Erde & Sonne · interaktiv

Warum gibt es Jahreszeiten?

Eine geneigte Achse. Eine Reise um die Sonne.

Ein Umlauf – ein Jahr

Die Erdachse behält ihre Richtung. Tagseite hell · Nachtseite leicht abgedunkelt.

Blick von der Nordseite der Erdbahn · Größen und Abstände nicht maßstäblich

Sonnenenergie auf der Erde

Vergrößerte Erde · Sonnenenergie im Tagesmittel
Eine Drehung in 24 s · zum Beobachten verlangsamt
weniger
mehr Sonnenenergie
Nordhalbkugel
Südhalbkugel

Jahreszeitenbeginn auf der Nordhalbkugel · auf der Südhalbkugel jeweils umgekehrt
MärzJuniSeptemberDezemberMärz
Merke: Die Erdachse ist um etwa 23,5° gegenüber der Senkrechten zur Bahnebene geneigt. Ist eine Halbkugel der Sonne zugeneigt, steht die Sonne dort höher und die Tage sind länger: Es ist Sommer.

So entstehen die Jahreszeiten

Die Erdachse ist um etwa 23,5° gegenüber der Senkrechten zur Bahnebene geneigt (entsprechend etwa 66,5° zur Bahnebene selbst). Sie bleibt während eines Jahres annähernd parallel zu sich selbst. Dadurch ist abwechselnd die Nordhalbkugel und die Südhalbkugel zur Sonne geneigt.

Sommer: Höherer Sonnenstand und längere Tage bringen mehr Sonnenenergie. Bei steilem Einfall verteilt sich dieselbe Strahlungsmenge auf eine kleinere Fläche. Winter: Die Sonne steht tiefer und die Tage sind kürzer.

Frühlings- und Herbstbeginn: Die Sonne steht mittags am Äquator senkrecht. Beide Halbkugeln erhalten gleich viel Sonnenenergie; Tag und Nacht sind nahezu gleich lang. Die äquatornahen Bereiche sind rötlicher, die Polbereiche bläulicher.

Was bedeuten die Farben? Dargestellt ist die tägliche Sonnenenergie je Fläche am oberen Rand der Atmosphäre, gemittelt über die Erdrotation. Rot bedeutet mehr, Blau weniger Energie. Es handelt sich um ein vereinfachtes Modell, keine Temperaturkarte. Die Landkonturen dienen der Orientierung; die Farben gelten für Land und Meer nach demselben Modell. Wolken, Eis, Meeresströmungen, die Änderung des Sonnenabstands und die verzögerte Erwärmung bleiben unberücksichtigt. Links zeigt eine leichte Abdunklung die Nachtseite an. Die Rot- und Blaufärbung bleibt dabei gut erkennbar. Rechts bleibt die Farbkarte des Tagesmittels ohne Nachtverdunkelung sichtbar.

Von der Nordseite der Erdbahn aus betrachtet läuft die Erde gegen den Uhrzeigersinn um die Sonne. Der Pfeil auf der Bahn zeigt diese Richtung. Die Kreisbahn vereinfacht die leicht elliptische Erdbahn. Der wechselnde Abstand zur Sonne ist nicht die Ursache unserer Jahreszeiten. Die vier Datumsangaben sind Näherungen; die Animation verwendet vier gleich lange Jahresabschnitte.

Die tägliche Erdrotation

Die Erde dreht sich von Westen nach Osten um ihre Achse – von der Nordpolseite aus gegen den Uhrzeigersinn. Ein Sonnentag dauert etwa 24 Stunden. In beiden Erdkugeln wandern die Landmassen um die fest ausgerichtete Achse. Links bleibt die beleuchtete Tagseite zur Sonne gerichtet: Ein Ort gelangt durch die Rotation abwechselnd auf die Tag- und Nachtseite. Rechts zeigt die Färbung weiterhin die Sonnenenergie im Tagesmittel. Mit „Erdrotation an/aus“ lässt sich die Eigendrehung beider Kugeln anhalten.

Langsam: Eine Drehung dauert in der Animation 24 Sekunden. Gegenüber dem Jahresumlauf ist die Rotation damit stark verlangsamt, damit man Tag und Nacht verfolgen kann. Die Eigendrehung läuft in diesem Modus auch bei angehaltenem Jahresumlauf weiter.

Echtes Verhältnis: In einem Jahr gibt es rund 365,25 Sonnentage und etwa 366,25 volle Drehungen gegenüber den Sternen. Eine volle Drehung dauert rund 23 Stunden 56 Minuten; die zusätzliche Drehung entsteht durch den Umlauf um die Sonne. Bei normalem Animationstempo dauert ein Jahr hier 48 Sekunden: Eine volle Erdumdrehung braucht dann nur etwa 0,13 Sekunden, also mehr als sieben Drehungen pro Sekunde. Das ist zum Beobachten sehr schnell. In diesem Modus hält „Pause“ zusammen mit dem Jahresumlauf auch die Eigendrehung an.

Bewegt sich auch die Erdachse?

Ja. Ihre langsame Kreiselbewegung heißt Präzession: Die Richtung der Achse beschreibt in rund 26.000 Jahren einen Kreis im Raum. Innerhalb eines einzelnen Jahres ist diese Änderung so klein, dass die Achse in unserer Animation ihre Richtung beibehält. Die tägliche Erdrotation und die langsame Präzession sind unterschiedliche Bewegungen.

Fachlicher Hintergrund: NASA – All About that Tilt · NASA – Präzession · Landkonturen: Natural Earth, 1:110 Mio. (gemeinfrei)

Abstand zur Sonne

Im Sommer der Nordhalbkugel ist die Erde derzeit weiter von der Sonne entfernt als im Winter. Die Erdbahn ist eine schwache Ellipse. Die Sonne steht in einem ihrer beiden Brennpunkte. Die Bahn ist fast kreisförmig: Der Brennpunkt liegt nur wenig neben der Mitte. Die Exzentrizität beträgt etwa 0,0167; der Unterschied zwischen kleinstem und größtem Sonnenabstand nur rund 3,4 Prozent. In der folgenden Zeichnung sind die Ellipsenform und der Abstandswechsel bewusst übertrieben, damit man sie gut erkennt.

Sonnennähe · Perihelca. 147 Mio. kmAnfang Januar · Nordwinter
Sonnenferne · Aphelca. 152 Mio. kmAnfang Juli · Nordsommer
Sonne im Brennpunktnäherweiter wegAnfang JanuarAnfang JuliEllipse und Abstandsänderung zur Veranschaulichung übertrieben · nicht maßstäblich

Warum ist es trotzdem Sommer? Auf der Nordhalbkugel bringen der höhere Sonnenstand und die längeren Tage mehr Sonnenenergie. Die Achsneigung ist für die Jahreszeiten entscheidend. Der geringe Abstandswechsel verändert die Stärke der Einstrahlung zusätzlich.

Vertauschen sich Sonnennähe und Sonnenferne?

Ihre Lage gegenüber den Jahreszeiten verschiebt sich langsam: Die Erdachse ändert wie ein Kreisel ihre Richtung im Raum (Präzession). Zugleich dreht sich die Orientierung der Bahnellipse allmählich.

Zusammen ergeben diese Bewegungen Zyklen von ungefähr 19.000–23.000 Jahren. Eine halbe Runde entspricht grob 10.000–12.000 Jahren: Nordsommer nahe der Sonnenferne wird zu Nordsommer nahe der Sonnennähe – und umgekehrt. Das ist eine Größenordnung, kein exakter Termin für einen Wechsel. Die Veränderung geschieht allmählich.

Die Präzession der Erdachse allein dauert rund 26.000 Jahre. Für die Zuordnung von Sonnennähe und Jahreszeiten zählt auch die Drehung der Bahnellipse. Die Hauptanimation verwendet zur Übersicht eine Kreisbahn und vier gleich lange Jahresabschnitte.

Quellen: NASA – Milankovitch-Zyklen · NASA – Präzession (19.000–23.000 Jahre)

Besondere Tage im Jahr

Die Angaben beziehen sich auf die Nordhalbkugel. Auf der Südhalbkugel sind die Jahreszeiten jeweils umgekehrt. Die genauen Termine können sich je nach Jahr etwas verschieben.

Frühlings-Tagundnachtgleiche · um den 20. März

Die Sonne steht mittags am Äquator senkrecht. Beide Halbkugeln erhalten gleich viel Sonnenenergie. Tag und Nacht sind nahezu überall auf der Erde etwa gleich lang: jeweils zwölf Stunden. Auf der Nordhalbkugel beginnt der astronomische Frühling, auf der Südhalbkugel der Herbst.

Sommersonnenwende · um den 21. Juni

Die Nordhalbkugel ist der Sonne am stärksten zugeneigt. Die Sonne steht mittags über dem nördlichen Wendekreis (23,5° Nord) senkrecht. Bei uns erreicht sie ihren höchsten Mittagssonnenstand des Jahres: Es ist der längste Tag und die kürzeste Nacht. In Marburg dauert der helle Tag etwa 16 Stunden 31 Minuten (von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang). Am Nordpol herrscht Polartag. Danach werden die Tage bei uns wieder kürzer. Auf der Nordhalbkugel beginnt der astronomische Sommer, auf der Südhalbkugel der Winter.

Herbst-Tagundnachtgleiche · um den 23. September

Die Sonne steht mittags wieder am Äquator senkrecht. Nord- und Südhalbkugel erhalten gleich viel Sonnenenergie. Tag und Nacht dauern nahezu überall etwa zwölf Stunden. Auf der Nordhalbkugel beginnt der astronomische Herbst, auf der Südhalbkugel der Frühling.

Wintersonnenwende · um den 21. Dezember

Die Nordhalbkugel ist am stärksten von der Sonne abgewandt. Die Sonne steht mittags über dem südlichen Wendekreis (23,5° Süd) senkrecht. Bei uns erreicht sie ihren niedrigsten Mittagssonnenstand des Jahres: Es ist der kürzeste Tag und die längste Nacht. In Marburg dauert der helle Tag etwa 7 Stunden 56 Minuten. Am Nordpol herrscht Polarnacht. Danach werden die Tage bei uns wieder länger. Auf der Nordhalbkugel beginnt der astronomische Winter, auf der Südhalbkugel der Sommer.

Warum „nahezu“ zwölf Stunden? Die Atmosphäre hebt die Sonne scheinbar etwas an; außerdem zählt schon ihr oberer Rand als Sonnenaufgang. Deshalb sind Tag und Nacht an der Tagundnachtgleiche nicht exakt gleich lang.

Die Tageslänge hängt vom Breitengrad ab. Die gerundeten Werte gelten für Marburg (rund 50,8° Nord) bei freiem Horizont; Dämmerung kommt vor Sonnenaufgang und nach Sonnenuntergang hinzu. Quellen: Tageslängen Marburg, Juni 2026 · Sonnenwenden in Marburg

Warum „Sonnenwende“? Die Sonne kehrt ihre jährliche Bewegung nach Norden oder Süden scheinbar um. Gemeint ist die Veränderung ihres Sonnenstands, nicht eine Umkehr der Erdbewegung.

Quelle: NASA – Tagundnachtgleiche · NASA – Sonnenwenden und Achsneigung

Polarnacht und Polartag

Polarnacht: Die Sonne geht mindestens 24 Stunden lang nicht auf. Polartag: Die Sonne geht mindestens 24 Stunden lang nicht unter – sie ist auch um Mitternacht sichtbar. Dafür sagt man auch Mitternachtssonne. Der Polartag gehört zum Polarsommer.

Nördlicher Polarkreisca. 66,56° Nord
Südlicher Polarkreisca. 66,56° Süd

Diese Breiten ergeben sich aus der Achsneigung: 90° − etwa 23,44° ≈ 66,56°. Die häufig verwendeten 23,5° sind ein gerundeter Wert.

Wie lange dauern diese Phasen?

Je näher ein Ort am Pol liegt, desto länger dauern Polarnacht und Polartag. Sie dauern nicht überall innerhalb der Polarkreise ein halbes Jahr.

Breite / OrtPolartag im JahrPolarnacht im Jahr
Am geometrischen Polarkreisrund 1 Tagrund 1 Tag
70° Nord oder Südetwa 2 Monateetwa 2 Monate
80° Nord oder Südetwa 4 Monateetwa 4 Monate
90° · Nord- oder Südpoletwa 6 Monateetwa 6 Monate

Gerundete Größenordnungen im geometrischen Modell: Sonnenmittelpunkt, ebener Horizont, ohne Lichtbrechung. Die elliptische Erdbahn und die Atmosphäre führen zu unterschiedlichen tatsächlichen Dauern.

Auf beiden Halbkugeln umgekehrt

Nördlich des nördlichen Polarkreises fällt der Polartag in die Zeit um Juni, die Polarnacht in die Zeit um Dezember. Am Nordpol steht die Sonne ungefähr von März bis September über dem Horizont und von September bis März darunter.

Südlich des südlichen Polarkreises ist es umgekehrt: Polartag um Dezember, Polarnacht um Juni. Am Südpol steht die Sonne ungefähr von September bis März über dem Horizont und von März bis September darunter.

Polarnacht bedeutet nicht immer völlige Dunkelheit. Auch wenn die Sonne unter dem Horizont bleibt, kann es mittags dämmern. Die Lichtbrechung in der Atmosphäre verlängert die sichtbare Mitternachtssonne und verkürzt die Polarnacht. Unmittelbar am Polarkreis kann die Sonne deshalb auch zur Wintersonnenwende kurz sichtbar sein.

Quelle: National Snow and Ice Data Center – Polarkreis, Polartag und Polarnacht. Die Zwischenwerte der Tabelle sind gerundete Berechnungen des vereinfachten Sonnenstandsmodells.