Wie entstehen die Jahreszeiten?

Viele denken: Im Sommer ist die Erde näher an der Sonne. Das stimmt nicht – Anfang Januar ist sie der Sonne sogar am nächsten. Der wahre Grund ist die schräge Erdachse.

Die geneigte Erdachse

Die Erde dreht sich in 24 Stunden einmal um ihre Achse (Tag und Nacht) und läuft in einem Jahr einmal um die Sonne. Die Erdachse steht dabei nicht senkrecht auf der Bahnebene, sondern ist um 23,4° geneigt – und sie zeigt das ganze Jahr in dieselbe Richtung, zum Polarstern.

SonneNN21. DezemberNordhalbkugel von derSonne weg geneigt:Winter bei uns21. JuniNordhalbkugel zurSonne geneigt:Sommer bei unsErdachse (orange) zeigt immer zum Polarstern
Im Juni ist die Nordhalbkugel zur Sonne geneigt, im Dezember von ihr weg (Bahn schräg von der Seite gesehen, nicht maßstäblich).
  • Im Juni ist die Nordhalbkugel zur Sonne geneigt: Die Sonne steht mittags hoch, die Tage sind lang – bei uns ist Sommer. Auf der Südhalbkugel ist dann Winter.
  • Im Dezember ist die Nordhalbkugel von der Sonne weg geneigt: Die Sonne steht flach, die Tage sind kurz – bei uns ist Winter, in Australien Sommer.
  • Im März und September ist keine Halbkugel zur Sonne geneigt. Tag und Nacht sind überall etwa gleich lang (Tagundnachtgleiche): Frühling und Herbst beginnen.

Zwei Gründe, warum es im Sommer wärmer ist

1. Die Sonne steht höher

Fällt das Sonnenlicht steil ein, verteilt sich seine Energie auf eine kleine Fläche – jeder Quadratmeter Boden bekommt viel Energie. Bei flachem Einfall verteilt sich dieselbe Energie auf eine viel größere Fläche.

Sommer: Sonne hoch (62°)Licht auf kleiner FlächeWinter: Sonne tief (16°)dasselbe Licht verteilt sich
Gleich breite Lichtbündel: Steil einfallendes Licht erwärmt eine kleine Fläche stark, flaches Licht eine große Fläche nur wenig.

Probier es mit einer Taschenlampe aus: Leuchte senkrecht auf den Tisch, dann schräg. Der Lichtfleck wird größer und dunkler.

2. Die Tage sind länger

Im Sommer scheint die Sonne bei uns 16 bis 17 Stunden, im Winter nur 8 Stunden. Die Erde hat im Sommer also mehr Zeit, sich aufzuwärmen, und weniger Zeit, nachts abzukühlen.

Sonnenhöhe und Tageslänge berechnen

Die Höhe der Sonne am Mittag (Winkel über dem Horizont) hängt von der geografischen Breite φ und vom Datum ab:

h = 90° − φ + δ Mittagshöhe der Sonne

δ (Deklination) ist +23,4° am 21. Juni, 0° zur Tagundnachtgleiche und −23,4° am 21. Dezember.

Ort21. Juni20. März / 22. Sept.21. Dezember
Hamburg (53,6° N)59,9° · 17 h 3 min36,5° · 12 h 11 min13° · 7 h 27 min
Frankfurt am Main (50,1° N)63,3° · 16 h 23 min39,9° · 12 h 10 min16,5° · 8 h 3 min
München (48,1° N)65,3° · 16 h 4 min41,9° · 12 h 10 min18,4° · 8 h 21 min

Angegeben sind Mittagshöhe der Sonne und Tageslänge (Sonnenaufgang bis -untergang, gerundet). Im Norden sind die Sommertage länger und die Wintertage kürzer als im Süden.

Beispiel: Frankfurt im Winter

φ = 50,1°, δ = −23,4°: h = 90° − 50,1° − 23,4° = 16,5°. So flach steht die Sonne am Mittag – Schatten sind über dreimal so lang wie die Gegenstände selbst.

Besondere Tage und Orte

DatumNameWas passiert?
20./21. MärzFrühlingsanfang (Tagundnachtgleiche)Tag und Nacht überall etwa 12 Stunden
20./21. JuniSommeranfang (Sommersonnenwende)längster Tag auf der Nordhalbkugel
22./23. SeptemberHerbstanfang (Tagundnachtgleiche)Tag und Nacht wieder gleich lang
21./22. DezemberWinteranfang (Wintersonnenwende)kürzester Tag auf der Nordhalbkugel
  • Nördlich des Polarkreises (66,6° N) geht die Sonne im Sommer gar nicht unter (Polartag oder Mitternachtssonne) und im Winter gar nicht auf (Polarnacht).
  • An den Wendekreisen (23,4° N und S) steht die Sonne einmal im Jahr mittags genau senkrecht. In den Tropen dazwischen gibt es kaum Jahreszeiten, sondern Regen- und Trockenzeiten.

Typischer Fehler

„Im Sommer ist die Erde näher an der Sonne.“ Falsch: Die Erdbahn ist fast ein Kreis. Am nächsten ist die Erde der Sonne Anfang Januar (147 Mio. km), am weitesten entfernt Anfang Juli (152 Mio. km). Außerdem wären sonst auf beiden Halbkugeln gleichzeitig Sommer und Winter.

Teste Dich selbst

1. Was ist der Hauptgrund für die Jahreszeiten?
Lösung anzeigen

Richtig: Die um 23,4° geneigte Erdachse. Durch die Neigung ist mal die Nord-, mal die Südhalbkugel zur Sonne gekippt. Das ändert Sonnenhöhe und Tageslänge.

2. In Deutschland ist Sommer. Welche Jahreszeit ist in Australien?
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Richtig: Winter. Ist die Nordhalbkugel zur Sonne geneigt, zeigt die Südhalbkugel von ihr weg.

3. Warum erwärmt flach einfallendes Sonnenlicht den Boden weniger?
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Richtig: Es verteilt sich auf eine größere Fläche. Dieselbe Lichtenergie trifft auf eine größere Fläche, also kommt auf jeden Quadratmeter weniger.

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