Der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen - Entstehung der Jahreszeiten

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Sorry, the GeoGebra Applet could not be started. Please make sure that Java 1.4.2 (or later) is installed and active in your browser (Click here to install Java now) Gerald Obermaier, erstellt mit GeoGebra (Diese Geogebra-Zeichnung ist kein dynamisches Arbeitsblatt.)

Der im Jahresverlauf leicht veränderliche Abstand der Erde von der Sonne ist nicht die Ursache für die Jahreszeiten. Er macht lediglich die Südwinter etwas strenger und die Nordwinter etwas milder als sie bei kreisförmiger Erdbahn wären. Die Erde ist nämlich im Nordwinter an ihrem sonnennächsten Punkt (Perihel, ca. 3. Januar), während sie im Südwinter etwas weiter von der Sonne entfernt ist (Aphel, ca. 5. Juli). Stattdessen liegt der Grund für die Jahreszeiten im Winkel und der Dauer der Sonneneinstrahlung. Während im Sommer der Winkel ca. 60° und die Sonnenscheindauer 16-17 Stunden beträgt, sind es im Winter 7-8 Stunden, bei einem Winkel von rund 20°.
(Vöcklabruck: 65,5° bzw. 18,5° !)

Im Laufe eines Erdenumlaufs um die Sonne (ein Jahr) wird die Erde auf Grund der Neigung der Erdachse zur Erdbahnebene (etwa 23,5°) in unterschiedlicher Weise beschienen. Dies betrifft sowohl die Dauer (Länge des Tages) als auch die Winkel, in denen die Erde vom Sonnenlicht bestrahlt wird.
Während der Zeit zwischen März-Tagundnachtgleiche und September-Tagundnachtgleiche ist die Nordhalbkugel der Sonne zugeneigt, so dass die Sonne für einen auf gemäßigten nördlichen Breiten befindlichen Beobachter im Zuge ihrer scheinbaren täglichen Bewegung einen hohen Bogen durchläuft. Bei hochstehender Sonne trifft aber die Sonnenstrahlung steil auf die Erdoberfläche und liefert einen relativ hohen Energieeintrag pro Fläche. Außerdem liegt der größere Teil der täglich durchlaufenen Sonnenbahn oberhalb des Horizonts, so dass die Tage lang sind und viel Zeit für den Energieeintrag zur Verfügung steht. Der erhöhte Energieeintrag bewirkt in diesem Zeitraum eine Erwärmung der nördlichen Erdhalbkugel.
Befindet sich die Erde ein halbes Jahr später am gegenüberliegenden Punkt ihrer Bahn, so ist die Nordhalbkugel – wegen der Lage der Erdachse – der Sonne abgeneigt. Für einen Beobachter auf der Nordhalbkugel 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 ein geringerer Energieeintrag erfolgt. Außerdem liegt nur der kleinere Teil der täglichen Sonnenbahn oberhalb des Horizonts, so dass der Energieeintrag nur immer für eine kurze Zeitspanne erfolgen kann. Die Folge ist eine Abkühlung der nördlichen Erd-Halbkugel.
Wegen der thermischen Trägheit der Erde folgen Erwärmung und Abkühlung den Höchst- und Tiefstständen der Sonne mit einer Verzögerung von ein bis zwei Monaten. Die unterschiedlichen Sonnenbahnen haben in höheren geografischen Breiten die größte Auswirkung (Polarnacht, Polartag), zum Äquator hin werden die jahreszeitlichen Unterschiede geringer.
Auf der Süd- und der Nordhalbkugel der Erde herrschen jeweils die entgegengesetzten Jahreszeiten: Ist im Süden Sommer, so herrscht auf der Nordhalbkugel Winter, und umgekehrt.


Grafik und Text aus http://de.wikipedia.org/wiki/Jahreszeiten

Die Erdbahn hat die Gestalt einer Ellipse, mit der Sonne in einem der beiden Brennpunkte. Diese Ellipse weicht aber nur sehr geringfügig von einer Kreisbahn ab. Während die mittlere Entfernung zur Sonne 149,597 Mio. km beträgt, sind es im sonnennächsten Punkt (Perihel, Anfang Januar) 147,1 Mio. km und im sonnenfernsten Punkt (Aphel, Anfang Juli) 152,1 Mio. km. Diese beiden Extremwerte weichen vom Mittelwert (dem Radius der Erdbahn) nur um 1,67 % nach unten bzw. oben ab.

Grafik und Text aus http://de.wikipedia.org/wiki/Erdbahn