Rotation: Tag und Nacht
Die Erde dreht sich von Westen nach Osten um ihre Achse. Ein Sonnentag dauert ungefähr 24 Stunden. Die der Sonne zugewandte Seite ist beleuchtet, die andere liegt im Schatten.
Geografie · Wetter & Klima · Klasse 5–7
Jahreszeiten, Sonnenstand und Tageslängen
Warum sind Sommertage länger? Warum ist auf der anderen Halbkugel gleichzeitig Winter? Entdecke die geneigte Erde – vom vertrauten Jahreslauf bis zur Mitternachtssonne.
Das kannst du danach: Jahreszeiten erklären, Tageslängen vergleichen, Beleuchtungszonen unterscheiden und Polartag sowie Polarnacht verstehen.
Zwei Bewegungen – zwei verschiedene Folgen
Beschreibe am Einstiegsbild zuerst Blätter, Felder und Schnee. Das zeigt Veränderungen im Jahreslauf. Ihre astronomische Ursache findest du bei der Bewegung und Neigung der Erde.
Umlauf: ein Jahr
Die Erde umkreist die Sonne in etwa 365¼ Tagen. Die Jahreszeiten entstehen durch diesen Umlauf zusammen mit der geneigten Erdachse. Der Umlauf allein wäre keine ausreichende Erklärung.
Die entscheidende Neigung: Die Erdachse ist um ungefähr 23,4° gegen die Senkrechte zur Bahnebene geneigt – entsprechend etwa 66,6° gegen die Bahnebene selbst. Während eines Jahres behält sie nahezu dieselbe Richtung im Raum.
Warum ist im Sommer mehr Sonnenenergie verfügbar?
Zwei Stellungen im Abstand von einem halben Jahr, schematisch; Größen und Abstände nicht maßstabsgetreu. Die Achsen bleiben parallel; die helle Seite zeigt jeweils zur Sonne. Die Achsenneigung ist hier nur angedeutet.
Höherer Sonnenstand
Steil einfallende Sonnenstrahlen verteilen dieselbe Energiemenge auf eine kleinere Bodenfläche. Bei flachem Einfall verteilt sie sich auf eine größere Fläche. Der Strahlungsweg durch die Atmosphäre spielt ebenfalls eine Rolle.
Längere Tage
Im Sommerhalbjahr liegt ein Ort der jeweiligen Halbkugel bei jeder Erdrotation länger auf der beleuchteten Seite. Die Sonne kann dort länger Energie liefern.
Ist die Nordhalbkugel zur Sonne geneigt, hat sie Sommer, während auf der Südhalbkugel Winter ist. Ein halbes Jahr später ist es umgekehrt. In Deutschland fällt der höchste tägliche Sonnenstand im Sommer steiler aus als im Winter.
Häufiger Denkfehler: „Im Sommer sind wir näher an der Sonne“
Die Entfernung zur Sonne ist nicht die Ursache unserer Jahreszeiten. Die Erde ist Anfang Januar sogar näher an der Sonne als Anfang Juli. Vor allem erklärt die Entfernung nicht, warum Nord- und Südhalbkugel gleichzeitig entgegengesetzte Jahreszeiten haben.
Vier wichtige Termine im Jahr
| Zeitpunkt (ungefähr) | Nordhalbkugel | Wo steht die Sonne mittags im Zenit? |
|---|---|---|
| 20./21. März | Frühlingsanfang; Tag und Nacht annähernd gleich lang | Äquator |
| 20./21. Juni | Sommersonnenwende; längster Tag | Nördlicher Wendekreis, etwa 23,4° N |
| 22./23. September | Herbstanfang; Tag und Nacht annähernd gleich lang | Äquator |
| 21./22. Dezember | Wintersonnenwende; kürzester Tag | Südlicher Wendekreis, etwa 23,4° S |
Zenit bedeutet: Die Sonne steht senkrecht über dem Ort, also 90° über dem Horizont. Die astronomischen Termine verschieben sich leicht je nach Jahr und Zeitzone. Meteorologische Jahreszeiten beginnen dagegen am 1. März, Juni, September und Dezember.
Die wärmste Zeit folgt bei uns oft erst nach der Sommersonnenwende: Land und Wasser brauchen Zeit zum Erwärmen. Tageslänge und Temperatur sind deshalb nicht dasselbe.
Tageslängen-Labor: Reise vom Äquator nach Norden und Süden
Wähle einen Zeitpunkt und eine geografische Breite. Vergleiche zunächst 50° N (ungefähr Mitteleuropa) mit 50° S. Probiere danach 70° N im Juni und Dezember.
Zeitpunkt im Jahr
16,1 Stunden Tageslicht
7,9 Stunden ohne Sonne über dem Horizont
Sonnenhöhe am örtlichen Mittag: 63,4° über dem Horizont
Die Sonne geht auf und unter.
Gelb = Tageslicht, Dunkelblau = Zeit ohne Sonne über dem Horizont. Vereinfachtes geometrisches Modell: ebener Horizont, Sonnenmittelpunkt, keine Lichtbrechung, Dämmerung oder Geländehindernisse. Tatsächliche Auf- und Untergangszeiten weichen ab; es ist keine Wettervorhersage.
Beobachtungen erklären
Bei 50° N ergibt das Modell im Juni rund 16,1 Stunden Tageslicht, im Dezember etwa 7,9. Auf 50° S ist es umgekehrt. Am Äquator sind es im Modell immer ungefähr zwölf Stunden. Bei 70° N ergeben sich im Juni 24 und im Dezember 0 Stunden. Die Werte folgen aus Achsenneigung und geografischer Breite.
Beleuchtungszonen: drei große Bereiche
Tropen: zwischen den Wendekreisen
Zwischen etwa 23,4° N und 23,4° S kann die Sonne im Zenit stehen: innerhalb dieses Bereichs zweimal, an den Wendekreisen einmal pro Jahr. Tag und Nacht sind meist ähnlich lang.
Mittelbreiten: zwischen Wende- und Polarkreis
Hier erreicht die Sonne niemals den Zenit. Sonnenstand und Tageslänge schwanken im Jahreslauf deutlich. Deutschland liegt in diesem Bereich.
Polargebiete: jenseits der Polarkreise
Jenseits von etwa 66,6° N beziehungsweise S gibt es Polartag und Polarnacht. Mit zunehmender Polnähe dauern diese Phasen länger.
Beleuchtungszone ist nicht Klimazone
Die astronomischen Grenzen ergeben sich aus der Erdachsenneigung. Tatsächliche Klimagrenzen werden zusätzlich etwa von Meeren, Winden und Höhenlage beeinflusst.
Am Polarkreis liegt im idealisierten Modell gerade die Grenze für einen ganzen Tag ohne Sonnenuntergang beziehungsweise Sonnenaufgang. In der Natur verschieben Lichtbrechung und Gelände die beobachteten Grenzen etwas.
Mitternachtssonne und Polarnacht
Polartag: Die Sonne bleibt mindestens 24 Stunden über dem Horizont. Polarnacht: Sie steigt mindestens 24 Stunden nicht über den Horizont. Dabei kann es je nach Ort und Jahreszeit tagsüber trotzdem dämmern; Polarnacht bedeutet nicht überall 24 Stunden völlige Dunkelheit.
Bildauftrag: Erkläre die sommerliche Helligkeit mit dem Tageslängen-Labor. Welche zusätzliche Beobachtung brauchst du im Winter, um Polarnacht nachzuweisen?
Lösung zum Bildauftrag
Wähle 70° N und Juni: Der Tageslichtbalken füllt 24 Stunden. Für den Winter muss auch am örtlichen Mittag geprüft werden, ob die Sonne unter dem Horizont bleibt. Eine gewöhnliche Nachtaufnahme reicht nicht.
Selbst untersuchen: Lichtfläche und Globus
Versuch 1: dieselbe Lichtmenge
Leuchte mit einer Taschenlampe zunächst senkrecht, dann schräg auf Papier. Halte den Abstand entlang des Strahls möglichst gleich. Markiere die beleuchtete Fläche: Schräger Einfall verteilt das Licht auf mehr Fläche. Die Lampe misst keine reale Sonnenenergie.
Versuch 2: die geneigte Erde
Nutze einen Globus und eine Lampe als Sonne. Neige die Achse und führe den Globus um die Lampe, während die Achse stets in dieselbe Raumrichtung zeigt. Drehe den Globus an jeder Position um die eigene Achse. Beobachte einen markierten Ort auf 50° N.
Benutze eine kühle Lampe; schaue weder direkt in starkes Licht noch in die Sonne. Im Modell sind Größen, Entfernungen und Lichtstrahlen vereinfacht. Beschreibe getrennt, was die Drehung und was die Neigung mit Umlauf bewirken.
Anschluss: Warum gibt es Zeitzonen?
Durch die Erdrotation erreichen Orte ihren örtlichen Sonnenmittag zu unterschiedlichen Zeiten. 360° in rund 24 Stunden entsprechen ungefähr 15 Längengraden je Stunde. Östlich gelegene Orte erreichen den Sonnenmittag früher. Gesetzliche Zeitzonen folgen aber auch Staatsgrenzen; Sommerzeit und politische Regeln kommen hinzu. Aus der geografischen Breite allein kannst du keine Uhrzeit bestimmen.
Teste dein Wissen
Transfer: Weihnachten am Strand?
Erkläre, warum in Australien Weihnachten in den Sommer fällt. Musterlösung: Im Dezember ist die Südhalbkugel zur Sonne geneigt. Dort sind Sonnenstand und Tageslänge höher beziehungsweise länger als im dortigen Winter. Der Kalendermonat allein bestimmt also nicht weltweit dieselbe Jahreszeit.
Für den Unterricht
Klasse 5–7 · 1–2 Unterrichtsstunden. Einstieg über den Jahreszeitenvergleich; danach Ursache am Globus und Modell untersuchen. Als Sicherung eine Erklärung mit den Begriffen Achsenneigung, Sonnenstand und Tageslänge formulieren.
Differenzierung: Basis: 50° N im Juni/Dezember vergleichen. Vertiefung: 50° S und 70° N begründen, Beleuchtungs- und Klimazonen unterscheiden sowie Grenzen des Modells benennen.
Lehrplanbezug und Quellen
Lehrplanbezug: LehrplanPLUS Bayern, Realschule 7, planetarische Grundlagen. Fachlicher Hintergrund: NASA: Sun and Seasons. Klassenangaben sind Richtwerte; Umfang und Reihenfolge unterscheiden sich nach Bundesland und Schulform.
Enthalten: Rotation, Umlauf, Achsenneigung, Energieverteilung, Wendekreise, Polarkreise, Tageslängen, Polartag/-nacht, Jahreszeitentermine und ein kurzer Zeitzonen-Anschluss. Ausführliche Zeitzonenaufgaben und die realen Klimazonen folgen gesondert.
Passendes Material zum Weiterlernen
Passend zum Lernziel: kostenlose PDFs mit Lösungen auf Lernmarktplatz.
Die Erde: Globus, Tag und Nacht
Die Erdrotation als Grundlage verstehen und Tag und Nacht am Globus erklären.
Arbeitsblatt ansehen →
Wetter und Klima unterscheiden
Aussagen einordnen und den Unterschied auf Papier üben.
Arbeitsblatt ansehen →