Dass Tage 24 Stunden haben, ist eine bequeme Lüge, die wir uns alle erzählen

Die Erde aus dem Weltall. (Bildquelle: NASA)

Laut gängigen Definitionen ist ein Tag die Zeitspanne von 24 Stunden, die ungefähr der Zeit entspricht, in der sich die Erde einmal komplett um die eigene Achse dreht. Das entscheidende Wort lautet hier allerdings: »ungefähr«.

Wir haben uns daran gewöhnt, die 24 Stunden eines Tages als unumstößliche Tatsache hinzunehmen. In Wahrheit ist dieser Wert lediglich ein statistischer Durchschnitt: Wenn ihr die Zeitspanne zwischen zwei Sonnenhöchstständen messt, dauert fast jeder Tag ein klein wenig länger oder kürzer.

Würde ein Tag exakt der Zeit entsprechen, die die Erde für eine 360-Grad-Drehung um ihre eigene Achse benötigt, betrüge seine Dauer 23 Stunden, 56 Minuten und 4,09 Sekunden. Das ist der sogenannte siderische Tag, der anhand ferner Sterne und nicht anhand der Sonne gemessen wird.

Unterschiedliche Zeiteinheiten in der Wissenschaft

Doch während sich die Erde um sich selbst dreht, wandert sie gleichzeitig auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne weiter – und zwar um knapp ein Grad pro Tag. Damit die Sonne wieder exakt denselben Punkt am Himmel erreicht, muss sich unser Planet also um dieses zusätzliche Grad weiterdrehen, insgesamt um etwas mehr als 361 Grad. Für diese Extradrehung benötigt die Erde rund vier Minuten.

Daraus ergibt sich die praktische Definition unseres Alltags: der mittlere Sonnentag, der genau 86.400 Sekunden (24 Stunden) umfasst und auf dem unsere bürgerliche Zeitrechnung basiert. Er stellt den Mittelwert des wahren Sonnentags dar – also der tatsächlichen Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meridiandurchgängen der Sonne.

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Dieser wahre Sonnentag kann im Laufe des Jahres rund 20 Sekunden kürzer oder bis zu 30 Sekunden länger ausfallen als der Durchschnitt. In der Astronomie arbeitet man hingegen ergänzend mit der siderischen Zeit, also den erwähnten 23 Stunden und 56 Minuten.

Warum schwankt die Dauer des wahren Sonnentags überhaupt?

Dafür gibt es zwei Gründe. Erstens verläuft die Umlaufbahn der Erde elliptisch. Nahe dem Perihel – dem sonnennächsten Punkt Anfang Januar – bewegt sich der Planet auf seiner Bahn schneller und muss sich ein Stück weiter drehen, um die Sonne wieder »einzuholen«.

Dadurch verlängern sich die Sonnentage. Nahe dem Aphel – dem sonnenfernsten Punkt Anfang Juli – geschieht genau das Gegenteil. Der zweite Grund ist die Neigung der Erdachse um rund 23,4 Grad, die dafür sorgt, dass die scheinbare Bewegung der Sonne über das Jahr hinweg nicht gleichförmig wirkt.

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Das Phänomen des Analemmas

Aus diesen beiden Effekten entsteht das Analemma: jene geometrische Kurve, die die Sonne am Himmel zeichnet, wenn ihr ihre Position über ein ganzes Jahr hinweg exakt zur gleichen Uhrzeit (nach der Uhr, wohlbemerkt) und vom selben Standort aus fotografiert.

Diese charakteristische Acht ist das Motiv einer faszinierenden Disziplin, der Astrofotografie. Die Neigung der Erdachse zieht die Schleife in die Länge und formt die Acht, während die elliptische Umlaufbahn dafür sorgt, dass eine der beiden Teilschleifen größer ist als die andere.

Eine Nahaufnahme einer Sonnenuhr. (Bildquelle: boris misevic / unsplash)

Die Differenz zwischen der wahren Sonnenzeit, wie sie eine Sonnenuhr anzeigen würde, und der mittleren Sonnenzeit unserer Alltags- und Computeruhren bezeichnet man als Zeitgleichung. Anfang November kann dieser Unterschied mehr als 16 Minuten betragen. Viermal im Jahr sinkt er exakt auf null: um den 15. April, den 13. Juni, den 1. September und den 25. Dezember.

Das Analemma wird übrigens nicht für immer dieselbe Form behalten. Sein Erscheinungsbild hängt von der Achsneigung, der Exzentrizität der Erdumlaufbahn und dem Zeitpunkt ab, an dem das Perihel erreicht wird.

Derzeit liegt dieser Punkt wenige Tage nach der Wintersonnenwende im Dezember, doch er wandert langsam weiter. Um das Jahr 6400 wird er mit der Tagundnachtgleiche im März zusammenfallen – und das Größenverhältnis der beiden Schleifen wird sich sichtbar verschieben.

Zu all diesen Einflüssen kommt hinzu, dass sich auch die eigentliche Rotationsgeschwindigkeit der Erde nicht gleichmäßig verhält. Langfristig bremst die Gezeitenreibung des Mondes unseren Planeten um etwa 2 Millisekunden pro Jahrhundert ab. Seit 2020 dreht sich die Erde jedoch überraschend schneller als gewohnt.

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Am 5. Juli 2024 wurde der kürzeste Tag seit Beginn der Aufzeichnungen mit Atomuhren gemessen: Er lag 1,66 Millisekunden unter den theoretischen 86.400 Sekunden. Im Sommer 2025 kratzte die Erde erneut an diesem Rekordwert.

Damit Atomuhren und die reale Erdrotation im Takt bleiben, gibt es Schaltsekunden. Die letzte wurde Ende 2016 eingefügt. Hält die aktuelle Beschleunigung an, könnte rein rechnerisch bald die erste negative Schaltsekunde der Geschichte nötig sein.

Doch dieses Provisorium hat ohnehin ein Ablaufdatum: 2022 beschloss die Generalkonferenz für Maß und Gewicht, die Schaltsekunde bis 2035 abzuschaffen. Am Ende bleibt wohl die bewährte Methode: Wir einigen uns weiterhin auf 24 Stunden pro Tag und machen uns das Leben nicht unnötig schwer.