Sonnenuntergang
Der Sonnenuntergang, auch als Sonnenaufgang bekannt, ist das tägliche Verschwinden der Sonne unter dem Horizont aufgrund der Erdrotation. Von allen Teilen der Erde aus gesehen (mit Ausnahme des Nord- und Südpols) geht die Sonne zum Zeitpunkt der Frühlings- und Herbsttagundnachtgleiche genau im Westen unter. Von der nördlichen Hemisphäre aus gesehen, geht die Sonne im Frühling und Sommer der nördlichen Hemisphäre im Nordwesten (oder gar nicht) unter, im Herbst und Winter im Südwesten; auf der südlichen Hemisphäre kehren sich diese Jahreszeiten um. ⓘ
Der Zeitpunkt des Sonnenuntergangs wird in der Astronomie als der Moment definiert, in dem der obere Rand der Sonne unter dem Horizont verschwindet. In der Nähe des Horizonts werden die Sonnenstrahlen durch die atmosphärische Brechung so stark verzerrt, dass die Sonnenscheibe geometrisch gesehen bereits etwa einen Durchmesser unter dem Horizont liegt, wenn ein Sonnenuntergang beobachtet wird. ⓘ
Der Sonnenuntergang unterscheidet sich von der Dämmerung, die in drei Phasen unterteilt wird. Die erste ist die bürgerliche Dämmerung, die beginnt, sobald die Sonne unter dem Horizont verschwunden ist, und dauert an, bis sie auf 6 Grad unter den Horizont gesunken ist. Die zweite Phase ist die nautische Dämmerung, die zwischen 6 und 12 Grad unter dem Horizont liegt. Die dritte Phase ist die astronomische Dämmerung, d. h. der Zeitraum, in dem die Sonne zwischen 12 und 18 Grad unter dem Horizont steht. Die Dämmerung liegt am Ende der astronomischen Dämmerung und ist der dunkelste Moment der Dämmerung kurz vor der Nacht. Die Nacht schließlich tritt ein, wenn die Sonne 18 Grad unter dem Horizont erreicht und den Himmel nicht mehr beleuchtet. ⓘ
An Orten, die weiter nördlich als der Polarkreis und weiter südlich als der Antarktische Kreis liegen, gibt es an mindestens einem Tag im Jahr keinen vollständigen Sonnenuntergang oder Sonnenaufgang, wenn der Polartag oder die Polarnacht 24 Stunden lang ununterbrochen anhält. ⓘ
Als Sonnenuntergang wird das Verschwinden der Sonne unter dem Horizont bezeichnet wie auch der Zeitpunkt ihres Untergangs im täglichen Sonnenlauf sowie die Himmelserscheinung als solche mit all ihren Phänomenen. Auf den Sonnenuntergang folgen die je nach geographischer Breite unterschiedlich langen Phasen der Abenddämmerung. Mit dem Sonnenuntergang endet der lichte Tag. In einigen Kulturen – beispielsweise bei den alten Germanen, im Judentum, Islam und Bahaitum – ist damit das Tagesende markiert, wonach der folgende Tag beginnt. In der heute international üblichen Kalenderregelung dagegen fällt der Beginn eines bürgerlichen Tages auf Mitternacht (00:00 Uhr). ⓘ
Vorkommen
Der Zeitpunkt des Sonnenuntergangs variiert das ganze Jahr über und wird durch die Position des Betrachters auf der Erde bestimmt, die durch Breiten- und Längengrad, Höhe und Zeitzone festgelegt wird. Geringe tägliche und deutliche halbjährliche Veränderungen des Zeitpunkts des Sonnenuntergangs werden durch die axiale Neigung der Erde, die tägliche Rotation der Erde, die Bewegung des Planeten auf seiner jährlichen elliptischen Umlaufbahn um die Sonne und die paarweisen Umdrehungen von Erde und Mond umeinander bestimmt. Im Winter und im Frühling werden die Tage länger und die Sonne geht jeden Tag später unter, bis zum Tag des letzten Sonnenuntergangs, der nach der Sommersonnenwende stattfindet. In der nördlichen Hemisphäre findet der späteste Sonnenuntergang Ende Juni oder Anfang Juli statt, jedoch nicht zur Sommersonnenwende am 21. Juni. Dieses Datum hängt vom Breitengrad des Betrachters ab (in Verbindung mit der langsameren Bewegung der Erde um das Aphel um den 4. Juli). Ebenso findet der früheste Sonnenuntergang nicht zur Wintersonnenwende statt, sondern etwa zwei Wochen früher, ebenfalls abhängig vom Breitengrad des Betrachters. In der nördlichen Hemisphäre findet er Anfang Dezember oder Ende November statt (beeinflusst durch die schnellere Bewegung der Erde in der Nähe ihres Perihels, das um den 3. Januar liegt). ⓘ
Dasselbe Phänomen gibt es auch auf der Südhalbkugel, allerdings mit umgekehrten Daten: Im Winter findet der früheste Sonnenuntergang vor dem 21. Juni statt, im Sommer der späteste nach dem 21. Dezember, wiederum abhängig vom südlichen Breitengrad. Während einiger Wochen um beide Sonnenwenden herum werden sowohl der Sonnenaufgang als auch der Sonnenuntergang jeden Tag etwas später. Selbst am Äquator verschieben sich Sonnenauf- und -untergang im Laufe des Jahres um mehrere Minuten, ebenso wie die Mittagssonne. Diese Effekte werden durch ein Analemma aufgezeichnet. ⓘ
Vernachlässigt man die atmosphärische Brechung und die Größe der Sonne, die nicht gleich Null ist, so liegt der Sonnenuntergang vom März-Äquinoktium bis zum September-Äquinoktium immer im nordwestlichen Quadranten und vom September-Äquinoktium bis zum März-Äquinoktium im südwestlichen Quadranten. Der Sonnenuntergang findet für alle Betrachter auf der Erde an den Tagundnachtgleichen fast genau im Westen statt. Genaue Berechnungen der Azimute des Sonnenuntergangs an anderen Tagen sind kompliziert, aber sie können mit Hilfe des Analemmas mit angemessener Genauigkeit geschätzt werden. ⓘ
Da Sonnenaufgang und Sonnenuntergang vom vorderen bzw. hinteren Rand der Sonne und nicht vom Zentrum aus berechnet werden, ist die Dauer eines Tages etwas länger als die der Nacht (um etwa 10 Minuten, von den gemäßigten Breiten aus gesehen). Da das Licht der Sonne beim Durchgang durch die Erdatmosphäre gebrochen wird, ist die Sonne auch dann noch sichtbar, wenn sie geometrisch unter dem Horizont steht. Die Brechung wirkt sich auch auf die scheinbare Form der Sonne aus, wenn sie sich sehr nahe am Horizont befindet. Sie lässt die Dinge am Himmel höher erscheinen, als sie tatsächlich sind. Das Licht vom unteren Rand der Sonnenscheibe wird stärker gebrochen als das Licht vom oberen Rand, da die Brechung mit abnehmendem Höhenwinkel zunimmt. Dadurch wird die scheinbare Position des unteren Randes stärker angehoben als die des oberen, wodurch sich die scheinbare Höhe der Sonnenscheibe verringert. Ihre Breite bleibt unverändert, so dass die Scheibe breiter erscheint als sie hoch ist. (In Wirklichkeit ist die Sonne fast genau kugelförmig.) Die Sonne erscheint auch am Horizont größer, eine optische Täuschung, ähnlich der Mondtäuschung. ⓘ
An Orten nördlich des Polarkreises und südlich des Antarktischen Kreises gibt es mindestens an einem Tag im Jahr keinen Sonnenuntergang und keinen Sonnenaufgang, wenn der Polartag oder die Polarnacht 24 Stunden lang andauert. ⓘ
Lage am Horizont
Ungefähre Positionen des Sonnenuntergangs am Horizont, wie oben beschrieben, finden sich in den Literaturhinweisen. ⓘ
Die Abbildung auf der rechten Seite wurde mit Hilfe der Sonnengeometrie-Routine in Ref. wie folgt berechnet: 1.) Berechnen Sie für einen bestimmten Breitengrad und ein bestimmtes Datum die Deklination der Sonne unter Verwendung von 2.) Berechnung des Sonnenuntergangswinkels mit Hilfe der Sonnenuntergangsgleichung; 3.) Berechnung der Sonnenuntergangszeit, die sich aus der Mittagszeit plus dem Sonnenuntergangsstundenwinkel in Grad geteilt durch 15 ergibt; 4.) Verwenden Sie die Sonnenuntergangszeit als Eingabe für die Sonnengeometrie-Routine, um den Sonnenazimutwinkel bei Sonnenuntergang zu erhalten. ⓘ
Hemisphärische Symmetrie
Ein interessantes Merkmal in der Abbildung rechts ist die offensichtliche hemisphärische Symmetrie in den Regionen, in denen der tägliche Sonnenaufgang und Sonnenuntergang tatsächlich stattfindet. Diese Symmetrie wird deutlich, wenn die hemisphärische Beziehung in der Sonnenaufgangsgleichung auf die x- und y-Komponenten des Sonnenvektors aus Ref. ⓘ
Farben
Auf dem Weg eines weißen Sonnenstrahls durch die Atmosphäre zu einem Beobachter werden einige der Farben durch Luftmoleküle und Schwebeteilchen aus dem Strahl gestreut, wodurch sich die endgültige Farbe des Strahls, den der Betrachter sieht, verändert. Da die kürzerwelligen Komponenten, wie Blau und Grün, stärker gestreut werden, werden diese Farben bevorzugt aus dem Strahl entfernt. Bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang, wenn der Weg durch die Atmosphäre länger ist, werden die blauen und grünen Anteile fast vollständig entfernt, so dass die längerwelligen orangen und roten Farbtöne übrig bleiben, die wir zu diesen Zeiten sehen. Das verbleibende gerötete Sonnenlicht kann dann an Wolkentröpfchen und anderen relativ großen Partikeln gestreut werden und den Horizont rot und orange aufleuchten lassen. Die Beseitigung der kürzeren Wellenlängen des Lichts ist auf die Rayleigh-Streuung an Luftmolekülen und Partikeln zurückzuführen, die viel kleiner sind als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts (weniger als 50 nm im Durchmesser). Die Streuung an Wolkentröpfchen und anderen Partikeln mit Durchmessern, die mit den Wellenlängen des Sonnenlichts vergleichbar oder größer sind (> 600 nm), ist auf die Mie-Streuung zurückzuführen und ist nicht stark wellenlängenabhängig. Die Mie-Streuung ist verantwortlich für das von Wolken gestreute Licht und auch für den weißen Lichthof um die Sonne am Tage (Vorwärtsstreuung von weißem Licht). ⓘ
Die Farben des Sonnenuntergangs sind in der Regel brillanter als die des Sonnenaufgangs, weil die Abendluft mehr Partikel enthält als die Morgenluft. Manchmal ist kurz vor Sonnenaufgang oder nach Sonnenuntergang ein grüner Blitz zu sehen. ⓘ
Die Asche von Vulkanausbrüchen, die in der Troposphäre eingeschlossen ist, neigt dazu, die Farben des Sonnenuntergangs und des Sonnenaufgangs zu dämpfen, während vulkanischer Auswurf, der stattdessen in die Stratosphäre aufsteigt (als dünne Wolken aus winzigen Schwefelsäuretröpfchen), wunderschöne Farben nach Sonnenuntergang, das so genannte Nachleuchten, und vor Sonnenaufgang hervorbringen kann. Eine Reihe von Vulkanausbrüchen, darunter die des Pinatubo im Jahr 1991 und des Krakatoa im Jahr 1883, haben ausreichend hohe, schwefelsäurehaltige Stratuswolken erzeugt, die weltweit ein bemerkenswertes Nachleuchten (und Vorglühen) des Sonnenuntergangs bewirken. Die hoch gelegenen Wolken reflektieren das stark gerötete Sonnenlicht, das nach Sonnenuntergang noch auf die Stratosphäre trifft, auf die Erdoberfläche. ⓘ
Einige der vielfältigsten Farben bei Sonnenuntergang sind am gegenüberliegenden oder östlichen Himmel zu finden, nachdem die Sonne in der Dämmerung untergegangen ist. Je nach den Wetterbedingungen und der Art der vorhandenen Wolken haben diese Farben ein breites Spektrum und können ungewöhnliche Ergebnisse hervorbringen. ⓘ
Bei äußerst klaren Sichtbedingungen kann ein grüner Schein oder sogar ein Grüner Blitz zu beobachten sein, der bei bestimmten Temperaturschichtungen durch einen sehr geringfügigen Prismeneffekt der Atmosphäre verursacht wird: Die gelbrote Sonnenscheibe verschwindet unter den Horizont, wodurch am oberen Rand der (fast) verschwundenen Sonne kurz ein grün(blau)er Saum aufzublitzen scheint. ⓘ
Namen der Himmelsrichtungen
In einigen Sprachen tragen die Himmelsrichtungen Namen, die sich etymologisch von den Wörtern für Sonnenaufgang und Sonnenuntergang ableiten. Die englischen Wörter "orient" und "occident", die "Osten" bzw. "Westen" bedeuten, stammen von den lateinischen Wörtern für "Sonnenaufgang" und "Sonnenuntergang" ab. Das Wort "levant", verwandt z. B. mit dem französischen "(se) lever", das "heben" oder "aufsteigen" bedeutet (und auch mit dem englischen "elevate"), wird ebenfalls zur Beschreibung des Ostens verwendet. Im Polnischen leitet sich das Wort für Osten, wschód (vskhud), von den Morphemen "ws", was "aufwärts" bedeutet, und "chód", was "sich bewegen" bedeutet (vom Verb chodzić, was "gehen, sich bewegen" bedeutet), ab, da die Sonne hinter dem Horizont auftaucht. Das polnische Wort für Westen, zachód (zakhud), ist ähnlich, aber mit dem Wort "za" am Anfang, was "hinter" bedeutet, aufgrund des Vorgangs, dass die Sonne hinter dem Horizont verschwindet. Im Russischen leitet sich das Wort für Westen, запад (zapad), von den Wörtern за - hinter" - und пад - fallen" (vom Verb падать - padat') ab, was auf das Zurückfallen der Sonne hinter den Horizont zurückzuführen ist. Im Hebräischen ist das Wort für Osten "מזרח", das sich von dem Wort für Aufgang ableitet, und das Wort für Westen ist "מערב", das sich von dem Wort für Untergang ableitet. ⓘ
Historische Betrachtung
Der Astronom Nikolaus Kopernikus aus dem 16. Jahrhundert war der erste, der der Welt ein detailliertes und schließlich weithin akzeptiertes mathematisches Modell vorstellte, das die Annahme untermauerte, dass sich die Erde bewegt und die Sonne in Wirklichkeit stillsteht, obwohl aus unserer Sicht der Eindruck einer sich bewegenden Sonne besteht. ⓘ
Planeten
Sonnenuntergänge auf anderen Planeten sehen aufgrund der unterschiedlichen Entfernung des Planeten von der Sonne und der nicht vorhandenen oder unterschiedlichen Zusammensetzung der Atmosphäre anders aus. ⓘ
Mars
Auf dem Mars erscheint die untergehende Sonne etwa zwei Drittel so groß wie auf der Erde, was auf die größere Entfernung zwischen Mars und Sonne zurückzuführen ist. Die Farben sind typischerweise Blautöne, aber einige Sonnenuntergänge auf dem Mars dauern deutlich länger und erscheinen viel röter als auf der Erde. Die Farben des Sonnenuntergangs auf dem Mars unterscheiden sich von denen auf der Erde. Der Mars hat eine dünne Atmosphäre ohne Sauerstoff und Stickstoff, so dass die Lichtstreuung nicht von der Rayleigh-Streuung dominiert wird. Stattdessen ist die Luft voller rotem Staub, der durch starke Winde in die Atmosphäre geblasen wird, so dass die Farbe des Himmels hauptsächlich durch Mie-Streuung bestimmt wird, was zu mehr blauen Farbtönen als bei einem Sonnenuntergang auf der Erde führt. In einer Studie wurde auch berichtet, dass der hoch in der Atmosphäre befindliche Marsstaub das Sonnenlicht bis zu zwei Stunden nach Sonnenuntergang reflektieren kann und so ein diffuses Leuchten auf die Marsoberfläche zaubert. ⓘ
Galerie
Klare Halbschattenansicht eines Sonnenuntergangs in Hikkaduwa, Sri Lanka
Sonnenuntergang in der Republik Karelien, Russland
Sonnenuntergang in Brela, Kroatien
