Sommer und Winter, Tag und Nacht

Wie entstehen Tag und Nacht sowie die Jahreszeiten?

Schon in der Grundschule wird Kindern erklärt, wie Tag und Nacht auf der Erde entstehen. Erinnerst du dich noch? Lass uns dein Wissen auffrischen und vertiefen, warum beispielsweise die Schatten im Sommer kürzer sind als im Winter und wie das mit den Jahreszeiten zusammenhängt.

Warum gibt es Tag und Nacht sowie die Jahreszeiten?

Tageszeiten und Jahreszeiten in unseren Breiten entstehen dadurch, dass die Erde die Sonne umrundet und die Erde sich dabei auch um sich selbst dreht.

• Die Erde umrundet die Sonne auf einer sogenannten elliptischen Umlaufbahn: Diese Umlaufbahn ist nicht kreisrund, sondern oval.
• Für eine Umrundung benötigt die Erde ziemlich genau ein Jahr – exakt eigentlich 365 Tage und sechs Stunden. Die sechs zusätzlichen Stunden werden alle vier Jahre durch einen Tag mehr im sogenannten Schaltjahr ausgeglichen.
• Gleichzeitig dreht sich die Erde innerhalb von 24 Stunden einmal um sich selbst. Dadurch entstehen der Tag und die Nacht: Wird ein Ort auf der Erde von der Sonne angestrahlt, ist dort Tag.
• Warum ist es nachts dunkel? Im Laufe der Drehung der Erde um sich selbst liegt dieser Ort dann auch einige Stunden entgegengesetzt von der Sonne, es ist Nacht.
• Zusätzlich ist es wichtig, dass die Drehachse der Erde nicht senkrecht zur Umlaufbahn steht, sondern um 23,5 Grad geneigt ist. Genau diese Neigung ist für die Entstehung unserer Jahreszeiten verantwortlich.

Tag und Nacht sowie die Jahreszeiten einfach erklärt

Mithilfe der Zeichnung in der folgenden Abbildung kannst du dir die Entstehung von Tag und Nacht und den Jahreszeiten besser vorstellen:

$~$1. Für die Erklärung der Länge von Tag und Nacht sowie den Jahreszeiten teilst du die Erde in zwei Hälften ein: die Nordhalbkugel und die Südhalbkugel. Der Äquator stellt dabei die Trennlinie dar.

$~$2. Jetzt stell dir die Drehung der etwas geneigten Erdkugel vor. Während eines halben Jahres ist die Nordhalbkugel mehr der Sonne zugewandt und während des anderen halben Jahres die Südhalbkugel.

$~$3. Auf die Hälfte, die näher zur Sonne steht, treffen die Sonnenstrahlen in einem steileren Winkel. Die Energie des Sonnenlichts wird auf der Erdoberfläche in Wärmeenergie umgewandelt. Je steiler die Sonnenstrahlen eintreffen, desto mehr Energie wird freigesetzt. In unseren Breiten nennen wir dies Sommer. Also gilt: Je steiler der Winkel der Sonneneinstrahlung ist, desto stärker wird die Erdoberfläche erwärmt.

$~$4. Während der anderen Hälfte des Jahres, wir bezeichnen dies als Winter, ist die Nordhalbkugel leicht von der Sonne weggeneigt. Der Sonneneinstrahlungswinkel ist flacher, weniger Wärmeenergie entsteht und die Temperaturen sinken. Am Nordpol geht die Sonne in dieser Jahreszeit überhaupt nicht mehr auf.

Welche Auswirkungen hat der unterschiedliche Winkel der Sonneneinstrahlung?

Die Funktion einer Sonnenuhr kennst du vielleicht: Mithilfe eines Stabs und der auftreffenden Sonneneinstrahlung kannst du die Uhrzeit ablesen. Interessanterweise sind die Schatten, die der Zeiger dabei abwirft, in unseren Breiten je nach Jahreszeit unterschiedlich lang.

Da du jetzt weißt, wie sich der Winkel der Sonneneinstrahlung verändert, kannst du vielleicht die Schattenlänge im Sommer und im Winter bereits vorhersagen. Probier die Vorhersage, bevor du dies in der Tabelle nachliest.

Am 21. Juni jeden Jahres ist der Einstrahlungswinkel der Sonne am steilsten.

• In den Monaten davor und danach sehen wir die Sonne am Himmel höher als in den Wintermonaten. Auch geht die Sonne viel früher auf und später unter: In den Sommermonaten sind die Tage deutlich länger.
• Wie lange dauert der Tag am 21. Juni und wann geht die Sonne auf? Dies unterscheidet sich in Deutschland bereits je nach Nord-Süd-Ausrichtung. In Berlin geht am längsten Tag des Jahres die Sonne um 04:43 Uhr auf und um 21:33 Uhr wieder unter. Der Tag dauert somit 16,84 Stunden.${^1}$

Am 21. Dezember jeden Jahres ist der Einstrahlungswinkel der Sonne am flachsten.

• In den Monaten davor und danach sehen wir die Sonne also viel flacher am Himmel und die Tage sind kürzer.
• In Berlin geht die Sonne dann um 08:15 Uhr auf und um 15:54 Uhr unter. Stell dir vor, der kürzeste Tag dauert somit nur 7,66 Stunden.

Genau an diesem Tag, dem 21. Dezember, ist dann auf der Südhalbkugel der längste Tag. Wenn bei uns also gerade Winter ist, ist auf der Südhalbkugel Sommer und umgekehrt.
→ Der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen bestimmt unsere Jahreszeiten mit ihren unterschiedlichen Tageslängen und Temperaturen.

Im Anschluss an das Video findest du Übungen und Arbeitsblätter zum Thema Tag und Nacht.