Wende dein Gesicht stets der Sonne zu,
dann fallen die Schatten hinter dich.
( Afrikanische Weisheit )
Sonnenscheindauer:
Sonnenaufgang über Lonsee am 30.10.2010
Im Osten geht die Sonne auf, im Süden nimmt sie ihren Lauf, im Westen wird sie untergeh'n, im Norden ist sie nie zu seh'n.
Mit diesem kleinen Merkspruch sind die grundlegenden Worte zur Bewegung der Sonne bereits gesagt.
Den in der Tat beschreibt der Satz mit nur wenigen Worten die Bewegung der Sonne innerhalb eines Tages, gültig für die Nordhalbkugel.
Vertauschen wir Süden und Norden so gilt der Spruch auch für die Südhalbkugel der Erde.
Betrachtet man die tägliche Bewegung der Sonne etwas genauer so entgeht dem aufmerksamen Auge nicht,
dass sich die Höhe der Sonne zum Horizont, abhängig von der Jahreszeit ändert.
Auch die Zeiten zu denen die Sonne auf- und untergeht verschieben sich Tag um Tag.
Die Tage werden länger und kürzer und alles wiedeholt sich wie in einem astronomischen Uhrwerk Jahr für Jahr.
Unter dem Stichwort Sonnenscheindauer wollen wir hier auf dieser Seite etwas genauer auf das Uhrwerk blicken.
Dazu gehört die tägliche Sonnenscheindauer in Abhängigkeit der geografischen Position genauso dazu,
wie der Sonnenstand, der Tagbogen und die daraus resultierenden Jahreszeiten.
Sonnenscheindauer und astronomische Daten
Alles dreht sich in diesem Kapitel um die Sonne, so wie sich auch die Erde um die Sonne bewegt.
Die Sonne geht auf und unter, sieht steht hoch am Himmel oder ist nicht zu sehen.
Mittels Zeit und Positionsdaten lassen sich eine ganze Reihe astronomisch mathematische Berechnungen anstellen welche etwas mehr über den täglichen Verlauf
der Sonne, den Sonnenstand, Auf- und Untergangszeiten usw. geben. Eine ganz spannende Geschichte .... seht selbst!
Hinweis: Eine Berechnung von Sonnenaufgängen und Sonnenuntergängen ist nur dann möglich, wenn sie auch wirklich stattfinden.
Es gibt Gebiete auf der Erde, nördlicher und südlicher der Polarkreise auf 66,56° in denen die Sonne im Sommer nicht mehr untergeht oder im Winter nicht
über den Horizont steigt.
Die im Folgenden enthaltenen Daten und Grafiken sind mit diesem Hintergrundwissen zu interpretieren oder zu ignorieren.
Datenerfassung
Die Sonnenuhr
Die beiden Grafiken zeigen den Sonnenaufgang und Sonnenuntergang inkl. Dämmerungsphasen für die angezeigten Geokoordinaten
9.91866° Ost 48.53733° Nord.
Für Lonsee gelten die Koordinaten 9.91866° Ost und 48.53733° Nord.
Die Zeitangaben beziehen sich auf die lokale Zeit mit einem aktuellen Unterschied von 2 Stunde(n) zur Weltzeit UTC (GMT).
Das Sonnenscheindauer-Diagramm zeigt die Sonnenscheindauer eines ganzen Jahres in Abhängigkeit der eingegebenen
Geokoordinaten an.
Die Zeitangaben beziehen sich auf UTC = Coordinated Universal Time und berücksichtigen keine Zeitzonen und
Sommerzeit- Winterzeitverschiebungen.
Im Diagramm zu sehen sind die Tageslichtphasen und die drei verschiedenen Dämmerungszustände fü
Bürgerliche-, Nautische- und Astronomische Dämmerung.
Die rote Linie kennzeichnet den Sonnenauf- und Untergang.
Sonnenscheindauer im Jahr 2024
Die Dämmerung
Die Dämmerung
Der meist fließende Übergang von Tag zu Nacht und Nacht zu Tag wird als Dämmerung bezeichnet.
Da unsere Erde eine Atmosphäre besitzt geschieht der Übergang nicht digital hell-dunkel-hell.
Durch die Streuung des Lichts in der Atmosphäre wird es, obwohl die Sonne schon unter dem Horizont verschwunden ist erst allmählich dunkel.
Es Dämmert!
Die Dämmerung ist der Zeitraum in welchem noch gestreutes Licht sichtbar ist. Dabei unterscheidet man unterschiedliche Stadien.
In der Astronomie werden drei Phasen der Dämmerung definiert.
Ausgehend vom abendlichen Sonnenuntergang läuft die Dämmerung in den folgenden Schritten ab:
-
Die bürgerliche Dämmerung welche direkt nach Sonnenuntergang beginnt und in Deutschland im Durchschnitt etwa 39 Minuten dauert.
Sie endet nach astronomischer Definition, wenn die Sonne 6 Grad unter dem Horizont steht.
-
Danach beginnt die nautische Dämmerung .
Schon jetzt sind die ersten Sterne und Sternbilder zu erkennen.
Wenn der Mittelpunkt der Sonne 12 Grad unter dem wahren Horizont steht ist die nautische Dämmerung zuende.
-
Die astronomische Dämmerung folgt der nautischen Dämmerung.
Sie endet, wenn der Sonnenmittelpunkt 18 Grad unter dem wahren Horizont steht.
Erst zu dieser Zeit beginnt für die Astronomen die Nacht denn erst jetzt ist es völlig dunkel geworden.
Soweit also zum Thema Dämmerung. Hier folgen nun die genauen Daten zu den angegebenen Zeit- und Positionsinformationen in obigem Formular.
| Dämmerungsphasen, 20.04.2024 |
Zeit (CET) |
wahrer Horizont |
| Astronomische Dämmerung |
04:13 |
-18° |
| Nautische Dämmerung |
05:00 |
-12° |
| Bürgerliche Dämmerung |
05:42 |
-6° |
| Sonnen-Aufgang |
06:22 |
0° |
| Sonne auf Mittagslinie (Meridian) |
|
90° |
| Sonnen-Untergang |
20:16 |
0° |
| Bürgerliche Dämmerung |
20:55 |
-6° |
| Nautische Dämmerung |
21:37 |
-12° |
| Astronomische Dämmerung |
22:24 |
-18° |
Dämmerungsphasen
Sonnenscheindauer
Die Sonnenscheindauer für den 20.04.2024 bei den Koordinaten
9.91866° Ost 48.53733° Nord beträgt:
13.9
Sonnenlauf und Sonnenstand
Der tägliche Lauf der Sonne hängt vom eigenen Standort und von den Jahreszeiten ab.
Sonnenaufgang, mittäglicher Höchststand im Süden und Sonnenuntergang sind die drei wichtigsten Positionen der Sonne auf ihrer Bahn.
Morgens bzw. abends spricht man von tief stehender Sonne, um die Mittagszeit von hohem Sonnenstand.
Im Winter hat die Sonne eine niedrige Sonnenbahn, im Sommer eine hohe Sonnenbahn.
Mit den oben eingegebenen Datums-, Zeit- und Positionsangaben lassen sich folgende Detailinformationen zum aktuellen Sonnenstand berechnen:
|
Sonnenstandsdaten für
20.04.2024 - 05:25 |
|
Julianische Tageszahl JD
|
2460420.6424 |
|
Julianische Tageszahl JD0 des Datums
|
2460420.5° |
|
Sternzeit θGh für Greenwich
|
17.3343h |
|
Greenwich-Stundenwinkel θG
|
260.0143° |
|
Sternzeit des Ortes
|
17.9955h |
|
Stundenwinkel des Ortes θ
|
269.933° |
|
Ekliptikalkoordinate der Sonne Λ
|
30.5489° |
|
Rektaszension α
|
28.436° |
|
Ekliptik ε
|
23.4354° |
|
Deklination δ
|
11.6626° |
|
Stundenwinkel der Sonne τ
|
241.497° |
|
Azimut a
|
240.6442° |
|
Höhenwinkel h
|
-9.0886° |
|
Refraktionsbehaftete Höhe hR
|
-9.1709° |
Detailinformationen zum aktuellen Sonnenstand
Das folgende Bild zeigt den aktuellen Sonnenstand für Lonsee bezogen auf die Meridian-Position um 12 Uhr UT für das angegebene Datum.
Dargestellt ist damit der höchst mögliche Sonnenstand der Sonne auf ihrem Tagbogen über den Himmel.
Sonnenstand am 20.04.2024 mit 52.1° Höchststand.
Zugrundeliegende Astronomie und Himmelsmechanik
Bewegung der Sonne - Bewegung der Erde
Drehsinn der Erde auf der Nordhalbkugel
Drehsinn der Erde auf der Südhalbkugel
Die Ursache für die Bewegung der Sonne, des Mondes und der Sterne ist die tägliche Achsendrehung der Erde.
Nord- und Südpol sind die beiden Punkte der Erdachse. Sie sind die beiden Drehpunkte um die die Sterne ihre scheinbare tägliche Bewegung vollführen.
Von einem Beobachtungspunkt auf der Erde ist immer nur ein Himmelspol über dem Horizont.
Auf der Nordhalbkugel der Erde ist der Drehsinn von links nach rechts mit Blick Richtung Süden. Die Sonne bewegt sich von Ost nach West.
Auf der Südhalbkugel der Erde ist der Drehsinn von rechts nach links mit Blick Richtung Süden. Die Sonne bewegt sich von Ost nach West.
Ortsbestimmung auf der Erde
Geografische Breite
Geografische Länge
Zur Ortsbestimmung auf der Erde und am Himmel dient das äquatoriale Gradnetz.
Ähnlich wie in der Ebene ein rechtwinkeliges Koordinatensystem definiert werden kann, kann man auch auf der Kugeloberfläche ein derartiges Gitter definieren.
Breitenkreise:
Kreise, die parallel zur Äquatorebene der Kugel verlaufen. Einer davon ist der Äquator selbst (ein Großkreis),
die anderen liegen parallel dazu nach Norden und Süden verschoben und werden immer kleiner (Kleinkreise der Kugel).
Man spricht von der
geographische Breite.
Längenkreise:
Diese verlaufen alle von Pol zu Pol. Damit sind alle Längenkreise Großkreise.
Außerdem stehen sie senkrecht auf alle Breitenkreise.
Man spricht von der
geographische Länge.
Breiten- und Längenkreise werden in Graden gezählt!
Breitenkreise beginnend bei Null Grad am Äquator nach Norden (= + 90°) und Süden (= - 90°)
Längengrade beginnend bei einem ausgezeichneten, festgelegten Nullmeridian nach Westen und Osten (jeweils 180°).
Seit 1884 ist durch die Internationale Meridiankonferenz der durch die Sternwarte in Greenwich verlaufende Meridian als Nullmeridian international anerkannt.
Der Erdäquator trennt die Erdoberfläche in eine nördliche und in eine südliche Halbkugel.
Der Himmelsäquator ist die scheinbare Verlängerung des Erdäquators in den Raum und er trennt den Sternenhimmel in eine nördliche und in eine südliche Stern-Hemisphäre.
Der Winkelabstand des Himmelspols über dem Nordhorizont wird als Polhöhe bezeichnet.
Die Geokoordinaten von Lonsee lauten: Länge 9.91667 / E 9° 55' 0'', Breite 48.5333 / N 48° 32' 0''.
Man kann sich die Sphäre als "himmlische Sphäre" verdeutlichen, an der die Fixsterne und Himmelsobjekte "aufgehängt" sind
Der Meridian - die Mittagslinie
Zenit und Nadir
Meridian
Das Wort Meridian (von lateinisch: circulus meridianus "Mittagskreis") bezeichnet in der Astronomie den senkrecht auf dem Horizont des Beobachtungsortes stehenden,
durch den Zenit-Punkt (senkrecht über dem Kopf), den Südpunkt am Horizont, den Nadir-Punkt (senkrecht unter den Füßen),
und über den Nordpunkt am Horizont wieder zum Zenit (ferner auch durch die Himmelspole) verlaufenden Großkreis am Himmel.
Das Wort Meridian bezeichnet in der Geographie den senkrecht auf dem Äquator stehenden und vom Nord- zum Südpol verlaufenden Halbkreis, siehe Meridian (Geographie).
Im Meridian erreicht die Sonne ihre größte Höhe (obere Kulmination) und 12 Stunden Sternzeit später ihre geringste Höhe unter dem Horizont.
Der Meridian wird auch Mittagslinie genannt. Er befindet sich für den Beobachter genau im Süden.
Horizontkoordinatensystem (Höhe und Azimut)
Azimut und Höhe
Die Höhe h gibt den Winkelabstand eines Gestirns über dem Horizont an.
Sie beträgt 0° für eine Position auf dem Horizont und 90° für eine Zenitstellung.
Negative Werte beziehen sich auf eine Stellung unterhalb des Horizonts.
Der durch das Gestirn gehende, zum Horizont parallel verlaufende Kreis heißt Horizontalkreis, Azimutalkreis.
Der Verbindungsbogen Zenit – Gestirn - Horizont heißt Vertikalkreis.
Das Azimut a gibt den Winkelabstand zwischen dem Südpunkt (Meridian) und dem Fußpunkt des durch das Gestirn gehenden Vertikalkreises an.
In der Astronomie wir normalerweise von S über W, N, O nach S von 0° über 90°, 180°, 270° und zurück nach 360° bzw. 0° gezählt.
Durch die Bewegung der Gestirne am Himmel ändert sich Azimut und Höhe dauernd.
Äquatorkoordinatensystem (Rektaszension/ Stundenwinkel, Deklination)
Rektaszension und Deklination
Die Deklination δ gibt den Winkelabstand eines Gestirns vom Himmelsäquator an.
Sie ist positiv bei Gestirnen nördlich und negativ bei Gestirnen südlich des Himmelspols.
Der nördliche bzw. südliche Himmelspol hat eine Deklination von ±90°.
Der Stundenwinkel t oder τ gibt den Winkelabstand eines Gestirns gegen den Meridian im Süden an.
Er wird entweder von 0° bis 360° in Richtung W, N, O und S, also in Richtung der scheinbaren Drehung des Himmels gezählt oder vom Meridian aus nach W positiv, nach O negativ.
Der Stundenwinkel wird meist nicht in Grad sondern im Zeitmaß angegeben.
Ein durch den Pol und das Gestirn verlaufender Großkreis heißt Stundenkreis.
Der durch das Gestirn parallel zum Himmelsäquator verlaufende Kreis heißt Parallelkreis.
Da sich der Stundenwinkel mit der Zeit verändert, kann statt ihm auch die Rektaszension α eingeführt werden.
Die Rektaszension wird auf den Frühlingspunkt bzw. den durch ihn verlaufenden Stundenkreis bezogen.
Die Zählweise erfolgt stets vom Frühlingspunkt in östlicher Richtung von 0° bis 360°, meist auch im Zeitmaß 0h bis 24h.
Die Eigenbewegung der Erde
Erdrotation
Erdneigung
Die Erde rotiert am Äquator mit einer Geschwindigkeit von 465,11 m/s, in Lonsee mit ca. 300 m/s um ihre eigene Achse.
Die Rotation der Erde um ihre Achse bedingt den scheinbaren täglichen Umschwung aller Gestirne von Ost nach West und die Wanderung der Sonne über den Himmel.
Eine Erdumdrehung bezogen auf den ruhenden Sternenhintergrund dauert 23 h 56 min 4,10 s!
Die Erde steht nicht senkrecht im Raum sondern ist gegen die Bahnebene um die Sonne um 23° 27‘ geneigt.
Der Umlauf der Erde um die Sonne
Die Erdbahn um die Sonne ist in guter Näherung eine Ellipse mit der Sonne im Brennpunkt.
Die Erde bewegt sich mit einer mittleren Bahngeschwindigkeit von 29,783 km/s auf ihrer Bahn.
Die Bahnebene der Erde liegt in der Ebene des Sonnensystems. Die Ellipse weicht nur sehr wenig von einer Kreisform ab.
Die Entfernung am sonnennächsten Punkt beträgt 149,597 Mio. km. Die Entfernung am sonnenfernsten Punkt beträgt 152,1 Mio. km.
Die mittlere Entfernung zur Sonne beträgt 149.597.000 km.
Die Entfernung der Erde zur Sonne verursacht NICHT die Entstehung der Jahreszeiten!
Die Erde benötigt für einen Sonnenumlauf 365,242 Tage.
Zur Korrektur der Kalenderrechnung wird in der Regel alle 4 Jahre ein Schaltjahr festgelegt.
Es gibt aber auch, gemäß der gregorianischen Schaltregel Ausnahmen so dass im Durchschnitt ein Kalenderjahr mit 365,2425 Tage entsteht.
Die Erdbahn ist eine Ellipse
Die Bahn der Erde um die Sonne
Die Erde auf ihrem Weg um die Sonne
Auf dem Weg der Erde um die Sonne gibt es 4 markante Erdpositionen welche hervorzuheben sind:
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Der Frühlingspunkt am 21.03. (astronomischer Frühlingsanfang, Widderpunkt)
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Der Sommerpunkt am 21.06. (Sommersonnenwende)
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Der Herbstpunkt am 23.09. (Astronomischer Herbstanfang, Waagepunkt)
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Der Winterpunkt am 22.12. (Wintersonnenwende)
Am 21.03. und 23.09. sind Tag und Nacht ungefähr gleich lang. Man spricht von Tag-und-Nacht-Gleiche.
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Tag-und-Nacht-Gleiche
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Für genauere Betrachtungen spielen noch kurzperiodische Bewegungen eine Rolle welche unter den Begriffen mittleren Äquinoktialpunkte und wahren Äquinoktien
in der Astronomie zu finden sind.
Sonnenscheindauer, Sonnenstand und die Entstehung der Jahreszeiten
Die Jahreszeiten entstehen nicht durch die elliptische Bahn der Erde.
Verursacht werden die Jahreszeiten durch die Neigung der Erdachse um 23° 27‘.
Sonneneinstrahlung im Sommer
Im Nordsommer ist die Nordhalbkugel der Sonne zugeneigt, die Sonne durchläuft einen hohen Bogen.
Bei hochstehender Sonne trifft die Sonnenstrahlung steil auf die Erdoberfläche und liefert einen hohen Energieeintrag pro Quadratmeter.
Der größere Teil der täglich durchlaufenen Sonnenbahn liegt oberhalb des Horizonts, die Tage sind lang und es steht viel Zeit für den Energieeintrag zur Verfügung.
Es ist Sommer.
Sonneneinstrahlung im Winter
Befindet sich die Erde ein halbes Jahr später am gegenüberliegenden Punkt ihrer Bahn, so ist die Nordhalbkugel von der Sonne fortgeneigt.
Es ergibt sich eine niedrig verlaufende tägliche Sonnenbahn.
Steht die Sonne tief, so trifft die Sonnenstrahlung flach auf die Erdoberfläche, so dass sie sich auf eine größere Fläche verteilt und weniger Energieeintrag pro
Quadratmeter zur Verfügung steht.
Nur der kleinere Teil der täglichen Sonnenbahn liegt oberhalb des Horizonts, der Energieeintrag kann nur für eine kurze Zeitspanne erfolgen.
Es ist Winter.
Wegen der thermischen Trägheit der Erde folgen Erwärmung und Abkühlung den Höchst- und Tiefstständen der Sonne mit einer Verzögerung von ein bis zwei Monaten.
Es ist Frühling, Herbst
Sommer versus Winter
Sonnenaufgang am Mittelallalin in Saas-Fee
