Wann steht die Sonne im Zenit?

Steht die Sonne nicht immer um zwölf Uhr am höchsten? Deshalb nennt man diesen Zeitpunkt doch Mittag, oder? Die Antwort auf diese Fragen ist „jein“, denn tatsächlich war es einmal so, ist heute aber anders.

Die Mächte, die scheinbar zum Verrücken der Sonne am Himmel geführt haben, waren mechanische Uhren, Eisenbahnen und Telegrafie. Diese Technologien haben uns Menschen viel genutzt und uns gleichzeitig ein Stück weiter von der Natur entrückt. So fällt es uns heute leicht, das Handeln untereinander über große Distanzen zu koordinieren. Den Stand der Gestirne über unseren Köpfen zu kennen, an denen sich unser Lebensrhythmus einst orientierte, wurde derweil zu einer komplizierten Rechenaufgabe.

Doch bevor ich mich der Frage stelle, wann die Sonne im Zenit steht, muss eine andere geklärt werden …

Zenit oder Zenit?

Das Wort Zenit hat im Deutschen zwei Bedeutungen. Zum Einen meint es jenen „Punkt auf dem Himmel“, der genau über dem Betrachter liegt. Wie wir allerdings seit Kurzem wissen, ist der Himmel kein Gewölbe, an das man einen Punkt malen könnte. Man kann sich diesen Zenit jedoch als Richtung entlang einer Linie denken, die vom Mittelpunkt der Erde aus durch den Kopf eines jeden stößt, der denselben mit der Frage nach dem Zenit beschäftigt.

Wann die Sonne in diesem Zenit erster Art steht, also genau wie der grübelnde Kopf von der gedachten Linie durchbohrt wird, lässt sich für Bewohner des europäischen Kontinents leicht beantworten: gar nicht. Das passiert nur für Beobachter zwischen dem nördlichen Wendekreis, der quer durch die Sahara verläuft, und dem südlichen Wendekreis, der sich mitten durch die Kalahari zieht.¹

In der zweiten Bedeutung meint das Wort Zenit den Höhepunkt eines Verlaufs. Sagen wir, jemand habe seinen Zenit überschritten, meinen wir nicht, er sei schon einmal über den eigenen Kopf spaziert. Wir meinen, dass er den Höhepunkt seiner Schaffenskraft hinter sich gelassen hat. So geht es auch in diesem Artikel beim Zenit der Sonne um den Zeitpunkt ihres täglichen Höchststandes in ihrem scheinbaren Verlauf.

Ein Sonnentag hat selten 24 Stunden

Dass der Himmel eine Kugelschale sei, an deren Innenwand man im Prinzip einen Punkt zeichnen könnte, war in der Menschheitsgeschichte nicht der einzige verbreitete Irrtum über das Weltall. Prominent ist die fehlerhafte Annahme, die Sonne und Planeten würden sich allesamt um die Erde drehen. Für den Sonnenstand wichtiger als die Frage, wer sich um wen dreht,² ist allerdings die Form der Bahn der sich bewegenden Körper. Dass diese Bahnen perfekte Kreise seien, gehört ebenfalls zu den letztendlich unhaltbaren Irrtümern.

Johannes Kepler verdanken wir die Einsicht, dass die Planetenbahnen um die Sonne viel mehr elliptisch sind und dass sich ein Planet je nach Position auf dieser Bahn unterschiedlich schnell bewegt. Dies allerdings hat zur Folge, dass die Dauer zwischen zwei Sonnenhöchstständen nicht konstant ist.

Die Form der Erdbahn ist aber nicht der einzige Faktor, der die Dauer des Zeitraumes zwischen zwei Zenitständen verändert. Nicht weniger wichtig ist der Umstand, dass die durch Nord- und Südpol verlaufende Achse der täglichen Erddrehung gegenüber der durch die Sonne verlaufenden Achse, um welche die Erde einmal im Jahr ihre Bahn zieht, gekippt ist.

Von Sonnen- und mechanischen Uhren

Klassische Sonnenuhren sind feine, einfache Hilfsmittel. Nachts, im Kohlebergwerk oder am Handgelenk sind sie allerdings von geringer Nützlichkeit. Auch eignen sich Sonnenuhren minder, um kurze Zeitspannen zu messen oder heimwehgeplagten Reisenden in der Ferne zu sagen, welche Tageszeit im selben Moment zu Hause herrscht.³ Das bot Motivation genug, um mechanische Uhren zu entwickeln.

Mechanische Uhren arbeiten typischerweise, indem sie die Wiederholungen immer gleich lang andauernder Vorgänge zählen – beispielsweise die Schwingungen eines Pendels. Als sie anfangs nur ungenau gingen, stellte man mechanische Uhren oft nach und konnte sich dabei an der Sonne orientieren. Doch irgendwann erreichten mechanische Uhren eine Präzision, bei der Abweichungen zum Sonnenstand weniger auf Ungenauigkeiten der Uhr als auf die über das Jahr variierenden kosmischen Gegebenheiten zurückzuführen waren.

Anstatt der wahren Sonnenzeit wurde die mechanische Uhrzeit als Repräsentant einer über das Jahr gemittelten Sonnenzeit maßgeblich. Sonnenuhren wurden sogenannte Zeitgleichungstabellen beigesellt, mit deren Hilfe man die wahre Sonnenzeit der Sonnenuhren „korrigieren“ kann, um die mittlere Sonnenzeit der mechanischen Uhren auszurechnen. Zwölf Uhr ist seither, wenn die Uhr zwölf schlägt, und nicht mehr, wenn die Sonne im Zenit steht. Doch abgeschlossen war die Zeitfindung damit noch nicht.

Mit der Eisenbahn in Windeseile …

Als die meisten Menschen kaum reisten – und wenn sie es taten: mit Schrittgeschwindigkeit – kam man mit der mittleren Sonnenzeit gut zurecht. Wer am Ort verblieb, achtete nur auf dortige Uhren; wer reiste, brauchte seine Taschenuhr nur selten mit anderen Uhren abzugleichen. Mit der Erfindung der Eisenbahn aber ließen sich ferne Städte plötzlich zügig erreichen. Einstige Tagesreisen konnten in Minuten, einstige Wochenreisen in Stunden gemessen werden.⁴

Mit dieser Mobilität wurde ein Phänomen der Zeiteinteilung augenfällig und unbequem, dass ich an einer hypothetischen, zweihundert Kilometer langen Bahnstrecke von Perleberg nach Bremen veranschaulichen will, die schnurstracks in Ost-West-Richtung verläuft und mit konstanten einhundert Kilometern pro Stunde befahren wird.⁵

Abfahrtszeit, Fahrtdauer und Ankunftszeit scheinen nicht zusammenzupassen. Das liegt daran, dass die Uhren in Perleberg und Bremen unterschiedlich gingen – die mittlere Sonnenzeit Perlebergs ist nicht die mittlere Sonnenzeit Bremens. Was auf den ersten Blick verwirren mag, lässt sich leicht nachvollziehen, wenn man bedenkt, dass die Sonne im Osten auf- und im Westen untergeht.⁶

Wenn man die Sonne in Perleberg gerade im Osten am Horizont auftauchen sieht, braucht es noch rund zwölf Minuten, bis die Sonne auch in der weiter westlich gelegenen Hansestadt an der Weser in Sicht gelangt. Dafür lugt sie in Bremen am Abend noch über den Horizont, wenn in Perleberg bereits die Nacht begonnen hat. Dann ist aber auch klar, dass der Sonnenhöchststand in beiden Städten zu unterschiedlichen Zeitpunkten stattfindet und die mittlere Sonnenzeit, die sich daran noch entfernt orientiert, nicht synchron sein kann.

… ins Zeitalter der Zeitzonen

Während die Fahrzeit der hypothetischen 100-km/h-Ost-West-Eisenbahn allein von der zurückgelegten Distanz abhängt, verhält es sich mit der Zeitverschiebung zwischen Start- und Zielort anders. Das zeigt sich, wenn man die Verbindung Perleberg–Bremen mit den Linien Rostock–Meldorf im Norden und Leipzig–Kassel im Süden vergleicht. Im Norden ist die Zeitverschiebung größer als zwischen gleich weit entfernten Orten im Süden.⁵

Die Erde dreht sich mit annähernd konstanter Winkelgeschwindigkeit. Daher ist die Zeitverschiebung zwischen Orten mit gleichem Winkelabstand identisch. Am Äquator verteilen sich 360 Längengrad einer Drehung⁷ allerdings auf rund 40'000 Kilometer, während der perleberg-bremesche Breitenkreis nur etwa 24'000 Kilometer misst; an den Polen schrumpfen die Kreise jeweils auf einen Punkt zusammen. Deshalb entsprechen zweihundert Kilometer an norddeutschen Küsten auch einem größeren Winkel als dieselbe Distanz im Mittelgebirgsraum.

Man stelle sich vor, welche Schrecken all diese Effekte jenen bereiten, die mit der Aufgabe betraut werden, in mittlerer Sonnenzeit Dienst- und Fahrpläne für das Eisenbahnnetz auszuarbeiten. Auch die Reisenden müssten nach fast jeder Fahrt ihre Uhren neu stellen, um sich vor Ort noch nach ihnen richten zu können und nicht den nächsten Zug zu verpassen.

Stattdessen bestimmte man für große Gebiete – die Zeitzonen – einheitliche Zeiten. Im deutschsprachigen Raum gilt heute die mitteleuropäische Zeit als Normalzeit. Mit der mittleren Sonnenzeit stimmt sie nur auf dem fünfzehnten Grad östlicher Länge überein. Dieser kratzt Deutschland im äußersten Osten Sachsens bei Görlitz. In Österreich liegen Gmünd im Waldviertel und Trofaiach in der Obersteiermark auf demselben Längengrad.

Für Städte abseits von +15° bedeutet die mitteleuropäische Zeit eine weitere Loslösung vom Stand der Sonne. Dafür lässt sich eine Fahrtentabelle in der gemeinsamen Zeit viel leichter durchschauen und Uhren müssen nur gestellt werden, um Gangungenauigkeiten auszugleichen. Die Erfindung der Telegrafie ermöglichte, zu diesem Zweck ein Zeitsignal über große Distanzen zu senden, nach dem alle Uhren synchronisiert werden konnten.

Winter- und Sommerzeit

Ans Trauerspiel namens Sommerzeit möchte ich nicht viele Worte verschwenden. Aufgrund von Hoffnungen, die zu großen Teilen enttäuscht wurden, entschied man sich in vielen Ländern irgendwann, die Zeitzone zweimal jährlich zu wechseln und jedes Mal alle Uhren umzustellen. So entstanden Winter- und Sommerzeit.

Mittlerweile haben zahlreiche Nationen und subnationale Strukturen die Winter- und Sommerzeitumstellung als Misserfolg erkannt und abgeschafft. Eine deutliche Mehrheit der Weltbevölkerung stellt ihre Uhren nicht um.

Die deutschsprachigen Nationen halten am Wechsel zwischen Sommer- und Winterzeit fest. In Deutschland ist diese Beharrlichkeit nicht einmal darin begründet, dass man die ständigen Umstellungen für sinnvoll erachten würde. Man fürchtet in der Europäischen Union aber Behinderungen, wenn nicht alle Mitglieder die schlechte Angewohnheit gleichzeitig ablegen, und bis in der EU einmal Einigkeit herrscht …⁸

Um heutzutage herauszufinden, wann die Sonne am höchsten steht, muss man die dargelegte Geschichte der Änderungen unserer Uhrzeit quasi umkrempeln. Ich habe dafür mehrere Tabellen vorbereitet.

Mittlere Zenitzeiten

Die folgenden Tabellen geben die mittleren Zenitzeiten für ein Reihe von Orten in Deutschland, Österreich, der Schweiz, Luxemburg, Liechtenstein und den deutschsprachigen Gebieten Italiens und Belgiens wieder.⁹ Sie helfen sozusagen, zurückzunehmen, was die Einführung der Zeitzonen gebracht hat.

Möchte man den Zeitpunkt des Sonnenzenits für einen bestimmten Tag im Jahr genauer wissen, muss man von der mittleren Zenitzeit aus den folgenden Tabellen noch die Zeitgleichung für den jeweiligen Tag abziehen, um den Sprung von klassischen Sonnen- auf mechanische Uhren rückabzuwickeln.

Die Genauigkeit hat allerdings ihre Grenzen. Kaum zu übersehen ist, dass ich die mittleren Zenitzeiten auf halbe Minuten gerundet habe. Am Beispiel von Berlin sieht man schön, warum das sinnvoll ist: Das Territorium der größten deutschen Stadt nimmt zwischen Flaken- und Jungfernsee ein 540stel des Breitenkreises ein. Damit variiert die mittlere Zenitzeit über dem Stadtgebiet um ganze 2 Minuten und 40 Sekunden!

Deutschland

Die Tabelle gibt an, zu welcher Uhrzeit die Sonne über das Jahr gemittelt in deutschen Städten und an anderen Orten ihren Tageshöchststand erreicht.

Österreich

Die kommende Tabelle listet auf, zu welcher Uhrzeit die Sonne über das Jahr gemittelt in österreichischen Städten und Gemeinden am höchsten steht.

Schweiz

In der Schweiz steht die Sonne im Mittel zu den folgenden Uhrzeiten am höchsten im Tagesverlauf.

Südtirol, Liechtenstein, Luxemburg und Ostbelgien

Es folgen die über das Jahr gemittelten täglichen Zenitzeiten des Sonnenstandes für weitere Städte.

Eine konsequentere Zeit

Die mittleren Zenitzeiten im deutschsprachigen Raum lassen sich leicht durchschauen: Je weiter man nach Westen gelangt, umso später die Uhrzeit, zu der die Sonne am höchsten steht. Im europäischen Zusammenhang versagt diese Faustformel, weil man irgendwann auf der Wanderung gen Westen die Zeitzone wechselt. Doch auch auf Nord-Süd-Reisen kann man Zonengrenzen schneiden, weil sich die Zeitzonen nur grob nach dem Sonnenstand richten.

Oft folgen die Zeitzonen Ländergrenzen. In verschiedenen Orten auf demselben Längengrad, in denen die Sonne tatsächlich gleichzeitig am höchsten steht, zeigen Uhren daher teils unterschiedliche Zeiten an. Die folgende Tabelle enthält die gebräuchlichen mittleren Uhrzeiten des Sonnenzenits für Paare solcher Orte mit eigentlich fast gleichzeitigem Zenitstand.

Heute überqueren Menschen in Flugzeugen in wenigen Stunden Weltmeere. In Europa haben sich Nationalstaaten zu einer Union mit kontinentalem Ausmaß zusammengeschlossen. Industrieunternehmen, Handelsgesellschaften und Medien agieren global. Rund um die Uhr werden Unmengen von Informationen ohne nennenswerten Zeitverzug um den gesamten Erdball geschickt.

Die Einführung der Zeitzonen war eine passende Antwort auf den Siegeszug der Eisenbahn in einer Ära der Nationalstaaten. Heute sind diese Zeitzonen nicht mehr zeitgemäß. Ein Gedanke ähnlich jenem, der sie damals rechtfertigte, müsste heute zu dem Schluss führen, auf der ganzen Welt eine einheitliche Uhrzeit zu nutzen.

Das soll nicht heißen, dass auf der Erde alle Menschen gleichzeitig aus dem Bett hüpfen sollen, Brasilianer etwa bei Sonnenaufgang und Japaner bei Sonnenuntergang. Nein, der Rhythmus des Lebens kann sich an der Sonne orientieren. Aber die sowieso vom Sonnenstand entkoppelten Uhren sollten zum gleichen Zeitpunkt weltweit die gleichen Zahlen anzeigen, um das Koordinieren von Daten-, Waren- und Personenverkehr zu erleichtern.

Vor Jahrzehnten wurde die koordinierte Weltzeit (UTC) eingeführt. In vielen Bereichen wie der Luftfahrt wird sie genutzt. Dass wir diese einfache Lösung bislang nicht in den Alltag übernommen haben und uns stattdessen mit anachronistischen Zeitzonen, einer Datumsgrenze und erwiesener Maßen unvorteilhaften Sommer- und Winterzeitumstellungen herumschlagen, ist erstaunlich. Dem Anschein nach teilen wir als Gesellschaft nicht den pragmatischen Zugang unserer Vorfahren zur Zeiteinteilung.