Wie entstehen Polartag und Polarnacht?
Polartag und Polarnacht entstehen durch die Neigung der Erdachse um etwa 23,4°. Im Juni neigt sich die Arktis zur Sonne und bleibt auf der Tagseite, während sich die Erde dreht. Im Dezember bleibt sie auf der Nachtseite. Je weiter nördlich, desto länger dauert der Polartag: am Polarkreis etwa einen Monat, am Pol ein halbes Jahr.
In dieser Tour stehst du um Mitternacht in Tromsø, bewegst die Erde durchs Jahr und reist zum Nordpol, um zu sehen, wie der halbjährige Tag wirklich endet.
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3D-Tour hier startenPolartag, Polarnacht, Mitternachtssonne: Was die Begriffe bedeuten
Polartag heißt: Die Sonne bleibt mindestens einen ganzen Tag über dem Horizont, auch um Mitternacht. Diese Sonne um Mitternacht nennt man Mitternachtssonne. Die Polarnacht ist das Gegenteil: Die Sonne bleibt mindestens 24 Stunden unter dem Horizont und geht gar nicht auf.
Beides gibt es nur in der Nähe der Pole, ungefähr jenseits des nördlichen und südlichen Polarkreises bei 66,6°. Und beides gehört zusammen: Wo im Sommer Polartag ist, sind im Winter, ein halbes Jahr später, die Tage sehr kurz oder es ist Polarnacht.
Schritt für Schritt
Sonne um Mitternacht
Tromsø in Nordnorwegen liegt bei 69,7° nördlicher Breite. Am 21. Juni um Mitternacht (Ortszeit nach der Sonne) geht die Sonne dort nicht unter. Sie steht etwa 3° über dem Horizont im Norden, zieht flach an ihm entlang und steigt zum Morgen hin wieder. Mittags steht sie 44° hoch im Süden.
Ihr ganzer Bogen über den Himmel bleibt an diesem Tag über dem Boden. Der Tag dauert also 24 Stunden, und zwar etwa vom 18. Mai bis 25. Juli, rund zehn Wochen lang.
Die geneigte Achse hält die Arktis im Licht
Die Erdachse ist um 23,4° geneigt und zeigt immer in dieselbe Richtung im Weltraum. Um den 21. Juni neigt sich ihr Nordende zur Sonne. Die Tag-Nacht-Grenze, also der Rand der beleuchteten Hälfte, läuft dann auf der Rückseite am Nordpol vorbei.
Während sich die Erde in 24 Stunden einmal dreht, bleibt alles nördlich einer bestimmten Breite die ganze Zeit auf der Tagseite. Diese Breite ist 90° minus die Neigung: 90° − 23,4° = 66,6°, der nördliche Polarkreis. Der Polarkreis ist also keine willkürliche Linie auf der Karte, sondern eine Folge der Achsneigung.
Ein halbes Jahr später: Polarnacht
Im Dezember zeigt die Achse immer noch in dieselbe Richtung, aber die Erde steht jetzt auf der anderen Seite der Sonne. Die Arktis neigt sich von ihr weg, und dieselben Orte bleiben auf der Nachtseite, während sich die Erde dreht. In Tromsø geht die Sonne etwa vom 28. November bis 14. Januar nicht auf.
Die Polarnacht kommt aber nicht über Nacht. In Tromsø werden die Tage im September und Oktober jeden Tag etwa 8 bis 9 Minuten kürzer. Am 26. Oktober hat der Tag noch rund 7,6 Stunden. In der letzten Woche vor der Polarnacht schrumpfen die Tage um 20 bis 40 Minuten pro Tag, bis die Sonne am 28. November nicht mehr über den Horizont kommt.
Kein plötzlicher Wechsel am Nordpol
Oft heißt es: Am Nordpol geht die Sonne eines Abends unter, und am nächsten Morgen beginnt die halbjährige Nacht. So ist es nicht. Am Pol ändert sich die Sonnenhöhe im Lauf eines Tages kaum: Die Sonne kreist fast gleich hoch um den Himmel, und um die Tagundnachtgleiche sinkt sie nur etwa 0,4° pro Tag.
Anfang September kreist sie noch etwa 6° über dem Horizont. Um den 23. September erreicht ihre Mitte den Horizont, erst um den 25. September ist auch der letzte Rand verschwunden. Der Sonnenuntergang dauert also mehr als einen Tag. Danach bleibt die Sonne wochenlang knapp unter dem Horizont. Bis etwa 9. Oktober ist es draußen noch hell genug zum Lesen. Richtig dunkel, mit der Sonne mehr als 18° unter dem Horizont, wird es erst von Mitte November bis Ende Januar.
Je weiter nördlich, desto länger der Polartag
Wie lange der Polartag dauert, hängt davon ab, wie weit nördlich du bist. Im Diagramm der Tageslänge übers Jahr ist der Polartag das flache Stück oben bei 24 Stunden. Je weiter du nach Norden gehst, desto breiter wird es.
Im 3D-Modell: am Polarkreis etwa einen Monat (6. Juni bis 6. Juli), bei 70° N rund zehn Wochen, auf Spitzbergen bei 78° N etwa vier Monate (19. April bis 23. August) und am Pol etwa ein halbes Jahr (18. März bis 24. September). Die Polarnacht wächst genauso, beginnt aber etwas weiter nördlich. Warum, steht weiter unten.
Im Süden umgekehrt
Am 21. Dezember steht die Erde auf der anderen Seite ihrer Bahn, und das Südende der Achse neigt sich zur Sonne. Jetzt bleibt die Antarktis auf der Tagseite: Am südlichen Polarkreis dauert der Tag 24 Stunden, während in der Arktis Polarnacht ist.
Der Polartag wandert also von Pol zu Pol, ein halbes Jahr versetzt. Am Südpol ist die Sonne etwa vom 21. September bis 22. März über dem Horizont.
Warum der Polartag am Polarkreis einen Monat dauert und nicht einen Tag
In vielen Erdkundebüchern steht: Am Polarkreis dauert der Polartag genau einen Tag. Das stimmt für eine punktförmige Sonne und eine Erde ohne Luft. In Wirklichkeit halten zwei Dinge die Sonne länger sichtbar. Die Lufthülle lenkt das Sonnenlicht ein Stück um die Erdkrümmung herum (Refraktion), deshalb sehen wir die Sonne etwa ein halbes Grad höher, als sie wirklich steht. Und Auf- und Untergang zählen ab dem oberen Rand der Sonne, nicht ab ihrer Mitte. Das bringt noch einmal ein Viertelgrad.
Zusammen gilt die Sonne als aufgegangen, bis ihre Mitte etwa 0,8° unter dem Horizont steht. Am Polarkreis bleibt sie dadurch etwa einen Monat oben, und Mitternachtssonne gibt es schon ab etwa 65,8° N. Bei der Polarnacht ist es umgekehrt: Genau auf dem Polarkreis gibt es gar keine, denn der kürzeste Tag hat dort noch etwa 2,2 Stunden Sonne. Die Polarnacht beginnt erst bei etwa 67,4° N.
Wie dunkel ist die Polarnacht?
Polarnacht heißt nicht stockdunkel. Solange die Sonne weniger als 6° unter dem Horizont steht, ist bürgerliche Dämmerung: hell genug, um ohne Lampe draußen unterwegs zu sein. Bis 12° ist der Horizont noch zu erkennen (nautische Dämmerung), erst unter 18° ist der Himmel ganz dunkel.
In Tromsø steht die Sonne selbst am 21. Dezember mittags nur etwa 3° unter dem Horizont. Auch der dunkelste Tag hat dort also ein paar Stunden blaue Dämmerung. Am Nordpol sinkt die Sonne viel tiefer, zur Wintersonnenwende auf 23,4° unter den Horizont. Aber auch dort ist etwa die Hälfte der halbjährigen Nacht Dämmerung, rund sieben Wochen nach dem Untergang und sieben Wochen vor dem Aufgang. Richtig dunkel ist es nur etwa von Mitte November bis Ende Januar.
Wo es Polartag und Polarnacht gibt
In Europa gibt es Polartag und Polarnacht im Norden von Norwegen, Schweden und Finnland, in Lappland und auf Spitzbergen, dazu auf Grímsey, der kleinen Insel vor Island, durch die der Polarkreis läuft. Weiter weg kommen Nordrussland, Alaska, Nordkanada und Grönland dazu. Im Süden liegt nur die Antarktis jenseits des Polarkreises, dort gibt es keine Städte, nur Forschungsstationen.
Daten im Modell für zwei bekannte Orte: In Tromsø (69,7° N) geht die Sonne etwa vom 18. Mai bis 25. Juli nicht unter und etwa vom 28. November bis 14. Januar nicht auf. In Longyearbyen auf Spitzbergen (78,2° N) dauert der Polartag etwa vom 19. April bis 24. August und die Polarnacht etwa vom 27. Oktober bis 14. Februar. Die echten Daten können um ein, zwei Tage abweichen, und Berge rund um einen Ort verdecken die tiefe Sonne noch länger.
Häufige Fragen
Wie lange dauert die Polarnacht am Nordpol?
Etwa ein halbes Jahr: Die Sonne geht um den 25. September unter und um den 18. März wieder auf. Dunkel ist es aber nicht die ganze Zeit. Mehrere Wochen nach dem Untergang und vor dem Aufgang ist Dämmerung, richtig dunkel ist es nur etwa von Mitte November bis Ende Januar.
Ist es in der Polarnacht komplett dunkel?
In der Nähe der Polarkreise nicht. In Orten wie Tromsø steht die Sonne mittags nur wenige Grad unter dem Horizont, deshalb gibt es jeden Tag ein paar Stunden blaue Dämmerung. Rund um die Uhr dunkel ist es nur nahe an den Polen, mitten in der Polarnacht.
Wo dauert die Polarnacht nur einen Tag?
Theoretisch an den Polarkreisen bei 66,6°. Weil die Lufthülle das Sonnenlicht über den Horizont lenkt, geht die Sonne auf dem Polarkreis selbst aber auch am kürzesten Tag noch auf. Einen ganzen Tag ohne Sonnenaufgang gibt es erst ab etwa 67,4° nördlicher oder südlicher Breite.
Gibt es in Deutschland eine Mitternachtssonne?
Nein, dafür liegt Deutschland zu weit südlich. In Berlin dauert der längste Tag etwa 16,8 Stunden, und um Mitternacht steht die Sonne rund 14° unter dem Horizont. Ganz dunkel wird der Himmel um Mittsommer deshalb nicht, aber die Sonne geht jede Nacht unter.
Gibt es Polartag und Polarnacht auch am Südpol?
Ja, ein halbes Jahr versetzt. Um den 21. Dezember neigt sich das Südende der Erdachse zur Sonne, deshalb geht sie am südlichen Polarkreis und weiter südlich nicht unter. Am Südpol bleibt sie etwa vom 21. September bis 22. März über dem Horizont, im Juni ist dort Polarnacht.
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