Erdrotation: Tag, Nacht und Geschwindigkeit

Die Erde dreht sich um sich selbst. Diese Drehbewegung heißt Erdrotation. Die Achse, um die sie sich dreht, nennt man Erdachse.

Die Erde dreht sich nach Osten. Betrachtest du sie vom Polarstern aus, dreht sie sich entgegen dem Uhrzeigersinn. Vom Süden aus betrachtet ist es umgekehrt: Dann dreht sie sich im Uhrzeigersinn. Alle Punkte der Erdoberfläche außer den zwei Polen bewegen sich dabei nach Osten.

Nach Norden zeigt die Erdachse näherungsweise zum Polarstern. Eine Umdrehung dauert im Mittel etwa 23 Stunden und 56 Minuten, gemessen im Vergleich zu den weit entfernten Sternen am Nachthimmel. Das ist etwas weniger als 24 Stunden.

Die Sonne leuchtet ohne Pause, Tag und Nacht. Man kann sie nicht abschalten wie eine Lampe im Wohnzimmer. Trotzdem ist es nachts dunkel. Das liegt an der Form und der Drehung der Erde: Sie ist eine Kugel und dreht sich.

Die Sonne kann immer nur eine Seite der Erdkugel anleuchten. Diese Seite hat Tag. Die andere Seite liegt im Dunkeln und hat Nacht. Dreht sich die Erde, wird die eben noch dunkle Seite hell. Wenn bei uns Nacht ist, scheint auf der anderen Seite der Erdkugel die Sonne.

Von der Erde aus sieht es so aus, als würde die Sonne um die Erde kreisen. Der Grund für Tag und Nacht ist aber die Eigendrehung der Erde.

Ein Sonnentag ist die Zeit vom höchsten Stand der Sonne bis zum nächsten. Er dauert im Mittel 24 Stunden. Nach einer vollen Umdrehung muss sich die Erde im Mittel noch etwa 4 Minuten weiterdrehen, bis die Sonne am gleichen Ort wieder am höchsten steht. Der Grund ist, dass die Erde dabei auch auf ihrer Bahn um die Sonne weiterläuft.

Du stehst auf der Stelle und bewegst dich trotzdem: Du drehst dich mit der Erde. Wie schnell das ist, kannst du ausrechnen. Dafür brauchst du den Weg und die Zeit.

Am Äquator ist der Umfang der Erde am größten, etwa 40.075 km. Bei einer Umdrehung legt ein Punkt am Äquator diesen Weg zurück. Das dauert näherungsweise einen Tag, also 24 Stunden. Eine Umdrehung dauert genau genommen etwas weniger als 24 Stunden. Deshalb ist das Ergebnis nur ein Näherungswert.

Das Ergebnis passt zu dem Wert, der für den Äquator angegeben wird: in etwa 1.670 km/h. Der Punkt bewegt sich dabei nach Osten. Die Einheit km/h heißt Kilometer pro Stunde.

Alle Orte drehen sich in etwa einem Tag einmal um die Erdachse. Aber sie haben dabei nicht alle denselben Weg. Jeder Ort bewegt sich auf seinem Breitenkreis.

Die Länge der Breitenkreise nimmt vom Äquator zu den Polen hin ab. Für den Breitenkreis bei Mainz (der 50. Breitenkreis) ergibt eine Näherungsrechnung ohne die leichte Abplattung der Erde etwa 25.759 km. Am Äquator sind es etwa 40.075 km.

Die Zeit für eine Umdrehung ist aber überall etwa gleich: ein Tag. Ein kürzerer Weg in gleicher Zeit bedeutet eine kleinere Geschwindigkeit. Darum nimmt die Geschwindigkeit vom Äquator zu den Polen hin ab. Die zwei Pole selbst sind eine Ausnahme: Dort gibt es keine Ost-Richtung.

Die Erdrotation hat mehrere Folgen. Drei davon lernst du hier: Tag und Nacht, die Ablenkung von Winden und die Abplattung der Erde.

Tag und Nacht entstehen durch die Eigendrehung der Erde (siehe oben).

Ablenkung: Bewegt sich etwas auf der rotierenden Erde, wird es seitlich abgelenkt. Das deutet man als Wirkung der Corioliskraft. Stell dir ein drehendes Zimmer vor: Wirfst du dort einen Ball, fliegt er nicht geradeaus, sondern wird seitlich abgelenkt. Auf der Nordhalbkugel werden bewegte Körper nach rechts abgelenkt, auf der Südhalbkugel nach links.

Ein Grund dafür: Bewegt sich ein Objekt vom Nordpol nach Süden, wird die Drehgeschwindigkeit der Erde unter ihm größer. Objekte sind träge, sie ändern ihre Bewegung nicht sofort. Sie nehmen die höhere Geschwindigkeit nicht so schnell auf, und die Erde dreht sich unter ihnen weg. Die Corioliskraft hat Auswirkungen darauf, wie Winde wehen und Wasser strömt. Die Drehrichtung von Wolkenwirbeln in Gebieten mit niedrigem Luftdruck zeigt unter anderem ebenfalls die Rotation.

Abplattung: Die Erde ist keine exakte Kugel. Wegen ihrer Rotation ist sie etwas abgeplattet. An den Polen ist sie um je etwa 21 km abgeplattet. Der Wissenschaftler Isaac Newton berechnete, dass die Erdrotation eine Abplattung der Erde verursachen müsse.