Planet Erde: Rotation, Jahreszeiten, Lebensbedingungen

Ein Himmelskörper ist ein natürlicher Körper im Weltall, etwa die Sonne oder die Erde. Die Sonne ist ein Stern: Sie erzeugt selbst Licht und gibt Wärme ab. Ein Planet ist dagegen ein großer, annähernd kugelförmiger Himmelskörper, der einen Stern umkreist und nicht selbst wie ein Stern leuchtet. Die Erde ist ein Planet. Wir sehen sie im Sonnenlicht, das sie zurückwirft.

Die Sonne und die Himmelskörper, die zu ihr gehören, bilden unser Sonnensystem. Dazu zählen acht Planeten. Von der Sonne nach außen heißen sie Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Die Erde ist also der dritte Planet von der Sonne aus.

Die Erde bewegt sich auf einer geschlossenen Bahn um die Sonne. Diese Bewegung heißt Erdumlauf. Ein vollständiger Umlauf dauert ein Jahr. Gleichzeitig begleitet der Mond die Erde: Ein Mond ist ein natürlicher Himmelskörper, der einen Planeten umkreist.

Zusätzlich zu ihrem Umlauf dreht sich die Erde um sich selbst. Diese Drehung heißt Erdrotation. Die Erdachse ist die gedachte Linie, um die sich die Erde dreht. Sie trifft die Erdoberfläche an zwei gegenüberliegenden Stellen: im Norden am Nordpol und im Süden am Südpol. Eine Drehung dauert ungefähr 24 Stunden. Die Erde dreht sich von West nach Ost.

Auf der zur Sonne gerichteten Seite ist Tag. Auf der abgewandten Seite ist Nacht. Durch die Drehung gelangen Orte in den beleuchteten Bereich und wieder aus ihm heraus. So entsteht der tägliche Wechsel von Tag und Nacht.

Die Sonnenzeit eines Ortes richtet sich nach dem Stand der Sonne. Sonnenmittag ist der Zeitpunkt, an dem die Sonne dort an diesem Tag am höchsten steht. Vergleichen wir zwei Orte in derselben Gegend, erreicht der weiter östlich gelegene Ort seinen Sonnenmittag früher. Wenn am westlichen Ort Sonnenmittag ist, ist dieser Zeitpunkt am östlichen Ort bereits vorbei.

Unsere Uhren zeigen meist die gesetzliche Uhrzeit. Das ist die Zeit, die ein Staat festlegt. Ein Gebiet mit derselben gesetzlichen Uhrzeit heißt Zeitzone. Ihre Grenzen folgen häufig Staatsgrenzen und bilden keine gleichmäßigen Streifen. Deshalb können Orte mit unterschiedlicher Sonnenzeit dieselbe gesetzliche Uhrzeit haben. Zeitunterschiede zwischen Zeitzonen betragen auch nicht überall ganze Stunden: Es kommen Unterschiede von halben oder Viertelstunden vor. Staatliche Zeitregeln verändern den Sonnenlauf nicht.

Der Äquator ist eine gedachte Linie um die Mitte der Erde. Er teilt sie in die Nordhalbkugel und die Südhalbkugel. Stell dir die Umlaufbahn der Erde auf einer flachen Fläche vor. Die Erdachse ist gegenüber einer Linie geneigt, die senkrecht auf dieser Fläche steht. Während eines Jahres bleibt die Richtung der Erdachse im Raum annähernd gleich. Beim Umlauf ist deshalb abwechselnd die Nordhalbkugel oder die Südhalbkugel stärker zur Sonne geneigt.

Der Sonnenstand beschreibt, wie hoch die Sonne über dem Horizont steht. Der Horizont ist die sichtbare Grenze zwischen Himmel und Erde. Auf der zur Sonne geneigten Halbkugel steht die Sonne mittags höher. Das Sonnenlicht trifft steiler auf den Boden. Dabei verteilt sich die gleiche Lichtmenge auf eine kleinere Fläche und kann den Boden stärker erwärmen. In den Mittelbreiten dauert im Sommer auch der helle Tagesabschnitt länger. Das lässt sich an der täglichen Drehung erklären: Durch die Achsneigung liegt der Weg eines Ortes bei einer vollständigen Drehung im Sommer zu einem größeren Teil im beleuchteten Bereich als im dunklen. Der Ort bleibt deshalb länger im Sonnenlicht als im Dunkeln. Im Winter liegt ein größerer Teil seines Weges im dunklen Bereich. Dann ist der helle Tagesabschnitt kürzer als die Nacht. Der höhere Sonnenstand und die längere Tagesbeleuchtung tragen zu den wärmeren Sommerbedingungen bei. Im Winter steht die Sonne niedriger und der helle Tagesabschnitt ist kürzer. Die Jahreszeiten verlaufen auf beiden Halbkugeln entgegengesetzt. Ihre Ursache ist die geneigte Achse zusammen mit dem Erdumlauf, nicht ein Wechsel zwischen großer und kleiner Sonnenentfernung.

Beleuchtungszonen sind breite Gebiete mit ähnlichen Abläufen des Sonnenstands im Jahr. Die Tropen liegen zwischen den beiden Wendekreisen einschließlich dieser Grenzlinien. Wendekreise sind gedachte Linien nördlich und südlich des Äquators. Sie begrenzen das Gebiet, in dem die Sonne mittags senkrecht über einem Ort stehen kann. Innerhalb dieser Grenzen geschieht das zweimal im Jahr, direkt auf jedem Wendekreis einmal.

Zwischen einem Wendekreis und dem Polarkreis derselben Halbkugel liegen die Mittelbreiten. Dort steht die Sonne nicht senkrecht über einem Ort. Es gibt dort auch keinen Polartag und keine Polarnacht. Die Polarkreise grenzen die Polarzonen zu den Polen hin ab. Dort können Polartag und Polarnacht auftreten. Polartag bedeutet, dass die Sonne mindestens 24 Stunden nicht untergeht. Bei Polarnacht geht sie mindestens 24 Stunden nicht auf. Trotzdem kann es während der Polarnacht zeitweise dämmrig sein. Zu den Polen hin dauern diese Zeiten länger. Beleuchtungszonen beschreiben den Sonnenstand; sie erklären nicht allein das tatsächliche Klima, also die typischen Wetterverhältnisse über viele Jahre.

Alle bekannten Lebewesen benötigen Wasser. Flüssiges Wasser kann viele Stoffe lösen und transportieren, zum Beispiel im Körper eines Menschen. Es ist außerdem ein Lebensraum, etwa für Fische. Wird Wasser erwärmt, kann es als Wasserdampf in die Luft gelangen. Wasserdampf ist Wasser als Gas, also in einer Form, die sich im verfügbaren Raum ausbreitet. Beim Abkühlen können wieder kleine Wassertröpfchen entstehen. Daraus bilden sich Wolken; aus ihnen kann Regen fallen. So bewegt sich Wasser in einem Kreislauf.

Die Atmosphäre ist die Lufthülle der Erde. Luft besteht aus verschiedenen Gasen, vor allem aus Stickstoff und Sauerstoff. Menschen und viele andere Lebewesen brauchen Sauerstoff zur Atmung. Stickstoff ist ein anderes Gas und kann diesen Sauerstoff beim Menschen nicht ersetzen. Es gibt aber auch Lebewesen, die ohne Sauerstoff leben.

Die Lufthülle beeinflusst außerdem die Temperatur. Die von der Sonne erwärmte Erdoberfläche gibt Wärmestrahlung ab. Damit kann sie Energie abgeben, ohne einen anderen Körper zu berühren. Bestimmte Gase und Wolken nehmen einen Teil dieser Strahlung auf. Sie geben Energie sowohl ins Weltall als auch zurück in Richtung Erdoberfläche ab. Dadurch ist es am Boden wärmer, als es ohne diese Wirkung wäre. Diese natürliche Erwärmung heißt natürlicher Treibhauseffekt.

Der Abstand zur Sonne und die Wirkung der Atmosphäre tragen gemeinsam dazu bei, dass es auf der Erde flüssiges Wasser gibt. Der Sonnenabstand allein erklärt die Lebensbedingungen daher nicht. Flüssiges Wasser ist eine wichtige Voraussetzung für bekanntes Leben. Sein Vorhandensein beweist aber noch nicht, dass irgendwo tatsächlich Lebewesen vorkommen. Es zeigt auch nicht, ob Menschen dort atmen könnten: Dafür müssen wir die Zusammensetzung der Luft kennen.