Mitternachtssonne
Die Mitternachtssonne ist ein natürliches Phänomen, das in den Sommermonaten an Orten nördlich des Polarkreises oder südlich des Antarktischen Kreises auftritt, wenn die Sonne um die lokale Mitternachtszeit sichtbar bleibt. Wenn die Mitternachtssonne in der Arktis zu sehen ist, scheint sich die Sonne von links nach rechts zu bewegen, aber in der Antarktis ist die entsprechende scheinbare Bewegung von rechts nach links. Dies geschieht in Breitengraden von 65°44' bis 90° nördlich oder südlich und hört aufgrund der Refraktion nicht genau am Polarkreis oder am Antarktischen Kreis auf. ⓘ
Das entgegengesetzte Phänomen, die Polarnacht, tritt im Winter auf, wenn die Sonne den ganzen Tag über unter dem Horizont bleibt. ⓘ
Einzelheiten
Um die Sommersonnenwende (etwa am 21. Juni auf der Nordhalbkugel und am 21. Dezember auf der Südhalbkugel) geht die Sonne in bestimmten Gebieten innerhalb von 24 Stunden nicht unter dem Horizont unter. ⓘ
Geografie
Da es südlich des Polarkreises abgesehen von Forschungsstationen keine dauerhaften menschlichen Siedlungen gibt, beschränken sich die Länder und Gebiete, deren Bevölkerung die Mitternachtssonne erlebt, auf diejenigen, die von den Polarkreisen durchquert werden: das kanadische Yukon, Nunavut und die Nordwest-Territorien, die Staaten Island, Finnland, Norwegen, Schweden, Dänemark (Grönland) und Russland sowie der Bundesstaat Alaska in den Vereinigten Staaten. ⓘ
Die größte Stadt der Welt nördlich des Polarkreises, Murmansk (Russland), erlebt die Mitternachtssonne vom 22. Mai bis 22. Juli (62 Tage). ⓘ
Ein Viertel der Fläche Finnlands liegt nördlich des Polarkreises, und am nördlichsten Punkt des Landes geht die Sonne im Sommer 72 Tage lang überhaupt nicht unter. ⓘ
In Svalbard, Norwegen, der nördlichsten bewohnten Region Europas, geht die Sonne vom 19. April bis zum 23. August nicht unter. Die extremen Standorte sind die Pole, wo die Sonne die Hälfte des Jahres durchgehend sichtbar sein kann. Am Nordpol ist die Mitternachtssonne 6 Monate lang von Ende März bis Ende September zu sehen. ⓘ
Nähe zum Polarkreis
Aufgrund der atmosphärischen Brechung und weil die Sonne eine Scheibe und kein Punkt ist, kann die Mitternachtssonne auch in Breitengraden leicht südlich des Polarkreises oder nördlich des Antarktischen Kreises zu sehen sein, wenn auch nicht mehr als ein Grad (je nach den örtlichen Bedingungen). Island zum Beispiel ist für seine Mitternachtssonne bekannt, obwohl der größte Teil des Landes (mit Ausnahme von Grímsey) etwas südlich des Polarkreises liegt. Aus denselben Gründen ist die Sonnenscheindauer an den Polen etwas länger als sechs Monate. Selbst im nördlichsten Teil des Vereinigten Königreichs (und in Orten auf ähnlichen Breitengraden wie St. Petersburg) herrscht um die Sommersonnenwende die ganze Nacht über Dämmerung am Nordhimmel. ⓘ
An polnahen Orten wie Alert in Nunavut gibt es Zeiten, in denen es nachts nicht ganz dunkel wird, die Sonne aber auch nicht aufgeht, so dass die Effekte der Mitternachtssonne und der Polarnacht kombiniert werden, z. B. wenn am "Tag" die bürgerliche Dämmerung und in der "Nacht" nur die astronomische Dämmerung erreicht wird. ⓘ
Weiße Nächte
An Orten, an denen die Sonne weniger als 6 (bzw. 7) Grad unter dem Horizont steht - zwischen 60° 34' (bzw. 59° 34') geografischer Breite und dem Polarkreis - herrscht statt der Mitternachtssonne bürgerliche Dämmerung, so dass Tätigkeiten am Tag, wie z. B. Lesen, in einer klaren Nacht auch ohne künstliches Licht möglich sind. ⓘ
Die Weißen Nächte sind zu einem weit verbreiteten Symbol in Sankt Petersburg, Russland, geworden, wo sie vom 11. Juni bis zum 2. Juli stattfinden, und die letzten 10 Tage im Juni werden mit kulturellen Veranstaltungen gefeiert, die als Festival der Weißen Nächte bekannt sind. ⓘ
Auch an der nördlichsten Spitze der Antarktis gibt es in der Nähe der Sommersonnenwende auf der Südhalbkugel Weiße Nächte. ⓘ
Erläuterung
Aufgrund der beträchtlichen Neigung der Erdachse (23 Grad, 26 Minuten, 21,41196 Sekunden) geht die Sonne in hohen Breitengraden im Sommer nicht unter, sondern bleibt während der Sommersonnenwende am Polarkreis einen Tag lang, nur 100 km näher am Pol mehrere Wochen lang und am Pol sechs Monate lang kontinuierlich sichtbar. In extremen Breitengraden wird die Mitternachtssonne gewöhnlich als Polartag bezeichnet. ⓘ
An den Polen selbst geht die Sonne nur einmal im Jahr zur Tagundnachtgleiche auf und unter. Während der sechs Monate, in denen die Sonne über dem Horizont steht, bewegt sie sich scheinbar ununterbrochen im Kreis um den Beobachter, steigt allmählich in die Höhe und erreicht ihren höchsten Punkt am Himmel zur Sommersonnenwende. ⓘ
Zeitzonen und Sommerzeit
Der Begriff "Mitternachtssonne" bezieht sich auf die aufeinander folgenden 24-stündigen Sonnenscheinperioden nördlich des Polarkreises und südlich des Polarkreises. Manchmal werden auch andere Phänomene als "Mitternachtssonne" bezeichnet, die jedoch durch Zeitzonen und die Einhaltung der Sommerzeit bedingt sind. In Fairbanks, Alaska, das südlich des Polarkreises liegt, geht die Sonne beispielsweise zur Sommersonnenwende um 12:47 Uhr unter. Das liegt daran, dass Fairbanks seiner idealisierten Zeitzone 51 Minuten voraus ist (da der größte Teil des Staates in einer Zeitzone liegt) und Alaska die Sommerzeit einhält. (Fairbanks liegt etwa 147,72 Grad westlich, was UTC-9 Stunden und 51 Minuten entspricht, und ist im Winter auf UTC-9.) Das bedeutet, dass der Sonnenhöchststand nicht um 12 Uhr mittags, sondern um etwa 12:51 Uhr eintritt. ⓘ
Um den genauen Zeitpunkt der echten "Mitternachtssonne" zu bestimmen, müssen der Längengrad des Beobachters, die lokale bürgerliche Zeit und die Zeitgleichung berücksichtigt werden. Der Zeitpunkt der größten Annäherung der Sonne an den Horizont fällt mit ihrem Durchgang durch den Norden am Standort des Beobachters zusammen, der im Allgemeinen nur ungefähr um Mitternacht stattfindet. Mit jedem Längengrad östlich des Meridians von Greenwich liegt der entscheidende Zeitpunkt genau 4 Minuten vor der auf der Uhr angezeigten Mitternacht, und mit jeder Stunde, die die örtliche Ortszeit der koordinierten Weltzeit (UTC, auch GMT genannt) voraus ist, liegt der Zeitpunkt eine Stunde später. Diese beiden Effekte müssen addiert werden. Außerdem muss die Zeitgleichung (die vom Datum abhängt) addiert werden: Ein positiver Wert an einem bestimmten Datum bedeutet, dass die Sonne ihrer durchschnittlichen Position leicht vorausläuft, so dass der Wert abgezogen werden muss. ⓘ
Ein Beispiel: Am Nordkap in Norwegen ist der Zeitpunkt um Mitternacht am 21./22. Juni aufgrund des Längengrads von 25,9 Grad Ost 103,2 Minuten früher als die Uhrzeit, aber aufgrund der Ortszeit, die im Sommer 2 Stunden vor der GMT liegt, 120 Minuten später als die Uhrzeit. Die Zeitgleichung zu diesem Zeitpunkt ist -2,0 Minuten. Der niedrigste Stand der Sonne tritt also 120 - 103,2 + 2,0 Minuten nach Mitternacht ein: um 00.19 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit. An anderen nahegelegenen Tagen unterscheidet sich nur die Zeitgleichung, so dass diese Schätzung über einen längeren Zeitraum angemessen ist. Die Höhe der Sonne bleibt für etwa 45 Minuten beiderseits dieses Zeitpunkts innerhalb eines halben Grads des Minimums von etwa 5 Grad. ⓘ
Wenn sich die Erde um ihre eigene Achse dreht, bewegt sie sich manchmal näher an die Sonne heran. Während dieser Periode der Erdrotation von Mai bis Juli neigt sich die Erde in einem Winkel von 23,5 Grad über ihre eigene Achse auf ihrer Umlaufbahn. Dies führt dazu, dass der Teil Norwegens, der sich in der arktischen Region am Nordpol der Erde befindet, sehr nahe an die Sonne heranrückt, und während dieser Zeit nimmt die Länge des Tages zu. Man kann sagen, dass sie fast nie nachlässt. In Norwegens Hammerfest wird es zu dieser Zeit besonders dunkel. ⓘ
Der Begriff Mitternachtssonne lässt rasch den Irrtum aufkommen, die Sonne würde ihren tiefsten Stand immer um 24:00 Uhr erreichen. Dies ist aufgrund von verschiedenen Phänomenen an einem bestimmten Ort nur näherungsweise der Fall:
- Zum einen hängt die Zeit des Sonnentiefststandes vom Längengrad des Ortes ab, denn eine Zeitzone definiert als die dort geltende Zeit die mittlere Sonnenzeit eines bestimmten Längengrades; dies aber für einen ganzen Bereich an Längengraden (z. B. 15 Längengrade). Am Rand einer Zeitzone kann die mittlere Sonnenzeit um z. B. 30 Minuten von der der Zeitzone abweichen (diese Abweichung bleibt das Jahr über konstant).
- Zum anderen schwankt auch für einen gegebenen Ort die wahre Sonnenzeit im Laufe des Jahres um etwa plus/minus eine Viertelstunde (Phänomen der Zeitgleichung). Grund dafür ist u. a., dass die Erde wegen ihrer leicht elliptischen Bahn mit wechselnder Geschwindigkeit die Sonne umrundet.
- Außerdem verschiebt sich bei einer Sommerzeitregelung die wahre Mitternacht um eine weitere Stunde. ⓘ
Am Nordkap erreicht die Mitternachtssonne ihren tiefsten Stand durchschnittlich um 23:17 Uhr MEZ bzw. 00:17 Uhr MESZ und ist hier vom 11. Mai bis zum 31. Juli zu beobachten, während man auf Spitzbergen die Mitternachtssonne vom 20. April bis 25. August beobachten kann. ⓘ
Beschreibung
Von einem Standort direkt am Polarkreis aus beobachtet, geht die Sonne einmal pro Jahr – zum Zeitpunkt der jeweiligen Nord- oder Südsommersonnenwende – nicht unter. Nachdem sie im Tageslauf ihren tiefsten Stand über dem Horizont erreicht hat, steigt sie wieder empor. Am 21. Juni steht die Sonne am nördlichen Polarkreis morgens im Osten und steigt auf, bis sie mittags ihren höchsten Punkt im Süden erreicht. Dann steigt sie wieder ab, steht abends im Westen und berührt um Mitternacht den Horizont im Norden. ⓘ
Je weiter man sich nun während der Zeit um die Sommersonnenwende vom Nordpolarkreis aus dem Nordpol nähert (bzw. vom Südpolarkreis aus dem Südpol), an desto mehr Tagen ist der Vorgang der Mitternachtssonne zu beobachten. Da die Sonne hierbei nicht unter den Horizont sinkt, spricht man vom Polartag. Der Polartag müsste direkt am geographischen Pol ein halbes Jahr dauern. Aufgrund der Lichtbrechung (Refraktion) in der Erdatmosphäre hält der Polartag jedoch etwas länger als ein halbes Jahr an. ⓘ
| Ort | Geographische Breite |
Oberer Rand der Sonne bleibt über Mitternacht ab dem |
Ganze Sonne 24h täglich sichtbar |
Oberer Rand der Sonne verschwindet über Mitternacht ab dem |
Polar- nacht beginnt mit dem |
Polar- nacht- ende ⓘ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Polarkreis | 66° 34′ | 5. Juni | 12. Juni – 1. Juli | 6. Juli | — | — |
| Bodø | 67° 17′ | 31. Mai | 4. Juni – 8. Juli | 12. Juli | — | — |
| Svolvær | 68° 14′ | 25. Mai | 28. Mai – 14. Juli | 18. Juli | 7. Dez. | 5. Jan. |
| Harstad | 68° 48′ | 22. Mai | 25. Mai – 18. Juli | 21. Juli | 2. Dez. | 10. Jan. |
| Bardufoss | 69° 4′ | 20. Mai | 23. Mai – 19. Juli | 22. Juli | 30. Nov. | 12. Jan. |
| Andenes | 69° 19′ | 19. Mai | 22. Mai – 21. Juli | 23. Juli | 29. Nov. | 13. Jan. |
| Tromsø | 69° 39′ | 18. Mai | 20. Mai – 22. Juli | 25. Juli | 27. Nov. | 15. Jan. |
| Bossekopp | 69° 57′ | 16. Mai | 19. Mai – 24. Juli | 26. Juli | 25. Nov. | 17. Jan. |
| Vardø | 70° 22′ | 15. Mai | 17. Mai – 26. Juli | 28. Juli | 23. Nov. | 19. Jan. |
| Hammerfest | 70° 40′ | 13. Mai | 16. Mai – 27. Juli | 29. Juli | 22. Nov. | 20. Jan. |
| Berlevåg | 70° 44′ | 13. Mai | 15. Mai – 28. Juli | 30. Juli | 21. Nov. | 21. Jan. |
| Nordkap | 71° 10′ | 11. Mai | 14. Mai – 29. Juli | 31. Juli | 20. Nov. | 22. Jan. |
| Jan Mayen | 70° 59′ | 12. Mai | 14. Mai – 28. Juli | 30. Juli | 20. Nov. | 21. Jan. |
| Bäreninsel | 74° 30′ | 30. April | 1. Mai – 10. Aug. | 12. Aug. | 7. Nov. | 4. Feb. |
| Hopen | 76° 33′ | 23. April | 25. April – 17. Aug. | 18. Aug. | 31. Okt. | 10. Feb. |
| Svea | 77° 54′ | 19. April | 21. April – 21. Aug. | 23. Aug. | 27. Okt. | 15. Feb. |
| Barentsburg | 78° 4′ | 19. April | 20. April – 21. Aug. | 23. Aug. | 26. Okt. | 15. Feb. |
| Longyearbyen | 78° 13′ | 18. April | 20. April – 22. Aug. | 24. Aug. | 26. Okt. | 16. Feb. |
| Pyramiden | 78° 39′ | 17. April | 19. April – 23. Aug. | 25. Aug. | 25. Okt. | 17. Feb. |
| Ny-Ålesund | 78° 55′ | 16. April | 18. April – 24. Aug. | 25. Aug. | 24. Okt. | 18. Feb. |
| Magdalenefjord | 79° 34′ | 14. April | 16. April – 26. Aug. | 27. Aug. | 22. Okt. | 19. Feb. |
| Rossøya | 80° 50′ | 11. April | 12. April – 29. Aug. | 31. Aug. | 19. Okt. | 23. Feb. |
| Nordpol | 90° 0′ | 18. März | 20. März – 23. Sept. | 24. Sept. | 25. Sept. | 18. März |
Die Anzahl der Tage im Jahr mit potenzieller Mitternachtssonne nimmt zu, je näher man sich den beiden Polen nähert. Obwohl die Mitternachtssonne näherungsweise durch die Polarkreise definiert ist, kann sie in der Praxis bis zu 90 km außerhalb des Polarkreises gesehen werden (siehe unten), und die genauen Breitengrade der am weitesten entfernten Mitternachtssonne hängen von der Topographie ab und variieren leicht von Jahr zu Jahr. ⓘ
Südpol und Nordpol
Auch die Perioden von Polartag und Polarnacht sind in beiden Polarregionen ungleich lang, weil sich die Erde Anfang Januar im Perihel und Anfang Juli im Aphel befindet. Infolgedessen ist der Polartag auf der Nordhalbkugel länger als die Polarnacht (in Utqiagvik, Alaska, dauert der Polartag beispielsweise 84 Tage, während die Polarnacht nur 68 Tage dauert), während auf der Südhalbkugel die Situation umgekehrt ist - die Polarnacht ist länger als der Polartag. ⓘ
Beobachter in Höhen, die deutlich über dem Meeresspiegel liegen, können aufgrund der "Neigung" des Horizonts aus der Höhe längere Zeit die Mitternachtssonne erleben. ⓘ
Himmelsmechanik
Die unterschiedlichen Tages- und Nachtlängen auf allen Breiten unserer Erde finden ihre Ursache in der Achsstellung unserer Erde zur Ekliptik, der Erdumlaufbahnebene. Unsere Erdachse steht zur Ebene ihrer Umlaufbahn nicht senkrecht, sondern weist einen Neigungswinkel von derzeit etwa 23,43 Grad auf. Würde die Erdachse senkrecht zur Erdumlaufbahnebene stehen, dann würde die Sonne ganzjährig an beiden Polen immer genau am Horizont entlang wandern. Tatsächlich passiert dies nur für kurze Zeit zweimal im Jahr: zum astronomischen Herbst- und Frühlingsbeginn. ⓘ
