Kurze Antwort Nein

Kurze Antwort: Nein

Dieser Beitrag ist inspiriert von einem Video auf TikTok, in dem über diese Situation gesprochen wird [zum Video]. Meiner Meinung nach wird die Frage im Video aber falsch beantwortet. Hier erkläre ich, warum.

Seit wann gibt es im Weltraum oben und unten?

Die Erdachse ist momentan um 23.4° geneigt [Quelle]. Doch, was heißt das eigentlich? Im Weltraum gibt es schließlich kein oben und unten.

Die Neigung der Erdachse wird relativ zur Orbitalebene der Erdumlaufbahn um die Sonne angegeben. Im Laufe eines Jahres bewegt sich die Erde auf einer (nahezu) kreisförmigen Umlaufbahn um die Sonne. Wir legen nun gedanklich eine Ebene ins Sonnensystem, die wir so positionieren, dass sich die Erde auf ihrer gesamten Umlaufbahn immer in dieser Ebene befindet. Das ist die sogenannte Orbitalebene.

Gleichzeitig dreht sich die Erde ja auch um sich selbst. Die Achse, um die das geschieht, nennt man Erdachse. Die Neigung der Erdachse ist nun der Winkel, um den die Erdachse relativ zur Senkrechten der Orbitalebene geneigt ist. Die Neigung wäre also genau 0, wenn die Erdachse senkrecht zur Orbitalebene stehen würde, und 90°, wenn die Erdachse in der Orbitalebene liegen würde. Und genau um Letzteres soll es heute gehen.

Frühlingspunkt, Herbstpunkt und Sonnenwendepunkte

Bevor wir uns der hypothetischen 90°-Situation beschäftigen, schauen wir uns die reale Situation noch einmal genauer an.

Die Erdachse ist – wie oben schon erwähnt – um circa 23.4° geneigt. Aufgrund der Drehimpulserhaltung bleibt die Ausrichtung der Drehachse gleich (wenn man es ganz genau nimmt, nur annähernd, da die Erdachse einer Präzession unterliegt, aber das passiert auf einer Zeitskala von zehntausend Jahren und kann deshalb in unserer Betrachtung vernachlässigt werden). Da sich die Erde ja aber um die Sonne bewegt, verändert sich die Ausrichtung der Erdachse relativ zur Sonne. Für den einen Teil des Jahres ist die Nordhalbkugel Richtung Sonne geneigt, für den anderen Teil des Jahres ist die südliche Südhalbkugel Richtung Sonne geneigt.

Die beiden Punkte auf der Erdumlaufbahn, bei denen die Nordhalbkugel bzw. Südhalbkugel am stärksten Richtung Sonne geneigt sind, nennt man Sommersonnenwende bzw. Wintersonnenwende. Die beiden Punkte auf der Erdumlaufbahn, bei denen gerade keine der Halbkugeln zur Sonne geneigt ist, nennt man Frühlings- bzw. Herbstpunkt. Diese vier Punkte sind auch nochmal in dieser Abbildung dargestellt:

Der Lauf der Sonne

Für einen Beobachter auf der Erde beschreibt die Sonne jeden Tag eine kreisförmige Bahn um die Erdachse. Für einen Umlauf benötigt sie 24h. Am Frühlingspunkt entspricht diese Bahn gerade dem Himmelsäquator (siehe folgende Abbildung). Der Himmelsäquator (roter Kreis in der Abbildung) ist der auf die Himmelskugel projizierte Erdäquator.

Danach wandert die Bahn der Sonne jeden Tag ein Stückchen höher, bis sie zur Sommersonnenwende mit 23.4° ihren Höchststand erreicht. In der Abbildung unten entspricht das dann einem Kreis der ungefähr zwischen dem eingezeichneten 15°-Kreis und dem eingezeichneten 30°-Kreis entspricht. (Die Gradwerte auf den Kreisen beschreiben den Winkelabstand zum Himmelsäquator, genauso wie die Breitengrade auf der Erde dem Winkelabstand zum Erdäquator entsprechen.)

Nach der Sommersonnenwende wandert die Sonne wieder täglich ein Stück nach unten, bis sie am Herbstpunkt wieder genau im Himmelsäquator steht. Anschließend wandert sie weiter nach unten bis zur Wintersonnenwende, wo sie sich dann bei -23.4° befindet. Dann beginnt sie wieder, Richtung Himmelsäquator zu wandern und alles beginnt von vorn.

Die Erdachse um 90° gekippt

Wie würde sich die Situation ändern, wenn die Erdachse nicht um 23.4°, sondern um ganze 90° wäre? Kurz gesagt: Die Sonne wandert jetzt im Laufe eines Jahres nicht nur bis zu einem Abstand von 23.4° zum Himmelsäquator, sondern bis zu einem Abstand von 90° zum Himmelsäquator. Das entspricht dann dem Himmelsnord- bzw. Südpol.

Um besser zu verstehen, wie das für uns auf der Erde genau aussehen würde, betrachten wir nun nacheinander den Frühlingspunkt und Herbstpunkt, die Sommersonnenwende und die Wintersonnenwende. Die Situationen sind auch nochmal in der nächsten Abbildung dargestellt.

Frühlingspunkt / Herbstpunkt

Die Situation am Frühlingspunkt und am Herbstpunkt unterscheidet sich überhaupt nicht von der jetzigen, realen Situation. Denn in beiden Fällen befindet sich die Sonne im Himmelsäquator. Das heißt, an jedem Ort auf der Erde ist es 12h dunkel und 12h hell, außer an den beiden Polen, an denen die Sonne genau im Horizont steht und dort einmal herumwandert. Am Äquator steht die Sonne mittags im Zenit, die Sonnenstrahlen treffen also dort genau senkrecht auf die Erdoberfläche.

Sommersonnenwende

Die Situation bei der Sommersonnenwende ist nun aber ziemlich anders als die reale Situation. Die Sonne steht dann nämlich genau im Himmelsnordpol, also dort, wo auch der Polarstern steht.

Für die gesamte Südhalbkugel bedeutet das, dass sie überhaupt nicht aufgeht. Es ist dort also den ganzen Tag dunkel. Am Nordpol steht die Sonne im Zenit.

Normalerweise beschreibt die Sonne ja jeden Tag eine Kreisbahn am Himmel. In diesem Fall bewegt sie sich aber gar nicht, da sie sich genau auf der gedachten Verlängerung der Erdachse befindet. Umso näher ein Himmelsobjekt am Himmelsnord- oder Südpol steht, umso kleiner werden die täglichen Kreisbahnen (siehe obige Abbildung, wo die weißen Kreise diesen täglichen Bahnen entsprechen). Befindet sich das Objekt – in unserem Fall also die Sonne – genau am Himmelsnordpol (oder Südpol), ist der Kreis nur noch ein Punkt und dementsprechend bewegt sich das Objekt nicht – so wie der Polarstern in unserer realen Welt.

Wintersonnenwende

Die Situation bei der Wintersonnenwende ist gerade umgekehrt. Die Sonne steht im Himmelssüdpol, was bedeutet, dass sie sich dort ebenfalls nicht bewegt. Außerdem ist es jetzt auf der gesamten Nordhalbkugel den ganzen Tag dunkel und am Südpol steht die Sonne jetzt im Zenit.

Irgendein Punkt dazwischen

Und wie sieht die Situation aus, wenn es nicht gerade Sonnenwende oder Tag-und-Nacht-Gleiche ist? Eine Situation zwischen Sommersonnenwende und Herbstpunkt ist in der Abbildung unten dargestellt. Für die Breitengrade zwischen Nordpol und dem ersten rot markierten Breitengrad, geht die Sonne nicht unter, da die Sonnenstrahlen selbst auf der sonnenabgewandten Seite auf die Oberfläche treffen. Für die Breitengrade zwischen den beiden rot markierten Breitengraden ist es tagsüber hell und nachts dunkel. Wie lange es hell, und wie lange es dunkel ist, hängt vom genauen Breitengrad ab. Für die Breitengrade zwischen dem zweiten rot markierten Breitengrad und dem Südpol geht die Sonne gar nicht auf, da die Sonnenstrahlen diese Regionen nicht erreichen können.

Auf der mit dem grünen Kreuz markierten Position steht die Sonne im Zenit, die Sonnenstrahlen treffen dort also Senkrecht auf die Erdoberfläche.

Die zwei wichtigsten Unterschiede

Zenit: In der realen Situation (Neigung der Erdachse gleich 23.4°) steht die Sonne für alle Breitengrade nördlicher als 23.4° oder südlicher als 23.4° nie im Zenit. In unserer Situation hier (Neigung der Erdachse gleich 90°) gibt es dagegen für jeden Breitengrad einen Zeitpunkt im Jahr, an dem die Sonne im Zenit steht.

Zirkumpolare Sonne: In der realen Situation ist die Sonne nur für die Breitengrade nördlicher als 66.6° und südlicher als -66.6° eine gewisse Zeit im Jahr zirkumpolar. Zirkumpolar bedeutet, dass sie den ganzen Tag nicht untergeht. Gleichzeitig ist es auch nur für diese Breitengrade eine gewisse Zeit im Jahr komplett dunkel, also die Sonne geht überhaupt nicht auf.

In der 90°-Situation gibt es für jeden Breitengrad eine Phase im Jahr an dem die Sonne zirkumpolar ist und eine Phase, an dem die Sonne gar nicht aufgeht. Nur am Äquator ist es nie den ganzen Tag dunkel. Die Sonne steht zu den Sonnenwenden genau im Horizont, also sie ist gerade noch zu sehen.

Die Auswirkungen

Eins steht fest: Das Klima auf der Erde wäre im Falle einer 90°-Neigung ein völlig anderes. Besonders die Tatsache, dass die Sonne einmal im Jahr sogar an den Polen im Zenit steht, hätte große Auswirkungen. In unserer realen Welt sind die Pole so kalt, da die Sonne ein halbes Jahr gar nicht aufgeht, und in der anderen Jahreshälfte die Sonnenstrahlen nur sehr flach einfallen. In der 90°-Situation aber fallen die Sonnenstrahlen in der hellen Jahreshälfte zeitweise unter sehr viel höheren Winkeln ein was zu sehr viel höheren Temperaturen führt. Ich vermute also, dass die Pole sicherlich nicht vereist wären.

Auch für den Äquator wäre die Situation eine ganz andere. Während in unserer realen Welt die Sonne mittags immer sehr hoch am Himmel steht, wäre sie in der 90°-Situation im Zeitraum nahe der Sonnenwenden nur sehr tief am Himmel, was zu deutlich niedrigeren Temperaturen führen würde. Und natürlich verändert sich das Klima auch an allen anderen Breitengraden. Es gibt sicherlich noch viele andere Auswirkungen. Aber das alles zu erörtern würde den Rahmen hier sprengen.

Zusammenfassung

Es wäre an keinem Ort der Erde außer den Polen (an denen es in echt auch 6 Monate dunkel ist) 6 Monate dunkel. Aber: Es gäbe an jedem Ort der Erde eine Zeit im Jahr, an dem die Sonne zirkumpolar ist, also nicht untergeht, und eine Zeit im Jahr an dem sie gar nicht aufgeht, außer am Äquator. Das Klima auf der Erde wäre dadurch ein völlig anderes.

Schlussbemerkung

Zum Schluss möchte ich noch ein paar Dinge zusätzlich anmerken. Die Anmerkungen ändern nichts am allgemeinen Verständnis, aber ich möchte sie der Vollständigkeit halber trotzdem erwähnt haben:

• Ich hatte gesagt, dass es am Frühlingspunkt und Herbstpunkt genau 12 h hell ist. Dabei habe ich vernachlässigt, dass die Erde sich natürlich nicht einen gesamten Tag im Frühlings- bzw. Herbstpunkt befindet, sondern innerhalb von 24h schon etwas weiter wandert. Außerdem wird es aufgrund dessen, dass die Sonne kein Punkt am Himmel ist, sondern eine gewisse Ausdehnung besitzt, natürlich schon hell, bevor der Mittelpunkt der Sonne über dem Horizont steht und aus dem gleichen Grund wird es auch etwas später dunkel. Und zuletzt ist es auch aufgrund der Lichtbrechung in der Atmosphäre so, dass die Sonne bereits zu sehen ist, wenn sie eigentlich (ohne Atmosphäre) noch unter dem Horizont stände. Wie stark dieser Effekt ist, hängt vom Breitengrad ab. Wer da noch etwas mehr drüber lernen möchte, dem kann ich dieses kurze (englische) Video empfehlen.
• Ich habe auch gesagt, dass sich die Sonne zur Sommersonnenwende überhaupt nicht bewegt. Auch hier gilt wieder: Die Sonne befindet sich nur einen Moment exakt im Himmelsnordpol. Im Laufe eines Tages bewegt sie sich etwas weiter. Dementsprechend steht sie auch nicht exakt still.
• Zwischen Frühlingspunkt und Herbstpunkt liegen nicht exakt 6 Monate, da die Umlaufbahn der Erde um die Sonne nicht exakt kreisförmig ist, sondern eine Ellipse (die Abweichung ist aber wirklich ziemlich klein).