Längster Tag, kürzeste Nacht Ohne den Mond gäbe es Chaos - und keine Sommersonnenwende

Der 20. Juni ist dieses Jahr der längste Tag auf der Nordhalbkugel. Dass es überhaupt unterschiedliche Tageslängen gibt, hat mit der Neigung der Erdachse zu tun. Aber wie ist die Erde in Schieflage geraten? Und was wäre, wenn sie senkrecht auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne stünde?

Künstlerische Darstellung von Erde und Sonne
Die Erde mit dem Blick zur Sonne. Ohne die Erdneigung würde es keine wechselnden Jahreszeiten geben, wie wir sie kennen, und keine unterschiedlich langen Tage wie bei der Sommersonnenwende. (künstlerische Darstellung). Bildrechte: imago/StockTrek Images

Die Sonnenwende findet zweimal im Jahr statt. Einmal im Winter und einmal im Sommer. Im Winter ist die Sonne nur wenige Stunden zu beobachten ist, im Sommer dagegen viele. Zu diesem Phänomen kann es nur kommen, da die Erdachse schief in unserem Sonnensystem steht. Wenn die Erde keine Achsenneigung hätte, würde es keine Jahreszeiten geben, erklärt Carolin Liefke. Sie ist wissenschaftliche Mitarbeiterin vom Haus der Astronomie und führt fort:

Gäbe es keine Neigung der Erdachse, wären Tag und Nacht zu jedem Tag des Jahres und an jedem Ort immer genau gleich lang, so wie es auf der Erde nur zu den beiden Tagundnachtgleichen im März und im September der Fall ist.

Carolin Liefke, wissenschaftliche Mitarbeiterin vom Haus der Astronomie

Unsere Jahreszeiten und die unterschiedlichen Tageszeiten haben wir unserem Mond zu verdanken. Er hält uns relativ stabil am Himmel. Der Astroteilchenphysiker Michael Büker erklärt in seinem Buch "Was den Mond am Himmel hält. Der etwas andere Streifzug zu unserem kosmischen Begleiter" warum das so ist:

Die leichte Schräglage der Erdachse von 23,4 Grad beschert uns die Jahreszeiten, da die Sonne im halbjährlichen Wechsel höher über der Nord- oder Südhalbkugel steht. Die Erdachse steht dabei nicht fest im Raum, sondern wackelt und verändert ihre Neigung leicht. Selbst über Jahrmilliarden wird die Neigung jedoch relativ konstante 20 bis 25 Grad betragen.

Michael Büker Buch: "Was den Mond am Himmel hält. Der etwas andere Streifzug zu unserem kosmischen Begleiter"

Zurück zu den Anfängen

Doch warum muss die Erde stabilisiert werden? Um das zu verstehen, muss man zum Anfang unseres Sonnensystems zurück reisen. Damals gab es noch keine Planeten. Unser Sonnensystem bestand vor fast fünf Milliarden Jahren aus Gaswolken und ein ganz wenig Staub. Die bewegten sich entlang einer riesigen Scheibe, einer sogenannten Akkretionsscheibe.

Das Sonnensystem als Grafik.
Das Sonnensystem als Grafik. Bildrechte: Colourbox.de

Fast die gesamte Materie stürzte in die Mitte dieser Scheibe, die Sonne entstand. Außenliegende Gebilde formten sich zu Planeten. Gaswolken verschmolzen und Gasriesen wie Uranus und Neptun entstanden. Staubwolken klebten aneinander, kollidierten oder stießen sich ab. Aus kleinen Klumpen wurden größere Gesteinskörper, die zu den inneren Planeten heran wuchsen. Die Schwerkraft zog das Sonnensystem zusammen und die Rotationsgeschwindigkeiten nahmen zu. Unser Sonnensystem war geboren. So auch die Erde und andere Planeten.

Andere Himmelskörper ziehen an den Planeten

Zwei dieser Planeten zerren ebenfalls an der Erde. Jupiter und Saturn. Doch auch die Sonne ist für die Erdneigung mitverantwortlich. Alle drei Himmelskörper zerren und ziehen durch ihre großen Anziehungskräfte an der Erde. Eigentlich müsste sich die Erdneigung ständig ändern – ähnlich wie beim Mars.

Heute beträgt der Neigungswinkel vom roten Planeten 25 Grad. In den letzten zehn Millionen Jahren – einer der ersten Urmenschen wanderte vor 4,4 Millionen Jahren auf der Erde – hat sich der Winkel zwischen 0 und 60 Grad verändert, wie der französische Astronom Jacques Laskar 1993 herausfand.

Dagegen blieb die Erdachse relativ stabil. Der Astrophysiker und Autor Ben Moore erklärt in seinem Buch "Mond. Eine Biographie" warum: "Unser relativ großer Mond zieht so stark an der Erde, dass er sie stabilisiert und dafür sorgt, dass sich ihr Neigungswinkel nie um mehr als ein paar Grad verändert.“

Die GOCE-Mission der ESA hat das genaueste Modell des jemals hergestellten "Geoids" geliefert, mit dessen Hilfe wir besser verstehen können, wie die Erde funktioniert.
Die GOCE-Mission der ESA hat das genaueste Modell des jemals hergestellten "Geoids" geliefert, mit dessen Hilfe wir besser verstehen können, wie die Erde funktioniert. Bildrechte: ESA/HPF/DLR

Was eine andere Planetenneigung ausmacht

Ohne den Mond würde es der Erde wie dem Mars ergehen. Jupiter und Saturn hätten seit der Erdentstehung an ihr gezerrt. Ihre Erdneigung hätte sich zwischen zehn und 50 Grad geändert. Darüber hinaus hätte es alle 500.000 Jahre zu einer schnellen Variation um zwanzig Grad kommen sollen, beschreibt Moore.

Der Mond und die Sonne, sowie in geringen Maßen auch Jupiter und Saturn, ziehen alle in unterschiedliche Richtungen und unterschiedlichen Zyklen an der abgeflachten Erde. Der wichtigste dieser gravitationalen Drehmomente kommt vom Mond.

Ben Moore Buch: "Der Mond. Eine Biographie" (S. 267)

Der Erdtrabant sorgte in den vergangenen 41.000 Jahren dafür, dass sich die Erdneigung zwischen 22 und 24,5 Grad befindet. Nicht nur stabile Temperaturen und wechselnde Jahreszeiten sind das postive Ergebnis dieser geringen Neigung zur Sonne. Mit einer extremeren Neigung wäre es regelmäßigen zu chaotischen Klimaveränderungen gekommen. Übrigens: Am Neigungswinkel der Erde kann man auch die nächste Eiszeit vorhersagen. Eine Studie über "Gletscherzyklen und astronomisches Erzwingen" aus dem Jahr 1997 zeigt, dass diese kommen wird, wenn der Neigungswinkel sein Maximum erreichen wird. Es liegt somit in der Anziehungskraft des Mondes.

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