Polarkreis

Definition und Lage

Polarkreise sind besondere Breitenkreise der Erde. Sie liegen bei 66° 33′ 55″ (66,565°) nördlicher beziehungsweise südlicher Breite. An den beiden Tagen der Sonnenwende geht die Sonne dort gerade nicht mehr auf oder unter. Der Radius eines Polarkreises entspricht dem axialen Abstand der Wendekreise vom Äquator.

Die Polarkreise begrenzen die Polargebiete. Ihre Lage hängt von der Neigung der Erdachse gegenüber der Senkrechten zur Ekliptik ab. Diese Neigung beträgt derzeit 23,43° (23° 26′ 10″). Der Abstand eines Polarkreises zum näheren Pol beträgt 2616 km, der Abstand zum Äquator 7386 km; seine Länge beträgt 15.996,3 km.

Da sich die Schiefe der Ekliptik, also die Neigung der Erdachse, langsam verändert, verschieben sich auch die Polarkreise. Zurzeit nähern sie sich den Polen durchschnittlich um etwa 14,5 m pro Jahr. Im Januar 2021 lagen sie bei etwa 66° 33′ 48,43″ nördlicher beziehungsweise südlicher Breite.

Sonnenwenden und sichtbares Licht

Am Polarkreis geht die Sonne am Tag der Sommersonnenwende gerade nicht unter. Diese Mitternachtssonne tritt auf der Nordhalbkugel meist am 21. Juni auf, auf der Südhalbkugel am 21. oder 22. Dezember. Am Tag der Wintersonnenwende geht die Sonne am Polarkreis gerade nicht auf; auf der jeweils anderen Erdhalbkugel ist dann Sommersonnenwende.

Die astronomische Refraktion, also die Lichtbrechung in der Erdatmosphäre, verändert die tatsächlich beobachtbaren Grenzen. Dadurch kann die Sonne schon ab etwa ±65,96° Breite an einem Tag im Jahr nicht untergehen, also etwas näher zum Äquator als der Polarkreis. Zur Wintersonnenwende gelten andere Grenzwerte: Ab etwa ±67,16° Breite ragt nur noch die halbe Sonnenscheibe über den Horizont; ab etwa ±67,41° Breite erscheint nicht einmal ihr oberer Rand. Trotzdem ist es dann hell-dämmrig, weil die Sonne nur knapp unter dem Horizont steht.

Mit zunehmender Polnähe sinkt die Sonne weiter unter den Horizont. Ab etwa ±73,2° Breite ist es dauerhaft zu dunkel zum Zeitunglesen, weil keine bürgerliche Dämmerung mehr erreicht wird. Ab etwa ±79,2° Breite sind ständig die hellsten Sterne sichtbar. Ab etwa ±85,2° Breite erreicht auch kein Dämmerschein der Sonne mehr den Standort.

Am nördlichen Polarkreis und auf Spitzbergen, auch über 78° nördlicher Breite, lebt Zivilbevölkerung. In der Nähe oder südlich des südlichen Polarkreises gibt es keine Zivilbevölkerung. Der südlichste zivile Ort ist die argentinische Esperanza-Station bei 63° 23’ südlicher Breite; ihre Polnähe entspricht ungefähr der von Trondheim in Mittelnorwegen.

Polarnacht und Polartag

Innerhalb der Polarkreise überschreiten Gebiete nicht jeden Tag die Tag-Nacht-Grenze. Deshalb gibt es im Winter die Polarnacht: Für mindestens einen Tag geht die Sonne nicht auf; mit zunehmender Breite dauert dies länger. Ein halbes Jahr später folgt am selben Ort der Polartag. Im Sommer geht die Sonne für die gleiche Anzahl von Tagen nicht unter; dies wird als Mitternachtssonne bezeichnet.

Polarnacht bedeutet jedoch nicht zwingend vollständige Dunkelheit. Die Refraktion lässt die Sonne in Horizontnähe höher erscheinen, als sie tatsächlich steht; deshalb kann sie trotz einer theoretischen Polarnacht vollständig aufgehen. Derselbe Effekt ermöglicht es, die Mitternachtssonne zur Sommersonnenwende einige Kilometer äquatorwärts der Polarkreise zu sehen. Direkt am Polarkreis hält sie etwas länger als einen Tag an. Daher dauert der Polartag überall einige Tage länger als die Polarnacht. Bodø in Norwegen liegt einige Kilometer nördlich des Polarkreises und hat einen Polartag, aber keine Polarnacht.

Außerdem kann die Sonnenscheibe teilweise aufgehen, ohne vollständig über den Horizont zu steigen. Bleibt die Sonne nur wenig unter dem Horizont, herrscht Dämmerung. Auf dem europäischen Festland ist die Polarnacht deshalb nirgends so dunkel, dass Sterne durchgehend sichtbar sind.