Die zwei grundlegenden Rhythmen der Sonnenbewegung

Jeden Tag erleben wir aufs neue das folgende Schauspiel: Die Sonne geht morgens im Osten auf,

Abbild 1

sie erreicht mittags ihren höchsten Stand,

Abbild 2

und sie geht abends im Westen unter.

Abbild 3

Wenn die Sonne nicht so gleißend hell wäre und die Erde keine Atmosphäre hätte, dann würden wir auch am Tag die jetzt nur in der Nacht sichtbaren Sterne sehen. Wir würden dann sehen, daß die Sonne nicht etwa durch die feststehende Anordnung der Sterne, die wir alle als Sternbilder kennen, hindurchläuft, sondern daß sie mit einem Sternbild fest verbunden scheint. So könnte es z. B. sein, daß wir sie an einem Morgen, beim Aufgang, im Sternbild Skorpion stehen sehen, wie in Abbild 4.

Abbild 4

Und wenn wir den Himmel beobachten, stellen wir fest, daß sich mit der Sonne auch dieses Sternbild am Himmel nach oben bewegt, so daß mittags mit der Sonne auch das Sternbild Skorpion in der Himmelsmitte zu sehen ist (Abbild 5).

Abbild 5

Eine noch genauere Beobachtung des Himmels hätte uns gezeigt, daß auch alle anderen Gestirne, die wir am Himmel sehen können, diese Bewegung mitgemacht haben.

Meist fällt uns dieser Wechsel von Aufgang, Kulmination und Untergang nur bei Sonne und Mond auf; dort ist er augenfällig. Wenige bemerken, daß jedes Gestirn diese Bewegung vollführt. Wenn man in klaren Nächten den Himmel über längere Zeit beobachtet, dann scheint es einem, als ob der Himmel eine Kugel wäre, die sich über die Erdoberfläche spannt und die sich beständig von Osten nach Westen dreht.

Es ist nicht verwunderlich, daß man bis ins Mittelalter hinein daher der Auffassung war, die Erde sei eine Scheibe und über dieser Scheibe wölbe sich die Himmelskugel.

Wir wissen heute, daß diese scheinbare Drehung des Himmelsgewölbes in Wahrheit auf der Drehung der Erde um sich selbst, der Rotation der Erde beruht. Wir wollen uns diesen Sachverhalt noch etwas genauer verdeutlichen.

Was heißt es genau, wenn wir sagen: Die Sonne geht auf? Manchmal hören wir im Radio oder lesen auf einem Kalenderblatt: "Sonnenaufgang ist heute, bezogen auf Baden-Baden (oder Köln oder München oder Berlin), um 6.45 Uhr." Die Sonne geht also nicht in ganz Deutschland um 6.45 Uhr auf, sondern nur bezogen auf einen bestimmten Ort. Sonnenaufgang bedeutet: Die Sonne bewegt sich über die Horizontlinie. In Abbild 6 sehen wir, schematisch, was mit dem Horizont gemeint ist. Was hier als Linie gezeichnet ist, müssen Sie sich als Fläche vorstellen (die Horizont-Ebene).

Abbild 6

Durch die Drehung der Erde dreht sich auch die Horizont-Ebene. Wenn der "obere" Rand der Sonne diese Ebene schneidet, geht für Menschen in der eingezeichneten Position die Sonne auf.

Jeder Ort hat, da die Erdoberfläche gekrümmt ist, seinen eigenen Horizont. Wäre die Erdoberfläche flach, dann wäre der Horizont an allen Punkten der Erde derselbe, nämlich die Ebene der Erdoberfläche selbst. In Düsseldorf geht die Sonne aber früher auf als in Berlin, weil der Horizont von Berlin gegenüber dem Horizont von Düsseldorf einige Grade weiter gegen die Drehrichtung der Erde gedreht ist.

Wir müssen den hier in Abbild 6 eingezeichneten astronomischen Horizont von dem natürlichen Horizont unterscheiden. Wenn östlich meines Standortes ein Gebirgszug lokalisiert ist, wird die Sonne tatsächlich erst viel später zu sehen sein, als auf dem Kalenderblatt steht oder im Radio zu hören war. Diese astronomischen Auf- und Untergangszeiten auf den Kalenderblättern gelten eigentlich nur, wenn in Richtung des Sonnenaufgangs das Meer oder flaches Land liegt.

Den einen oder anderen mag es auch verwirren, daß die Horizontlinie in Abbild 6 durch den Erdmittelpunkt gezeichnet ist. Korrekterweise müßte sie, als Tangentenfläche, an die Kugeloberfläche (am Fuß des Strichmännchens) gezeichnet werden (in unserer zweidimenionalen schematischen Zeichnung also als eine Linie an den Kreis). Die hier gewählte Darstellung ist eine geometrische Vereinfachung, die sich für Berechnungen besser eignet. Sie unterscheidet sich praktisch nicht von der anderen Darstellung: Bedenken Sie, daß der Entfernungsunterschied Erdoberfläche - Erdmittelpunkt verglichen mit dem Abstand Erde - Sonne oder Erde - Planet praktisch vernachlässigt werden darf. Wenn wir nämlich die Sonne im maßstabsgerechten Abstand von der Erde zeichnen wollten (die Erde so groß, wie sie in dieser Zeichnung ist), dann müßten wir sie etwa 100 Meter von diesem Kreis entfernt zeichnen. Und aus diesem Abstand wäre der Entfernungsunterschied Erdmittelpunkt - Erdoberfläche tatsächlich nicht mehr zu erkennen.

Wenn wir den Himmel über längere Zeit beobachten, dann werden wir feststellen, daß die Anordnung der Sterne (ihre Stellung zueinander) im allgemeinen konstant bleibt. Die Sterne, für die das zutrifft, nennen wir Fixsterne: Die Figuren, die durch die Stellung dieser Sterne zueinander gebildet werden (und die wir, zur Orientierung am Himmel, zu verschiedenen Sternbildern zusammengefaßt haben), ändern sich nicht, d. h. die Sternbilder behalten immer dieselbe Form. Mit dem Ausdruck Fixstern ist also nicht gemeint, daß dieser Stern immer an der gleichen Stelle des Himmels steht. Wie wir gesehen haben, geht auch jeder Fixstern jeden Tag im Osten auf, kulminiert und geht im Westen wieder unter. Die Fixsterne können auch nicht fest an einem bestimmten Ort stehen, weil wir uns mit unserer Erde ja drehen.

Einem aufmerksamen Beobachter wird bei längerer Himmelbeobachtung aber nicht entgehen, daß einige, sehr wenige, der leuchtenden Punkte am Himmel (also der "Sterne") sich innerhalb dieser Fixstern-Figuren hin- und herbewegen. Bei dreien ist diese Bewegung so schnell, daß man sie von einer Nacht zur anderen mit bloßem Auge feststellen kann, zwei weitere bewegen sich so langsam, daß man sie über Wochen oder Monate beobachten muß, um ohne Hilfsmittel erkennen zu können, daß auch sie ihre relative Lage (ihre Lage bezogen auf die anderen Sterne) verändern.

Sehr leicht ist die Bewegung relativ zu den Fixsternen beim Mond festzustellen, weil sich der Mond am schnellsten von allen Himmelskörpern durch die Fixsterne bewegt. In Abbild 7 soll der mit dem Pfeil markierte schwarze Kreis den Mond verkörpern.

Abbild 7

Einen guten Monat früher hätte man den Mond an der Stelle sehen können, die Abbild 8 zeigt. (In Abbild 8 wurde auch die Sonne noch dazugezeichnet.

Abbild 8

Wir sehen sie hier an einer anderen Stelle als in Abbild 4.)

Wir stellen also fest, daß manche Gestirne sich, zusätzlich zu der Bewegung von Aufgang, Kulmination und Untergang, offensichtlich noch relativ zu den Fixsternen bewegen, allerdings sehr viel langsamer. Die Bewegung von Aufgang, Kulmination und Untergang beruht, wie wir gesehen haben, auf der Rotation der Erde.

Die Verschiebung relativ zu den Fixsternen beruht auf einer anderen Bewegung. Ich will dies am Beispiel der Sonne verdeutlichen. Die Erde dreht sich im Laufe eines Jahres einmal um die Sonne. Diese Bewegung nennt man die Revolution der Erde um die Sonne. In Abbild 9 sehen wir nun: Während die Erde im Laufe eines Jahres einmal um die Sonne kreist, scheint die Sonne, von der Erde aus betrachtet, durch die Fixstern-Bilder zu laufen: Wenn ich von der Erde zur Sonne blicke, so liegt hinter der Sonne in jedem Monat ein anderes Sternbild.

Abbild 9

Die "scheinbare" Bahn, die die Sonne am Himmel nimmt ("in Wirklichkeit" ist es die Bahn der Erde um die Sonne), nennt man die Ekliptik. Die Sternbilder, die die Sonne dabei durchläuft, fassen wir zum Tierkeis zusammen, genauer gesagt nennt man diesen Tierkreis den siderischen Tierkreis. Warum der Tierkreis noch einen näher bezeichnenden Beinamen hat, werde ich im übernächsten Abschnitt erläutern. Wir werden dann sehen, daß es noch einen zweiten Tierkreis gibt.
Die Sternbilder sind bestimmte Sterngruppen, die wir zu einem "Bild" zusammengefaßt haben, um uns am Himmel besser orientieren zu können. Diese Sterne sind sehr viel weiter von der Erde entfernt als die Sonne. Von der Erde aus kann ich aber den Entfernungsunterschied zwischen der Sonne und den Fixsternen nicht erkennen. Sonne wie auch die Fixsterne scheinen einfach am Himmelzelt "angeheftet" wie an einer Kugel. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Fixsterne kleiner und weniger hell sind (und keine "Wärme spenden"). Deshalb erscheint es mir so, als stünde die Sonne in einem bestimmten Sternbild.

Da dieser Sachverhalt denjenigen, die ein schlechtes räumliches Vorstellungsvermögen haben, immer wieder Schwierigkeiten bereitet, will ich ihn nocheinmal an einem Beispiel etwas deutlicher werden lassen:

Stellen Sie sich vor, sie befänden sich in einem runden Raum, der völlig abgedunkelt ist. Dieser Raum sei sehr groß. An den Wänden dieses Raumes seien, mit Leuchtfarbe, weiße Punkte in der gleichen Anordnung gemalt, wie die Sterne bei den Sternbildern angeordnet sind. In der Mitte des Raumes hänge eine winzige leuchtende Glühbirne (hell, aber zu schwach, um den Raum zu erhellen, so daß außer den Figuren an den Wänden und dieser kleinen Glühbirne alles absolut dunkel ist). Nun stellen Sie sich noch vor, Sie stünden auf einem Förderband (den Blick zu dieser leuchtenden Birne gerichtet), das Sie im Kreis um diese Glühbirne herumfährt.

Diese Situation ist vergleichbar der Situation in Abbild 9, wenn Sie sich selbst an die Stelle der Erde setzen und die leuchtende Birne an die Stelle der Sonne. Wenn Sie den Blick auf die Birne gerichtet halten, wird hinter dieser Birne immer ein anderer Abschnitt der bemalten Wand aufscheinen, je nachdem, an welche Stelle Sie das Förderband gerade getragen hat.

Jetzt müssen Sie sich nur noch vorstellen, daß Sie von der Bewegung des Förderbandes absolut nichts spüren könnten (weil es ganz langsam und völlig erschütterungsfrei läuft). Sie hätten dann das Gefühl, daß Sie selbst stillstehen. Da sich aber die Figuren hinter der leuchtenden Birne entlangbewegen, hätten Sie den sicheren Eindruck, daß sich die Wand dreht. Diesen Eindruck, daß sich die Wand dreht, hätten Sie deshalb, weil Sie wüßten, daß dort eine Wand ist. Wenn man Sie aber mit verbundenen Augen an diesen Ort gebracht hätte, so daß Sie von der Anordnung in dem Raum überhaupt nichts wüßten, dann hätten Sie den Eindruck, der helle große leuchtende Punkt (die kleine Glühbirne) läuft zwischen den anderen leuchtenden Punkten hindurch.