Die Erdachse ist geneigt. Im Winter ist unsere Halbkugel von der Sonne weggeneigt. In Deutschland trifft Sonnenlicht dann flacher auf den Boden und verteilt sich auf mehr Fläche. Außerdem sind die Tage kürzer. So kommt über den Tag weniger Sonnenenergie pro Fläche an: Es ist im Durchschnitt kälter.
Wir vergleichen Winter und Sommer an einem Ort wie Berlin. Das Titelbild ist eine Illustration eines Winterspaziergangs, keine Messung. Die Erklärung beschreibt den jahreszeitlichen Unterschied, keine Wettervorhersage für jeden einzelnen Tag.
Die Erde dreht sich schräg
Stell dir einen unsichtbaren Stab durch Nordpol und Südpol vor. Um diese Erdachse dreht sich unser Planet. Sie ist gegenüber der Senkrechten auf seine Bahnebene um rund 23,5 Grad geneigt.
Während eines Umlaufs um die Sonne zeigt die Achse ungefähr in dieselbe Richtung im All. Im Juni neigt sich die Nordhalbkugel zur Sonne, im Dezember von ihr weg. Auf der Südhalbkugel laufen die Jahreszeiten umgekehrt.
Gleiches Licht auf mehr Fläche
Steht die Sonne tiefer über dem Horizont, trifft ihr Licht schräger auf eine waagerechte Fläche. Ein gleich breites Lichtbündel verteilt seine Energie dann auf eine größere Bodenfläche.
Du kannst dir einen Lichtfleck vorstellen, der in die Länge gezogen wird. Auf jedes kleine Stück Boden entfällt dadurch weniger Energie. Die Sonne muss dafür nicht schwächer leuchten.
Weniger Stunden zum Erwärmen
Die Neigung verändert auch die Tageslänge. In Berlin bleibt die Sonne im Winter weniger Stunden über dem Horizont als im Sommer. Der Boden bekommt also kürzer Sonnenlicht.
Flacherer Lichteinfall und kürzere Tage wirken zusammen. Wie kalt ein bestimmter Tag wird, hängt aber auch von Wolken, Wind und anderen Wetterbedingungen ab. Winter bedeutet nicht automatisch Schnee.
Liegt es am Abstand zur Sonne?
Die Erdbahn ist leicht oval. Tatsächlich ist die ganze Erde der Sonne Anfang Januar am nächsten: Dann ist auf der Nordhalbkugel Winter und auf der Südhalbkugel Sommer.
Der Abstand allein erklärt diese gegensätzlichen Jahreszeiten also nicht. Entscheidend für unseren Winter ist die Neigung der Erdachse. Nahe dem Äquator und in den Polargebieten sehen Tageslängen und Jahreszeiten anders aus als in Berlin.
Einen Lichtfleck kippen
- Stellt mit einer erwachsenen Person eine gewöhnliche kleine LED-Taschenlampe fest auf einen Tisch und richtet sie waagerecht auf weißen Karton. Markiert die Mitte des Lichtflecks mit einem kleinen Bleistiftpunkt. Haltet den Karton zunächst senkrecht zum Lichtbündel. Lampe, Helligkeit und Abstand zum Mittelpunkt bleiben gleich.
- Dreht den Karton langsam um eine senkrechte Linie durch den markierten Mittelpunkt. Die Mitte bleibt am selben Ort. Beobachtet den Lichtfleck: Wird er in einer Richtung länger? Skizziert die erste und die schräge Haltung auf einem zweiten Blatt. Vergleicht die Form, ohne aus der Helligkeit genaue Messwerte abzuleiten.
- Dreht den Karton zurück und wiederholt den Vergleich dreimal. Ein echter Taschenlampenstrahl wird breiter; der Versuch zeigt deshalb nur die Grundidee der Flächenverteilung. Er misst keine Erwärmung und zeigt auch nicht die kürzeren Wintertage. Vergleicht dafür zusätzlich die beiden Erklärungsbilder.
Mit einer erwachsenen Person und einer gewöhnlichen kleinen LED-Taschenlampe arbeiten. Nur den Lichtfleck auf dem Karton anschauen; niemandem ins Gesicht leuchten. Keine Sonne, Lupen, Laser oder Wärmelampen verwenden. Ein freier, sicherer Tisch genügt; keine Beobachtung der Sonne ist nötig.
Zum Mitnehmen
Die geneigte Erdachse macht in Deutschland die Wintertage kürzer und den mittäglichen Sonnenstand niedriger. Sonnenlicht verteilt sich auf mehr Fläche und wirkt weniger Stunden. Das verringert die tägliche Sonnenenergie pro Fläche.
Warum erreicht den Boden in Berlin im Winter meist weniger Sonnenenergie pro Tag?
Quellen & Weiterlesen
NASA Space Place · What Causes the Seasons? ↗NASA Science · Facts About Earth: Orbit and Rotation ↗NOAA / National Weather Service · Why Do We Have Seasons? ↗Met Office · Winter: the coldest season ↗Unsere Texte erklären die Grundidee in eigenen Worten. Bilder und Modelle vereinfachen die Wirklichkeit; sie sind nicht maßstabsgetreu.
