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Siderischer Tag


Der siderische Tag (lateinisch sidusStern‘, Genitiv sideris) ist die Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Kulminationen eines fiktiven, unendlich weit entfernten Fixsterns (ohne Eigenbewegung). Einfach gesagt, ist der siderische Tag die Dauer einer geometrisch vollständigen Umdrehung der Erde von 360° gegenüber dem festen Sternhimmel.

Der mittlere siderische Tag der Erde dauert 23 Stunden, 56 Minuten, 4,099 Sekunden = 86.164,099 s ≈ 23,9345 h.

Vergleich mit anderen Tages-Definitionen

Der mittlere siderische Tag ist knapp 4 Minuten kürzer als der Sonnentag (und sein mittlerer Wert, der bürgerliche Tag), der auf dem scheinbaren Umlauf der Sonne beruht (synodische Periode). Das liegt daran, dass sich die Erde bis zur Sonnenkulmination um etwa eine 1/365 Umdrehung ≈ 0,986° weiter drehen muss – und entsprechend auch auf ihrer Bahn weiterläuft – als bei einem siderischen Tag (vgl. Abbildung). Ein Jahr hat – einigermaßen genau – einen siderischen Tag mehr als bürgerliche Tage. Dieser Unterschied, verteilt auf die Tage des Jahres, ergibt den o.g. Wert von knapp 4 Minuten pro Tag.

Ein siderischer Tag ist außerdem um 0,008 Sekunden länger als der mittlere Sterntag, der sich auf die Kulmination des Frühlingspunkts bezieht. Der Frühlingspunkt verschiebt sich nämlich aufgrund der Nutation und Präzession der Erdrotation entgegen der scheinbaren Sonnenbewegung im Präzessionszyklus um 360° pro etwa 25.800 Jahren ≈ 0,014 Grad pro Jahr (50 Bogensekunden pro Jahr). Dadurch muss sich die Erde für einen Sterntag minimal weniger drehen als für einen siderischen Tag.

Verwendung

Der siderische Tag bezieht sich – gegenüber dem Fundamentalsystem der Astrometrie – auf ein bezüglich des Jahresumlaufs der Erde um die Sonne wesentlich stabileres Koordinatensystem als der Sonnentag: durch geeignete Wahl der Referenzsterne ist er in der Anwendung maximal den Ungenauigkeiten durch den Umlauf der Sonne um das galaktische Zentrum unterworfen. Er repräsentiert daher – fast – ausschließlich die Rotation der Erde. Daher dient der siderische Tag der Bemessung astronomischer Ereignisse.

Nicht geeignet ist der siderische Tag aber zur Definition der Tageslänge und damit als astronomisches Eichinstrument der Sekunde, die mit der Kalenderrechnung korrespondieren soll: hierfür werden immer Sonnentag und tropische Periode herangezogen (auch der Sterntag ist hierfür in seinem Bezug auf den Frühlingspunkt besser geeignet als der siderische Tag, siehe Ephemeridensekunde, tropisches Jahr).

Konstanz

Hauptartikel: Erdrotation

Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde ist gegenüber den anderen Perioden extrem stabil und nur minimalen Schwankungen unterworfen, sowohl, weil prinzipiell ein Kreisel sehr gleichmäßig rotiert, als auch, weil der Mond zusätzlich die Erdachse stabilisiert (siehe Erde-Mond-System).

Ein astronomisch gemessener Tag wie der siderische Tag ist trotzdem nicht konstant:

  • Vermutlich wegen Masseverlagerungen im Erdinneren schwankt die Umdrehungszeit der Erde in Zeiträumen von etlichen Jahren um einige Millisekunden. Schwankungen größerer Amplitude über längere Zeiträume erscheinen ebenfalls möglich. Auch die Wassermassen der Ozeane haben einen Einfluss.
  • Die Gezeitenreibung wie auch gravitative Gezeitenkräfte, die die Massen der Sonne und des Mondes auf die Erdmasse ausüben, erhöhen die Dauer des siderischen Tags pro Jahrhundert um etwa 1,7 Millisekunden.[1] Derselbe Effekt hat beim Mond selbst schon zu seiner gebundenen Rotation um die Erde geführt.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. Warum die Tage länger werden. In: Spektrum der Wissenschaft. 10/2007, S. 36–45, ISSN 0170-2971

Kategorien: Tagesbegriff | Astronomische Größe der Zeit

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