Mittlerer Sonnentag

Ein Sonnentag ist die Zeit eines vollen Umlaufs der Sonne um einen Beobachter auf der Erdoberfläche.

Diese Definition steht in keinem Zusammenhang mit einem geozentrischen Weltbild. Die Bewegung der Sonne wird schlicht in einem topozentrischen Koordinatensystem dargestellt. In der Astronomie bezeichnet man solche Bewegungen als scheinbar.

Der Sonnentag wird in der wahren Sonnenzeit (WOZ) gemessen, das ist die Zeit, die die Gnomon der Sonnenuhr anzeigt. Er wird am Sonnenstand abgelesen, beginnt um 0 Uhr WOZ im Augenblick des unteren Meridiandurchgangs der Sonne und dauert bis um 24 Uhr WOZ der nächstfolgenden unteren Meridiandurchgang. Dabei ist dann beim oberen Durchgang durch den Meridian 12 Uhr WOZ oder Wahrer Mittag. Die Sonne steht dann exakt in Südrichtung.

Dauer: 24 Stunden ± etwa 30 Sekunden

Der Zeitraum zwischen zwei aufeinander folgenden Meridiandurchgängen ist nicht immer gleich, da sich die Sonne auf ihrer scheinbaren Bahn im Sommer langsamer und im Winter schneller bewegt, wie es das zweite Kepler-Gesetz beschreibt. Die Abweichung seit dem Durchlaufen des Perihels (der Periapsiszeit der Erde) summiert sich zur Zeitgleichung.

$\mathrm{L{\ddot a}nge\, des\, Sonnentags} -86400\,\mathrm{Sonnensekunden} = {\operatorname{d} \over \operatorname{d}t} \mathrm{Zeitgleichung}(t)$

Exakt gesehen, ist das die Länge des Instantanen Sonnentags, also der Länge, die der Sonnentag genau zu diesem Zeitpunkt hätte.

Die Sonne kulminiert – erreicht den Höchststand – aufgrund der nicht konstanten Deklination nicht exakt um 12 Uhr WOZ.

Der Mittlere Sonnentag

Ein Mittlerer Sonnentag wird auch als Bürgerlicher Tag bezeichnet. Er ist die Umlaufperiode einer (fiktiven) Mittleren Sonne, die mit gleichförmiger Geschwindigkeit um den Erdmittelpunkt läuft (also das zweite Keplergesetz ignoriert) und beschreibt die Korrektur auf Zeitgleichung.

Dauer: 24 Stunden oder 24 · 60 · 60 = 86400 Sonnensekunden

Er bildet die Grundlage für den Tag in der Kalenderrechnung und über die erwähnte Zerlegung auch den ursprünglichen Richtwert für die Sekunde und die darauf beruhenden SI-Einheiten der Zeit. Die SI-Sekunde selbst wird heute aber nicht mehr über den Mittleren Sonnentag definiert.

Er ist (nahezu) identisch mit dem Kalendertag: Gelegentlich wird die Jahreslänge durch das Einfügen von Schaltsekunden korrigiert. Diese Anpassungen synchronisieren den auf Tag-Nacht-Zyklen der rotierend Erde beruhenden Kalender mit dem auf dem Erdumlauf um die Sonne beruhenden Tropischen Jahr und dem messtechnischen Jahr, also die Weltzeit mit der Universalzeit und der Atomzeit. Daher sind einzelne Kalendertage in seltenen Fällen eine Sekunde länger oder kürzer als der (astromomisch definierte) Bürgerliche Tag.

Literatur

• Bernd Loibl: Wann ist Mittag?. In: Sterne und Weltraum. Sterne und Weltraum, Spektrum der Wissenschaft, o.O., 8-9/1996. S. 643-645

Siehe auch

• Siderischer Tag, Sterntag
• Ortszeit