In der Antike glaubten die Gelehrten, Seher und Magier verschiedener Kulturen, dass die Welt verschiedene Formen annimmt – von einer Zikkurat oder einem Würfel bis hin zu der populäreren flachen Scheibe, die von einem Meer umgeben ist. Aber dank der anhaltenden Bemühungen der Astronomen haben wir verstanden, dass es sich tatsächlich um eine Kugel und einen von vielen Planeten in einem System handelt, das die Sonne umkreist.
In den letzten Jahrhunderten haben Verbesserungen sowohl bei wissenschaftlichen Instrumenten als auch umfassendere Himmelsbeobachtungen Astronomen auch dabei geholfen (mit extremer Genauigkeit) die Beschaffenheit der Erdumlaufbahn zu bestimmen. Wir kennen nicht nur den genauen Abstand von der Sonne, sondern wissen auch, dass unser Planet die Sonne mit einem ständig zu ihr geneigten Pol umkreist.
Erdachse:
Dies ist die sogenannte axiale Neigung, bei der die vertikale Achse eines Planeten um einen gewissen Grad zur Ekliptik des von ihm umkreisten Objekts (in diesem Fall der Sonne) geneigt ist. Eine solche Neigung führt dazu, dass es einen Unterschied gibt, wie viel Sonnenlicht im Laufe eines Jahres einen bestimmten Punkt auf der Oberfläche erreicht. Im Fall der Erde ist die Achse um etwa 23,44° (oder 23,439281° um genau zu sein) zur Ekliptik der Sonne geneigt.
Die Erdachse zeigt nach Norden zu Polaris, dem Nordstern der nördlichen Hemisphäre, und nach Süden zu Sigma Octantis. Bildnachweis: Bob King
Saisonale Variationen:
Diese Neigung der Erdachse ist für die jahreszeitlichen Veränderungen im Jahresverlauf verantwortlich. Wenn der Nordpol auf die Sonne gerichtet ist, erlebt die Nordhalbkugel den Sommer und die Südhalbkugel den Winter. Wenn der Südpol sechs Monate später auf die Sonne gerichtet wird, ist die Situation umgekehrt.
Neben Temperaturschwankungen führen jahreszeitliche Veränderungen auch zu Veränderungen des Tagesablaufs. Grundsätzlich dauert der Tag im Sommer länger und die Sonne steht höher am Himmel. Im Winter werden die Tage kürzer und die Sonne steht tiefer am Himmel. In den nördlichen gemäßigten Breiten geht die Sonne während der Sommersonnenwende nördlich des wahren Ostens auf und nördlich des wahren Westens unter und dreht sich im Winter um. Die Sonne geht im Sommer für die südliche gemäßigte Zone südlich des wahren Ostens auf und geht südlich des wahren Westens unter.
Extrem wird die Situation oberhalb des Polarkreises, wo es für einen Teil des Jahres überhaupt kein Tageslicht gibt, und bis zu sechs Monate am Nordpol selbst (sogenannte „Polarnacht“). Auf der Südhalbkugel ist die Situation umgekehrt, der Südpol ist entgegengesetzt zum Nordpol ausgerichtet und erlebt eine sogenannte Mitternachtssonne (ein Tag, der 24 Stunden dauert).
Die vier Jahreszeiten können durch die Sonnenwenden (der Punkt der maximalen axialen Neigung zur Sonne oder von ihr weg) und die Tagundnachtgleichen (wenn die Neigungsrichtung und die Sonne senkrecht stehen) bestimmt werden. Auf der Nordhalbkugel findet die Wintersonnenwende um den 21. Dezember herum, die Sommersonnenwende um den 21. Juni, die Frühlings-Tagundnachtgleiche um den 20. März und die Herbst-Tagundnachtgleiche am oder um den 22. oder 23. September herum statt. Auf der Südhalbkugel ist die Situation umgekehrt, wobei die Sommer- und Wintersonnenwende vertauscht und die Frühlings- und Herbsttagundnachtgleiche vertauscht sind.
Ändert sich mit der Zeit:
Der Neigungswinkel der Erde ist über lange Zeiträume relativ stabil. Die Erdachse unterliegt jedoch einer leichten unregelmäßigen Bewegung, die als bekannt istNutation– eine Schaukel-, Schaukel- oder Nickbewegung (wie ein Kreisel) – die eine Dauer von 18,6 Jahren hat. Die Erdachse unterliegt auch einem leichten Wackeln (wie ein Kreisel), wodurch sich ihre Ausrichtung im Laufe der Zeit ändert.
Bekannt alsPräzession, führt dieser Prozess dazu, dass sich das Datum der Jahreszeiten über einen Zyklus von 25.800 Jahren langsam ändert. Die Präzession ist nicht nur der Grund für den Unterschied zwischen einem Sternjahr und einem tropischen Jahr, sie ist auch der Grund, warum die Jahreszeiten irgendwann umkehren. Wenn dies geschieht, wird der Sommer auf der Nordhalbkugel im Dezember und der Winter im Juni auftreten.
Künstlerische Darstellung der Erdrotation und der Präzession der Tagundnachtgleichen. Bildnachweis: NASA
Die Präzession ist neben anderen orbitalen Faktoren auch der Grund für die sogenannte „Tageslängenvariation“. Im Wesentlichen ist dies ein Phänomen, bei dem sich die Daten des Perihels und des Aphels der Erde (die derzeit am 3. Januar bzw. 4. Juli stattfinden) im Laufe der Zeit ändern. Beide Bewegungen werden durch die unterschiedliche Anziehungskraft von Sonne und Mond auf die Äquatorregion der Erde verursacht.
Unnötig zu erwähnen, dass die Rotation der Erde und die Umlaufbahn der Sonne um die Sonne nicht so einfach sind wie früher. Während der wissenschaftlichen Revolution war es eine große Offenbarung zu erfahren, dass die Erde kein fester Punkt im Universum war und dass die „Himmelssphären“ Planeten wie die Erde waren. Aber selbst damals glaubten Astronomen wie Kopernikus und Galileo noch, dass die Umlaufbahn der Erde ein perfekter Kreis sei, und konnten sich nicht vorstellen, dass ihre Rotation Unvollkommenheiten unterliegt.
Erst mit der Zeit wurde die wahre Natur der Neigung und der Bewegungen unseres Planeten verstanden. Und was wir wissen ist, dass sie im Laufe der Zeit zu einigen gravierenden Schwankungen führen – sowohl kurzfristig (d. h. saisonaler Wechsel) als auch langfristig.
Wir haben viele Artikel über die . geschrieben Erde und die Jahreszeiten für Universe Today. Hier ist Warum ist die Erde geneigt? , Die Rotation der Erde , Was verursacht Tag und Nacht? , Wie schnell dreht sich die Erde? , Warum dreht sich die Erde?
Weitere Informationen zur Erdachse finden Sie unter Der NASA-Leitfaden zur Erforschung des Sonnensystems auf der Erde . Und hier ist ein Link zu Erdobservatorium der NASA .
Wir haben auch eine Episode von Astronomy Cast aufgenommen alles über die Erde . Hör zu, Folge 51: Erde .
