am Rand der Welt geht die Sonne auf

Stadt Qaanaaq feiert Ende der Polarnacht

Lange haben die Einwohner von Qaanaaq in völliger Finsternis ausgeharrt. Jetzt, Mitte Februar, ist der Moment gekommen, auf den sie sich seit Monaten freuen. Trotz der eisigen Kälte von minus 35 Grad Celsius haben sie sich zur Mittagszeit versammelt. Als die ersten Sonnenstrahlen in ihre Gesichter scheinen, stimmen die Menschen in alter Tradition ein Lied an und werfen ihre Hüte in die Luft.

Qaanaaq ist eine der nördlichsten Siedlungen der Welt. Sie liegt am äußersten Zipfel Grönlands, nur knapp südlich des 78. Breitengrad. Etwa 600 Menschen, die meisten davon Inuit, leben hier – und das fast vier Monate im Jahr in völliger Dunkelheit. Im Winter herrscht die Polarnacht, die Sonne bleibt rund um die Uhr hinter dem Horizont. Im Sommer geht sie dafür vier Monate lang nicht unter. Sie scheint zwar auch nur flach, aber immerhin klettern in diesen Monaten die Temperaturen über den Gefrierpunkt. Dazwischen liegen Monate im Dämmerlicht, in denen es weder richtig Tag noch Nacht wird. Die Jahreszeiten in Qaanaaq sind mit unseren nicht vergleichbar.

Qaanaaq
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Die Spiegel-Sonne

Thomas Schuler hat ein ähnliches Problem wie die Inuit: Vier Monate scheint auf seinem Bauernhof keine Sonne. Allerdings lebt er nicht hoch im Norden, sondern tief im Schwarzwald, in Simonswald. Dort geht zwar auch im Winter jeden Tag die Sonne auf, aber sie zieht nur eine flache Bahn über den Himmel. Zu flach für den Hof der Schulers, der von Bergkämmen des Hochschwarzwalds umgeben ist. Im Winter werfen diese so lange Schatten, dass den ganzen Tag über kein Sonnenstrahl den Hof erreicht. Doch der findige Tüftler wusste sich zu helfen: Er hat einen großen Spiegel am gegenüberliegenden Berghang installiert. Jetzt scheint auch im Winter zumindest ein bisschen Sonnenlicht durchs Fenster.

Warum gibt es Tag und Nacht?

Wir verbringen unser Leben im Rhythmus von Tag und Nacht: Morgens wird es hell, wir stehen auf. Tagsüber gehen wir zur Schule oder arbeiten, treffen uns mit Freunden, treiben Sport. Abends wird es dunkel, wir gehen ins Bett, und in der Nacht schlafen wir. Am nächsten Morgen beginnt der gleiche Ablauf von neuem, Tag für Tag, unser ganzes Leben lang. Der Wechsel von Tag und Nacht ist für uns so selbstverständlich, dass die Frage beinahe überraschend klingt: Warum gibt es eigentlich Tag und Nacht?

Auf der sonnenbeschienenen Seite der Erde ist Tag, auf der Rückseite Nacht.
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Auf den ersten Blick ist die Antwort ganz leicht: Es wird Tag, weil die Sonne aufgeht. Dann zieht sie in einem Bogen über den Himmel, verschwindet schließlich hinter dem Horizont und es wird Nacht. Man könnte also meinen, Tag und Nacht wechseln sich ab, weil die Sonne wandert.

Aber dieser Eindruck täuscht: In Wirklichkeit leben wir Menschen auf einer Kugel, die sich dreht: die Erde. Die Sonne steht still und beleuchtet die Erdkugel – aber immer nur eine Seite. Dort ist es dann hell, und wenn unser Wohnort auf dieser Seite liegt, ist für uns gerade Tag.

Aber weil sich die Erde ja dreht, wandert dieser Ort weiter. Für uns sieht das so aus, als ob die Sonne über den Himmel wandert. Und wenn sich unser Ort über den Rand der hellen Seite hinweg dreht, können wir die Sonne nicht mehr sehen: Sie geht unter und es wird dunkle Nacht. Zum Glück dreht sich die Erde aber weiter, und so kommen wir auch wieder auf die Sonnenseite, es wird wieder hell und ein neuer Tag beginnt. Wenn sich die Erde einmal um ihre eigene Achse gedreht hat, ist für uns ein Tag – also 24 Stunden – vergangen.

Und in welche Richtung dreht sich die Erde? Aus einem Raumschiff könnte man sofort sehen, dass sich die Erde nach Osten dreht. Auf der Erdoberfläche muss man etwas nachdenken: Für uns sieht es so aus, als ob morgens die Sonne aus dem Osten kommt. Aber in Wirklichkeit ist es so, dass wir uns am Morgen zur Sonne hindrehen, also nach Osten.

Das bedeutet auch: Östlich von uns scheint die Sonne schon. Sie geht also im Osten früher auf – und zwar um so früher, je weiter man nach Osten geht: In Dresden zum Beispiel geht die Sonne fast eine halbe Stunde früher auf als in Köln. Und wer vormittags aus dem Thailand-Urlaub in Deutschland anruft, klingelt seinen Gesprächspartner aus dem Tiefschlaf: Dort beginnt der Tag schon sechs Stunden früher. In Neuseeland schließlich, fast genau auf der anderen Seite der Welt, ist immer dann Tag, wenn bei uns Nacht ist – und umgekehrt.

Warum steht die Erde schief – und was bedeutet das für uns?

Die Erde hängt schief im All! Wenn man sich die Erdumlaufbahn von der Seite anschaut, dann sieht man: Die Erdachse zeigt nicht gerade nach oben, sondern die Erde ist um etwa 23 Grad zur Seite gekippt – aber warum?

Die Erde steht schief!
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Als die Erde frisch entstanden war, stand die Achse noch gerade. Doch Wissenschaftler vermuten, dass sie in der Frühzeit des Sonnensystems von einem großen Asteroiden getroffen wurde. Er traf die Erde etwas seitlich, so dass sie ein Stück kippte – eben diese 23,5 Grad. Außerdem hat der Aufprall einen Teil der noch flüssigen Erde herausgerissen und in eine Umlaufbahn geschleudert, daraus wurde der Mond.

Die Folgen dieser schiefen Erdachse spüren wir heute noch: Während eines Jahres umrundet die Erde die Sonne. Die schiefe Erdachse zeigt dabei immer in die gleiche Richtung. So ist mal die Nordhalbkugel zur Sonne hin geneigt, mal die Südhalbkugel – je nach dem, wo die Erde auf ihrer Bahn steht. Von der Erde sieht das so aus, als ob die Sonne höher bzw. tiefer am Himmel steht.

Dadurch geht die Sonne auch im Laufe eines Jahres zu unterschiedlichen Zeiten auf und unter. Die Tage sind verschieden lang, und ja nach Sonnenstand und Tageslänge bekommt unser Wohnort auf der Erde unterschiedlich viel Wärme ab. Wir spüren diesen Wechsel der Sonneneinstrahlung als Jahreszeiten. Sie machen das Leben auf der Erde abwechslungsreicher – so gesehen hatte dieser Crash in der Kindheit der Erde also auch sein Gutes.