Startdatum der Staffeln: komplexe Himmelsmechanik

Warum ändern sich die Jahreszeiten jedes Jahr?

Astronomische Jahreszeiten beginnen nie genau am gleichen Kalenderdatum. Auf der Nordhalbkugel kann der Frühling also am 20. oder 21. März beginnen, der Sommer am 20. oder 21. Juni, der Herbst am 22. oder 23. September und der Winter am 21. oder 22. Dezember. Diese Variabilität ist nicht willkürlich, sondern resultiert aus drei Hauptursachen: der tatsächlichen Länge des tropischen Jahres, Schaltjahren und der Präzession der Tagundnachtgleiche.

Hinweis: :
L'tropisches Jahrist die Zeit, die die Erde benötigt, um zur gleichen scheinbaren Position relativ zur Sonne zurückzukehren, also von einer Frühlings-Tagundnachtgleiche zur nächsten. Es dauert ungefähr365,2422 Tage, was etwa 5 Stunden, 48 Minuten und 46 Sekunden länger ist als ein Kalenderjahr mit 365 Tagen. Diese Dauer, die etwas kürzer als das Sternjahr (\(365,2564\) Tage) ist, ist auf die zurückzuführenPräzession der Tagundnachtgleiche, wodurch sich die saisonalen Benchmarks im Laufe der Zeit langsam verschieben.

Hinweis: :
L'Sternjahrentspricht der Zeit, die die Erde benötigt, um relativ zu den Fixsternen einen kompletten Umlauf um die Sonne zu vollenden, also ungefähr365,2564 Tage. Es ist etwas länger als das tropische Jahr (365,2422 Tage).Präzession der Tagundnachtgleiche, wodurch die Jahreszeiten im Kalender nach hinten verschoben werden. Das Sternjahr wird in der Astronomie hauptsächlich verwendet, um die Position von Sternen am Himmel über die Jahre hinweg zu verfolgen.

Tropisches Jahr und ziviler Kalender

Das tropische Jahr, das die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Frühlingsäquinoktien misst, dauert tatsächlich ungefähr \(\ 365{,}2422 \ \text{Tage} \). Unser Zivilkalender basiert jedoch auf Jahren mit 365 oder 366 Tagen. Dieser Unterschied von \(\ \ungefähr 0{,}2422 \ \text{Tage} \) (d. h. ungefähr 5h49min) summiert sich von Jahr zu Jahr und verschiebt die Tagundnachtgleichen und Sonnenwenden im Kalender allmählich.

Rolle von Schaltjahren

Um diese Verschiebung auszugleichen, führt der Gregorianische Kalender alle vier Jahre ein Schaltjahr ein, mit Ausnahmen (weltliche Jahre, die nicht durch 400 teilbar sind, sind keine Schaltjahre). Dieser Mechanismus ermöglicht eine Annäherung der Länge des tropischen Jahres an \(\ 365{,}2425 \ \text{Tage} \, wodurch der durchschnittliche Fehler auf etwa 26 Sekunden pro Jahr reduziert wird. Dennoch schwankt die genaue zeitliche Abfolge der Jahreszeiten von Jahr zu Jahr leicht.

Präzession der Tagundnachtgleiche und andere Orbitaleffekte

Die Erde dreht sich im Weltraum nicht wie ein vollkommen stabiler Kreisel. Seine Rotationsachse beschreibt einen langsamen Kegel, ein Phänomen namensPräzession der Tagundnachtgleiche. Diese Bewegung führt zu einer fortschreitenden zeitlichen Verschiebung der Tagundnachtgleichen (etwa 20 Minuten pro Jahrhundert), wodurch sich die saisonalen Daten sehr langfristig verändern. Hinzu kommen subtilere Effekte wie die Variation der Exzentrizität der Erdumlaufbahn und Nutationen, die die Dynamik komplexer machen.

Saisondatentabelle (2020–2030)

Quelle :IMCCE – Institut für Himmelsmechanik und Ephemeridenberechnung, Uhrzeit und Datum – Jahreszeiten.