Breitenkreis

Definition und Bedeutung

Ein Breitenkreis, auch Breitenparallel oder Parallelkreis, ist eine gedachte Kreislinie parallel zum Äquator. Er verbindet alle Punkte mit derselben geographischen Breite φ. Auf der kugelförmig oder ellipsoidisch idealisierten Erde kennzeichnet somit ein bestimmter Breitengrad jeweils einen Breitenkreis.

Breitenkreise verlaufen in Richtung der Erdrotation und werden nach Osten gedreht. Ihr Gegenstück sind die Längenkreise, die durch beide Pole verlaufen. Während alle Längenkreise gleich groß sind, nimmt der Umfang der Breitenkreise vom Äquator zu den Polen ab. Die Abstände zwischen ihnen bleiben dagegen annähernd konstant. Gemeinsam bilden Breiten- und Längenkreise das Gradnetz, mit dem geographische Koordinaten angegeben werden.

Besonders wichtig sind neben dem Äquator die nördlichen und südlichen Wendekreise sowie die Polarkreise. Sie hängen mit den Veränderungen des Sonnenstands und der Tageslänge im Jahreslauf zusammen und dienen zur Abgrenzung solarer Klimazonen.

Gradnetz, Abstände und Umfang

Die Längenkreise sind auf der Erdkugel Großkreise, deren Ebenen durch den Erdmittelpunkt verlaufen. Von den Breitenkreisen ist nur der Äquator ein Großkreis; alle übrigen sind Kleinkreise. Der Äquator liegt bei 0° Breite in der Äquatorebene, enthält den Erdmittelpunkt und teilt die Erde in die nördliche und die südliche Hemisphäre.

Vom Äquator als Nullpunkt aus werden 90 nördliche und 90 südliche Breitengrade gezählt. Der Winkel von Pol zu Pol beträgt 180° und entspricht einem Halbkreis beziehungsweise einem unterteilten halben Längenkreis, dem geographischen Meridian.

Zwei Breitenkreise, deren geographische Breiten sich um genau 1° unterscheiden, sind auf der Erdoberfläche im Mittel annähernd 111 km voneinander entfernt. Wegen der Erdabplattung ist dieser Abstand in Äquatornähe etwas kleiner als in Polnähe. Auch die Formel für den Umfang eines Breitenkreises,

2πR · cos φ,

liefert bei einem als konstant angenommenen Erdradius R nur einen Näherungswert. Die genaue Bestimmung der Abstände ist eine Aufgabe der Gradmessung; aus solchen Messungen lässt sich die genaue Gestalt der Erde ermitteln.

Sonnenstand und Breitenzonen

An Orten desselben Breitenkreises verändert sich der Tagbogen der Sonne im Jahreslauf auf gleiche Weise. Zum selben Datum stimmen bei gleichem Breitengrad sowohl die Dauer des täglichen Sonnenlaufs als auch der Höhenwinkel über dem Horizont überein. Ursache ist, dass die Sonnenstrahlung diese Orte während der Erdrotation mittags unter demselben Einfallswinkel erreicht.

Entscheidend ist die Neigung der Erdrotationsachse gegenüber der Umlaufbahn von etwa 66,6°. Die entsprechende Schiefe der Ekliptik beträgt etwa 23,4° = 90° − 66,6°. Je nach geographischer Breite beeinflusst sie die Mittagshöhe der Sonne und die Tageslichtdauer unterschiedlich.

• Niedere Breiten reichen vom Äquator bis zum nördlichen beziehungsweise südlichen Wendekreis. Dort steht die Sonne mindestens einmal jährlich im Zenit, also senkrecht über einem Ort. An den Wendekreisen bei etwa 23,4° Breite geschieht dies jeweils zur örtlichen Sommersonnenwende. Klimageographisch entspricht dieser Raum den Tropen.

• Mittlere Breiten liegen zwischen den niederen und den hohen Breiten. Der Begriff Mittelbreiten fasst die thermisch definierte gemäßigte Klimazone und die subtropische Klimazone zusammen.

• Hohe Breiten liegen zwischen den Polarkreisen und den Polen. Dort geht die Sonne mindestens einmal im Jahr während aufeinanderfolgender Erdrotationen nicht unter. An den Polarkreisen bei etwa 66,6° Breite tritt dies zur örtlichen Sommersonnenwende ein.

Diese Bezeichnungen werden in der Planetologie auch auf andere Himmelskörper angewendet. Die Tropen liegen zwischen den Wendekreisen; die Polargebiete befinden sich innerhalb der Polarkreise um die Pole.

Besondere Breitenkreise im Jahreslauf

Die besonderen Breitenkreise lassen sich durch Sonnenhöhe (SH), Tageslänge (TL) und die jährliche Schwankung der Tageslichtdauer beschreiben. TLS bezeichnet dabei die Differenz zwischen der Tageslänge zur Sommer- und zur Wintersonnenwende.

Am Äquator bei 0° dauert jeder Tag ungefähr 12 Stunden; die Sonne steht an zwei Tagen im Abstand eines halben Jahres im Zenit. Zu den Tagundnachtgleichen um den 21. März und 23. September beträgt die Mittagshöhe 90°, zu den Sonnenwenden etwa 67°. Die TLS beträgt 0 Stunden.

Am nördlichen Wendekreis bei 23,43° Nord steht die Sonne um den 21. Juni im Zenit. Die Tageslänge beträgt dann 13,5 Stunden, um den 22. Dezember 10,5 Stunden; die TLS liegt bei 3 Stunden. Am südlichen Wendekreis bei 23,43° Süd sind die Verhältnisse umgekehrt: Der Zenitstand tritt um den 22. Dezember ein, mit 13,5 Stunden Tageslicht gegenüber 10,5 Stunden um den 21. Juni.

Am arktischen Polarkreis bei 66,57° Nord dauern Polartag und Polarnacht jeweils einen Tag. Um den 21. Juni beträgt die Tageslänge 24 Stunden und die Mittagshöhe 47°; um den 22. Dezember liegen beide Werte bei 0. Am antarktischen Polarkreis bei 66,57° Süd treten diese Verhältnisse in der jeweils entgegengesetzten Jahreszeit auf. Die TLS beträgt an beiden Polarkreisen 24 Stunden.

An den geographischen Polen bei 90° Nord beziehungsweise 90° Süd ist der Breitenkreis auf einen Punkt reduziert. Polartag und Polarnacht dauern jeweils etwa ein halbes Jahr; die TLS beträgt 4380 Stunden. Am Nordpol erreicht die Sonne um den 21. Juni etwa 23° Höhe, am Südpol um den 22. Dezember.

Die tatsächlichen Werte weichen geringfügig von diesen Angaben ab. Durch die Lichtbrechung in der Atmosphäre dauert der Tag am Äquator sowie am 21. März und 23. September einige Minuten länger als 12 Stunden. Die angegebenen Werte der Ekliptik sind auf volle Grad gerundet. Außerdem verändern Präzession und Nutation der Erdachse die Breitenangaben der Wendekreise und Polarkreise.

Breitenkreise als politische Grenzen

Breitenkreise werden häufig als Grenzen zwischen Staaten oder Regionen verwendet, besonders in Nordamerika und in ehemaligen Kolonialgebieten. Solche Grenzen folgen einem festgelegten Breitengrad zumindest auf einem Teil ihres Verlaufs.

Wichtige Beispiele sind 49° Nord als Teil der Grenze zwischen Kanada im Norden und den Vereinigten Staaten im Süden sowie 45° Nord als Grenze zwischen Kanada und Vermont und zwischen Montana und Wyoming. Weitere nordamerikanische Grenzen verlaufen unter anderem bei 42°, 41°, 40°, 37°, 35° und 32° Nord.

Historisch bildete 39,7° Nord östlich des Mississippi einen Teil der Mason-Dixon-Linie zwischen Staaten mit Sklavereiverbot im Norden und Sklavenhalterstaaten im Süden. Westlich des Mississippi verlief eine entsprechende historische Trennung gemäß dem Missouri-Kompromiss bei 36,5° Nord.

Der 38. Breitengrad war 1945 die Grenze zwischen Nord- und Südkorea. Er kennzeichnete außerdem nach dem Yamagata-Lobanow-Abkommen von 1896 die Grenze zwischen der japanischen und der russischen Einflusssphäre. Weitere Beispiele sind 22° Nord als Teil der Grenze zwischen Ägypten und Sudan, 17° Nord als Grenze zwischen Nord- und Südvietnam von 1954 bis 1976 sowie 26° Süd als Teil der Grenze zwischen Northern Territory und Queensland im Norden und South Australia im Süden.