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Wie schnell kommt der Frühling?

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Für die Astronomen fängt der Frühling offziell jedes Jahr um den 20. März an. Doch schon lange vorher sehnen die Menschen die Jahreszeit herbei, in der die Natur aus ihrem Winterschlaf erwacht und die Tage länger werden. Kein Wunder, dass bei manchem Leser die Frage aufkommt: "Wie schnell kommt der Frühling eigentlich?"

Alles eine Frage des Sonnenstands

Mit ein bisschen Mathematik lässt sich schnell eine Antwort finden. Zuvor soll jedoch zum besseren Verständnis ein wenig ausgeholt werden.

Die Jahreszeiten auf der Erde entstehen durch die Bahn der Erde um die Sonne und durch die Neigung, die die Erdachse hinsichtlich unseres Zentralgestirns besitzt. Der Neigungswinkel von 23 Grad und 27 Minuten bewirkt, dass die Sonne im Jahresverlauf bei uns im Winter nur sehr niedrig über dem Horizont steht und im Sommer fast senkrecht auf unsere Köpfe scheint. Gut zu erkennen ist dieses Phänomen in einem Sonnenstandsdiagramm.

Je nach Sonnenstand trifft unterschiedlich viel Energie von der Sonne auf die Erde, im Sommer mehr, im Winter weniger. Genau dieser Umstand ist dafür verantwortlich, dass es auf der Erde Jahreszeiten gibt. Der Frühling ist die Übergangsjahreszeit vom Winter zum Sommer. In diesem Zeitraum nimmt der Winkel, in dem die Sonne über dem Horizont steht, und damit auch die Tageslänge und die eingestrahlte Sonnenenergie jeden Tag ein bisschen zu. Diese Geschwindigkeit wollen wir im Folgenden berechnen.

Die Bedeutung der Wendekreise

Würde man den Stand der Sonne ein ganzes Jahr lang auf eine Weltkarte projezieren, dann ergäbe sich nach 365 Tagen eine Sinuskurve um den Äquator mit "Maximum" am nördlichen und "Minimum" am südlichen Wendekreis. Hier kommt die Zahl, die bereits oben genannt wurde, erneut ins Spiel. Die Wendekreise befinden sich bei 23 Grad 27 Minuten nördlicher und südlicher Breite. Sie markieren die Grenze, bis zu der die Sonne zweimal im Jahr im Zenith (also senkrecht) steht. Am nördlichen Wendekreis kann man sich an einem Tag im Jahr, nämlich zum Sommerbeginn (21. Juni), die Sonne senkrecht von oben auf den Schädel scheinen lassen.

Ein paar Kilometer weiter südlich steht die Sonne zwei Mal im Jahr im Zenith, einmal kurz vor Sommerbeginn (also sozusagen auf dem "Hinweg" zum nördlichen Wendekreis) und einmal kurz nach Sommerbeginn (also sozusagen auf dem "Rückweg"). Auf der Südhalbkugel ist es genau umgekehrt, die Sonne scheint am südlichen Wendekreis zu unserem Winterbeginn also zum Anfang des Südsommers (unser Winter auf der Nordhalbkugel ist der Sommer auf der Südhalbkugel!) am 21. bzw. 22. Dezember (in einem Schaltjahr) senkrecht auf den Boden.

Zeitlicher Verlauf des Zenithstandes der Sonne
Abbildung: Breitengrad des Zenithstandes der Sonne im Laufe eines Jahres

44,85 Kilometer pro Tag!

Wir nähern uns langsam einem Schätzwert für die Geschwindigkeit des nahenden Frühlings. Eine recht griffige Angabe in Kilometer pro Tag lässt sich nämlich jetzt errechnen, indem man den Abstand zwischen Äquator und nördlichem Wendekreis berücksichtigt. Das entspricht der Strecke, die der Sonnenhöchststand auf der Landkarte scheinbar zurücklegt: das sind 2607,5 Kilometer. Mit ein wenig trigonometrischem Wissen ergibt sich daraus eine Höchstgeschwindigkeit des nahenden Frühlings nach Norden von 44,85 Kilometer pro Tag.

Zum Ende des Frühlings, also wenn der Sommer naht, ist die Geschwindigkeit niedriger, da die Steigung der Sinuskurve dann geringer wird. Für die Mathematiker unter den Lesern: die Maximalgeschwindigkeit ergibt sich durch Gleichungsaufstellung in dem Bereich, in dem die Steigung der Sinuskurve exakt gleich 1 ist. Die Periode der Sinuskurve ist nicht ganz konstant, kann aber in guter Näherung mit 365,25 Tage (= 1 Jahr) angesetzt werden.

Foto: Bunte Krokusse signalisieren unverkennbar die Ankunft des Frühlings
Bunte Krokusse signalisieren die Ankunft des Frühlings

Frühlingsanfang in Theorie und Praxis

Diese theoretische Geschwindigkeit war also vergleichsweise leicht zu ermitteln. Schwieriger jedoch ist die Antwort auf die Frage, wann der Frühling mit seinem typischen Eigenschaften denn nun tatsächlich in der Praxis kommt. Hier sind zusätzliche Aspekte zu berücksichtigen. So spielt zum Beispiel die Höhe des jeweiligen Wohnortes über dem Meeresspiegel eine Rolle. Aber noch viel wichtiger ist die aktuelle Witterungphase. Und die lässt sich bekanntlich verlässlich nur auf einige Tage im Voraus vorhersagen.

Für die Meteorologen beginnt der Frühling übrigens schon am 1. März. Das hat keinen tieferen wissenschaftlichen Sinn, als vielmehr praktische Gründe: mit ganzen Monaten können die Forscher einfacher ihre Statistiken erstellen.


Autor dieses Themenbeitrags: Christian Neuhaus
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