Die Sonne steht mittags am höchsten, im Sommer mehr als im Winter. Jeder Ort auf der Erde hat zu jedem Datum einen festgelegten scheinbaren Lauf der Sonne am Himmel. Dieser Tagbogen bestimmt die Taglänge zwischen Aufgang und Untergang der Sonne dort.
Sonnenuhr am evangelischen Friedhof Matzleinsdorf, Österreich
|
|
| Der Sonnenstand ist die Position der Sonne am Himmel über einem Beobachtungsort und kann mit den Koordinaten des Horizontsystems nach Höhe (Höhenwinkel als Elevation) und Richtung (Horizontalwinkel als Azimut) angegeben werden. Er verändert sich über den Tag infolge der Erdrotation und über das Jahr infolge des Erdumlaufs um die Sonne. Die tägliche Veränderung des Sonnenstandes (Tageslauf der Sonne) wird durch 3 markante Punkte charakterisiert, die folgende sind: Sonnenaufgang (in Mitteleuropa zwischen Nordost und Südost), mittäglicher Höchststand (im Süden) und Sonnenuntergang (zwischen Nordwest und Südwest). Der Verlauf des täglichen Sonnenstands (Tagbogen) und seiner jahreszeitlichen Veränderung (Höhe und Länge des Tagbogens) gehört zu den frühesten Himmelsbeobachtungen der Menschheitsgeschichte. Er war Grundlage des astronomischen Weltbildes der Antike und ihrer Richtungs- und Zeitmessungen. Bis zum Ende des Mittelalters diente der Stundenwinkel der Sonne als Maß für die Tageszeit. Er gibt die Stunden vor bzw. nach dem örtlichen Mittag an, weshalb er diesen Namen trägt. Weil die (scheinbare) Bewegung der Sonne im Lauf der Jahreszeiten bis zu 15 Minuten ungleichmäßig ist, wurde zur Korrektur die sogenannte Zeitgleichung eingeführt. Sie gibt an, um wie viel die wahre Sonnenzeit zu korrigieren ist, um zur gleichmäßigen mittleren Sonnenzeit zu kommen. So ist z. B. der Moment des Meridiandurchgangs der Sonne (annähernd ihre Kulmination) der wahre Mittag, dem der „künstliche“ mittlere Mittag gegenübersteht. Von der Zonenzeit (12 Uhr MEZ) weicht der Mittag zusätzlich um einen konstanten Wert ab, der sich aus dem geografischen Längenunterschied zum Zonenmeridian (für MEZ 15° östlicher Länge) ergibt. In Sonnenstandsdiagrammen wird die Zeitskala verzerrt, um bei vorgegebener mittlerer Sonnenzeit die Position der wahren Sonne ablesen zu können. Weil die Korrektur zu jeder Jahreszeit anders ist, werden die wahren Stundenlinien nicht nur verschoben, sondern durch die als Analemma bezeichneten typischen Doppelschlingen ersetzt. Die in den gemäßigten Zonen Jahreszeiten-prägenden Fixpunkte der Sonnenbahn wie die längste Nacht (Winteranfang) bzw. der längste Tag des Jahres (Sommeranfang) sowie die Tag-und-Nacht-Gleichen zum kalendarischen Beginn des Frühjahrs und Herbsts finden vielfältigen kulturellen und religiösen Niederschlag, z. B. Sonnwendfeiern, Weihnachten usw. [1] |
| Ein Sonnenstandsdiagramm ist ein Achsendiagramm des Sonnenstands als Abhängigkeit zwischen den horizontalen Koordinaten Azimut (Richtung) und Höhe der Sonne. Diese werden in äquatoriale Koordinaten umgerechnet und in ein x-y-Diagramm als Parameter eingetragen (Stundenwinkel, Deklinationswinkel). Ein Sonnenstandsdiagramm gilt nur für Orte mit gleicher geografischer Breite und nur für einen einzigen Ort, wenn es nicht mit der örtlichen Sonnenzeit (wahre oder mittlere), sondern mit Zonenzeit parametrisiert ist. Aus einem Sonnenstandsdiagramm eines Ortes kann man die dortige Sonnenposition zu jeder Tageszeit und an jedem Tag im Jahr und auch die wechselnde Sonnenscheindauer ablesen. Das Ziffernblatt einer Sonnenuhr mit schattenwerfendem Punkt lässt sich zu einem Sonnenstandsdiagramm erweitern, wenn man es zusätzlich mit einer Höhen- und einer Azimut-Skala versieht. [2] |
| Als Zeitgleichung wird die Differenz zwischen der wahren Sonnenzeit (wahre Ortszeit) und der mittleren Sonnenzeit (mittlere Ortszeit) bezeichnet. Dieser Zeitunterschied ergibt sich, wenn die für einen bestimmten Ort ermittelte wahre Ortszeit – bei der die Sonne zu Mittag (12 Uhr) jeweils über der gleichen Stelle am Horizont steht, dem Südpunkt – verglichen wird mit einem konstruierten Zeitmaß (mittlere Ortszeit), das auf eine übers Jahr gemittelte Stellung der Sonne im Tageslauf Bezug nimmt. Die Unterschiede ergeben sich zum einen infolge Veränderungen der Bahngeschwindigkeit der Erde bei ihrem Umlauf um die Sonne auf der elliptischen Erdbahn sowie zum anderen aufgrund der Umdrehung der Erde um ihre Achse, die nicht senkrecht zur Bahnebene steht und bei der jährlichen Bewegung nahezu raumfest ausgerichtet bleibt. Derzeit liegt diese jährliche Spanne bei etwa 30 Minuten. Die meisten Sonnenuhren zeigen die wahre Sonnenzeit an, gegenüber der mittleren Sonnenzeit gehen sie folglich bis etwa 15 Minuten vor bzw. nach. Die Zeitgleichung ändert sich stetig, um bis zu etwa 30 Sekunden in 24 Stunden. In astronomischen Jahrbüchern werden die Zeitgleichungswerte für die Tage des jeweiligen Jahres berechnet und sekundengenau angegeben. Die üblichen Tabellenwerke geben den Wert der Zeitgleichung für jeden Tag des jeweiligen Jahres für den Zeitpunkt 12:00 UT an, für dazwischenliegende Zeitpunkte kann man interpolieren. Die Zeitgleichung (als Abweichung) war schon den antiken Astronomen bekannt, wie z. B. im „Almagest“ des Ptolemäus. Bald nach Bekanntwerden der Keplerschen Gesetze hat John Flamsteed 1672 die quantitative Beschreibung eingeführt. Sie wurde (mit umgekehrtem Vorzeichen) der früher im Alltag benutzten, auf einer Sonnenuhr angezeigten wahren Sonnenzeit hinzugefügt, um die mit der neu erfundenen Räderuhr dargestellte mittlere Sonnenzeit zu erhalten. Heutzutage hat die mittlere Zeit, die man von (prinzipiell) stets gleichmäßig laufenden Uhren abliest, Priorität, und man folgert aus ihr bei Bedarf die wahre Sonnenzeit. [3] |
Der Tag wird in verschiedener Weise als vom scheinbaren Lauf der Sonne um die Erde bestimmter Zeitbegriff verwendet.
|
| Als Tagbogen wird jener Teil der scheinbaren Sonnenbahn bezeichnet, der für einen bestimmten geografischen Ort und ein gewisses Datum berechnet über dem mathematischen Horizont liegt. Seine Länge entspricht damit idealisiert der Zeitspanne zwischen Aufgang und Untergang der Sonne – jedoch ohne die astronomische Refraktion (Lichtbrechung in der geschichteten Atmosphäre) zu berücksichtigen, weshalb die tatsächliche Dauer einige Minuten länger ist. Der „wahre Tagbogen“ zieht darüber hinaus die jeweiligen topographischen Verhältnisse in Betracht, also die Höhe des Standorts und den Verlauf des Landschaftshorizonts bzw. auf dem Meer die Kimmtiefe. In nördlichen mittleren Breiten variieren die Tagbögen der Sonne im Jahreslauf ungefähr zwischen 8 Stunden (um die Wintersonnenwende im Dezember) und 16 Stunden (um die Sommersonnenwende im Juni), und dementsprechend die Tageslänge. Zum Datum der Tag-Nacht-Gleiche hat der Tagesbogen 12 Stunden, dann beträgt die Differenz zwischen dem Azimut des Sonnenaufgangs exakt im Osten und dem des Sonnenuntergangs exakt im Westen genau 180°. [5] |
| In den Geowissenschaften wird oft mit einer theoretischen Sonnenscheindauer gerechnet, in der eine wolkenlose und ungetrübt klare Atmosphäre, ungehindert von Bergen am Horizont, an einem bestimmten Ort Sonnenschein ermöglicht. Sie wird als „astronomische Sonnenscheindauer“ bezeichnet und hängt vom Breitengrad und der Jahreszeit ab. An Standorten im Gebirge oder Hügelland wird sie durch den Landschaftshorizont verkürzt. Die allfällige Abschattung durch Gebäude wird hingegen nicht in den Wert eingerechnet. Die „tatsächliche Sonnenscheindauer“ ist jedoch wesentlich kürzer und hängt entscheidend von der Klimazone ab. Großteils sind es Wolken, die den Sonnenschein verhindern, doch auch andere Ursachen wie Smog können dazu beitragen, dass das Sonnenlicht die Erdoberfläche nur gedämpft erreicht. Des Weiteren können Sandstürme oder die bei Vulkanausbrüchen in die Atmosphäre geschleuderten vulkanische Aschen die Sonnenstrahlung dämpfen. Die Sonnenscheindauer dient der näherungsweisen Abschätzung der Einstrahlung an einem bestimmten Ort und gibt gleichzeitig Hinweise auf Zeit und Stärke der Bewölkung. Die tatsächliche Sonnenscheindauer ist als die Zeitspanne definiert, während der die direkte Sonnenstrahlung senkrecht zur Sonnenrichtung einen definierten Minimalwert erreicht (120 W/m2). Die „effektiv mögliche Sonnenscheindauer“ wird durch Landschaftshorizonte verkürzt, sodass die Sonnenscheindauer im Dezember in gewissen Tälern im Gebirge sogar Null betragen kann. Die „relative Sonnenscheindauer“ beschreibt den Anteil der tatsächlichen an der effektiv möglichen Sonnenscheindauer in Prozent. Durch sie kann man Sonnenscheinverhältnisse verschiedener Gebiete vergleichen. In Deutschland ist die Sonnenscheindauer im Schnitt im Nordosten und Süden höher als im Westen, Nordwesten und Norden (2.329 Stunden im Jahr 1959 am Südrand der Schwäbischen Alb, 937 Stunden im Jahr 1912 in Münster). [6] |
|
|
| Daten |
|
Erfasst werden Parameter zu Sonnenstand und Taglänge, die ... Anzahl: etwa ... Datensätze. |
| (1) ... |
| (2) ... |
|
|
| Quellen und Material |
| [xxx] ... |
| [xxx] ... |
|
|
| Wikipedia (de) – Listen |
| ... |
| ... |
|
|
| Wikipedia (en) – Listen |
| ... |
| ... |
|
|