mini|Die Tageslänge am 21. Juni auf verschiedenen Breitenkreisen lang=de|mini|klasse=skin-invert-image|Zu den Sonnenwenden hat die Ekliptik als scheinbare Sonnenbahn auf der Himmelskugel den größten Winkelabstand vom Himmelsäquator; sie schneidet ihn im Frühlingspunkt und im Herbstpunkt zu den Tagundnachtgleichen. mini|Mitternacht Mittsommer in Helsinki mini|Mittag Mittwinter in Helsinki Zur Sonnenwende oder Sonnwende,Vgl. Eintrag Sonnwende in Duden.de. auch Solstitium (lateinisch für „Sonnenstillstand“) erreicht die Sonne in geographischen Breiten außerhalb der zwischen den Wendekreisen liegenden Tropen den höchsten (Sommersonnenwende) oder niedrigsten (Wintersonnenwende) mittäglichen Sonnenstand des Jahres: Zur Sommersonnenwende hat die Sonne die größte Mittagshöhe über dem Horizont. Gleichzeitig ist das Azimut (Winkel zwischen auf- oder untergehender Sonne am Horizont und Nordrichtung) auf der Nordhalbkugel am kleinsten. Auf der Nordhalbkugel erreicht die Sonne den Sommerpunkt am 20., 21. oder 22. Juni. Zur Wintersonnenwende hat die Sonne die geringste Mittagshöhe über dem Horizont. Das Azimut ist hier am größten. Auf der Nordhalbkugel erreicht die Sonne den Winterpunkt am 21. oder 22. Dezember.
Auf der Südhalbkugel sind die Verhältnisse umgekehrt: Während des Nordwinters herrscht auf der Südhalbkugel Sommer und umgekehrt. Über Orten am Äquator verläuft die scheinbare Sonnenbahn zu den Tag- und Nachtgleichen am Mittag genau durch den Zenit. Während des Nordsommers verläuft die Bahn etwas nördlicher, während des Südsommers etwas südlicher, in beiden Fällen also nicht ganz so hoch wie der Zenit.
Zwei Mal im Lauf eines tropischen Jahres nimmt die Sonne bei ihrer scheinbaren Bewegung entlang der Ekliptik nördlich oder südlich des Himmelsäquators Positionen mit größtem Winkelabstand ein, jeweils zur Sonnenwende (Solstitium). Nach Passage dieser Punkte extremer Deklination – im Sommerpunkt beziehungsweise im Winterpunkt – nähert sich ihre Stellung wieder dem Himmelsäquator an, der im Frühlingspunkt und im Herbstpunkt erreicht wird, jeweils zur Tagundnachtgleiche (auch Äquinoktium oder Equinox genannt). Anfang und Ende der astronomischen Jahreszeiten werden nach den vier Punkten bestimmt, die Verbindungslinie der Äquinoktialpunkte und die Verbindungslinie der Solstitialpunkte schneiden sich im rechten Winkel.
Astronomische Grundlagen Definition Die genaue Definition lautet: Die Sonnenwenden sind die Zeitpunkte, in denen die scheinbare geozentrische ekliptikale Länge der Sonne 90° oder 270° beträgt. Scheinbar heißt: unter Berücksichtigung von Aberration und Nutation. Geozentrisch heißt: von einem fiktiven Beobachter im Erdmittelpunkt aus gesehen. Die Definition ist also unabhängig vom Standort eines realen Beobachters; die Sonnenwenden treten daher weltweit zum selben Zeitpunkt ein (der aber je nach örtlicher Zeitzone verschiedenen Uhrzeiten entspricht).
Eine einfache planetengeometrische Definition lautet: Zum Zeitpunkt einer Sonnenwende nimmt der Winkel Sonnenmittelpunkt-Erdmittelpunkt-Erdpol einen extremen Wert an. Es gibt zwei Fälle: Bei minimalem Winkel ist Sommersonnenwende, bei maximalem Winkel Wintersonnenwende. Die beiden Erdhemisphären haben also beide Fälle gleichzeitig, im Wechsel. In einem Äquinoktium ist dieser Winkel Sonnenmittelpunkt-Erdmittelpunkt-Erdpol hingegen ein rechter.
Die beiden Sonnenwenden fallen bis auf wenige Minuten (siehe dazu Zeitgleichung) mit jenen Zeitpunkten zusammen, in denen die Sonne ihre größte nördliche oder südliche Deklination – etwa 23° 26′ 20″ – und damit ihre nördlichste oder südlichste Stellung auf der Himmelskugel erreicht. Der geringe Zeitunterschied resultiert aus dem Umstand, dass es eigentlich das Baryzentrum des Erde/Mond-Systems ist, das sich gleichmäßig in der Erdbahnebene (Ekliptik) um die Sonne bewegt, während der Erdmittelpunkt selbst diesen gemeinsamen Schwerpunkt umkreist und sich in der Regel etwas oberhalb oder unterhalb dieser Ebene befindet. Vom Geozentrum aus gesehen läuft die Sonne daher nicht exakt auf der Ekliptik, hat also eine ekliptikale Breite ungleich null. Sie passiert deshalb zum einen nicht exakt den nördlichsten bzw. südlichsten Punkt der Ekliptik, zum anderen führt ihre veränderliche ekliptikale Breite dazu, dass die maximale Deklination in der Regel nicht genau an den Sonnwendpunkten angenommen wird.
Folgerungen mini|Jahreslauf der Erde um die SonneGanz links: Sommer auf der NordhalbkugelGanz rechts: Winter auf der Nordhalbkugel lang=de|mini|hochkant=1.6|Die Dämmerung um Mitternacht in Europa an einem 21. Juni Die Sonnenwenden markieren den Beginn des astronomischen Sommers bzw. des astronomischen Winters. Wenn die Sonne ihre größte nördliche oder südliche Deklination von 23,4° erreicht, steht sie senkrecht über den sogenannten Wendekreisen der Erde (nämlich den Breitenkreisen auf 23,4° nördlicher bzw. südlicher Breite). Sie steht also
am 21. oder 20. Juni über dem nördlichen Wendekreis (Sommersonnenwende auf der Nordhalbkugel, Wintersonnenwende auf der Südhalbkugel), am 21. oder 22. Dezember über dem südlichen Wendekreis (Wintersonnenwende auf der Nordhalbkugel, Sommersonnenwende auf der Südhalbkugel).
Für beide Erdhalbkugeln gilt jeweils: Zur Wintersonnenwende erreicht die Sonne im Jahreslauf ihren tiefsten Stand in Bezug auf den Meridiandurchgang. Zu diesem Zeitpunkt herrscht der kürzeste Tag und die längste Nacht, da der größere Teil der täglichen Sonnenbahn unterhalb des Horizonts liegt. Der Tagbogen ist flach und kurz und wird danach wieder länger und höher. Umgekehrt erreicht die Sonne zur Sommersonnenwende ihren höchsten Stand. Zu diesem Zeitpunkt herrscht der längste Tag und die kürzeste Nacht, weil der größere Teil der täglichen Sonnenbahn oberhalb des Horizonts liegt. Der Tagbogen wird danach wieder flacher und kürzer.
Nahe den Polarkreisen gibt es zur Wintersonnenwende einen Tag ohne Sonnenaufgang sowie zur Sommersonnenwende einen Tag ohne Sonnenuntergang (Mitternachtssonne, „Weiße Nächte“). Weiter polwärts herrscht dann wochen- bis monatelang der Polartag bzw. am anderen Pol die Polarnacht. Während dieser Zeiträume ohne Dämmerung liegt die tägliche Sonnenbahn vollständig oberhalb bzw. unterhalb des Horizonts.
Zwischen den Sonnenwenden überschreitet die Sonne jeweils den Himmelsäquator und steht dann senkrecht über dem Äquator der Erde. Diese Zeitpunkte sind die Äquinoktien oder Tagundnachtgleichen. Äquinoktien und Sonnenwenden stellen den Beginn der jeweiligen astronomischen Jahreszeiten dar.
Obwohl der Tag der Wintersonnenwende der kürzeste Tag ist, tritt zur Wintersonnenwende auf der Nordhalbkugel der früheste Sonnenuntergang bereits etwa zehn Tage früher und der späteste Sonnenaufgang erst etwa zehn Tage später ein. Ursache hierfür ist die Zeitgleichung. Zur Sommersonnenwende auf der Nordhalbkugel macht dieser Effekt analog etwa vier Tage aus.
Datum In der Mitteleuropäischen Zeitzone fällt die Sommersonnenwende in diesem Jahrhundert meist auf den 21. Juni, und seit dem Schaltjahr 2020 zunehmend auch auf den 20. Juni. Im 20. Jahrhundert fiel sie auf den 21. oder 22. Juni. Die Verschiebung ergab sich durch den Schalttag im Jahr 2000, der in Säkularjahren nur alle 400 Jahre eingefügt wird.
Weil das kalendarische Gemeinjahr (365 Tage) knapp sechs Stunden kürzer ist als das Sonnenjahr (365,242 Tage), verschiebt sich der kalendarische Zeitpunkt der Sonnenwenden in jedem Jahr um knapp sechs Stunden auf eine spätere Uhrzeit. Zum Ausgleich wird kalendarisch alle 4 Jahre ein Schalttag eingeschoben (mit wenigen Ausnahmen, siehe Schaltjahr). In den Schaltjahren (in der Tabelle fett hervorgehoben), rückt das Kalenderdatum der Sonnenwenden dann in aller Regel wieder um einen Tag zurück.
Vor der Anpassung der Schaltregel durch die gregorianische Kalenderreform von 1582 verschob sich das Datum der Sonnenwenden alle hundert Jahre um fast einen Tag. Aber auch die reformierte Schaltregel kann die tatsächliche Jahreslänge nicht ganz exakt darstellen. Es bleibt eine Abweichung von einem Tag in 3200 Jahren. Jahr Sommersonnenwende Wintersonnenwende201921. Juni 17:54 Uhr MESZ22. Dezember 05:19 Uhr MEZ202020. Juni 23:44 Uhr MESZ21. Dezember 11:02 Uhr MEZ202121. Juni 05:32 Uhr MESZ21. Dezember 16:59 Uhr MEZ202221. Juni 11:14 Uhr MESZ21. Dezember 22:48 Uhr MEZ202321. Juni 16:58 Uhr MESZ22. Dezember 04:27 Uhr MEZ202420. Juni 22:51 Uhr MESZ21. Dezember 10:20 Uhr MEZ202521. Juni 04:42 Uhr MESZ21. Dezember 16:03 Uhr MEZ202621. Juni 10:24 Uhr MESZ21. Dezember 21:50 Uhr MEZ202721. Juni 16:11 Uhr MESZ22. Dezember 03:42 Uhr MEZ202820. Juni 22:02 Uhr MESZ21. Dezember 09:20 Uhr MEZ202921. Juni 03:48 Uhr MESZ21. Dezember 15:14 Uhr MEZ203021. Juni 09:31 Uhr MESZ21. Dezember 21:09 Uhr MEZ203121. Juni 15:17 Uhr MESZ22. Dezember 02:56 Uhr MEZ
Winterpunkt und Sommerpunkt Im Moment der Wintersonnenwende steht die Sonne im Vergleich zu den Hintergrundsternen im sogenannten Winterpunkt – einem der beiden Punkte der Ekliptik, die genau 90° vom Frühlingspunkt entfernt sind (Rektaszension = 18h). Er liegt derzeit im Sternbild Schütze (); etwa in dieser Richtung liegt auch das galaktische Zentrum.
Analog dazu steht die Sonne im Moment der Sommersonnenwende im sogenannten Sommerpunkt (Rektaszension = 6h) im Sternbild Stier.
Durch die Präzession der Erdachse wandern der Winterpunkt und der Sommerpunkt im Laufe von 25.780 Jahren (Zyklus der Präzession) einmal durch den gesamten Tierkreis. So lag der Winterpunkt in der Antike noch im Sternbild Steinbock (deshalb auch „Wendekreis des Steinbocks“) und wird sich in etwa 300 Jahren ins Sternbild Schlangenträger verschieben.
Der Sommerpunkt lag in der frühen Antike im Sternbild Krebs (deshalb auch „Wendekreis des Krebses“), seine Wanderung ist in der folgenden Tabelle über einen ganzen Zyklus der Präzession dargestellt. Legt man die modernen Grenzen der Sternbilder zu Grunde, dann befindet er sich in folgenden Sternbildern:
Sternbild Sektor Durchgangsdauer Eintritt Mitte Austritt Schütze 33,3° 2380 Jahre 13030 v. Chr. 11840 v. Chr. 10650 v. Chr. Schlangenträger 18,6° 1340 Jahre 10650 v. Chr. 9980 v. Chr. 9310 v. Chr. Skorpion 6,7° 480 Jahre 9310 v. Chr. 9070 v. Chr. 8830 v. Chr. Waage 23,0° 1650 Jahre 8830 v. Chr. 8005 v. Chr. 7180 v. Chr. Jungfrau 44,1° 3160 Jahre 7180 v. Chr. 5600 v. Chr. 4020 v. Chr. Löwe 35,7° 2570 Jahre 4020 v. Chr. 2735 v. Chr. 1450 v. Chr. Krebs 20,1° 1440 Jahre 1450 v. Chr. 740 v. Chr. 10 v. Chr. Zwillinge 27,9° 2000 Jahre 10 v. Chr. 990 n. Chr. 1989 n. Chr.(20. Okt. 1989) Stier 36,7° 2620 Jahre 1990 n. Chr.(nahe am Orion) 3300 n. Chr. 4610 n. Chr. Widder 24,7° 1770 Jahre 4610 n. Chr. 5495 n. Chr. 6380 n. Chr. Fische 37,2° 2670 Jahre 6380 n. Chr. 7715 n. Chr. 9050 n. Chr. Wassermann 24,0° 1710 Jahre 9050 n. Chr. 9905 n. Chr. 10760 n. Chr. Steinbock 28,0° 2010 Jahre 10760 n. Chr. 11765 n. Chr. 12770 n. Chr. Schütze 33,3° 2380 Jahre 12770 n. Chr. 13960 n. Chr. 15150 n. Chr.
Im Winkel von 90° zum Sommerpunkt und Winterpunkt liegen jeweils der Frühlingspunkt (Rektaszension = 0h) und der Herbstpunkt (Rektaszension = 12h), in denen die Sonne beim Äquinoktium steht.
Solstitiallinie mini|hochkant=1.6|Die Erdbahn mit Äquinoktial- (grün) und Solstitiallinie (rot) sowie der Ellipsenhauptachse (türkis) mit Aphel und Perihel Die Verbindungslinie zwischen den Positionen der Erde zum Zeitpunkt der Sommersonnenwende und der Wintersonnenwende wird Solstitiallinie genannt. Diese Linie geht also mitten durch die Sonne hindurch, ihre Verlängerung außerhalb der Erdbahn durch den Sommerpunkt und den Winterpunkt. Sie steht senkrecht auf der Äquinoktiallinie.
Geschichtliches und Kulturelles