Warum gibt es Jahreszeiten? | Die Maus | WDR
Die Maus
https://www.youtube.com/watch?v=6LOaOvujfEA

Transkript (automatisch erstellt)

0:03 Die Sonne geht auf. Das ist für uns Menschen jeden Morgen das Startsignal.
0:08 Wir stehen auf und gehen zum Beispiel in die Schule oder arbeiten und erledigen alles Mögliche. Und währenddessen sehen wir, wie die Sonne über den Himmel wandert.
0:19 Hier im Zeitraffer könnt ihr sehen, dass ihr Weg aussieht wie ein großer Bogen. Mittags steht die Sonne am höchsten Punkt und wandert dann langsam wieder nach unten.
0:28 Und je nach Jahreszeit ist dieser Bogen entweder länger oder kürzer. Und auf einen Tag folgt dann die Nacht,
0:36 nämlich dann, wenn die Sonne untergeht. Aber warum ist das so? Wie funktioniert das?
0:41 Warum gibt es Tag und Nacht? Warum gibt es kürzere und längere Tage?
0:45 Und warum gibt es Jahreszeiten, in denen es wärmer oder kälter ist? All das hat mit Licht und Bewegung zu tun.
0:52 Aber was bewegt sich eigentlich? Also die Erde erscheint uns fest,
0:57 aber wir sehen die Sonne über den Himmel wandern und auf und untergehen. Aber stimmt das eigentlich?
1:04 Um diese Frage genau zu beantworten, habe ich jemanden gebeten, mir zu helfen, der sich damit auskennt. Er war nämlich Astronaut im Weltall
1:12 auf der Internationalen Raumstation ISS. Das ist Alexander Gerst, der da gerade durchs Bild schwebt.
1:20 Er hat in seiner Zeit auf der Raumstation ziemlich viel gearbeitet, viele Experimente gemacht und an allen möglichen Dingen herumgeforscht.
1:28 In so einem riesigen Raumanzug hat er auch einen Weltraumspaziergang gemacht. Und außen an der Station gearbeitet.
1:39 Hier, in dieser kleinen Kabine, hat er in der Zeit geschlafen. Und dahinten in der Socke an der Wand, da sitzt die Maus.
1:47 Die hatte der Alexander mitgenommen, ins Weltall, sogar mit einem eigenen Raumanzug.
1:53 Gemeinsam waren die beiden 166 Tage im Weltall und haben mit der Internationalen Raumstation
2:01 etwa 2500 Mal die Erde umrundet. Und wenn irgendeiner das mit Tag und Nacht
2:12 und Erde und Sonne erklären kann, dann bestimmt der Alexander. Hallo zusammen,
2:18 Erde und Sonne schweben zusammen im Weltraum. Man sagt, sie sind Himmelskörper. Aber sie sind trotzdem ganz verschieden,
2:26 zum Beispiel der Größe nach. Wenn die Sonne so groß wäre wie dieser gelbe Gymnastikball,
2:31 auf dem ich hier sitze, dann wäre die Erde nur so groß wie diese kleine Blaubeere hier. Noch dazu besteht die Sonne aus Plasma.
2:39 Das sind heiße Gase, aus kleinsten Teilchen bestehend, die miteinander verschmelzen, die sich miteinander verbinden,
2:47 das ist ziemlich kompliziert. Dadurch gibt es aber auf der Sonne riesige Explosionen und ein Feuersturm,
2:52 der von der Sonne weggeht, den nennen wir den Sonnenwind. Das hier sind Aufnahmen, die von Satelliten
2:59 mit ganz besonderen Kameras gemacht worden sind. Das sieht vielleicht alles ziemlich bedrohlich aus,
3:05 aber bei uns kommen diese Hitze und dieses Feuer als Wärme und Licht an, und ohne dieses Licht und ohne diese Wärme könnten auf der Erde keine Pflanzen wachsen
3:18 und natürlich auch keine Tiere und Menschen leben. Und man könnte natürlich auch nicht so schön im See baden.
3:25 Die Sonne ist also ein riesiger Feuerball. Man kann also sagen, sie ist ein Stern.
3:29 Und es ist so, dass fast alle Punkte, die man mit bloßem Auge am Nachthimmel sehen kann, ein Stern sind.
3:36 Sie sind trotzdem ziemlich weit weg. Wirklich richtig weit weg. Die Sonne ist zwar unser Stern, aber dennoch ist sie
3:43 150 Millionen Kilometer weit von der Erde entfernt. 150 Millionen Kilometer,
3:50 da kann man sich gar nichts drunter vorstellen. Aber ich zeig euch mal, wie weit das weg ist.
3:54 Wenn wir bei dem Beispiel von dem Gymnastikball und der Blaubeer-Erde bleiben. So, jetzt bin ich 50 Meter von der Modellsonne weg, aber das reicht noch nicht.
4:10 Und hier bin ich jetzt 120 Meter von unserem Ball entfernt. Und das entspricht der Entfernung von der Sonne zu unserer Erde,
4:19 genau diesen 150 Millionen Kilometern. Einfach unvorstellbar! Wenn ich mir vorstelle, ich könnte das zu Fuß gehen,
4:28 dann bräuchte ich dazu ungefähr schlappe 4000 Jahre. Und wenn ich mir vorstelle, andererseits ich könnte mit einem großen Verkehrsflugzeug
4:36 fliegen, das schafft so ungefähr 900 Stundenkilometer, bräuchte ich dazu immer noch 20 Jahre.
4:42 Und sogar das Licht der Sonne braucht von da oben zu uns hier unten acht Minuten und ungefähr 20 Sekunden.
4:49 Einfach irre! Die Erde wiederum ist kein Stern, sondern ein Planet.
4:55 Der ist rund, da brennt aber nix, der leuchtet nicht von selber und der kreist in der Bahn um einen Stern herum, wie zum Beispiel um unsere Sonne.
5:05 Den Begriff Planet habt ihr sicher schon mal gehört. Aber wie die Erde gibt es auch noch andere, die um die Sonne kreisen.
5:11 Am nächsten dran ist der Merkur, dann kommt die Venus, dann die Erde,
5:15 dann der kleine Mars, dann der große Jupiter, dann der Saturn mit den Ringen
5:23 und dann noch Uranus und Neptun. Die anderen Planeten sind auch viel kleiner als die Sonne und wie die Erde
5:32 kreisen sie in einer Umlaufbahn um den Stern, um unsere Sonne. Die Erde kreist also um die Sonne und nicht umgekehrt.
5:41 Und um euch das zu erklären, haben wir das mal in so einem Modell hier aufgebaut. Wichtig ist, dass die Sonne die ganze Zeit ihre Lichtstrahlen aussendet
5:49 und deswegen haben wir auch keine gelbe große Kugel mehr verwendet in diesem Vergleich, sondern eine richtig helle Lampe.
5:56 Also Tschüss, Sonne! Wir haben hier unsere Lampe und die strahlt ihre Lichtstrahlen auf unsere Erde aus.
6:01 Wichtig ist, dass man richtig schön sieht, wo Tag und Nacht ist. Ich bin hier auf der Tagseite der Erde, das heißt in Europa
6:08 das man hier oben sieht, scheint gerade die Sonne. Der kleine Fleck hier oben ist Deutschland und der noch kleinere Fleck, das ist Köln.
6:16 Ich habe, das ist nur unter uns jetzt, im Orbit tatsächlich eine Woche gebraucht, bis ich Köln zum ersten Mal entdeckt habe.
6:23 Damit mir das jetzt nicht nochmal passiert, schummel ich ein bisschen und klebe mir hier so einen kleinen Kölner Dom fest.
6:29 Auf der anderen Seite der Erde, da ist gerade Nacht.
6:35 Tja, jetzt geht es los, jetzt lasse ich unsere Erde um die Sonne kreisen. Für eine Runde braucht sie ganz genau ein Jahr.
6:42 Das heißt, jeder von uns macht wie in so einem kleinen Raumschiff einmal im Jahr einen Trip um die Sonne. Hier ist jetzt Januar und es geht los.
6:54 Februar, März und so weiter
6:59 Übrigens, wenn man es genau nimmt, ist die Bahn der Erde um die Sonne nicht ganz rund, sondern ein bisschen eiförmig,
7:06 man sagt auch eine Ellipse. Für das, was wir euch zeigen wollen, spielt es aber keine Rolle. Und deswegen ist unsere Modellerdbahn rund.
7:13 Aber wenn die Erde sich jetzt so um die Sonne drehen würde, wie wir das hier zeigen, dann wäre ja auf der einen Seite
7:19 immer ein halbes Jahr lang Tag und auf der Rückseite ein halbes Jahr lang Nacht, kann doch nicht stimmen.
7:24 Das ist natürlich zum Glück nicht so! Es kommt nämlich noch eine Bewegung dazu.
7:29 Die Erde dreht sich um sich selbst und das nennen wir die Erdrotation. Schalte ich jetzt einfach mal ein.
7:36 Eine komplette Drehung der Erde um sich selber, ist das, was wir einen Tag nennen, 24 Stunden. Ich schalte die Drehung der Erde deswegen noch mal kurz aus, um euch zu zeigen,
7:47 dass so ein Kalendertag eigentlich mitten in der Nacht anfängt um 00:00. Und das ist, wenn hier in dem Fall Köln, genau in der Mitte der dunklen Seite der Erde liegt.
7:57 Hell wird es erst bei Sonnenaufgang, sechs Stunden später. Dann kommt der Mittag, genau in der Mitte
8:07 der hellen Seite der Erde und schließlich Sonnenuntergang abends um sechs. Jetzt bei uns, wenn Köln wieder auf die Nachtseite der Erde tritt.
8:14 Und dann erst sechs Stunden später, um Mitternacht, fängt der neue Kalendertag an. Die Erde dreht sich übrigens gegen den Uhrzeigersinn.
8:23 Daher ist der Sonnenaufgang im Osten, weil die Erde sich in diese Richtung dreht. Wenn man auf die Erde schaut wie auf eine Landkarte,
8:31 dann ist oben Norden, unten ist Süden, links wäre Westen und rechts ist Osten. Und die Erde dreht sich so, dass die Sonne bei uns hier immer im Osten aufgeht.
8:46 Und damit ihr seht, wie das von der Modellerde aus aussieht, installiere ich jetzt hier mal so eine kleine Kamera direkt vor unserem Dom.
9:02 Und tatsächlich erst ist Nacht und dann geht auf einmal die Sonne auf. Die wandert dann über den Himmel und es sieht wirklich so aus,
9:12 als ob die Sonne sich bewegt und die Erde stillsteht, obwohl es ja genau umgedreht ist. Und dann geht die Sonne schließlich wieder unter und verschwindet hinter dem Horizont.
9:25 Aber all das funktioniert natürlich nicht nur im Modell, sondern auch in Wirklichkeit. Wir haben einen ganzen Tag lang für euch die Sonne beobachtet und gefilmt.
9:36 Und jetzt lassen wir im Zeitraffer noch mal einen Tag ablaufen und ihr könnt der echten Sonne auf ihrem Weg über den Himmel zuschauen.
9:46 So wie wir das eben mit der kleinen Kamera im Modell gemacht haben. Tag und Nacht entstehen also einfach nur deshalb,
9:56 weil die Erde sich um sich selber dreht. Zusätzlich dazu, dreht sie sich aber natürlich auch noch um die Sonne.
10:03 Und so ein Trip um die Sonne dauert für unser Raumschiff Erde genau ein Jahr, 365 Tage. Das heißt, während die Erde sich einmal um die Sonne herum dreht, dreht sie sich 365 mal um sich selber.
10:22 Ja, dann wissen wir jetzt Bescheid über Tag und Nacht. Alle Fragen beantwortet oder vielleicht nicht?
10:30 Ja, nicht ganz, oder? Weil dann wären ja alle Tage gleich lang. Dann würde ja an jedem Tag morgens um sechs die Sonne aufgehen,
10:38 um 18 Uhr sie wieder untergehen. Aber es stimmt ja gar nicht. Im Januar ist es nicht so lange hell wie im Juli.
10:45 Das heißt, die Tage im Winter sind kürzer als die Tage im Sommer. Wie kommt denn das?
10:49 Das Geheimnis ist: Die Erde steht einfach nicht gerade. Die Achse, um die sich die Erde dreht, ist gekippt.
10:56 Nur was ist eigentlich eine Achse? Ganz einfach, es ist eine gedachte Linie zwischen dem Nordpol und dem Südpol.
11:02 Das demonstriere ich jetzt einfach mal mit dieser Stricknadel. Und um die dreht sich unsere Erde.
11:09 In Wirklichkeit ist diese Achse aber nicht gerade, so wie ich sie jetzt halte, sondern gekippt.
11:13 Das sieht so aus. Für alle, die es genau wissen wollen, 23,44 Grad. Und das mache ich jetzt mal mit der Großen Modellerde.
11:22 Wir haben zwar keine so großen Stricknadeln, aber unsere große Erde, die kann das auch. Die neigen wir jetzt mal.
11:33 So, das ist der Grund für die unterschiedliche Länge der Tage. Aber warum? Fangen wir noch mal im Winter an.
11:42 Am 21. Dezember ist der kürzeste Tag des Jahres. Und wenn wir Glück haben, dann liegt sogar Schnee
11:50 und wir haben eine schöne Winterlandschaft. Auf jeden Fall aber, ist es meistens kalt und die Tage sind kurz.
11:57 Das ist die Position der Erde, die sie am 21. Dezember hat. Das erkennt man daran, dass der Nordpol am weitesten von der Sonne weg zeigt,
12:05 weg geneigt ist und bei uns in Deutschland sieht das so aus: Die Erde dreht sich. Die Sonne geht auf, der Dom ist im Licht.
12:15 Es ist gleich schon Mittag und kurze Zeit später, hier schon, geht die Sonne wieder unter. Das heißt, ich muss sie gar nicht weit drehen und schon war der Tag wieder vorbei.
12:24 Das messen wir jetzt mal mit dem Zentimetermaß und mal schauen, wie groß die sonnenbeschienene Seite der Erde ist, bei uns in Deutschland.
12:32 Das ist im Winter, wenn ich das Zentimetermaß so hinhalte, um die 50 Zentimeter.
12:39 Das entspricht einer Sonnenscheindauer von acht Stunden. Der Bogen, den die Sonne am Himmel beschreibt, sieht im Winter so aus.
12:48 Genau wie Alexander, das ein Modell gemessen hat, ist er ziemlich flach. Die Sonne geht also schnell wieder unter.
12:55 Jetzt dreht sich die Erde weiter. Erst kommt der Januar, dann der Februar, dann der März
13:00 und rund um den 20. März ist Frühlingsanfang. Dann sieht es bei uns schon wieder viel freundlicher aus.
13:08 Die Natur erwacht, alles grünt und blüht und die Welt wird wieder bunter.
13:16 Und wenn man jetzt schaut, dann ist der Bereich, der von der Sonne beschienen wird, in etwa so groß wie die Nachtseite.
13:22 Gemessen sind das 76 Zentimeter. Das entspricht zwölf Stunden Sonnenschein.
13:28 Die Tage sind also länger geworden und am Frühlingsanfang haben wir Tag- und Nachtgleiche.
13:34 Im Frühling sieht man, dass die Sonne früher aufgeht und höher steigt. Da erst ging die Wintersonne auf.
13:41 Die Frühlingssonne legt also einen weiteren Weg zurück. Sie geht also später unter. Die Tage werden länger.
13:48 Und das liegt an der anderen Position, die die Erde zu diesem Zeitpunkt zur Sonne hat. Im Winter steht die Nordhälfte der Erde zur Sonne so
13:55 und im Frühling so. Europas Weg über die sonnenbeschienene Seite ist im Frühling also viel länger.
14:02 Weiter geht die Reise: Dann kommt der April, der Mai, der Juni und dann Stopp!
14:07 Die Erde ist jetzt genau auf der anderen Seite der Sonne angekommen. Ein halbes Jahr ist rum, aber die Achse ist trotzdem
14:13 immer noch in die gleiche Richtung geneigt wie zu Beginn unserer Reise im Winter. Hier kann man das noch einmal ganz deutlich sehen.
14:20 Auf der ganzen runden Bahn rund um die Sonne bleibt sie immer nach links geneigt:
14:26 Im Winter, im Frühling und im Sommer. Und das ändert sich auch in der zweiten Hälfte des Jahres nicht.
14:36 Und dass die Achse der Erde immer in dieselbe Richtung gekippt ist, ist für uns ganz wichtig. Aber warum?
14:44 Im Winter ist nämlich der Nordpol von der Sonne weg geneigt. Und weil die Achse in die gleiche Richtung gekippt
14:51 ist, ist er im Sommer der Sonne zugeneigt. Links ist Winter rechts ist Sommer.
14:59 Und im Sommer ist es bei uns schön warm, wenn man Glück hat, sogar heiß. Man kann schwimmen gehen oder aber Strandurlaub machen.
15:11 Rund um den 21. Juni ist Sommersonnenwende der längste Tag des Jahres. Dann gibt es 16 Stunden Tag und acht Stunden Nacht.
15:21 Und wenn ich jetzt hier messe, dann ist die Fläche, die von der Sonne beschienen wird, 109 Zentimeter groß,
15:28 also ungefähr doppelt so groß wie im Winter, wo Europa von der Sonne weg geneigt war.
15:33 Die gekippte Achse der Erde und die Drehung um die Sonne sind also der Grund dafür, dass die Tage länger oder kürzer sind.
15:41 Die Sonne beschreibt also den längsten Bogen über den Himmel im Frühling, Im Frühling ging sie später und im Winter noch später auf und rund um den längsten
15:50 Tag des Jahres steigt die Sonne dann auch am höchsten im ganzen Jahr und es dauert natürlich auch am längsten, bis sie wieder untergeht.
16:00 Dann kommt die zweite Hälfte des Jahres, der Rest vom Juni, Juli, August und um den 22. September beginnt dann bei uns der Herbst.
16:11 Jetzt ist eine gute Zeit, um Drachen steigen zu lassen. Die Tage werden wieder kürzer und es wird langsam kälter und windiger.
16:19 Die Blätter verfärben sich und die Natur bereitet sich auf den Winter vor. Jetzt mess ich wieder und zu Beginn des Herbstes ist die Fläche,
16:27 die von der Sonne beschienen wird, rund 78 Zentimeter breit, also fast auf den Zentimeter genau wie am Frühlingsanfang.
16:38 Der Bogen, den die Sonne am Himmel jetzt beschreibt, ähnelt dem Bogen vom Frühling. Sie steht nicht mehr so hoch wie im Sommer.
16:46 Die Tage werden wieder kürzer. Und als wir das gedreht haben, waren auch schon viele Wolken am Himmel.
16:54 Und dann kommt das letzte Vierteljahr und wir sind wieder im Winter, wo die Erde eben die Umkreisung der Sonne begonnen hat.
17:01 Und jetzt noch etwas Spannendes. Die Jahreszeiten auf der Nord- und auf der Südhalbkugel sind sogar entgegengesetzt.
17:07 Das heißt, wenn in Deutschland Sommer ist, dann ist es hier unten in Südafrika Winter und umgekehrt. So und jetzt zeige ich euch noch mal den kürzesten und den längsten Tag des Jahres.
17:20 Links im Bild ist bei uns in Europa Winter. Die Tage sind kürzer.
17:25 Und rechts ist Sommer, da sind die Tage länger.
17:29 Ganz besonders wirkt sich das übrigens am Nord- und am Südpol aus. Wenn bei uns Sommer ist, ist der Nordpol der Sonne so weit zugeneigt,
17:37 dass immer Sonnenlicht in die Arktis fällt. Es gibt keine Nacht und deswegen nennt man das auch den Polartag.
17:44 Da, wo wir den Lichtpunkt hingesetzt haben, ist Spitzbergen, eine norwegische Inselgruppe im Polarkreis.
17:51 Polnische Wissenschaftler haben da diesen Zeitraffer an so einem Polartag gedreht, damit man mal sieht, wie das aussieht.
17:58 Die Sonne zieht den ganzen Tag über den Himmel und sie geht auch in der Nacht nicht unter.
18:17 Aber so weit muss man gar nicht fahren. Im Norden Europas, zum Beispiel in Helsinki in Finnland oder in Sankt Petersburg in Russland
18:25 gibt es im Sommer die sogenannten Weißen Nächte. Da wird es auch nie so richtig dunkel.
18:30 Das hier sind Bilder aus Sankt Petersburg. So sieht es da mitten in der Nacht aus.
18:40 Im Gegensatz dazu ist der Südpol von der Sonne so weit weg geneigt, dass den keine Sonnenstrahlen treffen.
18:45 Wenn also am Nordpol Sommer ist, dann ist am Südpol Polarnacht, ein halbes Jahr lang.
18:53 Und klar, in der anderen Jahreshälfte ist es genau andersherum. Wenn bei uns Winter ist, dann ist es am Nordpol die ganze Zeit dunkel
19:01 und am Südpol geht die Sonne nie unter. Wenn es am Nordpol und am Südpol jeweils ein halbes Jahr lang hell und dunkel ist,
19:09 wie ist es denn dann eigentlich in der Mitte der Erde? An der Linie, die wir Äquator nennen,
19:15 die die Nordhalbkugel von der Südhalbkugel trennt? Das messe ich jetzt mal aus.
19:26 Immer schön am Äquator lang. Das sind jetzt hier im Winter genau 115 Zentimeter.
19:37 Da bin ich mal gespannt, wie das im Sommer aussieht. So, jetzt sind wir auf der Sommerseite angelangt und jetzt messe ich
19:44 einfach noch mal, wie viel vom Äquator von der Sonne beschienen wird. Und das sind interessanterweise wieder 115 Zentimeter, genau die gleiche Zahl wie auf der Winterseite.
20:03 Das ist auch noch interessant: Genau die Hälfte des Gesamtumfangs der Erdkugel.
20:08 Das heißt am Äquator, Sommer wie Winter, der Tag ist ungefähr gleich lang, ungefähr zwölf Stunden.
20:14 Und das bedeutet eben auch, dass am Äquator fast keine Jahreszeiten herrschen. Und deswegen gibt es um den Äquator herum solche tropischen Regenwälder.
20:24 Die sind immer grün, weil es da immer sehr feucht und warm ist, immer zwischen 24 und 30 Grad.
20:34 Ganz im Gegensatz zu uns in unseren Breiten hier oben in Köln, wo es im Winter mal richtig kalt werden kann oder im Sommer auch mal richtig heiß.
20:44 Wir haben ja eben im Zeitraffer schon gesehen, dass die Sonne im Winter nicht so hoch steht wie im Sommer.
20:49 Sie macht einen flacheren Bogen und scheint im Winter nicht so lang auf unsere Erdhälfte. Und das bedeutet auch es kann nicht so warm werden,
20:57 denn die wärmenden Strahlen verschwinden schnell wieder. Aber viel wichtiger ist, die Sonnenstrahlen treffen im Sommer ziemlich gerade auf die Erde.
21:06 Was bedeutet das? Im Sommer treffen die Lichtstrahlen gerade auf Deutschland.
21:10 In unserem Modell konzentrieren sie sich auf einen Punkt. Im Winter ist das aber ganz anders,
21:19 weil die Nordhälfte der Erdkugel von der Sonne weg geneigt ist, verteilen sich die Sonnenstrahlen
21:27 auf einen viel größeren Bereich und fallen auch flacher auf die Erdoberfläche auf. Das Licht trifft Deutschland nicht mehr, so
21:34 dass es in unser Modell einen Lichtpunkt ergibt, sondern im Winter zieht sich dieser Punkt in die Länge, weil er flacher bei uns auftritt.
21:43 Die Kraft des Lichtes verteilt sich also. Wir zeigen das noch mal an einer Solarzelle.
21:49 Einmal wirft die Lampe ihr Licht direkt darauf. Die Solarzelle macht aus dem Licht Strom und der Propeller dreht sich.
21:56 Wenn jetzt aber die Solarzelle gekippt wird und dann das Licht nur noch drüber streicht, dann reicht das,
22:02 was auf der Solarzelle ankommt, nicht mehr aus. Der Propeller bleibt stehen.
22:09 Das heißt alle Wärme und Energie werden auf eine viel größere Fläche verteilt und dazu geht die Sonne auch noch später auf und früher unter.
22:16 Deshalb wird es im Winter bei uns einfach nicht so warm. So, was haben wir denn jetzt gesehen?
22:20 Dass es Tag und Nacht gibt, liegt daran, dass die Erde sich dreht. Und weil die Erdachse geneigt ist, gibt es unterschiedlich lange Tage und Jahreszeiten.
22:28 Ist ja eigentlich ganz einfach. Und auch wenn die Erde und die Sonne so groß sind und so weit voneinander entfernt,
22:36 geht es doch wirklich nur um Licht, Schatten und Bewegung. Tja, Alexander, wir sagen dir vielen Dank,
22:44 dass du die Zeit genommen hast, uns das alles zu zeigen und zu erzählen.