Pol (Geographie)

Begriff und Grunddefinition

Als Pole bezeichnet man in der Geographie und Astronomie die Durchstoßpunkte der Rotationsachse eines rotationssymmetrischen Himmelskörpers mit seiner Oberfläche. Bei der Erde sind dies der geographische Nordpol und der geographische Südpol. Allgemein hängen die Lage und Bezeichnung der Pole daher mit der Rotationsachse und der Rotationsrichtung eines Körpers zusammen.

Pole der Erde und genaue Positionsbestimmung

Die geographischen Pole der Erde eignen sich nicht für Positionsangaben mit der heute teilweise geforderten Genauigkeit im Zentimeterbereich. Sie liegen nicht fest, sondern verändern sich durch die Polbewegung um einige Meter im Jahr.

Die Polbewegung darf nicht mit Präzession und Nutation verwechselt werden. Bei Präzession und Nutation verlagert sich die Rotationsachse des Erdkörpers. Bei der Polbewegung ändert sich dagegen die Drehachse im Erdkörper selbst.

Für hochgenaue Positionsbestimmungen wird deshalb ein kartesisches Koordinatensystem verwendet, das im International Terrestrial Reference Frame (ITRF) realisiert ist. Es beruht im Wesentlichen auf genau vermessenen Punkten der Erdoberfläche. Mit diesem System lassen sich langsame Veränderungen wie Kontinentaldrift, Gebirgshebungen, elastische Gezeitenverformung und Polbewegungen berücksichtigen und kompensieren.

Pole eines Rotationsellipsoids

Ein Rotationsellipsoid, zum Beispiel das WGS 84-Ellipsoid, kann mit dem kartesischen Koordinatensystem in Beziehung gesetzt werden und dient dann als Grundlage für kartografische Darstellungen. Die Pole dieses Rotationsellipsoids sind von den geografischen Polen der Erde zu unterscheiden.

Der Nordpol des Ellipsoids liegt in Richtung der positiven z-Achse des kartesischen Koordinatensystems. Die Rotationsrichtung heißt rechtläufig oder prograd, wenn die Rotation bei der Draufsicht auf den Nordpol gegen den Uhrzeigersinn erfolgt, wie bei der Erde. Erfolgt sie im Uhrzeigersinn, wird sie rückläufig oder retrograd genannt.

Pole von Planeten, Monden und anderen Himmelskörpern

Für Planeten und Monde des Sonnensystems gilt nach einer IAU-Konvention von 1970 derjenige Pol als Nordpol, dessen Richtung zum Gesamtdrehimpuls des Sonnensystems weist. Dies entspricht ungefähr der Richtung nördlich der Ekliptik, genauer nördlich der Laplace-Ebene des Sonnensystems. Nach dieser Konvention rotieren einige Himmelskörper, darunter Venus, Uranus und Pluto, retrograd: Vom Nordpol aus gesehen erfolgt ihre Rotation im Uhrzeigersinn.

Diese Konvention wurde besonders bei Asteroiden und Kometen nicht immer angewendet, weil deren Rotationsachsen erheblichen säkularen Schwankungen unterliegen können. Häufig wurde dort unabhängig von der IAU-Konvention der Pol mit Rotation gegen den Uhrzeigersinn als Nordpol bezeichnet. Die Working Group on Cartographic Coordinates and Rotational Elements (WGCCRE) schlug deshalb vor, bei Zwergplaneten, Kleinplaneten und Kometen die Pole so zu bestimmen, dass die Rotation um die erste Hauptträgheitsachse rechtläufig erfolgt. Zur Vermeidung von Verwechslungen sollen diese Pole als „positiver“ (Nord-)Pol beziehungsweise „negativer“ (Süd-)Pol bezeichnet werden.

Die Lage des Nordpols wird durch seine Rektaszension α₀ und Deklination δ₀ angegeben. Für den Nullmeridian dient der Schnittpunkt Q des Äquators des Himmelskörpers mit dem Himmelsäquator des ICRF, dessen Rektaszension α₀ + 90° beträgt. Der Winkel zwischen dem Schnittpunkt B von Nullmeridian und Äquator des Himmelskörpers und dem Punkt Q heißt W.

Die IAU-Konvention gilt nicht für Himmelskörper außerhalb des Sonnensystems, etwa Exoplaneten. Für solche weit entfernten Objekte stehen Positionsbestimmungen mit astronomischen Koordinatensystemen im Vordergrund, insbesondere mit dem horizontalen, äquatorialen, ekliptikalen oder galaktischen Koordinatensystem.