Hundstage: Die Sonne ist kleiner, aber das Wetter ist heißer

Wie das Sprichwort sagt: „Trainiere hart an den kältesten Wintertagen und den heißesten Sommertagen.“ Die heißesten Tage des Jahres stehen vor der Tür. Was sind die Hundstage im Sommer? Warum ist es in dieser Zeit so heiß?

Teil 1

Die Hundstage im chinesischen Kalender

Im alten China wurde der „Ganzhi-Kalender“ verwendet, der aus 60 verschiedenen Namen bestand, die durch die Zuordnung von 10 himmlischen Stämmen (Jia, Yi, Bing, Ding, Wu, Ji, Geng, Xin, Ren, Gui) zu 12 irdischen Zweigen (Zi, Chou, Yin, Mao, Chen, Si, Wu, Wei, Shen, You, Xu, Hai) gebildet wurden, um Jahr, Monat, Tag und Uhrzeit in einem Zyklus aufzuzeichnen.

Gemäß dem traditionellen Kalender ist der dritte Geng-Tag nach der Sommersonnenwende der erste Hundstag, der vierte Geng-Tag der mittlere Hundstag und der erste Geng-Tag nach Herbstbeginn der letzte Hundstag. Dies ist der Ursprung der „drei Hundstage“.

Die Hundstage beginnen und enden am Geng-Tag und dauern normalerweise 30 oder 40 Tage. Der astronomische Kalender zeigt, dass die ersten Hundstage des Jahres 2022 am 16. Juli, die zweiten Hundstage am 26. Juli, die dritten Hundstage am 15. August und die vierten Hundstage am 24. August sein werden. In diesem Jahr dauern die „drei Hundstage“ insgesamt 40 Tage.

Bedeutet das, dass es dieses Jahr 40 Hitzetage geben wird? Was ist der Grund für die Hitze während der „Hundstage“? Wir erinnern uns vielleicht an die Szene im berühmten Kapitel „Zwei Kinder streiten um die Sonne“ in Liezi:

Als Konfuzius nach Osten reiste, sah er zwei Kinder, die sich über die Sonne stritten, und fragte sie nach dem Grund.

Ein Kind sagte: „Ich glaube, die Sonne ist den Menschen näher, wenn sie aufgeht, und weiter weg, wenn sie im Zenit steht.“

Ein Kind sagte: „Ich glaube, die Sonne ist weit weg, wenn sie aufgeht, aber nah, wenn sie im Zenit steht.“

Ein Kind sagte: „Wenn die Sonne aufgeht, ist sie so groß wie eine Autoabdeckung, aber wenn sie am höchsten Punkt steht, ist sie so klein wie ein Teller oder eine Schüssel. Liegt das nicht daran, dass die Sterne, die weit weg sind, klein sind, während die Sterne, die nah sind, groß sind?“

Ein Kind sagte: „Wenn die Sonne aufgeht, ist es kalt und dunkel, aber wenn sie im Zenit steht, ist es, als würde man in heißes Wasser eintauchen. Liegt es nicht daran, dass denen, die in der Nähe sind, heiß ist, während denen, die in der Ferne sind, kalt ist?“

Konfuzius konnte sich nicht entscheiden.

Die beiden Kinder lachten und sagten: „Wer weiß mehr als du?“

Liegt die Hitze während der Hundstage im Sommer wirklich daran, dass die Sonne größer geworden ist oder die Erde näher an der Sonne steht?

Teil 2

Es ist zu heiß, egal wie groß die Sonne ist

Tatsächlich ist die Sonne ein Stern mittleren Alters im Hauptreihenstadium. Während dieser Phase brennt die Sonne stabil und ihr Volumen ändert sich nur sehr wenig. Daher sind die Änderungen der Größe der Sonne selbst an einem Tag oder sogar einem Jahr vernachlässigbar.

Auch die Strahlungsintensität der Sonne ist sehr stabil. Obwohl es auf der Sonnenoberfläche häufig Sonnenflecken und andere Sonnenaktivitäten gibt, beträgt die jährliche Schwankung nur etwa 1 %. Offensichtlich ist dies nicht der Grund für die heißen Sommertage.

Könnte es sein, dass die Erde während dieser Zeit näher an der Sonne war?

Die Beziehung zwischen den 24 Sonnentermen und der Erdumlaufbahn Quelle: gezeichnet vom Autor

Nicht wirklich. Tatsächlich ist der Abstand zwischen Sonne und Erde in dieser Zeit größer als gewöhnlich. Die Umlaufbahn der Erde um die Sonne ist kein perfekter Kreis, sondern eine Ellipse mit einer Exzentrizität von 0,0167.

Die durchschnittliche Entfernung zwischen Sonne und Erde beträgt etwa 149,6 Millionen Kilometer. Die Entfernung im Aphel beträgt 152,1 Millionen Kilometer und die Entfernung im Perihel 147,1 Millionen Kilometer. Das Aphel ist etwa 5 Millionen Kilometer weiter entfernt als das Perihel, was 1/30 der durchschnittlichen Entfernung entspricht.

Die Erde passiert auf ihrer Umlaufbahn Anfang Juli das Aphel und Anfang Januar das Perihel, sodass die Entfernung zwischen Sonne und Erde während der Hundstage im Sommer größer ist als im Durchschnitt.

„Die Dinge in der Ferne sind klein, und die Dinge in der Nähe sind groß.“ In diesem Jahr erreicht die Erde ihr Aphel am 4. Juli um 15:11 Uhr Pekinger Zeit. In den Hundstagen des Sommers ist die Sonne eigentlich eher eine „kleine Sonne“ als eine „große Sonne“. Die relative Abnahme der Sonneneinstrahlung durch Entfernungsänderungen beträgt etwa 6 %, was offensichtlich nicht die Ursache für die Hundstage des Sommers ist.

Darüber hinaus verursacht die elliptische Umlaufbahn auch die Ungleichmäßigkeit der jährlichen scheinbaren Bewegung der Sonne. Die Geschwindigkeit der Erde ist beim Durchgang durch das Aphel am geringsten und beim Durchgang durch das Perihel am höchsten. Auch die Länge der Intervalle zwischen den Jahreszeiten ist nicht gleich.

Beispielsweise vergehen von der Herbst-Tagundnachtgleiche 2021 bis zur Frühlings-Tagundnachtgleiche 2022 insgesamt 178 Tage, 20 Stunden und 12 Minuten, während von der Frühlings-Tagundnachtgleiche 2022 bis zur Herbst-Tagundnachtgleiche 2022 insgesamt 186 Tage, 9 Stunden und 31 Minuten vergehen. Darüber hinaus ist der Sommer auf der Nordhalbkugel länger als der Winter.

Teil 3

Die Ursache für den heißen Sommer in den Hundstagen des Sommers wurde gefunden

Um die Frage nach der Hitze während der „Hundstage“ zu beantworten, müssen wir die Gründe für den Wechsel der Jahreszeiten verstehen.

Die Ursache all dessen liegt in den Eigenschaften der Erdumlaufbahn. Während sich die Erde um die Sonne dreht, rotiert sie auch um ihre Achse. Die Umlaufebene der Erde um die Sonne wird als Ekliptikebene bezeichnet, und die Ebene, die durch den Erdmittelpunkt verläuft und senkrecht zur Erdachse steht, wird als Äquatorialebene bezeichnet. Diese beiden Ebenen haben derzeit einen Winkel von 23°26′, der als Ekliptik-Äquatorialwinkel bezeichnet wird.

Aufgrund dieses Winkels verschiebt sich der direkte Sonnenpunkt im Laufe des Jahres zwischen 23°26′ nördlicher und südlicher Breite auf der Erde, da sich die Erde in unterschiedlichen Positionen auf ihrer Umlaufbahn befindet.

Wenn die Sonne den 23°26′ nördlichen Breitengrad (Wendekreis des Krebses) erreicht, spricht man von Sommersonnenwende. wenn er den 23°26′ südlichen Breitengrad (Wendekreis des Steinbocks) erreicht, ist Wintersonnenwende; und wenn er den Äquator erreicht, ist es Frühlings-/Herbsttagundnachtgleiche.

Schematische Darstellung der Sonneneinstrahlung während der Sommersonnenwende. Quelle: Gezeichnet vom Autor

Während der Sommersonnenwende steht die Sonne auf der Nordhalbkugel tagsüber hoch und es scheint lange Sonnenschein. Nehmen wir Nanjing als Beispiel: Zur Sommersonnenwende steht die Sonne mittags auf einer Höhe von etwa 82 Grad und die Tageslänge beträgt 14 Stunden und 15 Minuten.

Zum Vergleich: Zur Wintersonnenwende steht die Sonne mittags etwa 35 Grad hoch und die Tageslänge beträgt nur 10 Stunden und 4 Minuten. Daher ist die pro Flächeneinheit der Erdoberfläche empfangene Sonnenstrahlungsenergie zur Sommersonnenwende am höchsten, etwa dreimal so hoch wie zur Wintersonnenwende, und je höher der Breitengrad, desto größer ist dieses Verhältnis. Die Menge der Sonneneinstrahlung ist der Hauptgrund für den Wechsel der Jahreszeiten.

Die Position der Sonne in vier Jahreszeiten, erfasst zur gleichen Tageszeit

Quelle: Science Popularization China – Wissenschaftliche Prinzipien auf einen Blick

Die heißeste Zeit auf der Nordhalbkugel ist jedoch nicht die Sommersonnenwende, sondern die Zeit nach der Sommersonnenwende. Denn Temperaturänderungen werden auch durch den Wärmehaushalt an der Oberfläche beeinflusst.

Im Allgemeinen ist für eine gewisse Zeit nach der Sommersonnenwende die vom Boden aufgenommene Wärme immer noch größer als die von ihm abgegebene Wärme, und die Bodentemperatur steigt weiter an. Dieser Zeitraum entspricht fast genau den „drei heißen Tagen“ im herkömmlichen Kalender und sorgt somit für die Hitze der „drei heißen Tage“ auf der Nordhalbkugel.

Danach ist die vom Boden abgegebene Wärme größer als die vom Boden aufgenommene Wärme und die Temperatur sinkt allmählich.

Natürlich sind in manchen Gegenden auch die Luftzirkulation, Unterschiede zwischen Land und Meer, Geländefaktoren, Wetterbedingungen usw. Faktoren, die die Temperatur beeinflussen, und die heißeste Zeit entspricht nicht unbedingt dem Datum der „Hundstage“.

Übrigens, wie trotzen Sie der Hitze?

Herausgeber: Wang Tingting

Produziert von: Science Popularization China

Produziert von: Wang Kechao (Purple Mountain Observatory, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Der Artikel gibt nur die Ansichten des Autors wieder und repräsentiert nicht die Position der China Science Expo

Dieser Artikel wurde zuerst in der China Science Expo (kepubolan) veröffentlicht.

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