Die Entstehung der Jahreszeiten
In manchen Regionen der Erde treten Jahreszeiten wie Frühling, Sommer, Herbst und Winter auf. Sie entstehen durch die Neigung der Erdachse, die eine unterschiedliche Verteilung der Sonnenenergie auf der Erdoberfläche bewirkt.
Allgemeines
Die Erde bewegt sich nicht auf einer kreisförmigen, sondern auf einer elliptischen Bahn um die Sonne. Dabei kommt sie der Sonne näher (bis zu 147 Mio. km) und entfernt sich wieder (bis zu 152 Mio. km).
Die Jahreszeiten entstehen jedoch nicht, wie oft geglaubt wird, durch die Entfernung der Erde zur Sonne, sondern durch die Neigung der Erdachse. Die Achse, um die sich die Erde dreht, steht nämlich nicht senkrecht zur Umlaufbahn um die Sonne, sondern ist um etwa 23,4 Grad geneigt.
Weil sich dadurch beim Umlauf der Erde um die Sonne der Winkel der Sonneneinstrahlung ständig ändert, entstehen die Jahreszeiten.
Vier Hauptfaktoren beeinflussen die Jahreszeiten:
- Die Energieverteilung
- Die Tageslänge
- Die Reflexion/Absorption
- Der Weg durch die Atmosphäre
Die Energieverteilung
Je flacher die Sonnenstrahlen auf die Erde treffen, umso mehr Fläche müssen sie erwärmen. Am 21. Dezember ist die Nordhalbkugel am stärksten von der Sonne weggeneigt und die Sonnenstrahlen fallen somit am flachsten ein - es herrscht Winter. Gleichzeitig ist die Südhalbkugel am stärksten zur Sonne geneigt und die Sonnenstrahlen fallen am steilsten ein. Die gleiche Energiemenge wirkt auf einen viel kleineren Teil der Erde und erwärmt sie dadurch deutlich stärker - es herrscht Sommer.
Am 21. Juni ist die Nordhalbkugel am stärksten zur Sonne geneigt und somit markiert dieser Tag den Sommerbeginn auf der Nord- und den Winterbeginn auf der Südhalbkugel.
Die Tageslänge
Durch die Neigung der Erdachse verringert sich die Tageslänge auf der von der Sonne abgeneigten Halbkugel.
Auf der zur Sonne geneigten Halbkugel verlängert sie sich.
Am 21. Dezember scheint die Sonne beispielsweise in Wien nur etwa acht Stunden und am 21. Juni etwa 16 Stunden - also doppelt so lang.
Dadurch kann die Sonne im Sommer viel länger auf die entsprechende Halbkugel wirken und sie somit stärker erwärmen.
Polartag/Polarnacht
Wenn die Sonne nicht untergehen würde, könnte man um Mitternacht noch im Freien ein Buch lesen. An den Polarkreisen geschieht das an einem Tag im Jahr. Polartag bedeutet, dass die Sonne an diesem Tag nicht untergeht. Je näher man zu den Polen kommt, desto länger wird der Polartag. Am Pol selbst dauert er ein halbes Jahr. Weil man die Sonne auch um Mitternacht noch sieht, spricht man von der Mitternachtssonne. Zur gleichen Zeit herrscht am anderen Pol der Erde Polarnacht.
Die Reflexion/Absorption
Steil auftreffende Lichtstrahlen werden weniger stark reflektiert als flach auftreffende. Dies bedeutet, dass steil auftreffende Lichtstrahlen stärker von der Erde aufgenommen (absorbiert) werden. Dadurch wird der Boden auf der zur Sonne geneigten Halbkugel stärker erwärmt, als der Boden auf der von der Sonne abgeneigten Halbkugel. Diese Temperaturunterschiede begünstigen die Entstehung der Jahreszeiten.
Die Atmosphäre
Die Erdatmosphäre wirkt wie ein großer Schild gegen die Sonnenstrahlung. Die Luft- und Wassermoleküle in der Erdatmosphäre reflektieren die Sonnenstrahlen teilweise und es kommen daher weniger auf der Erdoberfläche an. Auch die Luftverschmutzung (z.B. durch Abgase) oder Vulkanascheteilchen beeinflussen die Lichtausbeute stark.
Umso weiter nun der Weg durch die Atmosphäre ist, umso weniger Licht (und somit Energie) kommt auf der Erde an. Durch die Neigung der Erdachse, ist auf der von der Sonne abgeneigten Halbkugel der Weg durch die Atmosphäre viel länger, als auf der zur Sonne geneigten.
Durch den längeren Weg des Sonnenlichtes durch die Erdatmosphäre, entsteht auch die rötliche Färbung des Himmels und der Sonne während des Sonnenauf- und Sonnenuntergangs.