Der Jahreszeitenwechsel (Mittelstufe)

Der Jahreszeitenwechsel (Mittelstufe)

Die Achsneigung der Erde ändert den Einfallswinkel der Sonnenstrahlung im Laufe des Jahres.

Erdkunde

Schlagwörter

Jahreszeitenwechsel, Jahreszeit, frühlings, Sommer, Herbst, Winter, Tagundnachtgleiche, Wintersonnenwende, Sommersonnenwende, Sonnenwende, Achsenneigung, Einfallswinkel, Rotationsachse, Zirkulation, Kulmination, Erde, Sonne, Sonnenschein, Jahr, Zeitberechnung, Nördlicher Wendekreis, Südlicher Wendekreis, Monat, Monate, Rotation, Äquator, Polarkreis, Natur, Astronomie, Erdkunde

Verwandte Extras

3D-Modelle

Umlaufbahn der Erde

  • Frühling
  • 21. März Frühlings-Tagundnachtgleiche
  • Sommer
  • 22. Juni Sommersonnenwende
  • Herbst
  • 23. September Herbst-Tagundnachtgleiche
  • Winter
  • 22. Dezember Wintersonnenwende

Die Jahreszeiten ändern sich deshalb, weil die Erde mit ihrer schiefen Achse um die Sonne kreist. Der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf die Oberfläche ändert sich im Laufe des Jahres fortwährend an jedem Ort der Erde, so dass jeder unterschiedlich erwärmt wird. Die Sonnenstrahlen können nur zwischen den Wendekreisen mittags senkrecht auf die Erde treffen, außerhalb niemals.

Als Folge der Schiefe der Ekliptik der Erde ist der größtmögliche Einfallswinkel der Sonnenstrahlen, der 90°-Winkel, nicht nur am Äquator zu finden, sondern er wandert auch zwischen 23,5° nördlicher und südlicher Breite. Diese beiden Breitenkreise berührt er einmal pro Jahr, zur Sommer- beziehungsweise Wintersonnenwende, das zwischen ihnen liegende Gebiet durchquert er folglich zweimal pro Jahr. Deshalb sind diese Breitenkreise von Bedeutung und werden nördlicher Wendekreis beziehungsweise südlicher Wendekreis genannt. Da die Sonnenstrahlen nur zwischen den Wendekreisen senkrecht auf die Erde treffen können, ist dies das wärmste Gebiet.

Aus der Schiefe der Ekliptik ergibt sich außerdem, dass es bei 66,5° nördlicher beziehungsweise südlicher Breite ebenso jährlich mindestens einen Tag gibt, an dem die Sonne nicht auf- beziehungsweise nicht untergeht. Diese beiden namhaften Breitenkreise heißen Nördlicher beziehungsweise südlicher Polarkreis. In das von den Polarkreisen eingegrenzte Gebiet gelangt nur wenig Wärme, da der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen hier kleiner ist und an den Polarkreisen jährlich je ein Tag lang Nacht herrscht, an den Polen selbst sogar je ein halbes Jahr lang.
Zwischen den Wendekreisen und den Polarkreisen ist der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen kleiner als 90°, aber die Sonne geht jeden Tag sowohl auf als auch unter. Sie bekommen weniger Wärme ab als die Zone zwischen den Wendekreisen, aber mehr als die Zonen oberhalb der Polarkreise.

Zur Zeit der Tagundnachtgleiche geht die Sonne überall auf der Welt exakt im Osten auf und im Westen unter, sie ist an diesem Tag die gleiche Zeit über und unter dem Horizont, sodass Tag und Nacht gleich lang sind. Mittags steht die Sonne senkrecht über dem Äquator. Über den Wendekreisen steht die Sonne jeweils nur an einem Tag im Jahr senkrecht, dies nennt man Sonnenwende. Danach „kehrt die Sonne um” und nähert sich wieder dem Äquator. Die Erde braucht ein Jahr um die Sonne zu umkreisen, deshalb findet der Jahreszeitenwechsel jedes Jahr gleich statt.

Begriffsdefinition:

Tagundnachtgleiche: die beiden Tage im Jahr, an denen der lichte Tag und die Nacht auf beiden Erdhalbkugeln gleich lang sind. Die Sonne steht dann mittags senkrecht über dem Erdäquator. Auf der Nordhalbkugel beginnt mit der März-Tagundnachtgleiche (21. März) der Frühling und mit der September-Tagundnachtgleiche (23. September) der Herbst. Auf der Südhalbkugel beginnt mit der März-Tagundnachtgleiche der Herbst und mit der September-Tagundnachtgleiche der Frühling.

Sonnenwende: die Zeitpunkte, an denen die Sonne mittags senkrecht über dem jeweiligen Wendekreis steht. Am 22. Juni über dem nördlichen Wendekreis (Sommersonnenwende auf der Nordhalbkugel, Wintersonnenwende auf der Südhalbkugel), am 22. Dezember über dem südlichen Wendekreis (Wintersonnenwende auf der Nordhalbkugel, Sommersonnenwende auf der Südhalbkugel).

Mittagshöhe der Sonne: der scheinbar höchste Sonnenstand an jedem Tag an einem bestimmten Längenkreis. Er ist jahreszeitenabhängig, im Winter am Tiefsten, im Sommer am Höchsten.

Frühling

  • 21. März
  • 22. Juni
  • 23. September
  • 22. Dezember
  • 23,5°
  • 66,5°
  • 90°
  • 66,5°
  • 23,5°
  • Frühling
  • Sommer
  • Herbst
  • Winter
  • Polarkreis
  • nördlicher Wendekreis
  • Äquator
  • südlicher Wendekreis
  • Wendekreis

Auf der Nordhalbkugel beginnt der astronomische Frühling am 21. März und dauert bis zum 22. Juni. Am 21. März treffen die Sonnenstrahlen im 90° Winkel auf den Äquator. Je mehr Zeit jedoch vergeht, desto weiter nördlich treffen die Sonnenstrahlen auf die Erde, am letzten Tag des Frühlings am nördlichen Wendekreis. Auf der gesamten Nordhalbkugel wird es immer wärmer. Währenddessen wird der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf der Südhalbkugel immer kleiner und damit auch ihre wärmende Wirkung.

Sommer

  • 21. März
  • 22. Juni
  • 23. September
  • 22. Dezember
  • 23,5°
  • 66,5°
  • 90°
  • 66,5°
  • 23,5°
  • Frühling
  • Sommer
  • Herbst
  • Winter
  • Polarkreis
  • nördlicher Wendekreis
  • Äquator
  • südlicher Wendekreis
  • Wendekreis

Am 22. Juni beginnt auf der Nordhalbkugel der astronomische Sommer. Auf der Südhalbkugel dagegen fällt die Natur in ihren Winterschlaf, da die Sonne am nördlichen Wendekreis im rechten Winkel steht und somit der Einfallswinkel am südlichen Wendekreis wirklich klein ist. Während nun die Zeit vergeht, entfernt sich die Sonne immer weiter vom nördlichen Wendekreis und kehrt zurück zum Äquator. Im Sommer ist die Erwärmung der Nordhalbkugel viel stärker als die der Südhalbkugel, dies ändert sich aber im Verlauf der Zeit Richtung Süden. Auf der Nordhalbkugel dauert der Sommer (und auf der Südhalbkugel der Winter) bis zum 23. September.

Herbst

  • 21. März
  • 22. Juni
  • 23. September
  • 22. Dezember
  • 23,5°
  • 66,5°
  • 90°
  • 66,5°
  • 23,5°
  • Frühling
  • Sommer
  • Herbst
  • Winter
  • Polarkreis
  • nördlicher Wendekreis
  • Äquator
  • südlicher Wendekreis
  • Wendekreis

Am 23. September steht die Sonne mittags wieder senkrecht über dem Äquator. Auf der Nordhalbkugel wird der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen ebenso wie die Erwärmung von Tag zu Tag kleiner, genau bis zum 22. Dezember.
Auf der Südhalbkugel geschieht genau das Gegenteil, es wird immer wärmer.

Winter

  • 21. März
  • 22. Juni
  • 23. September
  • 22. Dezember
  • 23,5°
  • 66,5°
  • 90°
  • 66,5°
  • 23,5°
  • Frühling
  • Sommer
  • Herbst
  • Winter
  • Polarkreis
  • nördlicher Wendekreis
  • Äquator
  • südlicher Wendekreis
  • Wendekreis

Am 22. Dezember steht die Sonne mittags senkrecht über dem südlichen Wendekreis. Dann beginnt auf der Südhalbkugel der astronomische Sommer und auf der Nordhalbkugel der Winter. Im Verlauf der Zeit bewegt sich die Sonne dann wieder zurück vom südlichen Wendekreis Richtung Äquator. Im Winter ist die Erwärmung der Südhalbkugel viel stärker als die der Nordhalbkugel, dies ändert sich aber im Verlauf der Zeit Richtung Norden. Der Winter auf der Südhalbkugel (und der astronomische Sommer auf der Nordhalbkugel) endet am 21. März.

Wichtige Daten

  • Frühling
  • 21. März Frühlings-Tagundnachtgleiche
  • Sommer
  • 22. Juni Sommersonnenwende
  • Herbst
  • 23. September Herbst-Tagundnachtgleiche
  • Winter
  • 22. Dezember Wintersonnenwende

Animation

  • Frühling
  • 21. März Frühlings-Tagundnachtgleiche
  • Sommer
  • 22. Juni Sommersonnenwende
  • Herbst
  • 23. September Herbst-Tagundnachtgleiche
  • Winter
  • 22. Dezember Wintersonnenwende

Narration

Die durchschnittliche Temperatur ist an keinem Punkt der Erde über das ganze Jahr konstant. Dieses Phänomen ist der Jahreszeitenwechsel, der das Ergebnis des Sonnenumlaufs, der Kugelform und der Achsenneigung der Erde ist.

Die Erde umkreist die Sonne in 365 Tagen auf einer Ellipsenbahn. Die Sonnenstrahlen fallen in unterschiedlichen Einfallswinkeln auf die kugelförmige Erde ein. Dies bestimmt auch das Ausmaß der Lufterwärmung.

Vom Äquator zu den Polen wird der Einfallswinkel der Strahlen immer kleiner: Am Äquator beträgt er maximal 90°, er ist also senkrecht, wobei er an den Polen 0° betragen kann. Je größer der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen, desto stärker erwärmen sie die Oberfläche und die Luft. In Richtung der Pole sinkt also das Ausmaß der Erwärmung beständig, wodurch auch die Temperatur sinkt.

Der Sonnenumlauf und die Kugelform der Erde erklären die Entstehung der Jahreszeiten jedoch noch nicht. Zur Entstehung der Jahreszeiten trägt nämlich auch die Achsneigung der Erde bei. Wenn die Erdachse senkrecht zur Ebene des Umlaufs wäre, dann wäre die eintreffende Sonnenenergie für jeden Breitenkreis das ganze Jahr über jeweils konstant. Dem ist aber nicht so.

In Wirklichkeit ist der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen im Dezember im Bereich zwischen dem nördlichen Polarkreis und dem nördlichen Wendekreis sowie im Juni im Bereich zwischen dem Südlichen Polarkreis und dem südlichen Wendekreis klein, es trifft also nur wenig Sonnenenergie ein. Diese Jahreszeit ist der Winter.

Demgegenüber ist aber der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen im Juni im Bereich zwischen dem nördlichen Polarkreis und dem nördlichen Wendekreis sowie im Dezember im Bereich zwischen dem südlichen Polarkreis und dem südlichen Wendekreis fast rechtwinklig. Dementsprechend trifft viel Sonnenenergie ein. Diese Jahreszeit ist der Sommer.
Zwischen den Wendekreisen und außerhalb der Polarkreise ist der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen relativ konstant, weshalb sich dort das Jahr über keine wesentlichen Temperaturänderungen herausbilden.

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