Das Monatsthema im Mai 2010

Unregelmäßige Sonnenwanderung

Die Rotationsachse der Erde durchstößt die Erdoberfl
äche nicht immer am selben Punkt. Der momentane
Rotationspol wandert in rund 430 Tagen einmal
um den mittleren Pol (Chandlersche Polschwankung).

Die Rotationsachse der Erde durchstößt die Erdoberfl äche nicht immer am selben Punkt. Der momentane Rotationspol wandert in rund 430 Tagen einmal um den mittleren Pol (Chandlersche Polschwankung).

Man definiert nun einen mittleren Sonnentag als die Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Meridianpassagen der mittleren Sonne. Der mittlere Sonnentag hat somit defi nitionsgemäß 24 Stunden = 1440 Minuten = 86 400 Sekunden. So lautete auch die ursprüngliche Definition der Sekunde: Sie ist der 86 400ste Teil eines mittleren Sonnentages.
Die wahre, also am Himmel strahlende Sonne, eignet sich nicht zur exakten Zeitbestimmung. Denn sie geht gegenüber der mittleren Sonne einmal vor, dann bleibt sie zurück. Die Differenzen wachsen im Laufe des Jahres bis zu einer Viertelstunde an.
Die Differenz zwischen wahrer Sonnenzeit und mittlerer Sonnenzeit wird Zeitgleichung genannt. Sie errechnet sich zu: ZGL = WOZ (Wahre Ortssonnenzeit) – MOZ (Mittlere Ortssonnenzeit). Sonnenuhren zeigen in der Regel die wahre Ortssonnenzeit an. Ist die Zeitgleichung positiv, geht die wahre Sonne vor der mittleren durch den Meridian. Eine negative Zeitgleichung wiederum bedeutet, die wahre Sonne hinkt hinterher. Wenn sie ihren Höchststand erreicht hat, es also 12h wahre Ortssonnenzeit ist, so ist es in mittlerer Ortssonnenzeit schon später.
Nicht nur beim Sonnentag muss man zwischen einem wahren und einem mittleren unterscheiden. Auch beim Sterntag kennt man einen wahren und einen mittleren. Der wahre Sterntag ist die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meridiandurchgängen des wahren Frühlingspunktes. Ähnlich wie die wahre Sonne bewegt sich der wahre Frühlingspunkt nicht mit konstanter Geschwindigkeit in knapp 26 000 Jahren (= Präzessionsperiode) einmal entlang der Ekliptik durch den Tierkreis. Ursache ist die Erscheinung der Nutation, infolge derer der wahre Frühlingspunkt mit einer Periode von 18,61 Jahren eine Ellipse um den mittleren Frühlingspunkt beschreibt. Der wahre Frühlingspunkt eilt bis zu 17″,2 dem mittleren voraus oder bleibt ebenso weit zurück. Die wahre Sternzeit variiert somit ähnlich der wahren Sonnenzeit. Man defi - niert somit einen mittleren Sterntag als die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Passagen des mittleren Frühlingspunktes. Eine Sternzeitstunde ist der 24. Teil und eine Sternzeitsekunde der 86 400ste Teil eines Sterntages. Da aber ein Sterntag 23h56m04,0905s in Sonnenzeit dauert, folgt daraus: Ein mittlerer Sterntag ist um den Faktor 0,997 269 544 kürzer als ein mittlerer Sonnentag. Um den gleichen Faktor ist eine Sternzeitstunde, -minute und -sekunde kürzer als eine Sonnenzeitstunde, -minute und -sekunde. Die Differenz zwischen wahrer und mittlerer Sternzeit ist wesentlich geringer als die Zeitgleichung der Sonnenzeiten. Die sogenannte Äquinoktialgleichung (= Wahre minus Mittlere Sternzeit) erreicht maximal 1,15 Sekunden. Sie muss jedoch bei der astronomischen Zeitbestimmung berücksichtigt werden.
Genau genommen ist ein echter „Sterntag“ etwas länger als die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meridiandurchgängen des mittleren Frühlingspunktes, die defi nitionsgemäß als Sterntag bezeichnet wird. Denn infolge der Präzession der Erdachse kommt uns der Frühlingspunkt während einer Erdrotation ein winziges Stück entgegen. Wenn der Frühlingspunkt nach einer Erdumdrehung wieder den Meridian passiert, dauert es noch einen kurzen Augenblick, bis auch der gleiche Fixstern (mit verschwindend kleiner Eigenbewegung) wieder kulminiert. Dieser Augenblick ist wahrlich klein, nämlich nur neun Tausendstel einer Sekunde. Eine siderische Erdrotation ist um 0,00916 Sekunden länger als ein mittlerer Sterntag. Nach einer vollen Präzessionsperiode von knapp 26 000 Jahren hat sich die Erde um eine volle Rotation weniger gedreht als die Zahl der vergangenen Sterntage angibt.
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