Warum gibt es die vier Jahreszeiten?

Die Ursache für die vier Jahreszeiten, liegt an der Schräglage unserer Erde.

Würde die Nord-Südachse senkrecht zur Erdumlaufbahnebene stehen, hätte ich hier nichts zu schreiben. Die Sonne schiene immer von der gleichen Höhe. Die vier Jahreszeiten gäbe es nicht. Aber dem ist nicht so.
Darum habe ich Grafiken und Animationen erstellt. Sie sollen helfen, die Auswirkungen der etwas schrägen Erde leichter zu verstehen.

Die Erdachse ist gegenüber der Umlaufbahnebene um 66,5° geneigt. Folglich beträgt die Neigung vom Erdäquator zur Ebene (Ekliptik) 23,5°.

Neigung der Erdachse zur Ekliptik

Die Animation beschreibt ein Jahr. Am 21. je Monat habe ich einen kleinen Stopp eingestellt. Achte zunächst auf die Erdachse, sie zeigt immer in die gleiche Richtung. Dies ist die Ursache, dass die Sonnenstrahlen ständig in einem anderen Winkel die Erde treffen. Beachte die schwarze Linie. Die unterschiedlichen Grad Angaben beziehen sich auf den Standort Kraichtal.

Animation, Position der Erde und dem Sonnenstand je Monat

Folgende Grafik gibt einen Jahresüberblick. So ist zu sehen, dass die Sonne bei Frühlings- und Herbstanfang direkt auf den Äquator scheint. Bei Sommeranfang auf den nördlichen, und bei Winteranfang auf den südlichen Wendekreis.
Randbemerkung: Alle Planeten befinden sich annähernd in der Planetenscheibe. Klammern wir Juni und September aus, schauen bei den restlichen Monaten auf die Sonne abgewandte Seite. So wird klar, dass die Planetenhöhen sich umgekehrt zur Sonnenhöhe verhalten.

Frühlingsanfang, Tagundnachtgleiche
Scheint um den 20. März die Sonne senkrecht auf den Äquator beginnt auf der nördlichen Erd-Halbkugel der astronomische Frühling. Dieser Tag und diese Nacht sind gleich lang. Nun wandert die Sonne Richtung Norden <<<diese Aussage ist falsch, es hat nur den Anschein. In der Grafik siehst Du, dass sich die Erde entsprechend neigt. Auch wenn die Sonne nicht wandert, weiß doch jeder was damit gemeint ist.

Sommeranfang, Sommersonnenwende, nördlicher Wendekreis
Steht die Sonne um den 21. Juni am nördlichsten Punkt (23,5°) über dem Äquator haben wir Sommeranfang. Man spricht auch von der Sommersonnenwende, denn ab jetzt wandert die Sonne vom nördlichen Wendekreis wieder Richtung Süden. Dies war der längste Tag im Jahr nun werden die Tage schon wieder kürzer.

Herbstanfang, Tagundnachtgleiche
Um den 22. September steht die Sonne, wie beim Frühlingsanfang, wieder im Zenit über dem Äquator. Dieser Tag und diese Nacht sind auch wieder gleich lang. Nur mit dem Unterschied, dass sich die Sonne nun Richtung Süden bewegt und die Nächte bei uns länger werden.

Winteranfang, Wintersonnenwende, südlicher Wendekreis
Den südlichsten Punkt (Minus 23,5°) hat die Sonne um den 22. Dezember erreicht. Es ist der südliche Wendekreis, die Wintersonnenwende. Das war die längste Nacht im Jahr. Ab jetzt werden die Tage wieder länger.

An welchem Breitengrad steht die Sonne im Zenit?
Wie ist der Sonnenstand im Jahresverlauf in Deutschland?
36 Einzelbilder zeigen die Erde aus Sicht der Sonne stets zur Mittagszeit.
Ich habe je Monat den 1. den 11. und den 21. gewählt.
Zu der Animation.

Diese Grafik ist ähnlich wie oben. Der Unterschied besteht darin,
dass ich zum Sonnenhöchststand die Erdkugel jeweils um 10 Grad weiter gedreht habe.
Zu der Animation.

Nachdem das Phänomen der vier Jahreszeiten geklärt ist, gibt es hier noch einige Daten zu:
Sonnenaufgang, Sonnenhöchststand und Sonnenuntergang.
Die Angaben sind gerundet und beziehen sich auf den Standort der Sternwarte-Kraichtal (49°10' / 8°42').
Fett gedruckt = Sommerzeit.
Morgen- und Abenddämmerung = bürgerliche Dämmerung.
Hierbei steht die Sonne 6° unter dem Horizont, lesen im Freien ist noch möglich.

Datum 21.	Morgen- dämmer.	Sonnen- aufgang	Sonnen- höchstst.	Sonnen- untergang	Abend- dämmer.	Sonnen- scheidauer	Höhen- winkel	Horizont- winkel	Schatten bei 2m H.
Dez	7:40	8:20	12:25	16:30	17:10	08:10	17°	127°	6,4m
Jan	7:35	8:10	12:35	17:00	17:40	08:50	21°	121°	5,3m
Feb	6:55	7:25	12:40	17:55	18:30	10:30	30°	106°	3,5m
Mär	5:55	6:25	12:35	18:40	19:10	12:15	41°	90°	2,3m
*Apr*	*5:50*	*6:20*	*13:25*	*20:30*	*21:00*	14:05	53°	70°	1,5m
*Mai*	*4:55*	*5:35*	*13:25*	*21:10*	*21:50*	15:30	61°	57°	1,1m
*Jun*	*4:40*	*5:20*	*13:30*	*21:35*	*22:20*	16:10	64°	52°	1,0m
*Jul*	*5:05*	*5:45*	*13:30*	*21:20*	*22:00*	15:40	61°	57°	1,1m
*Aug*	*5:50*	*6:30*	*13:30*	*20:30*	*21:05*	14:00	53°	70°	1,5m
*Sep*	*6:40*	*7:10*	*13:20*	*19:25*	*20:00*	12:10	41°	90°	2,3m
*Okt*	*7:25*	*7:55*	*13:10*	*18:25*	*18:55*	10:30	30°	106°	3,5m
Nov	7:10	7:45	12:10	16:40	17:15	08:50	21°	121°	5,3m
Dez	7:40	8:20	12:25	16:30	17:10	08:10	17°	127°	6,4m

Wann geht wo die Sonne auf, wie hoch steigt sie, wo geht sie unter? All das zeigt folgende Grafik.

Animationen zeigen die Tag- und Nacht- Grenzen auf der Erdkugel.

Wie hoch steht in welchem Monat die Sonne?
Die Grafik zeigt den Sonnenstand mit Gradangabe zum Horizont am 21. je Monat.
Bezogen auf den Standort Sternwarte-Kraichtal.

Wo befindet sich die Tag- und Nachtgrenze?
Die 12 Grafiken zeigen jeweils zum 21. je Monat um Mitternacht die Erde.
Bei der linken Erdkugel ist der Standort Deutschland (gelb) mittig.
Die rechte Erdkugel zeigt die Seitenansicht.

Tipp:
Klicke auf das erste Bild und starte oben rechts die Diashow. >

Stell die Animation oben auf den 21. Juni.
Um den Zeitraum beim Sommeranfang werden die Nächte bei uns nicht richtig dunkel.
Mehr Details zeigt folgende Grafik. Hinzu kommt noch: Sonnenstrahlen, die unsere Erdkugel knapp verfehlen, werden durch die Atmosphäre teilweise auf die Nachtseite reflektiert.

Grafik, zum Sommeranfang wird es in Deutschland nicht dunkel

Warum ist zum Winteranfang die Nacht lang und der Tag kurz?
Warum sind zum Frühlingsanfang und zum Herbstanfang Tag und Nacht gleich lang?
Warum ist zum Sommeranfang der Tag lang und die Nacht kurz?
Schau auf die Animation mit den 24 Grafiken und die siehst die Antworten.

Die drei Erdkugeln zeigen die Tag- und Nachtgrenze zum Anfang der Jahreszeiten.
Ein Zyklus beschreibt 24 Stunden. Der Standort Kraichtal ist jeweils Bildmitte.

Tipp:
Klicke auf das erste Bild und starte oben rechts die Diashow. >

Auf der Sternwarte habe ich das Modell der vier Jahreszeiten gebaut.
Ich gebe zu, dass der Ablauf da leichter zu verstehen ist.

12/2015

Quelle der roh-Erdkugel: NASA Visible Earth