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Stehende Steine in Avebury in Wiltshire, England, bei Sonnenaufgang am Frühlingsäquinoktium 2011 (Bildnachweis: James Osmond/Getty Images)

Heute Abend findet ein Wechsel der Jahreszeiten statt: Die Frühlings-Tagundnachtgleiche, die den offiziellen Beginn des Frühlings markiert. In der Tat wird es ein ziemlich verheißungsvolles Ereignis sein. Die Tagundnachtgleiche hat landesweit frühestens in 128 Jahren stattgefunden. Doch dazu gleich mehr.

Zur Tagundnachtgleiche hat die Erde den Punkt auf ihrer Umlaufbahn erreicht, an dem ihre Achse im rechten Winkel zu einer Linie mit der Sonne steht. Die Sonne befindet sich dann direkt über einem bestimmten Punkt auf dem Äquator der Erde, der sich nach Norden bewegt. Am Himmel ist dies der Punkt, an dem sich die Ekliptik und der Himmelsäquator kreuzen.

Außerdem scheint die Sonne genau im Osten aufzugehen und genau im Westen unterzugehen. Man sagt, dass Tageslicht und Dunkelheit im richtigen Verhältnis zueinander stehen und dass die Sonnenstrahlen die Pole überspannen. Die Hälfte des Tages steht die Sonne über dem Horizont und die andere Hälfte unter dem Horizont – aber diese Aussage vernachlässigt die Wirkung der Erdatmosphäre, die die Sonnenstrahlen um die Erdkrümmung herum biegt (Brechung genannt), wenn die Sonne nahe am Horizont steht. Aufgrund dieser Biegung der Sonnenstrahlen wird die Sonnenscheibe jedoch immer etwas höher über dem Horizont gesehen, als sie tatsächlich ist.

Wenn die Sonne scheinbar am Horizont steht, handelt es sich um eine optische Täuschung; die Sonne steht in diesem Moment tatsächlich unter dem Horizont. So bekommen wir zu Beginn des Tages einige Minuten mehr Tageslicht und am Ende des Tages noch einige Minuten mehr.

Die vermeintliche Gleichheit von Tag und Nacht gibt uns den lateinischen Namen „Äquinoktium“, was eigentlich „gleiche Nacht“ bedeutet. Aber in Wirklichkeit ist der Tag dank unserer Atmosphäre zur Tagundnachtgleiche länger als die Nacht. Auf dem Breitengrad von New York zum Beispiel sind Tag und Nacht ein paar Tage vor der Tagundnachtgleiche, am St. Patrick’s Day, dem 17. März, ungefähr gleich lang.

Sonne über dem Meer bei Neuguinea

Astronomen können den Zeitpunkt des Frühlingsäquinoktiums bis auf die Sekunde genau berechnen. In diesem Jahr wird er am Dienstag, den 19. März um 11:06:20 Uhr EDT stattfinden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Sonne direkt über dem äquatorialen Pazifik erscheinen, nordöstlich von West-Papua, Neuguinea, und etwa 63 Meilen (101 km) südlich des Mapia-Atolls, historisch bekannt als die Freewill Islands oder San David. In den darauffolgenden Tagen wandern die direkten Sonnenstrahlen weiter nach Norden und die Tageslichtlänge auf der Nordhalbkugel wird entsprechend länger.

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Am Dienstag, den 19. März um 23:06 Uhr EDT oder 20:06 Uhr PDT (und um 03:06 Uhr GMT am Mittwoch) wird die Sonne den Himmelsäquator auf ihrem Weg nach Norden überqueren und damit die Frühlings-Tagundnachtgleiche in der nördlichen Hemisphäre und den Beginn des nördlichen Frühlings markieren. (Bildnachweis: Chris Vaughan/Starry Night)

Warum so früh?

Wie bereits erwähnt, ist dies der früheste Zeitpunkt, an dem das Frühlingsäquinoktium in den zusammenhängenden Vereinigten Staaten seit 128 Jahren stattfindet. Hierfür gibt es zwei besondere Gründe:

1) Der vierjährliche Eingriff des Schaltjahres verursacht oft eine leichte Abweichung des Datums.

2) Sommerzeit (DST)

Wenn ein Schaltjahr uns einen Tag zurückwirft

Erstens ist die Tatsache, dass 2024 ein Schaltjahr ist, nicht der Grund für die frühe Ankunft der diesjährigen Tagundnachtgleiche. Vielmehr ist es das Schaltjahr, das wir im Jahr 2000 beobachtet haben.

Schauen wir uns die Daten und Zeiten der Tagundnachtgleichen vor dem Jahr 2000 an. Beachten Sie, dass die Tagundnachtgleiche jedes Jahr etwa 6 Stunden (oder einen Vierteltag) später im Kalender eintritt:

• 1996 März 20 3:03 a.m. EST
• 1997 März 20 8:54 a.m. EST
• 1998 März 20 2:54 p.m. EST
• 1999 März 20 8:46 p.m. EST
• 2000 March 20 2:35 a.m. EST*

46 v. Chr. wusste der beratende Astronom von Julius Cäsar, Sosigenes, aus ägyptischer Erfahrung, dass das Sonnenjahr etwa 365,25 Tage lang war. Um diesen verbleibenden Vierteltag auszugleichen, wurde dem Kalender alle vier Jahre ein zusätzlicher Tag – ein Schalttag – hinzugefügt. Leider war der neue julianische Kalender 11 Minuten und 14 Sekunden länger als das tatsächliche Sonnenjahr. Bis zum Jahr 1582 war der Kalender – dank der Überkompensation durch zu viele Schaltjahre – um insgesamt 10 Tage vom Sonnenjahr abgewichen.

Damals schritt Papst Gregor XIII. ein und erstellte auf Anraten seines eigenen Astronomen Christopher Clavius (1538-1612) unseren heutigen „gregorianischen“ Kalender. Zunächst wurden nach dem 4. Oktober 1582 zehn Tage gestrichen, so dass der nächste Tag nun der 15. Oktober ist, um die Dinge aufzuholen. Als nächstes wurden die Jahrhundertjahre, die im alten julianischen Kalender Schaltjahre gewesen wären, gestrichen, um sie besser an die Länge des Sonnenjahres anzupassen. Die Ausnahmen waren die Jahrhundertjahre, die gleichmäßig durch 400 teilbar waren. Aus diesem Grund waren 1700, 1800 und 1900 keine Schaltjahre.

Aber 2000 war ein Jahrhundertjahr, gerade durch 400 teilbar, also wurde es als Schaltjahr beobachtet. Hätten wir im Jahr 2000 das Schaltjahr ausgelassen (wie es im Jahr 1900 der Fall war), dann hätte die Tagundnachtgleiche am 21. März um 2:35 Uhr nachts begonnen.

Das ist der Grund, warum wir ein Sternchen (*) neben dieses Datum gesetzt haben.

Da der Februar im Jahr 2000 einen Tag länger war, verschob sich das Datum der Tagundnachtgleiche um einen Tag auf den 20. März.

Daylight time verzögert Tagundnachtgleiche am 19. März im Osten

Und da der zu 365 hinzugefügte Überschuss nicht genau ein Viertel eines Tages (.2500), sondern etwas weniger als ein Viertel (.2422) beträgt, tritt die Tagundnachtgleiche (im Durchschnitt) alle vier Jahre etwa 47 Minuten früher ein:

• 2000 März 20 2:35 a.m. EST
• 2004 März 20 1:48 a.m. EST
• 2008 March 20 1:48 a.m. EDT*
• 2012 March 20 1:14 a.m. EDT
• 2016 März 20 12:30 a.m. EDT
• 2020 März 19 11:49 p.m. EDT
• 2024 März 19 11:06 p.m. EDT

Das Sternchen zeigt an, dass wir jetzt Anfang März die Sommerzeit einhalten … eine Praxis, die 2007 begann. Im Jahr 2000 beobachteten nur die Bewohner der pazifischen Zeitzone die Tagundnachtgleiche am 19. März. In den Jahren 2004, 2008 und 2012 erlebten die Menschen in der pazifischen Zeitzone und in der Bergzeitzone den Frühlingsanfang am 19. März.

Im Jahr 2016 feierten die Menschen in der zentralen Zeitzone am 19. März die Ankunft des Frühlings. Hätten wir noch das alte System (als die Sommerzeit erst Anfang April begann), wären wir 2016 in der Standardzeit gewesen, und auch die Menschen im Osten hätten die Tagundnachtgleiche am 19. März (um 23:30 Uhr) gefeiert … aber die Sommerzeit hat das um weitere vier Jahre verschoben. Im Jahr 2020 schließlich war der Frühling von Küste zu Küste am 19. März da, und so wird es auch im Jahr 2024 sein.

Und nur so zur Erinnerung: Im Jahr 1896 fand der Frühlingspunkt am 19. März um 21:29 Uhr EST statt.

Astronomischer vs. meteorologischer Frühling

Wirklich gibt es zwei Quellen: Astronomischer Frühling und meteorologischer Frühling: Der astronomische Frühling wird am Frühlingspunkt gemessen, aber das ist nur eine vom Menschen gesetzte Markierung im großen Fluss der Zeit, ein siderischer Meilenstein. Er ist so genau wie eine tickende Uhr, gibt aber nur ungefähr die Jahreszeiten an. Angeblich hat der meteorologische Frühling bereits am 1. März begonnen und dauert bis Ende Mai. In Wahrheit aber ignoriert der meteorologische Frühling die Uhr und den Kalender, macht seine eigenen Regeln und schafft ein Fest des Gesangs und der Blüte, alles in seiner eigenen Zeit.

Die Krokusse, die frühen Rotkehlchen und andere frühlingshafte Phänomene kümmern sich nicht um die haarspalterischen Details, die die astronomische Ankunft des Frühlingsäquinoktiums kennzeichnen. Sie alle haben ihre eigene Art zu wissen, wann der Frühling wirklich beginnt.

Joe Rao ist Dozent und Gastdozent am Hayden Planetarium in New York. Er schreibt über Astronomie für die Zeitschrift Natural History, den Farmers‘ Almanac und andere Publikationen.