Sonnenaufgang
Als Sonnenaufgang bezeichnet man sowohl das Überschreiten des Horizonts (Aufgang) durch die Sonne als auch den Zeitpunkt dieses Ereignisses im täglichen Sonnenlauf sowie die Himmelserscheinung insgesamt mit all ihren (auch meteorologischen) Phänomenen.
Begriff
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Sonnenaufgang folgt auf die Morgendämmerung, sein Gegenteil ist der Sonnenuntergang. Umgangssprachlich, und zum Beispiel in der Fotografie, wird der Sonnenaufgang von einer Blauen Stunde (vor Sonnenaufgang) und einer Goldenen Stunde (nach Sonnenaufgang) umrahmt.
Ursache des Phänomens ist die Erdrotation, die den Ort des Betrachters über die Tag-Nacht-Grenze bewegt. Im Sinne des Überschreitens der kompletten Sonnenscheibe dauert er in den Tropen zwei Minuten, in Mitteleuropa je nach Jahreszeit drei bis vier, in Polarregionen mehrere bis viele Minuten und an den Polen mehr als einen Tag.
Das Wort Sonnenaufgang bezieht sich auf den menschlichen Betrachter und damit auf das geozentrische Weltbild. Tatsächlich geht nicht die Sonne auf, sondern der Standort des irdischen Beobachters dreht sich als Folge der Erdrotation der Sonne entgegen.
Vom Morgengrauen bis zum Sonnenaufgang ist anhand des zeitlich versetzten Gesangs der Singvögel eine ungefähre Zeitbestimmung möglich (siehe Vogeluhr).
Astronomische Phänomenologie
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Aufgang ist neben Sonnenuntergang, Meridiandurchgang und Kulmination einer der wichtigsten Aspekte der astronomischen Phänomenologie, weshalb alle astronomischen Kalender und Jahrbücher entsprechende Daten für Sonne und Mond enthalten. Die Berechnung solcher Zeitpunkte ist im Artikel Sichtbarkeit (Astronomie) beschrieben. Die Zeiten von Sonnenaufgang und Sonnenuntergang werden in Deutschland meist auf den zentralen Ort Kassel bezogen sowie in Österreich auf den 15. Längengrad. Die lokalen Zeitpunkte weichen entsprechend der wahren Ortszeit davon ab. Beispielsweise geht in Cottbus die Sonne etwa 35 Minuten früher auf als in Aachen.
Wegen der Zeitgleichung fällt der früheste Sonnenaufgang nicht mit der Sommersonnenwende zusammen, sondern tritt bereits um den 17. Juni ein. Analog ist der späteste Sonnenaufgang nicht zur Wintersonnenwende (heutzutage meistens am 21. Dezember), sondern in Norddeutschland um den 29. Dezember, in der Schweiz um den 3. Januar. Der Unterschied zur Aufgangszeit am Tag der Sonnenwende beträgt nur etwa zwei Minuten.
Der Zeitpunkt des Aufgangs der Sonne ist definiert als der Moment, in dem die Oberkante der Sonnenscheibe den geozentrischen oder wahren Horizont überschreitet;[1] wird er von der Oberkante unterschritten, ist Sonnenuntergang.
Ab etwa ± 65° Breite (Polarnähe) und wegen der durch die astronomische Refraktion verursachten Krümmung der Lichtstrahlen in der Erdatmosphäre kann zum Zeitpunkt der Wintersonnenwende nur noch die halbe Sonnenscheibe den wahren Horizont überschreiten. Ab etwa ± 67,41° erreicht dann auch die Oberkante der Sonnenscheibe nicht mehr den wahren Horizont (siehe auch Polarnacht).
Die scheinbare Sonnengröße variiert zwischen 31′ 28″ zu Anfang Juli und 32′ 32″ zu Anfang Januar, damit ergibt sich eine Abweichung von ungefähr ± 1,7 % im Jahresverlauf. Der mittlere scheinbare Durchmesser der Sonne beträgt 31′ 59,3″. Aufgrund der Krümmung der Lichtstrahlen in der Erdatmosphäre erscheint die Sonnenscheibe um etwa 0,6° gehoben.
Allgemeine Vorausberechnungen können keine realen Horizontverläufe bestimmter Standorte berücksichtigen und beziehen sich auf einen idealen mathematischen Horizont, der sich überall auf der Höhe 0° befindet. Zur Berechnung solcher Zeitpunkte siehe Aufgang (Astronomie).
Azimut der Sonne bei Sonnenaufgang
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Das Azimut der aufgehenden Sonne hängt von der geographischen Breite des Beobachters und der momentanen Deklination der Sonne, also von der Jahreszeit ab.
Das Azimut der aufgehenden Sonne kann als Funktion der geographischen Breite des Beobachters und der Deklination der Sonne mit Hilfe der sphärischen Trigonometrie berechnet werden. Am 21. Juni (Sommeranfang auf der N-Halbkugel) steht die Sonne auf dem nördlichen Wendekreis und hat eine Deklination von 23,4° Nord. Am 23. September und am 21. März steht die Sonne auf dem Himmelsäquator und hat eine Deklination von 0°. Am 21. Dezember (Winteranfang für die N-Halbkugel) hat die Sonne eine Deklination von 23,4°S.[2] Das Azimut der aufgehenden Sonne ist:
![{\displaystyle \alpha _{\text{SR}}=\arccos \left[{\frac {\sin(\delta )}{\cos(\varphi )}}\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b8ff4a354334b9ec5bd9852ed0c8a4629faec20b)
Die Berechnung des Azimutes des Sonnenaufganges zeigt unter anderem auch, dass bei Winteranfang auf z. B. 80° nördlicher Breite die Sonne nicht aufgeht. Für diese Breite und die gegebene Deklination von −23,4° hat das Azimut keinen reellen Wert.
Die Steilheit (Winkel ), mit der die Sonne bei Sonnenaufgang über den Horizont steigt, kann für die verschiedenen Breiten und die gegebene Deklination wie folgt berechnet werden:
![{\displaystyle \beta =\arctan \left[\cot(\varphi ){\sqrt {1-\sin ^{2}(\delta )\sec ^{2}(\varphi )}}\right]=\arctan \left[{\frac {\sin(\alpha _{\text{SR}})}{\tan(\varphi )}}\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/95e5e87df02c4ea4f0f1d076a54a26066ead66e6)
Die Grafik rechts zeigt, dass bei Sommerbeginn auf der nördlichen Hemisphäre (21. Juni) für einen Beobachter auf 60° nördlicher Breite die Sonne mit einem Azimut von 37° aufgeht und unter einem relativ flachen Winkel von 19° rechtsläufig über den Horizont steigt. Für einen Beobachter auf 20° Nord steigt die Sonne bei einem Azimut von 65° viel steiler, nämlich mit einem Winkel von 68°, über den Horizont. Für diesen Beobachter läuft die im Nordosten aufgehende Sonne erst in Richtung Osten und am späteren Vormittag plötzlich gegen Norden. Für Beobachter am Äquator steigt die Sonne bei Sonnenaufgang das ganze Jahr senkrecht auf. Bei Frühlings- und Herbstbeginn steigt die Sonne an jedem Ort der Erde mit einem Winkel