Warum die Erde im Nordwinter der Sonne am nächsten ist

Anfang Januar ist die Erde der Sonne am nächsten. Dieser Punkt der Bahn heißt Perihel, und er fällt für alle auf der Nordhalbkugel mitten in den Winter. Anfang Juli, im Aphel, ist die Erde am weitesten entfernt, und in Europa, Nordamerika und fast ganz Asien ist Sommer.

Der Abstand kann also nicht der Grund sein, warum der Sommer warm ist. Die Jahreszeiten entstehen durch die Neigung der Erdachse von etwa 23,44 Grad. Der wechselnde Abstand hat nur eine kleine Wirkung, und die zeigt sich vor allem auf der Südhalbkugel.

Ein verbreiteter Irrtum

Es klingt logisch: Wer näher am Feuer steht, dem wird wärmer. Viele erklären die Jahreszeiten genauso. In der Dokumentation *A Private Universe* von 1987, gedreht bei einer Abschlussfeier in Harvard, gaben die meisten befragten Absolventen und Lehrenden irgendeine Variante der Abstandserklärung.

Zwei einfache Tatsachen widerlegen sie. Erstens passt der Zeitpunkt für den Norden nicht, wie Sie oben gesehen haben. Zweitens haben die beiden Hälften der Erde gleichzeitig entgegengesetzte Jahreszeiten. Wenn in Deutschland Sommer ist, ist in Argentinien Winter, obwohl beide Länder gleich weit von der Sonne entfernt sind.

Wie klein die Änderung des Abstands ist

Die Erdbahn ist eine Ellipse, aber nur knapp. Im Perihel ist die Erde rund 147,1 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt, im Aphel rund 152,1 Millionen Kilometer. Das ist ein Unterschied von gut 3 %.

Weil sich Sonnenlicht mit der Entfernung verteilt, kommt am oberen Rand der Atmosphäre im Januar etwa 7 % mehr Sonnenlicht an als im Juli. Termine, Uhrzeiten und Zahlen finden Sie in unserem Beitrag über Perihel und Aphel.

7 % sind nicht nichts. Doch an einem bestimmten Ort verändert die Achsneigung das Licht, das den Boden erreicht, viel stärker.

Was die Neigung bewirkt

Die Erdachse zeigt auf dem ganzen Weg um die Sonne in dieselbe Richtung im Raum. Im Juni ist die Nordhalbkugel der Sonne zugeneigt, im Dezember von ihr abgewandt. Auf der Südhalbkugel ist es umgekehrt.

Die Neigung verändert zum einen, wie hoch die Sonne steigt. Steht die Sonne hoch, trifft ihr Licht fast senkrecht auf den Boden und konzentriert sich auf eine kleine Fläche. Steht sie tief, verteilt sich derselbe Strahl auf eine viel größere Fläche, wie bei einer schräg gehaltenen Taschenlampe. Flaches Licht muss außerdem mehr Luft durchqueren, bevor es bei Ihnen ankommt.

Zum anderen verändert sie die Tageslänge. Im Sommer steht die Sonne viele Stunden länger über dem Horizont. Der Boden hat mehr Zeit, sich zu erwärmen, und eine kürzere Nacht, um abzukühlen.

Die Tabelle vergleicht Rom und Sydney zu den beiden Sonnenwenden. Die letzte Spalte zeigt, wie viel Sonnenlicht an einem ganzen Tag auf einen Quadratmeter ebenen Boden fällt, gemessen oberhalb der Atmosphäre, damit Wolken und Dunst keine Rolle spielen.

Im Juni ist Rom etwa 3 % weiter von der Sonne entfernt als im Dezember und bekommt trotzdem mehr als dreimal so viel Sonnenlicht pro Tag. Das ist die Achsneigung. In Sydney zeigt sich dasselbe Muster, um sechs Monate verschoben.

Aus dem All gesehen

Die NASA-Sonde DSCOVR fotografiert die gesamte Tagseite der Erde aus rund 1,5 Millionen Kilometern Entfernung. Vergleicht man ihre Bilder aus dem Juni und dem Dezember, sieht man die Neigung direkt. Um die Junisonnenwende liegt die Arktis voll im Sonnenlicht und die Antarktis ist nicht zu sehen. Im Dezember ist es umgekehrt.

NASA EPIC Team · 2024-06-20 / 2024-12-21

Spielt der Abstand überhaupt eine Rolle?

Ein wenig. Die Südhalbkugel hat ihren Sommer nahe dem Perihel, ihr Sommerlicht ist also etwas stärker als das im Norden. In Neuseeland zum Beispiel erhöht die nähere Sonne die sommerliche UV-Strahlung um etwa 7 % gegenüber Orten im Norden auf gleicher Breite. Sauberere Luft und weniger Ozon im Sommer kommen noch hinzu.

Insgesamt heißer sind die Sommer im Süden trotzdem nicht. Ein Grund: Die Erde bewegt sich in Sonnennähe schneller. Die warme Jahreshälfte des Südens, von der Septembertagundnachtgleiche bis zur Märztagundnachtgleiche, dauert etwa 179 Tage, die des Nordens etwa 186. Über jede Jahreshälfte gleicht die kürzere Zeit in Sonnennähe das stärkere Licht genau aus, und beide Halbkugeln erhalten insgesamt gleich viel.

Der andere Grund: Die Südhalbkugel besteht überwiegend aus Ozean. Wasser erwärmt sich langsam und kühlt langsam ab, das hält die Sommer im Süden mild. Die großen Landmassen im Norden heizen sich im Juli dagegen schnell auf. Deshalb ist die Erde als Ganzes im Juli, im Aphel, einige Grad wärmer als im Januar.

Das bleibt nicht immer so

Dass das Perihel in den Januar fällt, ist ein Zufall unserer Zeit. Die Richtung der Erdachse taumelt langsam, und auch die Bahn selbst dreht sich. So wandert das Datum des Perihels durch den Kalender. Um das Jahr 1250 lag es nahe der Dezembersonnenwende. In rund 10.000 Jahren fällt es in den Nordsommer, und der Norden ist der Sonne dann im Juni am nächsten.

Auch dann entscheidet die Achsneigung, welche Monate Sommer sind. Der Abstand macht die Sommer im Norden dann nur etwas kräftiger und die im Süden etwas schwächer.

Quellen und weitere Beiträge

• Das US Naval Observatory veröffentlicht die Termine von Perihel, Aphel, Tagundnachtgleichen und Sonnenwenden (auf Englisch).
• NASA Space Place erklärt, wie die Jahreszeiten entstehen (auf Englisch).
• Das EPIC-Bildarchiv der NASA zeigt tägliche Aufnahmen der ganzen Erde von der Sonde DSCOVR.
• Das neuseeländische Institut NIWA erklärt, warum die UV-Werte in Neuseeland so hoch sind (auf Englisch), einschließlich des Effekts der näheren Sonne.
• Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics informiert über *A Private Universe* (auf Englisch).
• Weitere SolarWatch-Beiträge: Perihel und Aphel und wie viel Tageslicht Sie jeden Tag gewinnen.

So sehen Sie es in SolarWatch

Die Kachel Jahreszeiten zeigt, wann die nächste Tagundnachtgleiche und die nächste Sonnenwende sind. Die Kachel Tageslicht zeigt, wie lange die Sonne heute an Ihrem Ort über dem Horizont steht, und die Jahresübersicht zeigt, wie sich Sonnenaufgang, Sonnenuntergang und Tageslänge über das Jahr verändern. Diese Kurven folgen der Neigung der Erdachse. Der Abstand zur Sonne ist darin kaum zu erkennen.