Perihel: Der Sonne am Nächsten

Bei unserer Wanderung um die Sonne kommen wir dem Stern im Zentrum unseres Sonnensystems am 4. Januar 2022 am nächsten. Um 7.52 Uhr (MEZ) wird sich die Erde im alljährlichen Perihel befinden, dem sonnennächsten Punkt. Die Erde bewegt sich in einer durchschnittlichen Entfernung von 149,6 Millionen Kilometern um die Sonne. Dies entspricht einer Astronomischen Einheit (AE), einer der gängigen Maßeinheiten, um Entfernungen in unserem Sonnensystem anzugeben. 

Da ihre Umlaufbahn nicht kreisrund, sondern elliptisch ist, kann der Abstand zwischen den beiden Himmelskörpern um etwa fünf Millionen Kilometer variieren. Am 4. Januar beträgt der Abstand zwischen der Erde und der Sonne 147.105.052 Kilometer, gerundet also 147,1 Millionen Kilometer. Gemessen wird dabei zwischen den Mittelpunkten beider Himmelskörper. 

Im Aphel, dem sonnenfernsten Punkt, stehen wir am 4. Juli. Dann hat sich die Erde 152,1 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt. Der genaue Abstand variiert von Jahr zu Jahr um mehrere Tausend bis Zehntausend Kilometer, ebenso wie der Tag, an dem sich beide Objekte am nächsten oder fernsten stehen. Zwischen 2022 und 2025 ereignet sich das Aphel zwischen dem 3. Juli und 6. Juli. Im Perihel steht die Erde dagegen überwiegend am 4. Januar – außer 2024, denn dann ist es am 3. Januar so weit. Letztes Jahr stand unser Planet am 2. Januar 2021 im Perihel.

Sobald sich die Erde im Perihel befindet, nimmt ihre Geschwindigkeit, mit der sie sich um die Sonne bewegt, zu. Ihre durchschnittliche Wandergeschwindigkeit beträgt 29,7859 Kilometern pro Sekunde, was umgerechnet 107.229,24 Kilometern pro Stunde entspricht. Eine unglaubliche Geschwindigkeit, die mit menschgemachten Objekten noch nicht erreichbar ist. Eines der schnellsten künstlichen Objekte schafft nach offiziellen Angaben 30.000 Kilometer pro Stunde, die russische Hyper-Schallrakete "Avantgarde".

Im Perihel bewegt sich die Erde aber mit 30,29 Kilometer pro Sekunde (oder 109.044 Kilometern pro Stunde) um die Sonne. Während des Aphels sind es 29,29 Kilometer pro Sekunde, was 105.444 Kilometern pro Stunde entspricht. Der Geschwindigkeitsunterschied ist mit dem dritten Keplerschen Gesetz zu erklären. Es besagt, dass die Bahngeschwindigkeit von Planeten abnimmt, wenn der Abstand zur Sonne größer wird.

Außerdem ist es bei uns Sommer, wenn die Sonne weiter von der Erde entfernt ist. Moment! Das klingt doch unlogisch. Momentan sind wir der Sonne so nah wie zu keiner anderen Zeit im Jahr - und dennoch haben wir Winter? Genau, aber nur auf der Nordhalbkugel der Erde. Denn die Erde umkreist unseren Stern nicht kerzengerade, sondern mit einer geneigten Erdachse. Sie ist um 23,4 Grad zur Umlaufbahn geneigt.

Wenn bei uns auf der oberen Erdhalbkugel Winter ist, ist die Erdachse nach außen geneigt. Alles was nördlich des Äquators liegt, blickt gen Weltraum und nicht mehr zur Sonne hin. Der Südpol ist dann der Sonne zugeneigt und auf der Südhalbkugel herrscht Sommer. Jetzt könnte man meinen, dass es insgesamt auf der Erde aber wärmer sein muss, wenn sich die Erde im Perihel befindet. Immerhin steht sie der Sonne viel näher. 

Jedoch ist der südliche Erdteil mit mehr Meeresflächen bedeckt als der Norden. Über den Wassermassen erhitzt sich die Luft weniger schnell als über den Landmassen. Wenn auf der Südhalbkugel Sommer herrscht und die Erde der Sonne am nächsten steht, wird es deswegen nicht wärmer auf der Erde, als es im Sommer auf der Nordhalbkugel ist. Dann, wenn sich die Erde im Aphel befindet, ist der Norden zwar der Sonne zugeneigt, jedoch befindet sich der blaue Planet dann bis zu fünf Millionen Kilometer weiter von der Sonne entfernt. Und wegen der Erdneigung und der elliptischen Umlaufbahn herrschen auf beiden Halbkugeln entgegengesetzte Jahreszeiten.

Das erklärt aber noch nicht, warum die Erdachse geneigt ist. Die Distanz der Sonne hat somit alleine kaum einen Einfluss auf Klima oder Jahreszeiten. Für die Neigung der Erde ist unser Mond verantwortlich, beziehungsweise seine Gravitationskräfte. Die zerren an uns und halten uns in einem stabilen Winkel von 23,4 Grad. Das ist alles andere als selbstverständlich. Es gibt nämlich noch viel größere Gravitationskräfte in unserem Sonnensystem, die auf uns wirken und uns wie einen Kreisel hin und her bewegen würden, wenn es den Mond nicht gäbe. 

Nahaufnahme des Planeten Erde mit Sonnenaufgang im Weltraum, Lichter der Stadt und Mond. Blick auf Europa und Asien. Bildrechte: imago images/StockTrek Images

Da wären zum einen die starken Anziehungskräfte der Sonne, die die Erdachse immer nach innen zerren würden – egal, ob wir uns im Perihel oder Aphel befinden. Dann gibt es aber noch die großen Gasriesen wie Saturn und Jupiter, die beide ebenfalls sehr starke Gravitationskräfte besitzen. Diese zerren an der Erde und würden die Erdachse je nach Umlaufbahn der Gasriesen andauernd verschieben. 

Im Vergleich zu anderen Planeten ist der Mond – in Bezug zu seinem Mutterkörper – der größte Trabant im Sonnensystem. Dementsprechend sind seine Anziehungskräfte auch stärker als die von anderen Monden, beispielsweise von Phobos und Deimos, den Marsmonden. Die Achse des Mars hat sich über die Jahrmillionen und -milliarden häufiger stark geändert. Dagegen bleibt die Erdachse relativ konstant. Ohne den Erdtrabanten würde es keine unterschiedlichen Jahreszeiten geben und ohne ihn würden keine klimafreundlichen Bedingungen herrschen – das beste Gegenstück dazu ist die Venus, die keinen Mond hat und auf der es brodelnd heiß ist. Ohne den Mond würde die Erdachse verrückt spielen. Leben hätte vermutlich nie entstehen können.

Es gibt noch einen weiteren verblüffenden Zufall. Das Perihel und Aphel liegen sehr nah bei den beiden Sonnenwenden. Der astronomische Winterbeginn wird am 21. Dezember zur Wintersonnenwende erreicht, der astronomische Sommer fängt zur Sommersonnenwende am 21. Juni an. Die zeitliche Nähe zu den Sonnenwenden ist zufällig und verändert sich in einem Rhythmus von circa 100.000 Jahren. Wir werden das aber nicht mehr erleben.