Im vergangenen Winter, als die Tage viel zu langsam länger wurden, fing ich an, mir ernsthaft Gedanken darüber zu machen, wie das so ist mit den Tageslängen an verschiedenen Orten der Erde. Ich lebe in Frankfurt am Main, ein Teil meiner Familie in Berlin, und schon zwischen diesen beiden Städten gibt es beachtliche Unterschiede. Eine meiner Enkelinnen hielt sich zu dieser Zeit in Ghana, also ganz nahe am Äquator auf, wo das ganze Jahr lang die Tage fast gleich lang sind.

Ich fand ein passendes Computerprogramm und konnte damit für viele Orte über das ganze Jahr Tabellen über Sonnenaufgänge und -untergänge anlegen.

Mein Schwiegersohn Holger Steinbach entwickelte daraus dann Diagramme, um das Ganze zu visualisieren. Jeder der ausgewählten Orte hat damit ein eigenes Bild erhalten:

Bei den Orten auf der nördlichen Halbkugel sieht es aus wie ein Auge, je nördlicher der Ort, desto weiter geöffnet erscheint das Auge. (Das liegt daran, dass auf der nördlichen Halbkugel die längsten Tage in der Mitte des Kalenderjahres liegen.) Direkt am Äquator bilden die Tageslängen schließlich zwei parallele waagerechte Linien, während es an den Polen zwei senkrechte Linien sein müssten. Allerdings gibt es auf den Polen keine bewohnten Orte, für die man die entsprechenden Zeiten errechnet hat.

Spätestens jetzt erschien an unserem Horizont die Frage:

Wo geht am Nordpol die Sonne auf?

Mit dieser Frage bin ich in den folgenden Monaten den verschiedensten Menschen, denen ich eine Antwort darauf zutraute, auf die Nerven gefallen. Unter den Befragten waren auch Mathematiker, Geografen und Nautiker.

Keiner von ihnen konnte diese Frage befriedigend beantworten, weder spontan, noch nach einigem Nachdenken schriftlich. Aber die Antworten gaben mir Hinweise darauf, wie die Frage präzisiert und verständlicher gemacht werden konnte.

Also sind wir in die nächste Runde gegangen.

Zunächst haben wir die folgenden Punkte zusammengestellt.

Was wir schon wussten:

  • Unsere Wahrnehmung der Vorgänge auf der Erde lässt uns von Sonnenaufgang und -untergang sprechen. Wir wissen aber, dass in Wirklichkeit die Erde sich in östlicher Richtung am Tage der Sonne entgegen- und nachts von ihr wegdreht.
  • Auf dem Nordpol zeigen alle 360 Längengrade nach Süden.
  • Der Nordpol liegt auf dem 90. Breitengrad.
  • Die nördliche Sommersonnenwende ist am 21. Juni mittags. Zu diesem Zeitpunkt hat die Sonne den höchsten Stand, auf dem Nordpol 23,5° (Höhenwinkel gegen die horizontale Blickrichtung*). Auf dem Südpol ist die Sommersonnenwende am 21. Dezember.
  • Über den Polen geht während des Sommerhalbjahres die Sonne nicht unter, während des Winterhalbjahres geht sie nicht auf.

* (Der Höhenwinkel, unter dem die Sonne gesehen wird, hängt von der Neigung der Erdachse gegen die Umlaufbahn der Erde ab; sie beträgt etwa 23,5° und unterliegt kleinen Schwankungen. Der Höhenwinkel für den Höchststand berechnet sich für den Standort auf der Erde so: 90° – Breitengrad + 23,5°.)

Was wir vermuteten:

Die Sonne geht um den 21. März („Tag- und Nachtgleiche“) am Nordpol auf, dreht sich dann im Verlauf von 24 Stunden einmal um den Pol und „schraubt“ sich im Verlauf der nächsten drei Monate spiralförmig nach oben bis zu einer Höhe von 23,44°, die sie um den 21. Juni (nördliche „Sommersonnenwende“) erreicht. Anschließend „schraubt“ sie sich wieder nach unten, bis sie um den 23. September („Tag- und Nachtgleiche“) am Horizont untergeht.

Was wir wissen möchten:

Über welchem Längengrad taucht die Sonne am Horizont auf?

Die Frage kann nur so gestellt werden, da es auf dem Pol keine östliche und westliche Richtung gibt, anders als auf allen anderen Punkten der Erde.

Mit dieser Fragestellung haben wir uns zu Beginn dieses Jahres an etliche Planetarien in ganz Deutschland gewandt. Dieser Blog von Holger Steinbach und mir zeigt den Großteil der Antworten, die wir auf unsere Frage erhalten haben. Die Antworten haben wir ohne jegliche Wertung in umgekehrter Reihenfolge ihres Eintreffens eingestellt. Die neueste Antwort erscheint also zuoberst in der Liste.

Bei allen Beteiligten möchten wir uns auch an dieser Stelle noch einmal ganz herzlich für ihre Antworten bedanken, die dazu beitragen, dieses Rätsel zu lösen.

Mone Sommer, Februar 2015

Kommentare zur Fragestellung bitte hier:

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Holger Steinbach (Berlin)

Zusammen mit meiner Frau (der Tochter von Mone Sommer) war ich heute auf der “Internetmesse” re:publica. Dort hielt der – nicht nur in Fachkreisen sehr bekannte – Mensch hinter xkcd, der Physiker und Comicautor Randall Munroe, eine überaus spannende Rede und vorher auch eine Signierstunde ab. Dabei hatten wir die Möglichkeit, auch ihm unsere Frage zu stellen.

Nach nur kurzem Nachdenken antwortete er: “Das muss die Stelle (also der Längengrad) sein, an der es zum Zeitpunkt des Sonnenaufgangs am Nordpol genau 12 Uhr mittags ist.”

Ich habe diese Annahme nun anhand unserer bislang gesammelten Informationen zu unserer Frage überprüft und im Beitrag von Herrn Prof. Dr. Deiss die Aussage gefunden, dass im Jahr 2015 der obere Rand der Sonne am 20. März um 06:30 Uhr UTC am Horizont erscheint.

Zu diesem Zeitpunkt war es z. B. im Westteil von Nepal gerade 12 Uhr mittags. Wenn ich diesen Ort nun optisch in Google Maps übernehme und mir die Koordinaten anzeigen lasse, wird mir als Längengrad ca. 82,5° östlicher Länge angezeigt. Das deckt sich genau mit der Aussage von Herrn Professor Deiss.

what if question

Randall Munroe

 

 

 

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Thomas Schröder (Kieler Planetarium e. V.)

Unser Planetariumssystem zeigt den ersten Rand der Sonne am nullten Meridian von greenwich. Allein durch die Wanderung des Frühlinkspunktes durch die Präzessionsbewegung der Erde aber verschiebt sich diese Stellung kontinuierlich und stetig.

Zum Anderen braucht es Tage, bis die Sonne am Nordpol den Horizont vollständig überschritten hat. Somit schneidet sie nacheinander jeden Längengrad bis sie frei am Himmel steht.

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Prof. Dr. Bruno Deiss (Physikalischer Verein / Frankfurt am Main)

Das ist eine herrlich akademische Frage: also genau das Richtige, um sich damit jahrelang zu plagen….
Ich hoffe, ich kann Ihre Frage einigermaßen verständlich – und hoffentlich auch richtig – beantworten.

1. Wie Sie es schon sehr genau beschrieben haben: Am Nordpol gibt es nur eine Himmelsrichtung, und das ist “Süden”. Der Begriff “Himmelsrichtung” wird also am Nordpol sinnlos. Um trotzdem eine Richtung zu charakterisieren kann man die (willkürlich definierten) Längengrade zuhilfe nehmen. Richtung Greenwich soll also die Richtung Null Grad sein.

2. Um die Sachlage nicht unnötig zu verkomplizieren gehen wir idealerweise aus von
a) einer idealen Kugelgestalt der Erde, d.h. einem exakt gerade verlaufenden Horizont ohne Berge;
b) einer Erde ohne Atmosphäre, denn diese verbiegt die Lichtstrahlen und macht alles noch viel komplizierter; tatsächlich wird die Sonne am Horizont durch die Atmosphäre “hochgehoben”;
c) einer idealen Kreisbahn der Erde. Die tatsächliche elliptische Kreisbahn führt dazu, dass die Sonne am irdischen Himmel im Laufe eines Jahres unterschiedlich schnell durch die Sternbilder läuft. Das führt zu Ausgleichsrechnungen unserer gleichförmig definierten Uhrzeit (Stichwort: Zeitgleichung). Die Differenz kann bis etwa 15 min ausmachen. Da bei der unten genannten Überlegung die Uhrzeit benötigt wird, müsste dieser Effekt exakterweise berücksichtigt werden.

3. Da die Sonne kein Punktobjekt ist, sondern etwa eine Winkelausdehnung von ca. 1/2 Grad hat, muss man nun sehr genau definieren, was man mit “Sonnenaufgang” oder dem “Erscheinen der Sonne” meint:
a) wenn die Sonnenstrahlen erstmals über den Horizont dringen (entspricht dem oberen Rand der Sonne)
b) wenn die Sonnenmitte den Horizont erreicht
c) wenn die komplette Sonne auf dem Horizont steht (entspricht dem unteren Rand der Sonne)

4. Es ist sinnvoll, zuerst einmal den Fall 3b) zu betrachten, denn entscheidend ist die exakte Uhrzeitangabe, wann die Sonne bei der Tag- und Nachtgleiche (20./21.3) den Himmelsäquator überschreitet. Diese astronomische Uhrzeitangabe bezieht sich aber per definitionem auf die Sonnenmitte.

Z.B. kann man auf dieser NASA-Seite die entsprechenden Angaben erhalten:
http://eclipse.gsfc.nasa.gov/SKYCAL/SKYCAL.html

Frühlingsbeginn in diesem Jahr: 20. März, 22:45 Uhr UTC (Greenwich Time)

Das heißt: Am 20. März um 23:45 Uhr MEZ überschreitet am Nordpol die Sonnenmitte den (idealen glatten) Horizont.

5. Nun zu ihrer eigentlichen Frage: in welcher Richtung ist das?
Dazu folgende Überlegung: Wäre die gegebene Uhrzeit 12:00 UTC, würde die Sonne gerade in Richtung von Greenwich stehen, also Richtung Längengrad Null. Denn in Greenwich wäre die Sonne ja dann genau in der Südlinie (“Mittagslinie”). Wäre die gegebene Uhrzeit 13:00 UTC (also 1 Stunde später), würde die Sonne in Richtung Längengrad 15 (West) am Horizont stehen.
Da jede weitere Stunde weiteren 15 Längengraden in westlicher Zählrichtung entspricht, ist es nun einfach, die Richtung zu finden, die 22:45 UTC entspricht:
Zeitdifferenz: 22:45 – 12:00 = 10 Stunden 45 Minuten = 10,75 Stunden (dezimal).
Daraus folgt die gesuchte Längengraddifferenz zu Greenwich: 15 Grad x 10,75 = 161,25 Grad West.

Diese Angabe stimmt nur für das Jahr 2015, denn im nächsten Jahr ist die Uhrzeit der Tag- und Nachtgleiche eine andere und damit die entsprechende Richtung.

6. Den Effekt der Zeitgleichung unter 2c) kann man abschätzen: Ende März ist die Zeitdifferenz zur Uhrzeit minus 5 Minuten, was bedeutet, dass die wahre Sonne in einer Richtung steht, die der Uhrzeit 22:40 Uhr UTC entspricht. Entsprechend obiger Rechnung ergibt das eine Zeitdifferenz von dezimal: 10,666 Stunden. Und damit einer Längengraddifferenz zu Greenwich von 15 Grad x 10,666 = 159,99 Grad West für das Jahr 2015. Also kein großer Unterschied zur Berechnung in Punkt 5)

7. Will man die Richtung wissen, aus der die ersten Sonnenstrahlen über den Horizont kommen (Punkt 3a) oder die Sonne gerade auf dem Horizont steht (Punkt 3c), muss man wissen, wie schnell sich die Sonne “in die Höhe schraubt”. Da die Sonne einen Winkeldurchmesser von 32 Bogenminuten (etwa 1/2) Grad hat, ist z.B. der obere Sonnenrand 1/4 Grad “höher” als der Mittelpunkt der Sonne. Benötigt wird also die Zeitspanne, die die Sonne zum Zeitpunkt der Tag- und Nachtgleiche benötigt, um 1/4 Grad an Höhe zu gewinnen. Diese Zeitspanne kann dann in Längengraddifferenzen (x 15 Grad) umgerechnet werden und mit der in Punkt 5) gegebenen Richtung verrechnet werden.

Hier kommt es nun im Prinzip sehr genau auf den exakten Winkeldurchmesser der Sonne an. Wenn man es nicht Minuten genau nimmt, dann kann kann man diversen freeware Astronomie-Programmen (z.B. STELLARIUM) entnehmen, dass die Sonne für diese Höhenänderung von 1/4 Grad am 20.März etwa 16,25 Stunden benötigt. Die entsprechende Längengraddifferenz für diese Zeitspanne ist 15 Grad x 16,25 = 243,75 Grad.

Der obere Rand erscheint also bei einem Längengrad von: 161,25 Grad West minus 243,75 Grad = 82,5 Grad Ost.
Der untere Rand erscheint bei einem Längengrad von: 161,25 Grad West plus 243,75 Grad = (405 Grad) = 45 Grad West.

Heißt:
Der obere Rand erscheint am 20.3.2015, 06:30 Uhr UTC in Richtung 82,5 Grad Ost.
Der Mittelpunkt der Sonne erscheint am 20.3.2015, 22:45 Uhr UTC in Richtung 161,25 Grad West.
Der untere Rand der Sonne erscheint am 21.3.2015, 15:00 Uhr UTC in Richtung 45,0 Grad West.

3 Kommentare:

  1. Here comes the sun!
    Am 20. März um 6.30 h UTC fing der Sonnenaufgang an (über 82,5° Ost) und dauert bis zum 21. März, 15.00 h UTC (über 45° West).
    Das bedeutet: der “Sonnenaufgang” dauert 32,5 Stunden, ist im Moment – am 21. März um 11.20 h – noch nicht abgeschlossen und schneidet dabei alle Längengrade, einige sogar zwei mal!
    Noch dazu war die Sonne in diesem Jahr während der Zeit ein paar Stunden lang verdunkelt.
    Eine befriedigendere Antwort konnten wir nicht erwarte.
    Die Fragestellerin
    Mone Sommer

  2. Zu der genauen Berechnung des Sonnenaufgangs habe ich allerdings eine genau so wichtige Frage: Inwiefern ist hier das Schwanken der Neigung der Erdachse zwischen etwa 21,5 und 24,5 Grad – nach den Milankovic-Zyklen – in einem solchen von 41.000 Jahren
    berücksichtigt?!?
    Und dann: genau am 20. März ist Sonnenfinsternis!!!
    Was machen wir dann???

    Hans Kiss

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Sighard Schräbler (Karben)

Gegeben: Am Nordpol gilt RA = Azimut*24h/360°, DE=Elevation
-> Wenn man mit einer parallaktischen Montierung an den Pol geht, kann man die Polwiege daheim lassen, siehe

Die alternative Frage ist mit obiger Erkenntnis “leichter” zu beantworten, da man sich nicht um den Horizont kümmern muss und wann die Sonnenmitte ihn berührt.
Gegeben: die Elevation der Sonne soll maximal sein.
Schlussfolgerung: Also muss auch die Deklination der Sonne maximal sein.
Gesucht ist der Azimut (Längengrad) zur Sommersonnenwende und der entspricht der Rektazension der Sonne zur Sommersonnenwende mal 360° durch 24h.
Achtung, es gibt verschiedene Definitionen des Azimuts, evtl. kommen noch 90° hinzu oder gehen ab, das ist verschieden beim Militär und in der Astronomie …

Jetzt benötigt man erst mal ein schlaues Buch zur Ephemeridenrechnung. Fundstellen gibt es z.B. hier:
Montenbruck, Pfleger – Astronomy on the Personal Computer (p.39):

3.2 Sun and Moon

Calculation of rising and setting does not make demands for a high degree of accuracy in the coordinates of the Sun and the Moon. The MINI_SUN and MINI_MOON procedures therefore contain only the most important terms describing the respective orbits. They are greatly reduced versions of SUN200 and MOON, which will be described in detail in Chap. 6 and Chap. 8. Conversion of ecliptic longitude and latitude into equatorial coordinates is also included, therefore both procedures can be used without further operations to obtain the right ascension and declination of the object in question.

(*———————————————————————–*)
(* MINI_SUN: low precision solar coordinates (approx. 1′) *)
(* T: time in Julian centuries since J2000 *)
(* T=(JD-2451545)/36525 ) *)
(* RA: right ascension (in h; equinox of date) *)
(* DEC: declination (in deg; equinox of date) *)
(*———————————————————————–*)

PROCEDURE MINI_SUN(T:REAL; VAR RA,DEC: REAL);
CONST P2 = 6.283185307; COSEPS=0.91748; SINEPS=0.39778;
VAR L,M,DL,SL,X,Y ,Z,RHO: REAL;
FUNCTION FRAC(X:REAL):REAL;
BEGIN X:=X-TRURC(X); IF (X<0) THEN X:=X+1; FRAC:=X END;

BEGIN
M := P2*FRAC(0.993133+99.997361*T);
DL := 6893.0*SIR(M)+72.0*SIN(2*M);
L := P2*FRAC(0.7859453 + M/P2 + (6191.2*T+DL)/1296E3);
SL := SIN(L);
X:=COS(L); Y:=COSEPS*SL; Z:=SIREPS*SL; RHO:=SQRT(1.0-Z*Z);
DEC := (360.0/P2)*ARCT AN(Z/RHO);
RA := ( 48.0/P2)*ARCTAN(Y/(X+RHO)); IF (RA<0) THEN RA:=RA+24.0;
END;

(*———————————————————————–*)

In der Sendung mit der Maus würde man dazu sagen: Das war Pascal

Für 2015 ist die Sommersonnenwende der 21. Juni 12h UT, siehe http://www.warumwieso.de/Kalender-Berechnung.html,
also JD 2457195, damit T= (2457195-2451545)/36525;

Die RA vom gesuchten Zeitpunkt der Sommersonnwende (längster Tag) entspricht dem gesuchten Ergebnis.
Nicht vergessen von 0 .. 24 h in 0 .. 360° umzurechnen, evtl. +/- 90° je nach Definition des Azimuts.

Das muss man jetzt “nur noch durch den Rechner schicken”.

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Johannes Hölzl (Sternwarte Nürnberg / Nürnberger Astronomische Arbeitsgemeinschaft (NAA) e. V.)

Das ist eine interessante Frage, die sich nicht allgemein beantworten lässt. Der Grund hierfür ist, dass die Jahreslänge kein ganzzahliges Vielfache der Tageslänge ist.

Der Frühlingsbeginn ist definiert als der Zeitpunkt, an dem die Sonne im Schnittpunkt zwischen Himmelsäquator und Ekliptik (Ebene, in der die Erde um die Sonne umläuft), dem sogenannten Frühlingspunkt, steht. Zu diesem Zeitpunkt steht außerdem die Erdachse genau senkrecht zum Fahrstrahl, also der Linie Sonne-Erde. Da sich die Erde zwischen zwei Tagundnachtgleichen (zweimal Frühlingsbeginn) aber nicht genau 365-mal um die eigene Achse gedreht hat, steht die Sonne zu Frühlingsbeginn auch jedes Jahr über einem anderen Längengrad. Der Zeitraum zwischen zwei Frühlings-Tagundnachtgleichen beträgt momentan ca. 365,24219052 Tage und wird also tropisches Jahr bezeichnet. Allerdings ist die Länge des tropischen Jahres aufgrund von Effekten wie der Präzession und der Nutation der Erdachse nicht ganz konstant. Daher ist die genaue Berechnung des Frühlingsbeginns auch alles andere als einfach.

Die einfachste Methode, für ein bestimmtes Jahr den Längengrad zu berechnen, ist vermutlich die Benutzung von Tabellen mit dem genauen Zeitpunkt des Frühlingsanfangs, wie z.B. unter http://de.wikipedia.org/wiki/Fr%C3%BChlingsanfang Im Jahr 2015 beispielsweise ist Frühlingsbeginn um 23:45 MEZ, was 22:45 Greenwich-Zeit GMT bei 0° Länge entspricht. Nachdem die Sonne um 12 Uhr GMT genau über dem 0. Längengrad steht, steht sie um 22:45 GMT also bei

(22,75h-12h)/24h*360° = 161,25°

westlich davon, also bei 161,25° westlicher Länge.

Es ist außerdem korrekt, dass die Sonne am Nordpol schon etwas vor Frühlingsbeginn über dem Horizont erscheint. Die Ursache hierfür ist der endliche Durchmesser der Sonne von der Erde aus gesehen, wodurch ein Teil der Sonne schon zu sehen ist, wenn die Sonnenmitte noch unter dem Horizont steht.

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Gedanken zur Fragestellung von Fabiano Pinto (Physikalischer Verein Frankfurt am Main)

Also, die Antwort würde mich auch interessieren.

Das mit dem Tellurium stelle ich mir allerdings schwierig vor, da die Größen und Abstände ja nicht annährend maßstäblich dargestellt werden können. Oder es müsste ein verdammt großes Tellurium sein, oder eins, das parallele Sonnenstrahlen simuliert.

Der Sonnenaufgang am Sonnenwendtag ist ja wohl letztendlich ein sehr schleifender Schnitt eines Miniwinkels. Mein spontaner Tipp ist, dass …. ich keinen habe. Man kann ja nicht mal sagen, ob es Osten, Westen etc . ist, oder? Und das Längengradsystem ist ja “virtuell” von Greenwich aus gemessen, aufgrund dynamischer Veränderungen der Erdrotation müsste es doch da zu Veränderungen kommen, oder?

Wie gesagt, auf die Antwort wäre ich auch gespannt.

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W. Don Eck (Zeiss-Planetarium Jena)

Eine sehr schöne aber auch knifflige Frage!

Man kann das auch nur sehr „theoretisch“ beantworten.

Die Zeit für den Frühlingsanfang (http://de.wikipedia.org/wiki/Frühlingsanfang) ist hier für die Überquerung des Mittelpunkts der Sonnenscheibe über den Himmelsäquator ohne Berücksichtigung div. anderer Größen. Die Sonne hat ja den scheinbaren Durchmesser von etwa einen halben Grad und wir schauen bedingt durch die Atmosphäre schon ca. 1° unter den mathematischen Horizont.

Auf den Polen geht die  Sonne sichtbar schon einige Tage vorher langsam über den Horizont und kreist dann jeden Tag scheinbar einmal um den Pol am Horizont entlang.

So, für den sog. „theoretischen“ Frühlingsanfang 2015 habe ich ermittelt:

  1. März 2015  23:45 MEZ  Länge 159° 24‘ West

und für 2016:

  1. März 2016  05:30 MEZ  Länge 114° 22‘ Ost

1 Kommentar:

  1. Hallo Don, die Lieder sind fertig. Ich könnte die Woche mal vorbeikommen und sie euch zeigen. Grüße Bernd

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Christian Fajkus (Sternwarte Rostock)

Ich sende Ihnen mal ein Screenshot aus Stellarium mit den Koordinaten der Sonne genau zum Frühlingsanfang 2015 (20.3.  23.45 Uhr) am Nordpol. Dabei entspricht die Rektaszension der an den Himmel projezierten Längengrade (1 Grad entspricht dabei etwa 4 Minuten).  Da die Sonne zum FA genau im Frühlingspunkt steht und dieser die Koorindaten RE 0 h 0 min 0 s / DE 0° 0′ 0” hat sollten es 0° Länge sein.

stellarium-000

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Christian Theis (Planetarium Mannheim)

Der Frühling beginnt, wenn die Sonne den Himmelsäquator in nördliche Richtung überschreitet. Das passiert in diesem Jahr am 20.3.2015 etwa um 23.45 Uhr (MEZ). Der entsprechende Punkt auf der Ekliptik, der scheinbaren Bahn der Sonne am Himmel, heißt Widderpunkt und beschreibt die Grenze zwischen den Tierkreiszeichen Fische und Widder. Letztere sind nicht mit den astronomischen Sternbildern zu verwechseln, sondern aufgrund der Präzession der Erdachse leicht verschoben. Der Widderpunkt selbst liegt im (astronomischen) Sternbild Fische.

Sie müssen jetzt also nur noch herausfinden, wo sich der Widderpunkt am entsprechenden Zeitpunkt gemäß Ihrem Beobachtungsstandort befindet. Das wird für den Nordpol dann bei etwa 160 Grad westlicher Länge sein.

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Peter Schilling (Sternwarte Nordsachsen)

dieses jahr ist es der 20. märz, das kann ich ohne zeitaufwand sagen, zwei tage vorher geht nicht.

um ihre frage zu bantworten würde ich mir das programm stellarium (kostenlos zu erhalten unter: www.stellarium.org) herunterladen und dort die pos. nordpol eingeben, dann sehen sie es live wo am 20.märz die sonne aufgeht. am 19.3. ist sie jedenfalls noch unter dem horizont und ab dem 20.3. bis zum 22.9. ist polartag, da bleibt sie über dem horizont.

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Andreas Vogel (Planetarium Bremen)

Eine sehr schönes Frage – die aber leider nicht pauschal zu beantworten ist! Zum ändert sich das ganze von Jahr zu Jahr – je nachdem um welche Uhrzeit die Tagundnachtgleiche stattfindet, zum anderen hängt das sehr vom jeweiligen Wetter ab!

Die Sonne steht am 21. März schon komplett über dem Horizont, da die Atmosphäre der Erde dafür sorgt, dass die Sonne scheinbar höher steht als dies aus rein astronomischer Sicht der Fall wäre (Stichwort Refraktion). Nun ist aber der Brechungsindex der Atmosphäre nicht immer gleich: Luftdruck und Temperatur beeinflussen ihn ganz maßgeblich! Von daher lässt es sich leider nicht vorherberechnen, in welche Richtung der obere Sonnenrand am Nordpol zum ersten mal erscheint – da helfen dann nur Beobachtungen vor Ort.

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Benjamin Husheer (Urania-Planetarium Potsdam)

Das ist ein schönes Gedankenexperiment …

Ich habe in Gedanken nun die Erde verlassen und das System Erde-Sonne von außen betrachtet. Durch die Neigung der Erdachse um 23,5 Grad gegen ihre Bahnebene bekommt die Nordhalbkugel ein halbes Jahr mehr Sonne und das nächste halbe Jahr wird die Südhalbkugel stärker beleuchtet. Deshalb bekommen die Pole jeweils (fast) genau ein halbes Jahr am Stück Sonnenlicht. Im Moment des ersten Sonnenaufgangs nach der langen Nacht spielt für die Frage des Längengrads die Ausrichtung der Erde zur Sonne eine Rolle. Die Erde benötigt 24 Stunden, bis sie die Sonne wieder in gleicher Blickrichtung hat. Für einen Umlauf um die Sonne benötigt sie allerdings 365,256 Tage. Würde die Erde 365,00 Tage für einen Umlauf benötigen, wäre ihre Ausrichtung zur Sonne am Tag des ersten Sonnenaufgangs jedes Jahr gleich. Es gäbe einen festen Längengrad. Durch die Nachkommastellen verschiebt sich das System jedes Jahr um ein gutes Viertel von 360 Grad und zwar wenn man den Nordpol von oben betrachtet, im Uhrzeigersinn.

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