Hallo und Guten Tag !
Ich hab' mal 'ne Frage, mit der ich mich seit Ende Dez.2005 beschaeftige:
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Betreff: SONNEN-WENDE
Das bedeutet doch, dass ein theoretisch gedachter Sonnenstrahl - von Mitte Sonne zu Mitte Erde -
die Erdoberflaeche im Winkel von 90Grad schrittweise trifft
in den Breitenkreisen zwischen +23,5Grad(am 21.Jun, Sommeranfang) und -23,5Grad(am 21./22.Dez, Winteranfang);
denn die Erdachse und damit ihr Aequator stehen 23,5Grad schraeg zur Erdbahnebene um die Sonne.
Ueber den Lateralwert |23,5| - noerdl wie suedl Breite - hinaus,
trifft dieser theoretisch gedachte Sonnenstrahl die Erdoberflaeche nicht mehr senkrecht unter 90Grad.
Folge ist verminderte Lichtintensitaet der Sonnenstrahlen.
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Am 21.Dez ist in den Wetterdiensten verschiedener Medien von der Winter-Sonnenwende die Rede gewesen,
- gleichzeitig von der laengsten Nacht bzw vom kuerzesten Tag.
Das bedeutete bekanntlich, dass die noerdl Halbkugel wegen der Schraeglage der Erdachse mit 23,5Grad zur Erdbahnebene
quasi maximal von der Sonne weggeneigt gewesen ist,
- Beginn der Winterzeit wegen minimaler Sonnen-Einstrahlung.
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(1) Was ist aber die Erklaerung dafuer, dass alle Graphiken der Erde-Sonne-Konstellation diesen Tag auf den 22.Dez legen ?
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Meine Astronomie-Software zeigte an diesem Tage den Lateralwert(suedl.Breite) von -23,3Grad an,
waehrend bei der Sonnen-Wende an sich dieser Wert mit -23,5Grad zu erwarten ist;
der Wert -23,5Grad ist dann aber erst zw dem 3./4.Jan erreicht worden,
um danach wieder schrittweise in Richtung Null (Aequatorpunkt, am 21.Maerz) zu gehen.
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(2) Wie muss der Widerspruch exakt erklaert werden, dass am 21./22.Dez gar keine Sonnenwende stattgefunden hat
sondern erst am 3.Jan ?
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Eines weiss ich inzw, dass die Sonnennaehe(Perihel) am 3.Jan erreicht worden ist
und damit die Breite suedl des Aequator mit -23,5Grad, wie es uebrigens meine
Astronomie-Software angezeigt hat.
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(3) Damit waere die Winter-Sonnenwende nicht am 21./22.Dez sondern erst am 3.Jan erreicht worden;
- haben die Wetterdienste somit eine unkorrekte Darstellung vermittelt ?
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Noch bin ich mir nicht sicher.
Waere daher dankbar, wenn mir vielleicht jemand klaerende Auskunft diesbezuegl mitteilen koennte.
MfG/dmz.

Hallo dmz,

astronomisch ist die Wintersonnenwende oder der astronomische Winteranfang genau festgelegt, setzt aber Kenntnisse der sphärischen Astronomie voraus: Der Winteranfang ist genau der Zeitpunkt, an dem die Rektaszension der (mittleren) Sonne genau 18 h beträgt.
Im Jahr 2005 war das genau am 21. Dez. um 19:35 Uhr MEZ der Fall.

Im täglichen Leben sieht das so aus, daß am Winteranfang die Sonne ihre kleinste Höhe über dem Horizont erreicht. Für Frankfurt am Main z.B. mit einer geografischen Breite von 50° 6' nord ergibt sich für die Sonne folgende Tabelle:

Datum | Meridiandurchgang (MEZ) | Mittagshöhe

18.12.05 | 12:21:58 | 16° 33' 20''
19.12.05 | 12:22:28 | 16° 32' 01''
20.12.05 | 12:22:57 | 16° 31' 10''
21.12.05 | 12:23:27 | 16° 30' 48'' (Minimum!)
22.12.05 | 12:23:57 | 16° 30' 53''
23.12.05 | 12:24:27 | 16° 31' 27''
24.12.05 | 12:24:57 | 16° 32' 29''

Man sieht, am 21.12.05 wird die kleinste Sonnenhöhe am Mittag erreicht. Man sieht aber auch, wie flach dieses Minimum der Sonnenhöhe ausgeprägt ist. Man muß schon sehr genau hinschauen! :-) Daher war es im Altertum gar nicht so leicht, diesen Zeitpunkt zu bestimmen.

Das Phänomen der Jahreszeiten auf unserem Planeten ist eine Folge der Schiefe der Ekliptik (scheinbare Sonnenbahn) gegenüber der Äquatorebene. Sie beträgt z.Zt. 23° 27' 8''.
Es besteht folgender einfacher Zusammenhang:

Mittagshöhe der Sonne = 90° -- geogr. Breite + -- Schiefe der Ekliptik

(+ Zeichen: Sommersonnenwende, -- Zeichen: Wintersonnenwende, beim Frühlings- und Herbstanfang wird für die Schiefe der Ekliptik der Wert Null eingesetzt. Die Sonnenhöhe ist dann gleich der Höhe des Himmelsäquators.)

Nebenbei: Diese Berechnungen kann man sehr schön mit dem bereits zitierten Astronomieprogramm "SkyMap" durchführen.

als ich heute morgen diese Frage sah, bezweifelte ich, dass eine ausreichende Antwort kommen würde. Ausführlicher geht es nicht, Dietmar. Was können wir doch alle aufeinander stolz sein, das ist doch viel besser, als sich gegenseitig das Leben schwer zu machen.

Dietmar, vor ein paar Tagen fragte mich meine Enkelin( für die Schule), warum es Sommer und Winter gebe. Ich erklärte ihr das mit den Schwankungen der Erdkugel. Nun konnte ich ihr noch deine Berechnungen nachliefern. Danke.

Hallo und Guten Tag Dietmar !
Ich bedanke mich fuer die ausfuehrliche Erklaerung.
Und damit duerfte klar sein, dass am 21./22.Dez die Sonnenwende bei -23,5Grad (suedl.Br.v.Aequat) stattfindet.
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Mein Problem besteht jetzt noch darin,
dass ich am 21./22.Dez den Breitenwert -23,5Grad mit meinem Astronomie-Programm 'Celestia' nicht erfassen konnte;
- lag mit den Momentaufnahme bei -23,3Grad mit Aufwaertstrend.
Habe vielleicht auch in der entscheidenden Phase nicht genug kontrolliert, weil diese nur ganz kurz ist.
Ich will nun herausfinden, was der Grund letzlich dafuer gewesen ist:
gehe zunaechst davon aus, dass es kein Programm-Fehler ist sondern ein 'Verstaendnisfehler' meinerseits;
- vielleicht ist mein Timer nicht 'astronomisch' korrekt eingestellt.
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Es kommen ja noch Bewaehrungsproben alle 30Grad uebers Jahr hinweg :-)
MfG/dmz.

@DIETMAR ......HUT AB!

meine erste reaktion auf die frage von DMZ wäre ein witzlein gewesen, aber die aufgabenstellung war ZU konkret, deshalb hab ich´s mir verkniffen.

ich gebe zu, daß ich weder frage noch antwort in vollem umfang verstehe, aber ich bin froh in einem forum zu schreiben, wo leute so etwas diskutieren.

ik ben trots op julli (holl.: ich bin stolz auf euch)

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Also mir genügt eigentlich schon zu wissen, dass 1. die Erde sich schwankend bewegt, und 2. dass ich, wenn ich gerade auf der Unterseite bin, nicht runter falle ;-)

Schorsch, vor allem nach längerem Kneipenbesuch ist es wichtig zu wissen, daß die Erde schwankt und nicht ich.

Hallo dmz,

Deine Fragestellung gibt noch einen Anlaß zu einer weiteren, interessanten Betrachtung mit dem Programm "SkyMap".

Wir versetzen uns in einen Beobachter auf unserer Erde, der sich auf dem südlichen Wendekreis befindet (z.B. irgendwo vor der Küste von Südwest Afrika auf dem gleichen Längengrad wie Frankfurt am Main). Die geografische Breite dieses Wendekreises ist
23° 27' 8'' süd (entsprechend der Schiefe der Ekliptik).

Für einen solchen Ort kann man folgende Mittagshöhen der Sonne berechnen:

Datum | Meridandurchgang (MEZ) | Mittagshöhe

19.12.05 | 12:22:28 | 89° 58' 01''
20.12.05 | 12:22:57 | 89° 58' 53''
21.12.05 | 12:23:27 | 89° 59' 13'' (Maximum!)
22.12.05 | 12:23:57 | 89° 59' 07''
23.12.05 | 12:24:27 | 89° 58' 35''

Wie man sieht, wird am 21.12.05 für die Mittagshöhe der Sonne nun ein Maximum! erreicht, denn wir befinden uns ja auf der Südhalbkugel unserer Erde und da ist zu diesem Zeitpunkt Sommeranfang. Man sieht ferner sehr schön, daß die Mittagshöhe sehr nahe bei 90° liegt, d.h. die Sonne steht im Zenit, genau senkrecht über uns. Das muß so sein, denn danach sind die Wendekreise festgelegt. Auch hier sieht man wieder, wie schwach das Maximum ausgeprägt ist, es ergeben sich tägliche Änderungen im Bogenminuten-Bereich. Zum Vergleich, unser Mond erscheint uns bei Vollmond mit bloßem Auge unter einem Winkel von einem halben Grad oder 30 Bogenminuten.

also kann ich das so verstehen ?
Wenn ich mich am nördlichen Wendekreis (des Krebses) befinde, also ziemlich weit weg vom Äquator, und nicht gerade am 12. Juni gegen 12 Uhr in der Sonne stehe, dann kann ich (natürlich nicht bei Regen) meinen Schatten sehen. Würde ich dann in Richtung meines Kopfschattens marschieren gelänge ich irgendwann an den Nordpol?
dito wenn ich das gleiche am südlichem Wendekreis (des Steinbockes)praktiziere und mich am 21 Dezember mittags in die Sonne stelle, steh ich meinem eigenem Schatten im Wege.
Wenn ich von diesem Punkt der Richtung meines Schattens folgen würde, ohne die weitere Änderung des Sonnenverlaufes zu beachten, würd ich irgendwann mal den Südpol erreichen?
Je früher am Morgen und je späer am abend ich dieses Experiment beginnen würde, desto länger und schneckenförmiger wär wohl mein Weg ?

Hallo Hugo,

ist Deine Frage ernst gemeint, oder willst Du uns auf den Arm nehmen? Nach dieser Methode der "astronomischen Navigation" sind schon viele in der Wüste verdurstet. :-)

@dietmar ...aber nicht am 21ten dezember!

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hallo dietmar, ich will nicht der Sonne nachrennen um am abend zu merken das ich im Kreis gelaufen bin wie ein verirrter Taigaläufer.
Mir gehts um die Vorstellung, wo würde ich hingelangen, wenn ich ständig in der Richtung weitergehen würde die ich anfangs, bezogen auf den Schatten, eingeschlagen habe.
Je früher am Tage- natürlich ist da mein Schatten am längsten- aber auch im stumpfesten Winkel zum Pol. Der Weg von einem bestimmten Punkt am Wendekreis in die Richtung des Schattens zu einer bestimmten Zeit begonnen, dürfte um so länger sein je früher am Tage ich meine Reise beginne.
So dürfte meine Reise am kürzesten sein wenn ich mir einen Tag und eine Tageszeit aussuche, wo mein Schatten in Richtung Norden -und damit direkt zum Pol zeigt. (ich würde parallel zu einem Längengrad wandern) *g*

@Dietmar:
Danke fuer den alternativen Daten-Beitrag.
Beide Beitraege habe ich mir in einer extra Text-Datei angelegt fuer spaetere Untersuchungen.
Aus meinem 'Celestia'-Programm habe ich mir am 04/01/2006 um 12:02:35h WN eine Image-Datei ausgedruckt
(invers, um schwarze Tinte zu sparen):
Erdmittelpunkt liegt nach Ueberschreiten des suedl Sonnen-Wendekreises
bei LAT= -23,36504°/LONG= +6,67154° vor Suedwest-Afrika
(Aequator bei 0° durch die noerdl Uferzone des Victoria-Sees);
der Erdmittelpunkt hat die 6h-Laenge des Himmelskoordinatensystems leicht ueberschritten;
die Sonne bereits deutlich die 18h-Laenge.
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Ich werde mir demnaechst als Alternative das 'SkyMap'-Programm vornehmen:
vielleicht ist es insgesamt aussagefaehiger als 'Celestia'.
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@schorsch:
< Also mir genügt eigentlich schon zu wissen, dass 1. die Erde sich schwankend bewegt .....
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Du solltest dir auch noch klarmachen, dass es ohne das 'Schwanken' die Jahreszeiten
und damit Vivaldi's Konzert 'Die 4 Jahreszeiten' nicht gaebe :-)
Schoene Musik uebrigens .....

Ergänzende Frage:
Die Wintersonnenwende ist zwar der kürzeste Tag, aber nicht wie vielfach angenommen - gleichzeitig der Tag mit dem spätesten Sonnenaufgang oder frühesten Sonnenuntergang im Jahr. Diese Termine liegen nach bzw. vor dem 21.12.

In einem Tabellenauszug der Auf- und Untergänge der Sonne in unseren Breiten könnte das näherungsweise so aussehen (Nautische Jahrbücher des Bundesamtes für Seeschiffahrt und Hydrographie):

Datum | S-Aufg| S-Unterg| Dauer
06.12. 05| 8:04 | 16:10| 8:06|
10.12. 05| 8:08 | 16:09| 8:01| Frühester Sonnenuntergang
18.12. 05| 8:15 | 16:10| 7:55|
22.12. 05| 8:17 | 16:12| 7:55| kürzester Tag (Wintersonnenwende)
30.12. 05| 8:19 | 16:18| 7:59|
03.01. 06| 8:19 | 16:22| 8:03| spätester Sonnenaufgang
07.01. 06| 8:18 | 16:27| 8:09|

Somit geht die Sonne erst nach dem 3.1. allmählich wieder früher auf und nicht schon ab 21.12. Und daß es abends früher dunkel wird, registrieren wir einige Tage vorher, während zur eigentlichen Wintersonnenwende die Dunkelheit schon wieder ein paar Minuten später einsetzt.
Warum ist das so?

Hallo Navallo,

das ist eine sehr interessante Frage und ich bin erstaunt, daß Dir dieser Sachverhalt aufgefallen ist. Die Beantwortung Deiner Frage ist nicht ganz einfach, aber ich will versuchen, es zu erklären:
Zunächst muß man festhalten, wenn man Auf- und Untergangszeiten der Sonne berechnen will, dann gilt das immer nur für einen ganz bestimmten Ort, mit einer bestimmten geografischen Breite und einer bestimmten geografischen Länge. Bei der Berechnung muß man zunächst von der wahren Ortszeit (WOZ) ausgehen und dabei die Refraktion (Lichtbrechung am Horizont) berücksichtigen. Da der Umlauf der Erde um die Sonne in einem Jahr keineswegs gleichmäßig erfolgt, nämlich nach den Keplerschen Gesetzen in einer Ellipse und in Sonnennähe schneller und in Sonnenferne langsamer, führt man eine mittlere Sonne ein, die sich gleichmäßig nicht auf der Ekliptik, sondern auf dem Himmelsäquator bewegt. Damit wird eine weitere Zeit eingeführt, die man die mittlere Ortszeit (MOZ) nennt. Die Differenz zwischen wahrer Ortszeit und mittlerer Ortszeit bezeichnet man als Zeitgleichung. Diese Differenz kann bis zu einer viertel Stunde betragen. Als nächstes muß man nun die mittlere Ortszeit, die ja nur für einen ganz bestimmten Ort mit einer bestimmten Länge gilt, in unsere Zonenzeit, die mitteleuropäische Zeit (MEZ) umrechnen, die genau nur für den 15 Längengrad östlicher Länge gilt. Durch dieses komplizierte Rechenverfahren erklären sich die nicht zur Wintersonnenwende passenden Auf- und Untergangszeiten der Sonne.

Poropos Sonnenuntergang:

Letzten Sonntag waren meine Frau und ich in einem Schweizer Wintersportort. So um 16 Uhr ging die Sonne hinter dem Berg unter; der Schatten des Berges rückte auf der Gegenseite, wo wir bergwärts marschierten, ziemlich schnell nach oben. Als er mich erreichte, begann ich schneller zu gehen, dann zu laufen. Etwa eine halbe Minute konnte ich mit ihm Schritt halten, dann ging mir die Puste aus!

Hallo Hugo,

ich hoffe, ich habe Deine Frage richtig verstanden. Du willst von einem Punkt der nördlichen Erdhalbkugel immer in die gleiche nördliche Richtung gehen. Diese Richtung bildet mit einem Meridian einen Winkel alfa, den man den "Kurswinkel" nennt. Bewegt man sich immer mit dem gleichen Kurswinkel, dann durchläuft man auf einer Kugel eine Kurve, die man in der See- und Luftfahrt "Loxodrome" nennt. Ist alfa = 90°, dann bewegt man sich auf einem Breitenkreis und erreicht niemals den Nordpol, ist alfa = 0°, dann erreicht man auf direktem Weg den Nordpol, liegt alfa zwischen 0° und 90°, dann wird der Nordpol auf einer mehr oder weniger langen Spirale, die sich um den Nordpol windet, erreicht. Ist alfa größer als 90° dann erreicht man entsprechend den Südpol.
Ein Bild sagt mehr als tausend Worte.

Oh jaa danke Dietmar, das wars, genau so hab ich mir das vorgestellt. Aber das Wort, den Begriff Loxodrome kannte ich noch nicht und hätte bei Klaines Rainer raten müssen.
Es war mir klar das ich einer logarithmischen Spirale hätte folgen müssen (je nach Winkel flach-langer Weg- oder steil kurzer Weg)
An der Orthodrome richten sich wohl die Flugzeuge aus, wenn sie z.B. von Frankfurt nach Havanna fliegen, auf dem Rückweg spielt aber der ständige Westwind in großen Höhen eine Rolle.

Hallo Dietmar,
vielen Dank für Deinen Erklärungsversuch. Wie Du aus meinem Hinweis auf die Nautischen Jahrbücher erahnen kannst, sind mir die Dinge nicht ganz ungeläufig. Ich habe noch gelernt, auf See mit dem Sextanten umzugehen (heute durch GPS, vorher durch Funkpeilungsverfahren weitgehend ersetzt). Insofern hat meine Frage einen praxisnahen Hintergrund. Für die Navigation nimmt man übrigens die Sonnenoberkante (gelegentlich auch Unterkante) anstelle der Sonnenmitte als Meßpunkt, weil der eindeutiger zu beobachten ist.

Daß die Dinge so sind, hat neben allseits bekannten Fakten (Erdrotation, Schrägstellung der Erdachse ...) auch damit zu tun, daß nahezu alle zu messenden Parameter nicht exakt geometrischen Bedingungen oder konstanten zeitlichen Abläufen gehorchen (z. B. Erde als Geoid statt Kugel, sich ändernde Winkel der Bezugsebenen zueinander, wechselnde Umlaufgeschwindigkeiten, Lichtbrechung in Horizontnähe, Gravitationswirkungen, allmähliche Lageänderungen der Erdachse, keine Kreisbahnen, ...). Demzufolge sind Korrekturen erforderlich, die sich nicht in einer einzigen Formel unterbringen lassen, daher die Tabellen der Nautischen Jahrbücher (alljährlich ca. 250 Seiten). Atom- und Quarzuhren müssen gelegentlich korrigiert werden, weil sie genauer gehen, als sich die Erde dreht. Schaltjahre werden erforderlich durch unterschiedliche Länge der Sonnentage (= Zeit von einem Sonnenhöchststand zum nächsten = 24 Stunden ) und der Sternentage (= eine Erdumdrehung um 360° = 23 Std 56 Min 4,09 Sekunden). Letzteres wiederum hängt mit der relativen Nähe der Sonne zusammen. Dennoch bleibt für mich die Sache mit den unterschiedlichen Auf- und Untergangszeiten der Sonne ein Mysterium, für das mir vermutlich die Vorstellungskraft fehlt. Möglicherweise müßte man dafür ein 3-dimensionales Modell heranziehen können.

Was hier noch garnicht erwähnt wurde ist die Tatsache, dass bis Ende Januar zwar die Sonnenuntergänge um fast 45 Min später als zur Wintersonnenwende erfolgen, die Aufgänge dagegen lediglich 23 Min früher eintreten.
Gehe ich recht in der Annahme, dass das damit zusammenhängt, dass wir uns wieder vom sonnenächsten Punkt auf der Erdbahn entfernen, die Sonne uns also abends etwas "hinterherscheint"?

da scheint unsere Sonne eben auch ein Morgenmuffel zu sein *g*
Zur Überschrift fällt mir auf, das ich mal gelernt habe, die Sonne sei aus Sicht der Erde ein Fixstern. Also dürfte sie es gar nicht wagen sich zu wenden, zu drehen, mal Schatten aktiv hierhin mal dorthin zu werfen, auf-, und unterzugehen usw. *gg*

Hallo Navallo, hallo Radefeld,

das Phänomen beruht in beiden Fällen auf der sogenannten "Zeitgleichung (ZGL)". Sie ist definiert als die Differenz zwischen wahrer Ortszeit (WOZ) und mittlerer Ortszeit (MOZ).
Die wahre Sonne geht immer genau um 12:00 Uhr WOZ durch den Meridian, während eine fiktive, gleichmäßig laufende Sonne immer um 12:00 Uhr MOZ durch den Meridian geht.
Zahlenwerte für die Zeitgleichung, die sich mit einer Periode von einem Jahr wiederholen, sind in untenstehender Grafik angegeben (entnommen aus "wikipedia").

Als Beispiel betrachten wir einen Ort mit 50° nördl. Breite und 10° östl. Länge. Es ergibt sich für den Sonnenlauf:

Datum | Aufgang (MEZ) | Kulumination (MEZ) | Untergang (MEZ) | ZGL (min)
20.12.05 | 8:15 | 12:18 | 16:20 | +2
31.01.06 | 7:55 | 12:33 | 17:12 | -13

Wie erklärt sich das?
Wir gehen von der wahren Sonne am 20.12.05 aus, die genau um 12:00 Uhr WOZ durch den Meridan geht. Mit der Zeitgleichung wird diese WOZ in die MOZ umgerechnet:
MOZ = WOZ - ZGL = 12:00 - 0:02 = 11:58
D.h. die wahre Sonne geht um 2 Minuten früher, nämlich bereits um 11: 58 Uhr MOZ durch den Meridian, während ihr die mittlere Sonne um 12:00 Uhr MOZ folgt. Am 31.01.06 ergibt sich entsprechend:
MOZ = WOZ - ZGL = 12:00 + 0:13 = 12:13
D.h. die wahre Sonne geht erst um 12:13 Uhr MOZ durch den Meridian, während die mittlere Sonne um 12:00 Uhr MOZ vorher durch den Meridian ging.

Zwischen den beiden Daten 20.12.05 und 31.01.06 ergibt sich also eine Zeitverschiebung des Meridandurchgangs in MOZ von 15 Minuten. Da die Auf-und Untergangspunkt symmetrisch zum Meridandurchgang liegen, verschieben sich diese ebenfalls und zwar zusätzlich zum längeren Tagebogen der Sonne ab dem Datum der Wintersonnenwende. Damit erklärt sich bereits der angesprochene Effekt. Die genaue Berechnung der Auf- und Untergangszeiten kann nur mit den Formeln der sphärischen Trigonometrie durchgeführt werden, die Umrechnung der verschiedenen Zeiten erfolgt aber nach dem gleichen Schema.

Schließlich wird noch die MOZ in unsere Zonenzeit (MEZ), die genau für 15° östl. Länge gilt umgerechnet. (An einem Ort mit 15° östl. Länge ist die MOZ gleich der MEZ.) Da ein Längenunterschied von 15° genau 1 Stunde entspricht, ergibt sich zwischen 10° und 15° eine Zeitdifferenz von 20 Minuten, die zur MOZ hinzugezählt werden muß. Damit ergibt sich für den Meridandurchgang der wahren Sonne am Ort mit der oben angegebenen geografischen Lage am 20.12.05 der Zeitpunkt 12:18 Uhr MEZ und am 31.01.06 der Zeitpunkt 12:33 Uhr MEZ, wie bereits oben in der Tabelle angegeben wurde.

Zur Verdeutlichung noch eine weiter Grafik: