Physik Nachhilfe: Die Sonnenwende

Was hat es auf sich mit der Sommer-Sonnenwende? Was wendet sich an diesem Tag?

Schon in der Frühzeit der Menschheitsgeschichte gab es astronomische Beobachtungen, mit deren Hilfe die Menschen versuchten, Ordnung in ihre Beobachtungen zu bringen und kosmische Erscheinungen vorherzusagen. Hauptsächlich war es aber der Stand der Sonne im Jahreslauf, und der Planeten, der die Menschen beschäftigte, besonders die Zunahme und Abnahme der Länge der Tage.

Nach der Vorstellung der alten Griechen war die Kreisbahn die vollkommenste Bahn, und daher rührte zunächst auch die Überzeugung des Kopernikus, dass die Erde auf einer Kreisbahn die Sonne umrundet. Dies war im Mittelalter an sich schon eine revolutionäre Vorstellung, denn die Kirche hatte ja ein anderes Weltbild, in dem die Erde der Mittelpunkt der Welt war, um den sich die anderen Himmelskörper bewegten.

Der berühmte Mathematiker, Philosoph, Astrologe, Optiker und Astronom Johannes Kepler hatte Zugang zu dem umfangreichen Beobachtungsmaterial des großen dänischen Astronomen Tycho Brahe. Er selbst konnte keine Beobachtungen anstellen, da er stark kurzsichtig war. Seine Untersuchungen ließen ihn aber als Mathematiker erkennen, dass es Unregelmäßigkeiten im Lauf der Planeten geben musste, insbesondere des Planeten Mars. Er ging davon aus, dass es Gründe für diese Unregelmäßigkeiten gab, die sich mit der zunächst angenommenen Kreisbahn-Theorie nicht vereinbaren ließen.

Kepler forschte mehr als zehn Jahre über dieses Problem, bis er zu der Erkenntnis kam, dass die Planetenbahnen keine Kreisbahnen, sondern Ellipsenbahnen sein mussten.

Nur so konnte er die Beobachtungen, die sich über zehn Jahre hingezogen hatten, verstehen. Er war wie berauscht von seinen Entdeckungen, die in den Keplerschen Gesetzen Ausdruck fanden. Er formulierte es so: Planetenbahnen sind Ellipsen, in deren einem Brennpunkt (zwei hat jede Ellipse) die Sonne steht. Die Erde steht der Sonne am 21. Dezember am nächsten, am 21. Juni am fernsten. Die Sonne steht aber genau zum letzteren Zeitpunkt relativ hoch über uns, wegen der Schiefe / Neigung der Erdachse.

Was wendet sich also an diesem Tag? Die Zunahme der Tageslänge wendet sich zu einer Abnahme, bis die Wintersonnenwende erreicht ist.

Nun aber zur Gegenwart: Genau diese Gesetze bestimmen auch die Satellitenbahnen – ob es nun Spionagesatelliten, Wettersatelliten oder Fernsehsatelliten sind, die ihrerseits Satellitenbahnen um die Erde beschreiben, was nicht deutlich wird, weil die Erde um sich selbst rotiert. Deshalb scheinen die Satelliten über bestimmten Stellen der Erdoberfläche stillzustehen – die Fernsehsatelliten in etwa 36000 km Höhe.