Astronomische Dämmerung

Sonnenuntergang in Europa und Afrika, gestelltes Bild

Als Dämmerung bezeichnet man den fließenden Übergang zwischen Tag und Nacht, 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.

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, auf dem Mond aber nicht.

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. Gehen astronomische Abend- und Morgendämmerung ineinander über, spricht man von Mitternachtsdämmerung, bei der bürgerlichen Dämmerung von Weißer Nacht.

Ursache

Dämmerung in den Bergen

Grund dafür, dass es Dämmerung gibt und nicht sofort die völlige Dunkelheit auf die Tageshelligkeit folgt und umgekehrt, ist die Streuung des Sonnenlichtes in hohen Schichten der Erdatmosphäre. Die 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 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 geschieht. Sonnenfernere Himmelsregionen erscheinen daher zunehmend dunkler.

Der Erdmond oder atmosphärelose Planeten wie Merkur haben keine Dämmerung, das heißt auf den hellen Tag folgt fast schlagartig die Nacht.

Dämmerungsphasen

Dämmerung am Bodensee

Von der Dämmerung zur Nacht.

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, gestattet noch Zeitunglesen im Freien. 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.

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.

Besonderheiten

Mittsommer-Mitternacht in Helsinki 2005

Es kann je nach geografischer Breite und Jahreszeit vorkommen, dass bestimmte Dämmerungsphasen nicht erreicht werden.

• Auf dem Polarkreis (66,6 Grad Nord) geht die Sonne am Tag der Sommersonnenwende gar nicht unter, es tritt also überhaupt keine Dämmerung ein. Nördlich davon ist dies über einen zunehmend längeren Zeitraum hinweg der Fall; am Nordpol geht die Sonne das ganze Sommerhalbjahr über (das heißt zwischen Frühlings- und Herbsttagundnachtgleiche) nicht unter.
• Nördlich einer Breite von ca. 60,6 Grad N gibt es im Sommer Nächte, in denen keine nautische Dämmerung erreicht wird, weil die Sonne selbst um Mitternacht nicht tief genug unterhalb des Horizonts steht. Die bürgerliche Abenddämmerung geht nahtlos in die bürgerliche Morgendämmerung über (Beispiel: die „Weißen Nächte von Sankt Petersburg“).
• Nördlich einer Breite von ca. 54,6 Grad N gibt es im Sommer Nächte, in denen keine astronomische Dämmerung erreicht wird. Diese Breite liegt in etwa an der deutsch-dänischen Grenze, z. B. Flensburg.
• Nördlich einer Breite von ca. 48,6 Grad N gibt es im Sommer Nächte, in denen die astronomische Dämmerung nicht beendet wird. Es wird daher auch nie völlig dunkel. (Das umfasst noch das südliche Deutschland und den Norden von Österreich)
• In den drei letztgenannten Fällen spricht man auch von Mitternachtsdämmerung.

Auf der Südhalbkugel gilt das Entsprechende für deren Sommerhalbjahr (von September bis März).

Dauer

Das Bild rechts illustriert 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.

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.

Beispiel 1: Am Äquator

Die Tabelle zeigt, um wieviele Minuten nach Sonnenuntergang die betreffende Dämmerungsphase endet, bzw. um wieviele Minuten vor Sonnenaufgang sie beginnt:

Tag	Datum	Bürgerlich	Nautisch	Astronomisch
Wintersonnenwende	21. Dezember	25	50	75
Tagundnachtgleiche	19. bis 21. März und 22. od. 23. September	20	45	70
Sommersonnenwende	21. Juni	25	50	75

Am Äquator werden die längsten Dämmerungszeiten zu den beiden Sonnenwenden erreicht. Die kürzesten Dämmerungszeiten fallen mit den Tagundnachtgleichen zusammen.

Beispiel 2: Auf 50° nördlicher Breite

Auf dieser Breite (entspricht in etwa der Lage von Vancouver, Frankfurt am Main, Kiew) gelten die folgenden Zeiten (in Minuten):

Tag	Datum	Bürgerlich	Nautisch	Astronomisch
Wintersonnenwende	21. Dezember	45	80	120
Tagundnachtgleiche	21. März und 23. September	35	70	110
Sommersonnenwende	21. Juni	50	110	(nicht beendet)

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 14.3. und 29.9., das früheste Ende der nautischen Dämmerung um den 8.3. und 5.10. und das früheste Ende der astronomischen Dämmerung um den 2.3. und 11.10.

Der Zeitpunkt des Einsetzens der Dämmerung hängt ab vom Längengrad. 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.

Optische Phänomene

Dämmerungsfarben

Während der Dämmerung kommt es zur Ausprägung typischer Dämmerungsfarben. Dabei handelt es sich um Farberscheinungen in der Morgen- und Abenddämmerung eines atmosphäretragenden Planeten oder Mondes. Auf der Erde zählen dazu Erscheinungen wie das Morgenrot, Abendrot, Alpenglühen oder die Perlmuttwolken. Eine ausführliche Beschreibung einer typischen Dämmerung Mitteleuropas in ihrer Vielfalt ist uns von Wilhelm von Bezold überliefert.^[1]

Siehe auch

• Blaue Stunde, Weiße Nacht
• Sonnenuntergang, Sonnenaufgang
• Nachtflug, Nachtdienst, Morgengrauen

Literatur

1. ↑ 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

• 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

• Sonnenauf- und Untergangsrechner
• Dämmerungserscheinungen
• Berechnung von Tageslängen in Abhängigkeit von Breitengrad und Datum
• WEBGEO-Modul: Scheinbare Sonnenbahnen – WEBGEO - E-Learning-Portal für Geographie und Nachbarwissenschaften
• Graphische Darstellung weltweiter Sonnenauf-, Sonnenuntergangs- und Dämmerungszeiten