Die Bewegung der Sonne an der Sphäre

Die Erde läuft in einem Jahr um die Sonne. Könnten wir am Tage die Sterne sehen, wäre zu beobachten, wie die Sonne Tag für Tag vor dem Hintergrund des Sternhimmels weiterzieht. Die Sterne, vor denen die Sonne gerade steht, wandern mit ihr über den Taghimmel hinweg und sind nachts unsichtbar. Indirekt können wir aber die Verschiebung der Sonne vor dem Sternhimmel doch verfolgen, wenn wir ein ganzes Jahr hindurch bei Einbruch der Nacht oder vor Sonnenaufgang den Sternhimmel im Westen bzw. Osten beobachten.

Die Kulisse, vor der sich der Sonnenlauf abspielt, nennen wir den Tierkreis (Zodiakus) und die exakte scheinbare Sonnenbahn die Ekliptik. Die Tierkreissternbilder haben nichts mit den (meist nur in der Astrologie) benutzten Tierkreiszeichen zu tun.

Die Punkte, an denen sich die Sonne zum Beginn der vier Jahreszeiten befindet, haben noch besondere Namen: Frühlingspunkt, Sommerpunkt, Herbstpunkt und Winterpunkt.

Der Frühlingspunkt wird manchmal auch als Widderpunkt genannt.

Die Tagundnachtgleiche (2x) heißt auch Äquinoktium.

Die Sonnenwende (2x) heißt auch Solstitium.

Vor etwa 2000 Jahren fielen Sternbilder und Zeichen noch ungefähr zusammen, von den unterschiedlichen Breiten der wirklichen Sternbilder und dem Ophiuchus einmal abgesehen. Daß es heute nicht mehr so ist und Zeichen und Sternbilder in den nächsten Jahrtausenden sogar noch weiter auseinanderrücken, liegt an der Präzession der Erdachse. Bedingt durch die Anziehung von Sonne und Mond auf den Äquatorwulst der Erde schwingt die Erdachse in knapp 26 000 Jahren um die Senkrechte auf der Erdbahnebene herum. Dies wirkt sich auf die Lage des Frühlingspunktes usw. aus. Aber auch der nördliche Himmelspol verlagert sich. Unser heutiger Polarstern wird im Laufe der Jahrhunderte allmählich seine Rolle verlieren. Um 9000 n.Chr. herum ist Deneb ungefähr Polarstern, um 13 000 n.Chr. Wega, und um etwa 28000 n.Chr. übernimmt unser heutiger Polarstern wieder seine alte Rolle.

Die Tierkreissternbilder sind wichtig, weil sich durch sie nicht nur die Sonne, sondern auch Mond und Planeten bewegen. Das liegt daran, daß deren Bahnen nur geringfügig gegen die Bahnebene der Sonne geneigt sind.

2.Version

Beobachten wir den Stand der Sonne unter den Sternen, so stellen wir fest, daß die Sonne täglich unter den Sternen ihren Ort verändert. Am Tag des Frühlingsanfangs (21. März) schneidet die Sonne auf ihrer scheinbaren Bahn den Himmelsäquator. Diesen Schnittpunkt zwischen der Sonnenbahn, der Ekliptik, und dem Äquator bezeichnet man als Frühlingspunkt; dort beginnt die Zählung der Rektaszension und die der ekliptikalen Länge. Die Sonne hat also am 21. März, im Frühlingspunkt, die Rektaszension Alpha=0h und die Länge Lambda=0°. Da dieser Punkt auf dem Äquator liegt, beträgt auch die Deklination Delta=0°. Im Lauf des Frühjahrs nehmen nun die Rektaszension und die Länge zu und erreichen am Tag des Sommeranfangs (21. Juni), der Sommersonnenwende, Alpha=6h, Lambda=90°, Delta=+23°27´. Am Herbstanfang (23. September), im Herbstpunkt, hat die Sonne die Rektaszension 12h und die ekliptikale Länge 180°. Ihre Deklination ist wieder Delta=0°, sie wandert unter den Äquator, und ihre Deklination wird nun negativ. Zur Wintersonnenwende (21. Dezember) hat die Sonne ihre größte negative Deklination, Delta=-23°27´, erreicht; es ist dann Alpha=18 h, Lambda=270°. Am Tag der Frühlings-Tagundnachtgleiche kommt die Sonne wieder am Frühlingspunkt an; sie hat dann einen Jahreslauf durch ihre scheinbare Bahn vollendet. Genaue Messungen zeigen, daß die täglichen Änderungen der ekliptikalen Sonnenlänge nicht gleichmäßig verlaufen (Durchschnitt: 59´.135, max. 61´, min. 57´).

Wegen der variablen Entfernung Erde-Sonne ändert sich auch der scheinbare Durchmesser der Sonnenscheibe. Er ist am größten Anfang Januar zur Zeit der schnellsten Sonnenbewegung und am kleinsten Mitte Juli. Der Unterschied zwischen größtem und kleinstem scheinbaren Sonnendurchmesser beträgt 1´04´´.

Die unterschiedlichen täglichen Änderungen der ekliptikalen Sonnenlänge und die scheinbare Änderung des Sonnendurchmessers erklären sich dadurch, daß die Erdbahn um die Sonne eine Ellipse ist. Die Bahngeschwindigkeit der Erde verändert sich entsprechend der Entfernung Erde-Sonne. Anfang Januar geht die Erde durch den sonnennächsten Punkt (Perihel), Mitte Juli durch den sonnenfernsten Punkt ihrer Bahn (Aphel).

Im Laufe eines Jahres wandert die Sonne durch die Sternbilder des Tierkreises. Diese Tierkreis-Sternbilder haben den gleichen Namen wie die Tierkreiszeichen, dürfen aber nicht mit diesen verwechselt werden.

Am 21. März und am 23. September (Äquinoktien) haben Tag und Nacht die gleiche Länge.

Am 21. Juni und am 21. Dezember (Solstitien), dem längsten bzw. dem kürzesten Tag des Jahres, beträgt der Unterschied in der Sonnenscheindauer in unseren nördlichen Breiten etwa 8 Stunden.

Die Sonne hat am Frühlings- und Herbstanfang die Deklination Delta=0°. Am Tag der Sommer- bzw. Wintersonnenwende beträgt ihre Deklination Delta=+-23°27´. Da die Lage des Himmelsäquators über dem Horizont von der geographischen Breite des Beobachtungsorts abhängig und für ein und denselben Ort immer gleich ist, erreicht also die Sonne zu verschiedenen Zeiten unterschiedliche Höhen über dem Horizont. Dieser Unterschied der Höhe, der zwischen den beiden Extremwerten rund 47° ausmacht, bedingt einen verschieden schrägen Einfall der Sonnenstrahlen auf die Erde und damit die Jahreszeiten.