- Erdachse
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Die Erdachse ist die Rotationsachse der Erde. Sie verläuft durch den Schwerpunkt des Erdkörpers, das sogenannte Geozentrum. Die unendliche Verlängerung dieser Achse nennt man Himmelsachse.
- Ihr (mittlerer) Schnittpunkt mit der Erdoberfläche legt den geografischen Nord- und Südpol fest. Die magnetischen Pole hängen dagegen nicht direkt mit der Lage der Erdachse zusammen.
- Ihr (fiktiver) Schnittpunkt mit der Himmelskugel legt den nördlichen und südlichen Himmelspol fest. Der Himmelsnordpol fällt gegenwärtig fast mit dem Polarstern zusammen.
- Die Erdachse definiert als Normale im Erdmittelpunkt eine Ebene. Diese Ebene heißt Äquatorialebene.
Als Folge der Achsenneigung von etwa 66,56 Winkelgrad gegenüber der Ekliptikalebene, der mittleren Bahnebene der Erde – das entspricht den 23,44° zwischen Äquator und Ekliptik, auch als Erdneigung bezeichnet – entstehen die Jahreszeiten.
Präzession der Erdachse
Weil die Erde von der Kugelgestalt abweicht (Erdabplattung 1:298 oder 21 Kilometer), unterliegt sie kippenden Kräften von Mond und Sonne. Als Folge verlagert sich die Erdachse lang- und kurzperiodisch gegenüber dem Fundamentalsystem (himmelsfestes Koordinatensystem), was Präzession und Nutation genannt wird.
Die Präzession bewirkt in 25.800 Jahren einen Umlauf der Erdachse auf einem Kegelmantel um den Pol der Ekliptik. Der Kegel hat einen halben Öffnungswinkel von 23,44° (Ekliptikschiefe), der langsame Zyklus der Präzession wird auch Platonisches Jahr genannt. Die Astronomen und Geodäten berücksichtigen diesen Zyklus in Form einer Veränderung der Himmelskoordinaten, deren Ursprung langsam durch die Sternbilder des Tierkreises wandert. Seit der Antike hat er sich vom Widder in die Fische verlagert, und in 13.000 Jahren wird nicht der Polarstern über dem Nordpol stehen, sondern der helle Stern Wega.
Der Präzessionskegel ist allerdings nicht glatt, sondern etwas gewellt, weil sich der Präzession eine Nutation überlagert. Sie wird von der Schiefe der Mondbahn verursacht, die in 18,5 Jahren ihre Bahnneigung zwischen den Werten 18° und 29° ändert. Dadurch ändert sich die Lunisolar-Präzession periodisch, und der 23°-Kegel „verbiegt“ sich um etwa ± 20". Dazu kommen noch Einflüsse der Planeten und kleine, rasch veränderliche Effekte mit Perioden zwischen 1 Monat und 5 Tagen, die aber nur maximal 0,2" im Jahr bzw. Monat ausmachen.
Verlagerung im Erdkörper
Gegenüber einem mit dem Erdkörper verbundenen Koordinatensystem, in dem Nord- und Südpol unveränderliche Koordinaten haben, vollzieht die wahre Erdachse ebenfalls periodische Bewegungen. Sie sind aber relativ klein, werden Polbewegungen genannt und von internationalen Diensten überwacht. Sie werden vor allem durch Massenverlagerungen im Inneren der Erde, in den Ozeanen und in der Atmosphäre verursacht und betragen bis zu 0,25 Bogensekunden, was auf der Erdoberfläche etwa 9 Metern entspricht. Die beiden größten Signalanteile haben Perioden von 435 Tagen (Chandler-Schwingung) und 365 Tagen (Jahresschwingung) mit Amplituden von ungefähr 6,3 beziehungsweise 3,2 Metern. Diese Variationen werden von kleineren Schwingungen mit Perioden von wenigen Stunden bis zu Jahrzehnten überlagert. Spontane Verlagerungen mit Amplituden von einigen Zentimetern wurden beispielsweise durch das Seebeben ausgelöst, das am 26. Dezember 2004 im Indischen Ozean vor der indonesischen Insel Sumatra stattfand. Das Erdbeben in Chile 2010 hatte möglicherweise eine Verschiebung der Erdachse um ca. 8 Zentimeter zur Folge. Das Tōhoku-Erdbeben von 2011 hingegen hatte möglicherweise eine Verschiebung der Erdachse um ca. 10 Zentimeter zur Folge.
Auch hat sich im Laufe der Erdgeschichte die Erdachse (kontinuierlich) verschoben: während des Ordoviziums verschob sich diese beispielsweise wie folgt:
- "Bezogen auf die heutigen Kontinente wanderte der Südpol von einer Position im heutigen südlichen Algerien (Unterordovizium) zunächst etwas nach Norden bis etwa an die heutige Mittelmeerküste Algeriens (Mittelordovizium), um dann bis zum Oberordovizium nach Westafrika weiter zu wandern; richtiger ausgedrückt Gondwana wanderte entsprechend über den Südpol hinweg. Der Nordpol lag im damals weltumfassenden Panthalassischen Ozean." (Ordovizium#Paläogeografie)
Änderungen der Erdrotationsachse beeinflussen – ebenso wie solche der Ekliptikschiefe oder Formänderungen der Erdumlaufbahn (Exzentrizität) um die Sonne – die von der Erde absorbierte Sonnenstrahlung und ihre geografische Verteilung. Damit sind Einflüsse auf den Verlauf der Jahreszeiten und auf das weltweite Klima möglich, was zur Auslösung oder Verstärkung von Warm- oder Eiszeiten beitragen kann (vgl. Milanković-Zyklen).
Die genaue Kenntnis der Lage der Erdrotationsachse ist neben der Astronomie auch für die Navigation mit Satelliten und für die Raumfahrt unverzichtbar. Würde die aktuelle Pollage nicht berücksichtigt, wären Positionierungsfehler von über zehn Metern die Folge, die sich z. B. bei Raumflügen um ein Vielfaches dessen auswirken würden. Die Beobachtung der Erdrotation und die Bereitstellung der sogenannten Erdrotationsparameter ist eine zentrale Aufgabe der Geodäsie und erlaubt auch geophysikalische Rückschlüsse auf das Erdinnere.
Weblinks
Wiktionary: Erdachse – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
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