Vom Schalten der Tage

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Gedanken eines Experimentalphysikers
Quantenwelt

Heute ist mal wieder ein 29. Februar, was ja bekanntlich nur alle vier Jahre vorkommt. Alle vier Jahre? Nicht ganz, an vollen Hunderten, die selbst nicht durch vier teilbar sind, gibt es keinen Schalttag. Also 2008 haben wir einen Schalttag, 2000 gab es auch einen aber 1900 gab es keinen. Soviel zum Verfahren, aber was hat es auf sich mit dem Geschalte der Tage?

Menschen leben auch in unserer technologischen Welt noch im Rhythmus der Natur. Wir schlafen in der Regel nachts, wenns draußen eh dunkel ist und nutzen den Tag für die meisten Beschäftigungen, für die wir Licht brauchen. Durch die elektrische Beleuchtung, die uns hier fast überall zur Verfügung steht, können wir zwar die Nacht zum Tag machen, aber dennoch kenne ich niemanden, dessen Wecker regelmäßig abends um sieben klingelt, der sich dann noch verschlafen aufrappelt, einen Kaffee trinkt oder ein üppiges Frühstuck einnimmt und sich dann ins Büro begibt um sein “nächtlich Brot” zu verdienen. Kurzum: Unser aller Leben richtet sich nach dem Lauf der Sonne um die Erde.

Ach nein, es ist ja die Erde, die um die Sonne läuft.

Zweiter Anlauf: Unser aller Leben richtet sich nach der Rotation der Erde um ihre eigene Achse. Das klingt wenig poetisch und ist zudem nur die halbe Wahrheit. Im Moment ist es nämlich draußen Kalt und ich ziehe mir für die Radfahrt zur Arbeit eine Outdoor-Jacke an. Im Juli dagegen, so hoffe ich, werde ich in T-Shirt zur Arbeit radeln. Wir richten unser Leben also auch nach dem Lauf der Erde um die Sonne aus.

Als ob das nicht genug wäre, richten manche Leute ihr leben auch noch teilweise nach den Mondphasen aus. Sie glauben, dass einige Dinge bei zunehmenden Mond besser von der Hand gehen und dass man bei Vollmond nicht schlafen kann. (Hobbyastronomen können dagegen bei Neumond nicht schlafen, da sieht man die Sterne besser.) Der Mond spielt außerdem eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung des Ostertermins. Das ist nämlich der erste Sonntag nach dem ersten Vollmond nach Frühlingsanfang.

Wir haben also drei natürliche Einteilungen des Lebensrhythmus: Tag und Nacht, nach denen wir unsere Arbeits-, Schlaf, und Freizeit organisieren. Das Jahr mit den Jahreszeiten, nach denen wir die Kleider im Schrank sortieren und Urlaubszeiten planen, nach dem aber vor allem in der Landwirtschaft die Zeiten der Saat und der Ernte bestimmt werden. Und die Mondphasen, die mit den Monaten nur noch den Namen gemeinsam haben und nach denen nur einige von uns irgend etwas ausrichten.

Nikolaus Kopernikus, der eine große Wissenschaftliche Wende herbeigeführt hat, indem er errechnete, dass die Weltordnung viel symmetrischer wird, wenn man die Sonne statt der Erde in den Mittelpunkt rückt, hat sich in einem Punkt geirrt: So symmetrisch ist die Welt gar nicht. Tag und Jahr und Monat wollen nicht so recht zusammen passen. Könnte nicht ein Jahr genau 360 Tage dauern und der Mond in genau 30 Tagen um die Erde laufen? Dann hätte jedes Jahr genau 12 Monate mit je genau 30 Tagen und wir hätten jedes Jahr einen 29. Februar und nie ein Schaltjahr.

Aber die Welt tut uns nicht den Gefallen nach Harmonien geordnet zu sein, wie Kopernikus glaubte. Sie richtet sich nach Kräften und der gegenseitigen Anziehung von Objekten. Die Schwerkraft nun, die Sonne, Mond und Erde zusammenhält, ist so geartet, dass jede beliebige Ellipsenbahn stabil ist. Die Erde könnte also auch etwas weiter außen um die Sonne kreisen und so ein längeres Jahr erzeugen. Dass der Mond etwa 28 Tage für seine Umlaufbahn braucht, ist ebenfalls nichts anderes als das Ergebnis seiner Entstehungsgeschichte und folgt keiner besonderen Harmonie.

Tag (also Rotation der Erde) und Jahr (also Umlauf der Erde um die Sonne) stehen also in keinem ursächlichen Zusammenhang. Kein physikalisches Gesetz erzwingt, dass das Verhältnis des Jahres zum Tag eine ganze Zahl sein muss. Und das ist es auch nicht. Je nach dem, welche Referenz man für einen Umlauf der Erde um die Sonne wählt, ist das Jahr 365,242190, 365,256360 oder 365,259635864 Tage lang (Quelle: Wikipedia). Die erste Zahl ist dabei das tropische Jahr, das für die Jahreszeiten verantwortlich ist und somit durch unseren Kalender abgebildet werden soll. Und die Abfolge der Schaltjahre alle vier Jahre mit den genannten Ausnahmen ergibt eine durchschnittliche Jahreslänge von 365,2425 Tagen, die dem tropischen Jahr nahe kommt. Hätte man das Schaltjahr nicht, so wäre das Jahr jedesmal um einen viertel Tag zu kurz und nach und nach würden sich die Jahreszeiten verschieben. Januar wäre nicht immer Winter und Juli wäre nicht immer Sommer. Wir brauchen also das Schaltjahr, damit auch in 1000 Jahren die Historiker noch verstehen, warum wir uns ausgerechnet zur Weihnachtszeit Schnee wünschen und zu Ostern die Frühlingsblüte erwarten.

Joachim Schulz

Veröffentlicht von

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Joachim Schulz ist Gruppenleiter für Probenumgebung an der European XFEL GmbH in Schenefeld bei Hamburg. Seine wissenschaftliche Laufbahn begann in der Quantenoptik, in der er die Wechselwirkung einzelner Atome mit Laserfeldern untersucht hat. Sie führte ihn unter anderem zur Atomphysik mit Synchrotronstrahlung und Clusterphysik mit Freie-Elektronen Lasern. Vier Jahre hat er am Centre for Free-Electron Laser Science (CFEL) in Hamburg Experimente zur kohärenten Röntgenbeugung an Biomolekülen geplant, aufgebaut und durchgeführt. In seiner Freizeit schreibt er zum Beispiel hier im Blog oder an seiner Homepage "Joachims Quantenwelt".

3 Kommentare

  1. Kalender

    Die Erde rast nicht nur täglich einmal mit 460 m pro Sekunde um sich selbst, sondern auch auf einer leicht ellipsenförmigen Bahn um die Sonne. Der blaue Planet legt dabei im Durchschnitt sagenhafte 30 Kilometer in der Sekunde zurück – Sekunde, nicht Stunde! Für einen vollständigen Umlauf um die Sonne benötigt sie 365 Tage, 5 Stunden, 49 Minuten und 12 Sekunden. Man erkennt sofort, dass es ein Problem gibt, wenn man Tag und Sonnenjahr in ein System pressen will. Was macht man bloß mit dem hässlichen Std., Min., und Sek. um die das Jahr länger als 365 Tage ist? Immerhin, congratualtion – das Problem scheint nun endlich erkannt zu sein. Aber, Potzblitz, die Mayas bezw. deren Vorgänger – nicht nur dies, sie haben bereits das Problem perfekt und deutlich gelöst.

    Alle anderen bekannten Systeme blieben desolat. Selbst der Befehl des größten Feldherrn seiner Zeit sowie die zwangsläufig notwendige folgende irrtumsfreie Erkenntnis des Papstes verpufften vollständig ohne die geringste Wirkung. Tag, Monat und Jahr bleiben stur.

    46 vor Christus, Julius Cäsar:
    Alle vier Jahre wird ein Schalttag hinzugefügt, um den Lauf der Erde um die Sonne mit dem Jahreskalender zu synchronisieren. Man bedenke: Dies geschah, lange nach den Mayas, und man hatte vergessen, dass die Erde sich um die Sonne dreht. Die Atlanter hatten dies Wissen zwar den Ägyptern – siehe Platon Atlantismythen = Datensynchron mit dem Codex Dresdensis – übermittelt, es wurde in Stein gehauen, aber dann gingen irgendwie die Säulen von Sais verloren. Jahr und Tag trotzten erfolgreich dem julianische Schaltjahrbefehl. Über die Jahrhunderte wurde der Fehler unerträglich.
    Papst Gregor XIII.
    war dann, irrtumsfrei wie Päpste nun mal sind, der nächste große Reformator in Sachen Kalender. Er ließ auf den 4.10.1582 unmittelbar den 15.10.1582 folgen, um den aufsummierten Kalenderfehler zu bereinigen. Außerdem verfügte er, sowohl durchaus fein- wie aber auch gleichzeitig auf der gleichen Basis blödsinnig:

    1.) Nach wie vor wird alle vier Jahre ein Schaltjahr eingefügt.
    2.) Doch nur dann, wenn die beiden letzten Stellen der Jahreszahl ohne Rest durch vier teilbar sind.
    3.) Jahre mit einer ganzen Jahrhundertzahl, die nicht ein Vielfaches der Zahl 400 sind, sollen indes keine Schaltjahre mit einem Zusatztag sein.
    Dieser gregorianische Kalender ist bis heute gültig. Daher war 2000 ein Schaltjahr, 1900 hingegen nicht. Wie bereits angedeutet, trotz dieser feinsinnigen Korrektur ist der gregorianische Kalender nicht „Irrtumsfrei“.
    4.) Im Lauf von 3000 Jahren kumuliert eine weitere ganztägige Abweichung. Es sollte aber kein Problem für unsere Ururenkel sein, den Kalender mit einer Jahrtausendaktion superfeinsinnig um einen Tag zu korrigieren.

    Aber, desolat bleibt desolat. Zum Beispiel, die Mayas erreichten mit einer einzigen, laufenden Korrekturanweisung, dass erst nach 8.500 Jahren eine nächste ganztägige Korrektur notwendig wird. Dann jedoch hat man für 80 Mio. Jahre Ruhe im Karton. Caramba.

    Um Abweichungen im Lauf der Wandelsterne zu fixieren führen Aufzeichnungen und Berechnungen über tausende von Jahren zu erstaunlich genauen Ergebnissen. Zweifellos konnten Mayas z. b. die Dauer eines synodischen Erdjahres auf 5 Stellen hinter dem Komma berechnen oder in Tage, Stunden, Minuten und Tropfen. (Tropfen = Sekunde) darstellen

    Uns hingegen ist also z. B. eine vollständige Sonnenfinsternis ca. 500 BC aus Babylon überliefert. Um nun mit unserem Kalendersystem z. B. die Dauer eines Supersaros zu korrigieren, müssten wir taggenau ausrechnen, wie viel Tage von da bis heute vergangen sind. Jedoch, mit unserem Kalendersystem können wir dies nur auf ca. 10.000 Tage einigermaßen sicher fixieren. Daher können wir derartige Vorhaben getrost in die Tonne kloppen.

    Unsere Wissenschaftler können nur aufgrund kurzer aber sehr genauer Rotationsdaten dies Ereignis auf einige Tage genau bestimmen. Jeder Maya Sextaner hingegen problemlos und genau auf den Tag, deren „Lange Zählung“ war auf vermutlich ca. 5000 Jahre fixiert. Und 3 lange Zählungen sollen laut Überlieferung aufgezeichnet worden sein. Und nicht nur dass, aus Babylon sind uns auch Stunde und Minute der Ortszeit diese Ereignisses bekannt.

    Wenn sich jemand für den idealen Kalender interessiert, bin ich bereit, hierfür mal einen Sonntag zu opfern. helmar@kuschel.org

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