Gut, dass die Erde durch den Einschlag eines Asteroiden eine leichte Schieflage hat. Das beschert uns in nächster Zeit mehr Tageslicht – auch wenn man zunächst nicht viel davon merkt.
Die kurzen Wintertage drücken vielen Menschen aufs Gemüt. Doch von nun an wird es besser – zumindest was die Tageslänge angeht. Denn der kürzeste Tag fällt auf der Nordhalbkugel in diesem Jahr auf den 21. Dezember. Manchmal kann es auch der 22. Dezember sein, in seltenen Fällen der 20. oder 23. In Frankfurt am Main, das auf dem 50. Breitengrad liegt, hat der kürzeste Tag dieses Jahres acht Stunden und drei Minuten. Das Datum, ab dem die Tage wieder länger werden, ist auch als Wintersonnenwende bekannt. Er entspricht zugleich dem astronomischen Winteranfang. Der meteorologische Winter beginnt bereits am 1. Dezember.
Allerdings geht es mit der Tageslänge in den kommenden Tagen zunächst nur langsam aufwärts. In Süddeutschland kommt unmittelbar nach der Wintersonnenwende täglich weniger als eine Minute dazu. Danach werden die Schritte größer. Ab März sind es von Tag zu Tag knapp vier Minuten mehr. Zur Sommersonnenwende hin, die in diesem Jahr auf den 21. Juni fällt, verlangsamt sich der Zuwachs bei der Tageslänge wieder. Danach werden die Tage kürzer – zunächst aber ebenfalls nur in kleinen Schritten.
Planet in Schräglage
Dass die Tageslänge sich im Jahresverlauf ändert, liegt daran, dass die Erde in leichter Schräglage um die Sonne kreist. Sonst wären alle Tage gleich lang. Die imaginäre Achse, um die sich unser Planet einmal in 24 Stunden dreht, ist um 23,5 Grad zur Seite geneigt. Astronomen führen das auf den Einschlag eines Asteroiden in der früheren Erdgeschichte zurück, der unseren Planeten ein wenig aus der Spur gebracht hat. Die schräg gestellte Erdachse führt dazu, dass in einer Hälfte des Jahres die Nordhalbkugel mehr Sonne abbekommt und in der anderen Hälfte des Jahres die Südhalbkugel. Zudem verändert sich der Winkel, in dem das Sonnenlicht auf die Erdoberfläche fällt.
Beide Effekte tragen zur Entstehung der Jahreszeiten bei, die sich bekanntlich auf der Nord- und Südhalbkugel gegenläufig verhalten. Der Abstand zur Sonne, der aufgrund der elliptischen Umlaufbahn der Erde ebenfalls schwankt, spielt dabei keine Rolle. Am weitesten entfernt sind wir von der Sonne ausgerechnet dann, wenn bei uns Sommer ist. Die Tageslänge und das Ausmaß, in dem sie sich im Lauf des Jahres ändert, hängen davon ab, wo man sich auf der Erdkugel befinden. Am Äquator haben alle Tage ziemlich genau zwölf Stunden. Dort treffen die Sonnenstrahlen jahraus, jahrein gleich lange auf die Erdoberfläche – egal, wie herum die Erde gerade gegenüber der Sonne geneigt ist. Je näher man nach Norden oder Süden kommt, desto stärker schwanken die Tageslängen. An den Polen ist es ein halbes Jahr lang Tag und ein halbes Jahr lang Nacht.
Wie ein schwingendes Pendel
Und woher rührt nun die unterschiedliche Geschwindigkeit, mit der die Tage länger oder kürzer werden? Dazu kann man sich die Schwankungen der Tageslänge im Jahresverlauf wie ein Pendel vorstellen, das ständig hin und her schwingt. Bevor das Pendel einen seiner beiden Wendepunkte erreicht, verlangsamt sich seine Bewegung, um am Wendepunkt für kurze Zeit komplett zum Stillstand zu kommen.
Dann schwingt es wieder in die andere Richtung – zuerst langsam und dann wieder schneller. Mathematisch handelt es sich sowohl bei der Bewegung eines Pendels als auch bei der Veränderung der Tageslänge im Jahresverlauf um harmonische Schwingungen, die sich mit einer Sinusfunktion beschreiben lassen. Weitere Beispiele dafür sind die Schallwellen reiner Töne oder die regelmäßige Hin- und Herbewegung der Elektronen in einer Wechselstromleitung.
Genug der Theorie. Entscheidend ist doch, dass die Tage wieder länger werden. Um sich darüber zu freuen, braucht es zum Glück keinerlei astronomische Kenntnisse.