Mit der Sonne entsteht der Tag

Transkript

1 Mit der Sonne entsteht der Tag (aus: Zeitgeschichten. Ein Lesebuch zur Ausstellung Zeitreise ) Jeder Tag ist aber wie der andere! Wer hat dies nicht schon einmal gedacht, wenn ihn die Langeweile packt oder wenn er krank im Bett liegt oder die Tage einfach vergehen, ohne dass etwas besonderes passiert. Natürlich ist jeder Tag nicht wirklich wie der andere, aber einige Dinge kehren unabänderlich wieder: Morgens geht die Sonne im Osten auf, es wird hell, die Sonne steigt empor, mittags steht sie im Süden am höchsten und sinkt dann im Westen wieder, bis sie vollkommen hinter dem Horizont verschwindet. Es wird Nacht, und beim nächsten Sonnenaufgang hat die Sonne ihre Kreisbahn geschlossen. Passiert sonst tatsächlich nichts weiter auf der Erde als der Sonnenlauf über den Himmel, wäre sicherlich niemand auf die Idee gekommen, die Tage zu zählen und in eine Ordnung zu bringen. Aber schon vor Tausenden von Jahren haben sich die Menschen verabredet, vielleicht um gemeinsam auf die Jagt zu gehen, und dann sagten sie sicher: Wir treffen uns am Waldrand, nachdem die Sonne zweimal aufgegangen und einmal untergegangen ist und gerade den Horizont berührt. Doch schon wenn sich eine große, weit verstreut lebende Familie zu einem Fest verabreden wollte, das erst viele Tage später stattfinden sollte, wurde das Zählen der Tage auf diese Weise wirklich schwierig. Wenn sich jemand verzählte, konnte es passieren, dass er zu früh oder zu spät kam. Wie aus Tagen Wochen und Monate werden Vermutlich hat schon den Naturvölkern beim Zählen der Tage der Mond geholfen: Auch der Mond wandert über den Himmel, geht im Osten auf und im Westen unter. Doch dabei verändert er seine Gestalt: Der runde Vollmond nimmt Tag für Tag an der rechten Seite ab, bis er zu einer schmalen Sichel wird und bald ganz verschwunden ist. Diesen Zeitpunkt nennt man Neumond. Zwei, drei Tage später kann man den Mond wieder als schmale, nach links geöffnete Sichel sehen, die langsam zunimmt, zum Halbmond und dann wieder zum Vollmond wird. Von Vollmond bis zum nächsten Vollmond vergehen etwa 29 Tage, also ungefähr ein Monat nach unserer Zeitrechnung. Und die Woche umfasst ziemlich genau die Zeitspanne von Vollmond bis Halbmond, von Halb- zu Neumond und so fort. Wenn die Menschen sich aber am Mond orientierten, haben sie sich vielleicht so verabredet: Lasst uns das große Freudenfest am 3. Sonnenaufgang nach dem 5. Vollmond feiern. Wann fände dann das Fest statt, wenn man sich am heutigen Tag so verabreden würde?

2 Noch heute feiern die Christen ihr wichtigstes Fest im Kirchenjahr an einem Tag, der ganz ähnlich verabredet wird: An dem Sonntag, der dem ersten Vollmond nach Frühlingsanfang folgt, ist Ostern. Wie viele Tage sind ein Jahr? Während die Wochen und die Monate eine noch eher zufällige Ordnung der Tage sind, ist das Jahr eine Einteilung, die wir in der Natur beobachten können. Keimen und Sprießen, Blühen, Fruchttragend und Welken, also Frühling, Sommer, Herbst und Winter kehren immer wieder. Wenn die Sonne 365-mal aufgegangen ist, hat die Natur einen Kreis geschlossen: Nach etwa 365 Tagen beginnen die Krokusse wieder zu sprießen und zeigen das Ende des Winters an. Allerdings werden nicht jedes Mal genau 365 Tage vergehen, bis die Krokusse wieder blühen. Mal wird die Witterung für einen früheren, mal für einen späteren Frühlingsbeginn sorgen. Dennoch kann man den Beginn des Frühlings und damit die Länge des Jahres sehr genau festlegen. Schon im alten Ägypten haben die Sternkundigen, die Astronomen, den Sternenhimmel sehr genau beobachtet und sogar vermessen. Dabei haben sie festgestellt, dass nach 365 Tagen wieder genau derselbe Sternenhimmel bei Nacht zu sehen ist: Alle Sterne stehen wieder in derselben Himmelsrichtung und in derselben Höhe über dem Horizont. Leider ist das mit den Sternen und der Sonne nicht ganz so einfach. Wie wir wissen, bewegt sich die Sonne nicht um die Erde, sondern die Erde um die Sonne. Zusätzlich dreht sich die Erde einmal am Tag um ihre eigene Achse, von Westen nach Osten gegen den Uhrzeigersinn. Deshalb sieht es so aus, als ginge die Sonne morgens im Osten auf und abends im Westen wieder unter. Du kannst es selbst ausprobieren: Setze dich auf einen Drehstuhl, der gegenüber von einem Fenster steht. Das Fenster ist die Sonne, und du bist die Erde, die sich dreht. Zuerst siehst du das helle Zimmerfenster (die Sonne) mit dem linken Auge (Sonnenaufgang im Osten). Dann sitzt du direkt davor (es ist Mittag) und schließlich verlierst du das Fenster mit dem rechten Auge wieder aus dem Blick (der Sonnenuntergang im Westen). Und wenn man das Fenster gar nicht mehr sieht, ist es Nacht. Tag und Nacht entstehen also durch die Drehung der Erde um ihre Achse.

3 Aber die Erde dreht sich nicht nur um ihre eigene Achse, sie wandert auch zugleich auf einer riesigen Kreisbahn um die Sonne. Mit 150 Millionen km Abstand umrundet sie die Sonne in einem Jahr. Diese Bewegung kann man am Tage nicht wahrnehmen, weil wir nur die Sonne sehen. Doch in sternklaren Nächten können wir die Bewegung der Erde beobachten. Der Sternenhimmel mit seinen tausenden von Lichtpunkten bildet den Hintergrund, vor dem sich die Erde bewegt. Mache wieder ein kleines Experiment: Jetzt ist der Drehstuhl die Sonne, und du bist die Erde. Stelle dich mit dem Rücken zum Stuhl jetzt ist es Mitternacht. Gehe ganz langsam gegen den Uhrzeigersinn im Kreis um den Stuhl (die Sonne) herum, so als ob 365 Nächte vergehen würden. Was siehst du? Du schaust gegen die Wand mit Bildern und Möbeln (den Sternenhimmel) und siehst immer einen anderen Wandabschnitt. Ganz ähnlich verändert sich jeden Tag der mitternächtliche Sternenhimmel ein wenig, weil die Erde um die Sonne kreist. Deshalb unterscheiden sich Winter- und Sommersternenhimmel. Und wenn du einmal ganz um den Stuhl herumgegangen bist, siehst du wieder dieselbe Wand. Das Jahr ist um, und der gleiche Sternenhimmel erscheint wie vor 365 Tagen. Warum gibt es den 29. Februar? Leider hat die Aufteilung des Jahres in 365 Tage ihre Tücken. Wenn du vor genau einem Jahr um Mitternacht der Sternenhimmel vermessen hättest, dann würde er heute, ein Jahr später, um Mitternacht nicht vollkommen gleich aussehen. Die Erde hat ihre Kreisbahn nämlich noch nicht ganz vollendet. Ein kleines Stück fehlt noch. Auf diesem fehlenden Wegstück, das die Erde in ungefähr 6 Stunden zurücklegt, dreht sie sich noch um ein Viertel weiter um ihre Achse: Das Jahr dauert also nicht 365 Tage sonder 365 Tage und 6 Stunden. Das wäre ja auch ein großer Zufall, wenn die Drehung der Erde haargenau mit ihrer Bewegung um die Sonne zusammenpassen würde! Dieser viertel Tag hat große Folgen für die Einteilung der Monate im Kalender: Wenn wir zum Beispiel 730 Jahre mit je 365 Tagen vergehen ließen, würden sich die Jahreszeiten bei uns immer mehr verschieben: Der Frühlingsanfang wäre dann im September, Weihnachten blühten die Blumen und im Juni könnten wir Schlitten fahren. Der Kalender würde sich gegen den natürlichen Jahresverlauf immer weiter verschieben.

4 Um dieses Problem zu lösen, erfand der römische Herrscher Julius Cäsar im Jahr 46 vor Christus das Schaltjahr: Jedes vierte Jahr wurde einfach um einen Tag, den 29. Februar, verlängert. So werden die jährlich fehlenden Vierteltage wieder aufgeholt. Die Astronomen um Papst Gregor den XIII. wussten, dass das mit den 6 Stunden Rest pro Jahr nicht ganz genau stimmte, deshalb hat Papst Gregor im Jahre 1582 den Kalender noch einmal verändert. Bei jedem ganzen Jahrhundert muss ein Schaltjahr ausfallen, allerdings nicht, wenn die Jahreszahl durch 400 teilbar ist. Das Jahr 2000 ist also ausnahmsweise ein Schaltjahr. Heute wissen wir, dass die Erde ein wenig eiert und fügen gelegentlich zum Ausgleich klammheimlich in der Sylvesternacht eine Schaltsekunde ein, damit der Kalender mit der Bewegung der Erde übereinstimmt. Der Tag wird geteilt Schon seit einigen Tausend Jahren teilen die Menschen die helle Tageshälfte und die Nacht in jeweils 12 Stunden ein: Ein ganzer Tag hat also 24 Stunden. Wer diese Einteilung erfunden hat, weiß man nicht so genau. Anders als heute wurde im alten Ägypten die Zeit zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang in 12 gleiche Abschnitte eingeteilt, ebenso die Nachtzeit von Sonnenuntergang bis Sonnenaufgang. Weil Tag und Nacht jedoch nicht immer gleich lang sind im Sommer sind die Tage länger und die Nächte kürzer, im Winter ist es umgekehrt -, konnten natürlich auch die Tagstunden und die Nachtstunden nicht gleich lang sein. Wäre das heute noch so, würde z. B. eine Schulstunde im Winter viel kürzer sein als im Sommer! Schon lange hat man sich auf 24 gleich lange Stunden pro Tag geeinigt. Und jede Stunde besteht aus 60 Minuten und jede Minute aus 60 Sekunden. Mit der Sonne den Tag in Stunden teilen: Sonnenuhren Weil die Sonne im Tageslauf über den Himmel wandert, hat man sie schon früh zur Zeitmessung benutzt. Die Menschen versuchten sich am Stand der Sonne zu orientieren. So kann man noch heute am Alpenpanorama die Uhrzeit ablesen. Schon der Schatten eines einfachen Stabes konnte als Sonnenuhr dienen. Besser eignet sich jedoch ein Schattenstab, der genau auf den Polarstern ausgerichtet wird. also schräg nach Norden geneigt steht. Der Stab steht dann parallel zur Erdachse. Wie um die Achse der Erde läuft die Sonne zugleich auch um den Stab in 24 Stunden einmal herum. Wenn man um den Stab einen Kreis zieht und diesen in 24 gleiche Abschnitte einteilt, kann man am Lauf des Schattens die Uhrzeit ablesen: Ist der Schatten von einem Abschnitt zum anderen gewandert, ist eine Stunde vergangen. Allerdings sehen wir den Schatten natürlich nur, solange die Sonne über dem Horizont steht; wenn sie durch Wolken verdeckt wird und in der Nacht können wir bei uns die Zeit mit der Sonnenuhr nicht mehr messen. Im alten Griechenland hat man sogar die Uhrzeit mit dem eigenen Körperschatten gemessen, der in Fuß gezählt wurde. So verabredete man sich nicht selten, wenn der Schatten 6, 8 oder 10 Fuß lang ist.... In Rom steht noch heute ein erbeuteter ägyptischer Obelisk auf dem Forum Romanum, dessen Schatten im Tagesverlauf über das antike Forum wandert und als Sonnenuhr genutzt werden kann. Jeder Ort hat seine Ortszeit Da sich die Sonnenuhr nach dem Stand der Sonne richtet, zeigt sie natürlich auch immer nur die Zeit des Ortes, an dem sie aufgestellt wird, an: Wenn die Sonne am höchsten, also genau im Süden steht, ist es genau 12 Uhr mittags. Weil die Sonne von Osten her kommend in Berlin schon 26 Minuten eher den höchsten Punkt erreicht als in Köln, ist es auf einer Sonnenuhr in Berlin stets 26 Minuten frührer 12 Uhr mittags als in Köln. Noch vor etwas mehr als 100 Jahren hatte jeder Ort seine eigene Ortszeit. Als in der Mitte des 19. Jahrhunderts die Eisenbahnen immer wichtiger und schneller und die Fahrpläne wegen der

5 verschiedenen Ortszeiten immer komplizierter wurden, einigte man sich 1884 auf gemeinsame Zeiten für ganze Länder: Die Mitteleuropäische Zeit kurz MEZ gilt für ganz Mitteleuropa und richtet sich nach der Ortszeit von Görlitz an der polnischen Grenze. Das Pendel teilt die Zeit Schon im alten Ägypten haben die Priester eine Uhr erfunden, die nicht auf die Sonne angewiesen war und die Nachtstunden anzeigte, damit sie zur rechten Zeit beten konnten. Sie benutzten ein Gefäß mit Wasser: ein kleines Loch am Boden ließ das Wasser langsam auslaufen. Nach 12 Nachtstunden war das Gefäß leer. Am Innenrand wurde eine Skala angebracht, an der die Uhrzeit abgelesen werden konnte. Erst im Mittelalter wurden die ersten Uhren entwickelt, die ein Pendel hatten. Für jede Schwingung hin und zurück benötigte ein Pendel dieselbe Dauer; je länger das Pendel, desto länger ist diese Schwingungsdauer. Nun braucht man nur jemanden, der die Zahl der Schwingungen zählt, bis eine Stunde vergangen ist. Und da man nicht überall Pendelzähler beschäftigen konnte, erfand man ein Getriebe, das die Schwingungen des Pendels in die Drehung des Zeigers übersetzte. Im Laufe der Entwicklung der Pendeluhren wurde das Getriebe der Uhren, das Uhrwerk, immer perfekter, kleiner und leichter, und das lange Pendel wurde durch ein sich hin und her drehendes Rädchen, die sogenannte Unruh, ersetzt. Erst dann konnten die ersten Taschenuhren und später die Armbanduhren gebaut werden. Wenn Quarze und Atome schwingen In modernen Armbanduhren schwingt kein Pendel und keine Unruh mehr. Heute wird ein Kristall aus Quarz durch elektrische Stromstöße zum Schwingen gebracht. Und weil ein Quarz sehr, sehr gleichmäßig schwingt, kann man damit sehr genau gehende Uhren bauen. Diese Uhren enthalten einen elektronischen Zähler, der die mehr als tausend Schwingungen pro Sekunde zählt und die Uhrzeit mit Ziffern oder Zeigern anzeigt. In den genauesten Uhren der Welt werden heute Atome zum Schwingen angeregt. Dies tun sie so gleichmäßig, dass solche Uhren genauer gehen, als der Sonnenlauf und Erddrehung. Früher mussten die Uhren immer wieder gestellt werden, weil sie nicht so gleichmäßig liefen, wie sich die Erde dreht. Heute kann man umgekehrt mit Atomuhren feststellen, dass sich die Erde nicht ganz gleichmäßig dreht. Die Erde können wir aber nicht abstellen wie eine Uhr.