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Dämmerung
Als Dämmerung bezeichnet man den fließenden Übergang zwischen Tag und Nacht vor Tagesanfang oder nach Tagesende, der durch die Lichtstreuung in der Atmosphäre entsteht. Man unterscheidet zwischen der Abenddämmerung – dem abendlichen Übergang von der Helligkeit des Tages zur Dunkelheit der Nacht nach Sonnenuntergang – und der Morgendämmerung – dem gegensätzlichen Fall des morgendlichen Übergangs von der Dunkelheit zur Helligkeit vor Sonnenaufgang.
Im Dämmerungsverlauf lassen sich drei aufeinanderfolgende Phasen unterscheiden und danach abgrenzen, wie tief die Sonne unter dem Horizont steht (Sonnenstand unter dem Horizont angegeben als Tiefenwinkel der Sonnenscheibenmitte), so abendlich:
- bürgerliche Dämmerung – Lesen im Freien möglich (Tiefenwinkel bis 6 Grad)
- nautische Dämmerung – Horizont (Kimmlinie) und einige Sterne sichtbar (Tiefenwinkel bis 12 Grad)
- astronomische Dämmerung – bis zur maximalen Dunkelheit tiefer Nacht (Tiefenwinkel bis 18 Grad)
Die Dauer der drei Dämmerungsphasen hängt von der Schiefe der scheinbaren Sonnenbahn beim Aufgang oder Untergang ab und damit von der geographischen Breite des Standorts und der Jahreszeit. Am kürzesten währt die Dämmerung nahe dem Erdäquator zur Tagundnachtgleiche und ist dann bürgerlich 20 Minuten, nautisch 45 Minuten und astronomisch 70 Minuten nach Sonnenuntergang zu Ende. Am 50. Breitengrad dauern die drei Dämmerungsphasen rund 2 Stunden, sofern das astronomische Ende überhaupt erreicht wird, denn in den kurzen Nächten um die Sommersonnenwende geht die abendliche in die morgendliche Dämmerung über ("Mitternachtsdämmerung"). In Regionen ab rund 66° Breite, etwa dem Polarkreis, geht die Sonne zu diesem Termin nicht unter (Mitternachtssonne).
Infolge zahlreicher irdischer Beleuchtungsquellen ist vielerorts nach dem astronomischen Dämmerungsende kein völlig schwarzer Nachthimmel zu erleben; diese Aufhellung wird auch als Lichtverschmutzung bezeichnet.
Definition und Ursache
Physikalisch bedeutet Dämmerung den Zeitraum, in dem gestreutes Restlicht der Sonne, die unter dem Horizont steht, sichtbar ist. Dämmerungszonen gibt es neben der Erde auf allen Planeten mit einer Atmosphäre. Der Erdmond oder atmosphärelose Planeten wie Merkur haben keine Dämmerung, das heißt auf den hellen Tag folgt schlagartig die dunkle Nacht.
Die Streuung des Sonnenlichts in hohen Schichten der Erdatmosphäre ist der Grund dafür, dass auf die Tageshelligkeit nicht sofort die völlige Dunkelheit folgt, sondern es die Übergangsphase der Dämmerung gibt. Diese Streuung erfolgt sowohl an der Luft selbst als auch an eventuell vorhandenen Partikeln (Aerosolen). Da Morgen- und Abenddämmerung in ihrer Ursache gleich und nur von ihrem Ablauf her unterschiedlich sind, wird hier zunächst nur die Abenddämmerung betrachtet.
Über einem Beobachter, für den soeben die Sonne untergegangen ist, werden die höheren Luftschichten noch längere Zeit von der Sonne beleuchtet. Diese Luftschichten streuen einen Teil des durchdringenden Sonnenlichts in die Richtung des Beobachters, dem sie daher mehr oder weniger hell leuchtend erscheinen. Der größte Teil des gestreuten Lichts wird nur wenig aus seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt, und der Beobachter erblickt daher das hellste (überwiegend rötliche) Leuchten, wenn er in die Richtung schaut, in der die Sonne knapp unter dem Horizont steht. Licht, das den Beobachter aus anderen Richtungen des Himmels erreicht, ist um größere Winkel gestreut worden, was mit geringerer Intensität und mehr Blauanteil geschieht. Sonnenfernere Himmelsregionen erscheinen daher zunehmend dunkler.
Bürgerliche, nautische, astronomische Dämmerung
In der Astronomie werden drei Phasen der Dämmerung definiert. Geht man vom abendlichen Sonnenuntergang aus, so läuft die Dämmerung wie folgt ab:
- Der Sonnenuntergang. Er dauert in Mitteleuropa etwa 3–4 Minuten, bis die Sonnenscheibe den Horizont vollständig gequert hat.
- Die bürgerliche Dämmerung (auch zivile Dämmerung), die in Deutschland im Durchschnitt etwa 39 Minuten dauert. Während die Himmelshelligkeit langsam abnimmt, werden zunächst die hellen Planeten sichtbar, insbesondere Venus und Jupiter. Am Ende der bürgerlichen Dämmerung kann ein gutes Auge auch schon Sterne der hellsten Klassen (bis zur 1. Magnitude) erkennen.
Nach astronomischer Definition beginnt die bürgerliche Dämmerung mit dem Sonnenuntergang und endet, wenn der Mittelpunkt der Sonnenscheibe 6 Grad unter dem wahren Horizont steht. Das Ende der bürgerlichen Abenddämmerung wird in der Luftfahrt mit dem Kürzel ECET bezeichnet, der Beginn der bürgerlichen Morgendämmerung mit BCMT. - Die nautische Dämmerung oder mittlere Dämmerung schließt sich an die bürgerliche Dämmerung an. Am Ende der nautischen Dämmerung können Sterne bis zur 3. Magnitude und die Umrisse der ersten Sternbilder erkannt werden.
Astronomisch gesehen endet die nautische Dämmerung, wenn der Mittelpunkt der Sonne 12 Grad unter dem wahren Horizont steht. Während dieser Dämmerungsphase können die für die nautische Positionsbestimmung notwendigen Höhen von Sternen über dem Horizont gemessen werden: die Kimm (der nautische Horizont) ist noch zu erkennen und genügend viele hellere Sterne sind bereits im Sextanten sichtbar. - Die astronomische Dämmerung folgt der nautischen Dämmerung. Sie endet, wenn der Sonnenmittelpunkt 18 Grad unter dem wahren Horizont steht. Zu dieser Zeit beginnt in astronomischem Sinne die Nacht – das heißt, der Himmel ist völlig dunkel geworden.
Dabei hängt der Zeitpunkt des Einsetzens der jeweiligen Dämmerungsphase vom Längengrad und somit von der wahren Ortszeit ab. Ungefähr 24 Stunden benötigt die Erde für eine Rotation von 360° um die eigene Achse, gleichbedeutend mit ca. 4 Minuten pro Längengrad.
Beispiel: In Berlin setzt die Dämmerung ca. 30 Minuten früher ein als in Köln, das ca. 7° westlicher liegt.
Am Ende der Nacht, wenn der Sonnenaufgang bevorsteht, werden die Dämmerungsphasen in umgekehrter Reihenfolge bis zum Sonnenaufgang durchlaufen.
Die Definitionen der Dämmerungsphasen beziehen sich auf die so genannte geometrische Höhe der Sonne unterhalb des Horizonts. Die Refraktion und andere Einflüsse auf die beobachtete Sonnenposition bleiben daher unberücksichtigt. Zur individuellen Berechnung von Zeitpunkten, zu denen die Sonne bestimmte Höhen erreicht, siehe Sonnenstand.
Dauer
Das Bild neben der folgenden Tabelle illustriert auch die Abhängigkeit der Dämmerungsdauer vom Breitengrad des Beobachtungsstandortes. Am Äquator steht die scheinbare Sonnenbahn steil auf dem Horizont und die Dämmerung dauert nur kurz, zu den Polen hin schneidet die Sonnenbahn den Horizont in flacherem Winkel und die Dämmerung dauert länger.
Abhängig von der Jahreszeit und der geografischen Breite dauert die bürgerliche Dämmerung (zivile Dämmerung) etwa eine gute halbe Stunde, die nautische Dämmerung (mittlere Dämmerung) mehr als eine und die astronomische Dämmerung etwa anderthalb bis drei Stunden (falls die Dämmerungsphasen beendet werden).
Auf einer gegebenen geografischen Breite hängt der Winkel, unter dem die Sonne untergeht, ein wenig von der Jahreszeit ab, so dass die Dämmerungsdauern im Verlauf eines Jahres leicht schwanken.
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Die längsten Dämmerungszeiten werden in diesem Fall jeweils zur Sommersonnenwende erreicht. Die kürzesten Dämmerungszeiten treten hier folgendermaßen nahe den Tagundnachtgleichen ein: die kürzeste bürgerliche Dämmerung um den 14. März und 29. September, das früheste Ende der nautischen Dämmerung um den 8. März und 5. Oktober und das früheste Ende der astronomischen Dämmerung um den 2. März und 11. Oktober.
Je nach geografischer Breite und Jahreszeit kann vorkommen, dass bestimmte Dämmerungsphasen nicht beendet und nicht erreicht werden.
Mitternachtsdämmerung
- Auf allen Breitengraden größer als 48.561° ( 48° 33’ 43” )[1] gibt es im Sommer Nächte, in denen die astronomische Dämmerung nicht beendet wird, weil die Sonne während der ganzen Nacht weniger als 18 Grad unter dem wahren Horizont steht. Es wird daher auch nie richtig Nacht mit völliger Dunkelheit, sondern bleibt bei einer Mitternachtsdämmerung. Dies passiert in fast ganz Deutschland, nur der Bereich südlich ungefähr der Linie Straßburg-Passau erlebt dann wirkliche dunkle Nächte.
- Auf allen Breitengraden größer als 54.561° ( 54° 33’ 43” )[1] gibt es im Sommer Nächte, in denen die nautische Abenddämmerung in die nautische Morgendämmerung übergeht, das heißt, es wird keine astronomische Dämmerung erreicht, weil die Sonne während der ganzen Nacht weniger als 12 Grad unter dem wahren Horizont steht. Dies passiert nur im höchsten Norden Deutschlands (nördliches Schleswig-Holstein, Nordspitze der Insel Rügen). Man spricht auch hier von Mitternachtsdämmerung.
- Auf allen Breitengraden größer als 60.561° ( 60° 33’ 43” )[1] gibt es im Sommer Nächte, in denen die bürgerliche Abenddämmerung in die bürgerliche Morgendämmerung übergeht, das heißt es wird keine nautische Dämmerung erreicht, weil die Sonne während der ganzen Nacht weniger als 6 Grad unter dem wahren Horizont steht. Man spricht von Weißer Nacht oder von Mitternachtsdämmerung.
Polartag
- Mitternachtssonne: Nahe dem Polarkreis, wegen der atmosphärischen Refraktion schon ab etwa 65,7° geographischer Breite, geht die Sonne am Tag der Sommersonnenwende nicht unter; es tritt also überhaupt keine Dämmerung ein. In höheren Breitengraden ist dies über einen zunehmend längeren Zeitraum hinweg der Fall; nahe den geographischen Polen geht die Sonne schließlich das ganze Sommerhalbjahr über, d.h. zwischen den Frühlings- und Herbsttagundnachtgleichen, nicht unter. Dieser Zeitraum wird als Polartag bezeichnet.
Optische Phänomene
Während der Dämmerung kommt es zur Ausprägung typischer Dämmerungsfarben und anderer optischer Phänomene. Dabei handelt es sich um Erscheinungen in der Morgen- und Abenddämmerung eines atmosphäretragenden Planeten oder Mondes. Auf der Erde gibt es dazu eine Fülle optischer Phänomene und Leuchterscheinungen.[2]
Optische Phänomene bei der bürgerlichen Dämmerung in Abhängigkeit von Wetter- und Beobachtungsbedingungen können sein
- Erdschattenbogen: Die graublaue Farbe des Erdschattenbogens ist Folge des Absorptionsverhaltens der oberen Ozonschicht.
- Purpurlicht: Entsteht durch kleine Staubpartikel in der Atmosphäre und lässt Teile des Himmels purpurfarben erscheinen.
- Gegendämmerung: Farbiger Widerschein der aufgehenden oder untergehenden Sonne im gegenüberliegenden, flachen Himmelssegment.
- Alpenglühen: Farbiges Streulicht des Sonnenuntergangs und -aufgangs auf Gebirgszügen oder Bergketten.
- Perlmuttwolken: Säureeiswolken der Stratosphäre, die infolge der Beugung von Sonnenlicht an den Kristallen entsprechend reine Interferenzfarben sichtbar werden lassen.
- Blaue Stunde des Ozons: Das tiefe Himmelsblau während der Dämmerung wird fast vollständig von der oberen Ozonschicht verursacht.
Optische Phänomene bei der nautischen Dämmerung können sein
- Farbiger Horizontalstreifen: Ein farbiger meist glutroter Streifen oberhalb weiter Bereiche des Horizonts, der bis zu 180 Grad betragen kann.
- Nach-Purpurlicht: Ein seltenes schwaches purpurfarbenes Nachleuchten des Himmels, wenn die Sonne mehr als 12 Grad unter dem Horizont steht.
- Leuchtende Nachtwolken: Eine weißliche wolkenartige Ansammlungen von Eiskristallen oberhalb der Mesosphäre in der Mesopause in 81 bis 85 Kilometer Höhe
Eine ausführliche Beschreibung einer typischen Dämmerung Mitteleuropas in ihrer Vielfalt wurde von Wilhelm von Bezold überliefert.[3].
Siehe auch
Literatur
- Herbert Smutek. Das freisichtige Erkennen zenitnaher Sterne in der Abenddämmerung . In: Hermann Mucke (Hrsg.): Moderne astronomische Phänomenologie. 20. Sternfreunde-Seminar, 1992/93. Zeiss Planetarium der Stadt Wien und Österreichischer Astronomischer Verein 1992, S. 209–220 (Weblink, 20. Juni 2006)
Weblinks
Commons: Dämmerung – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien- Sonnenauf- und Untergangsrechner
- Dämmerungserscheinungen
- Graphische Darstellung weltweiter Sonnenauf-, Sonnenuntergangs- und Dämmerungszeiten
Einzelnachweise
- ↑ 1,0 1,1 1,2 Length of Day and Twilight (Formulas). Herbert.gandraxa.com. Abgerufen am 2. Juli 2011.
- ↑ Eine umfangreiche Beschreibung der zeitlichen Abfolge einer Abenddämmerung findet sich in: Karl Mütze, Leonhard Foitzik, Wolfgang Krug, Günter Schreiber (Herausg.): ABC der Optik. VEB F.A.Brockhaus Verlag, Leipzig 1961, Stichwort: Dämmerungserscheinungen.
- ↑ Wilhelm von Bezold: Beobachtungen über die Dämmerung. In: Annalen der Physik und Chemie Band 123 2/II, 1864. S. 240ff. Zitiert in: Smutek S. 8ff
Dämmerung – Morgenröte – Sonnenaufgang • Morgen • Vormittag • Mittag • Nachmittag • Abend • Sonnenuntergang – Abendrot – Dämmerung • Nacht • Mitternacht
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