20
Sep
2015

Der Herbstanfang aus astronomischer Sicht

Am kommenden Mittwoch beginnt um 10:21 Uhr MESZ nun auch aus astronomischer Sicht der Herbst. Die beiden Tage, an denen der Herbst bzw. der Frühling beginnt, werden Äquinoktien (von lat. aequus "gleich" und nox "Nacht") genannt. Wie der Name schon verrät, dauern lichter Tag und die Nacht überall auf der Erde zumindest theoretisch gleich lang an.

Am Tage des Äquinoktiums schneiden sich die Ekliptik der Sonne (deren scheinbare Umlaufbahn um die Erde) und der Himmelsäquator (Schnittlinie der Ebene des Erdäquators mit der gedachten Himmelskugel) im Herbst- bzw. Frühlingspunkt. Zum Äquinoktium steht die Sonne mittags senkrecht über dem Äquator. Zur besseren Vorstellung finden Sie unter www.dwd.de/tagesthema auch eine veranschaulichende Grafik.

Die theoretische Tag-Nacht-Gleiche gilt, weil in der sphärischen Astronomie Himmelsobjekte vereinfacht betrachtet werden und die Ausdehnung der Sonnenscheibe ebenso wie Einflüsse der Atmosphäre unberücksichtigt bleiben. Da allerdings die ersten und letzten Sonnenstrahlen eines Tages vom oberen Rand der Sonnenscheibe ausgehen (und nicht von deren Mittelpunkt) und auf ihrem Weg durch die Erdatmosphäre gebrochen werden, dauern der lichte Tag und die Nacht zum Herbstanfang (ebenso zum Frühlingsanfang) nicht exakt gleich lang an. Stattdessen ist die Nacht um elf Minuten kürzer. Der Kalendertag, an dem tatsächlich zwölf Stunden lichter Tag und zwölf Stunden Nacht herrscht, wird Equinox genannt. Dieser liegt für den 50. Breitengrad (geografische Breite von Mainz) um den 17. März bzw. 26. September und ist somit um ein paar Tage in Richtung Wintersonnenwende verschoben.

Früher konnte man in der Schule lernen, dass der Herbstanfang üblicherweise auf den 23. September fällt. Bei Betrachtung des aktuellen sowie auch der zurückliegenden Jahre kann festgestellt werden, dass der Zeitpunkt der Herbst-Tag-und-Nacht-Gleiche mal am 22. und mal am 23. September lag. Aber warum ist das so?

Nun, die Ursache ist darin zu finden, dass das Jahr nicht exakt 365 Tage umfasst, sondern im Mittel 365 Tage 5 Stunden 49 Minuten und 1 Sekunde hat. Das bedeutet also, dass jeder Herbstanfang auf eine um knapp sechs Stunden spätere Uhrzeit fällt als der vorhergehende (Schwankungen um den Mittelwert herum werden dabei unter anderem durch von anderen Planteten beeinflusste Erdbahnstörungen verursacht). Nach vier Jahren hätte sich der Frühlingsanfang demnach um knapp 24 Stunden nach hinten verschoben. Der julianische Kalender führte - wie bereits zuvor schon einmal ein ägyptischer Kalender - alle vier Jahre einen Schalttag ein. Dieser Schalttag (heutzutage der 29. Februar) hat aber eine Überkompensierung zur Folge, da man um 24 Stunden korrigiert, aber der Herbstanfang nur ca. 23 Stunden 16 Minuten (4 mal 5 Stunden 49 Minuten) "wandert". Das bewirkt, dass der Herbstanfang (und natürlich auch der anderen Jahreszeitenanfänge) nach einem Schaltjahrzyklus von vier Jahren langsam zu früheren Zeitpunkten hin verschoben wird. Mit dem gregorianischen Kalender wird diese Überkompensation ausgeglichen, indem in drei von vier Hunderterjahren kein Schalttag eingeschoben wird. So war das Jahr 2000 ein Schaltjahr, 2100 bis 2300 sind jedoch keine.

Ein Blick in die Historie sowie auch in die Zukunft zeigt sehr gut die Auswirkungen der Überkompensation des Schalttages: Anfang des 20. Jahrhunderts lag der Herbstbeginn in etwa gleich häufig am 23. oder 24. September. Aber schon bald kam der 24. September als Herbstanfang immer seltener vor, zuletzt 1943 (unter der Annahme, es hätte damals schon die Mitteleuropäische Sommerzeit gegeben). Im Jahr 1984 begann der Herbst erstmals wieder an einem 22. September. Dieses Datum nimmt seither immer mehr an Häufigkeit zu, im bisherigen Jahrhundert lag der Herbstanfang in fünf von 15 Fällen am 22. September. Auch nächstes über übernächstes Jahr wird das der Fall sein. Das letzte Mal wird der Herbst im Jahre 2067 an einem 23. September beginnen - und das nur unter der Annahme, dass es die Sommerzeit dann noch gibt, Beginn ist nämlich um 00:20 Uhr MESZ. Anderenfalls findet der vorerst letzte 23er-Herbstbeginn im Jahr 2063 (um 01:07 Uhr MESZ/00:07 Uhr MEZ) statt. Wegen des im Jahre 2100 ausfallenden Schalttages (siehe oben) wird der Herbstanfang zu Beginn des 22. Jahrhunderts wieder zwischen dem 22. und 23. September pendeln.

M.SC. Stefan Bach mit Dipl.-Met. Lars Kirchhübel
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 20.09.2015

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