Wie oft dreht sich die Erde um ihre eigene Achse

Bevor wir uns mit der Antwort auf diese interessante Frage beschäftigen, wäre es wohl spannend zu wissen, weshalb sich die Erde überhaupt dreht. Nun, die Sache ist etwas kompliziert, aber man könnte sagen: Als die Sonne mit ihren Planeten entstand, flog ganz viel Staub und Gas in der Luft herum. Daraus entstanden riesige Staubwolken, die irgendwann so dicht wurden, dass sie sich unter dem Einfluss der Schwerkraft zusammenzogen. Die Bestandteile dieser Staubwolken haben nach und nach einen Drall bekommen und begannen sich zu drehen. Aus einer dieser Staubwolken entwickelte sich die Erde. Und weil im luftleeren Weltraum nichts war und nichts ist, dass die Drehung stoppen könnte, bleibt der ursprüngliche Drall bestehen.

Genau wie die anderen Planeten, dreht sich auch die Erde um die Sonne. Sie braucht dafür ein Jahr, das heisst 365 Tage. Aber die Erde umkreist eben nicht nur die Sonne, sondern sie dreht sich auch noch um sich selber, wie eine Eiskunstläuferin, die eine Pirouette dreht. Sie dreht sich sogar ziemlich schnell: Am Äquator mit etwa 1670 km pro Stunde und in unseren Breiten, also da, wo wir wohnen, mit rund 1000 km pro Stunde. Diese Geschwindigkeit ist vergleichbar mit einem Passagierflugzeug! Mit Äquator ist übrigens die Stelle gemeint, an der die Erde den grössten Umfang hat, also am dicksten ist. So als würde man der Erde einen Gürtel umschnallen.

Nun zur Frage: Weshalb spüren wir nicht, dass sich die Erde dreht – und erst noch so schnell? Die Antwort ist eigentlich ganz einfach: Weil sich alles auf der Erde mit dreht. Stell dir vor, du sitzt in einem Auto. Dass das Auto fährt, merkst du eigentlich nur, weil du die Bäume und Häuser und Kühe an dir vorbeiziehen siehst. Und vielleicht auch noch, weil du den Motor hörst. Im Flugzeug hingegen merkst du eigentlich nicht, dass sich das Flugzeug bewegt, obwohl es ja eine viel höhere Geschwindigkeit hat als ein Auto. Aber wenn du aus dem Fenster siehst, ist da häufig nur der blaue Himmel und nichts, das stehen bleibt und an dir vorbeifliegt.

Die Drehung der Erde betrifft also nicht nur den Boden und die Berge und die Meere sondern auch die Vögel und die Wolken; alles was zur Erde gehört, weil es von der Erde angezogen wird. Das nennt sich Erdanziehungskraft. Die Erdkugel befindet sich nämlich in einer Art riesengrossem Luftballon, der Erdatmosphäre. In diesem Ballon ist auch die Luft, die wir zum Atmen brauchen. Und alles, was in diesem grossen Ballon ist, wird von der Erde angezogen und dreht mit der Erde zusammen jeden Tag eine Pirouette.

Das einzige, das wir sehen können und das nicht mit dreht, ist die Sonne. Am Morgen sehen wir sie aufgehen und am Abend geht sie auf der anderen Seite unter. Darum können wir im Laufe eines Tages auch nicht am immer gleichen Ort an der Sonne sitzen bleiben. Im Garten scheint sie vielleicht am Morgen, am Nachmittag mag dieser im Schatten liegen. Fast als ob sich die Sonne bewegen würde. Tut sie aber nicht. Die Erde bewegt sich. Das spüren wir zwar nicht. Aber wir können es sehen, dank der Sonne.

Unser Experte Martin Hölzle ist Professor für Physische Geografie am Departement für Geowissenschaften.

Clara ist fünf Jahre alt und besucht den 1. Kindergarten der Vignettaz-Schule in der Stadt Freiburg.

Warum dreht sich die Erde?

Antwort:

Die Drehung der Erde um ihre Achse innerhalb von 24 Stunden gleicht einem präzisen Uhrwerk. Der Rhythmus dieses Uhrwerks bestimmt den immerwährenden Wechsel von Tag und Nacht und führt so auf weiten Teilen der Erde zu jenem milden Klima, das das Enstehen von Leben erst ermöglichte. Um zu verstehen, warum sich die Erde dreht, ist es notwendig, sich die Geburt unseres Sonnensystems zu veranschaulichen. Vor fast 5 Milliarden Jahren war unser Sonnensystem nicht mehr als eine gigantische Wolke aus Staub und Gas. Deren Bestandteile zogen sich durch die Schwerkraft an, so dass sich die Wolke verdichtete und schließlich eine riesige flache Scheibe formte, die immer schneller zu rotieren begann, je kleiner sie durch die Schwerkraft wurde. Die Geschwindkeit der Rotation erhöhte sich dabei nach dem gleichen Prinzip, das die Beschleunigung der Drehung eines Eiskunstläufers bewirkt, der seine Arme während einer Pirouette anlegt. Die Sonne entstand schließlich im Zentrum der Scheibe. Der umherschwirrende Rest aus Gas und Staub klumpte zusammen und formierte sich zu Planeten wie der Erde, zu Monden, Asteroiden und Kometen. Die Geburt des Sonnensystems aus einer rotierenden Staubscheibe erklärt die Drehung aller Planeten um die Sonne. Die Drehung der Erde um ihre eigene Achse hat jedoch eine andere Ursache. Während die Planeten entstanden, kollidierten sie sehr häufig mit anderen großen und kleinen Himmelskörpern. Durch diese Kollisionen veränderte sich die Rotationsgeschwindigkeit der Planeten. Wissenschaftler glauben heute, dass ein sehr großes Objekt, etwa von der Größe des Mars, die noch junge Erde getroffen hat und große Brocken aus ihr löste, die sich zusammenfanden und unseren Mond bildeten. Diese Kollision ließ unsere Erde so schnell um die eigene Achse rotieren, dass ein Tag damals nur etwa sechs Stunden dauerte! Der Mond war zu diesem Zeitpunkt der Erde viel näher als heute und füllte fast den gesamten Himmel aus. Warum aber ist ein heutiger Tag 24 Stunden lang? Während sich die Erde dreht, lässt die Schwerkraft des Mondes das Wasser der Ozeane ständig ansteigen und abfallen. So enstehen Ebbe und Flut. Die Bewegung des Wassers verursacht Reibung, durch die sich die Rotation der Erde mit jeder Umdrehung um einen winzigen Bruchteil verlangsamt. Der Mond entfernt sich dabei jedes Mal ein kleines Stück von der Erde. Über Milliarden von Jahren machen sich diese kleinen Änderungen allerdings bemerkbar. Sie haben die Länge eines Tages auf 24 Stunden anwachsen lassen und die Entfernung zwischen Mond und Erde vervielfacht. Wie jedes Uhrwerk, verstellt sich also auch der kosmische Zeitmesser der Erddrehung und geht immer weiter nach. Das ist jedoch kein Grund zur Beunruhigung. In hundert Jahren wird ein Tag nur etwa zwei Tausendstelsekunden länger sein als jetzt. Nun entsteht jedoch ein Konflikt zwischen der Zeitmessung der astronomischen Zeit (UT1), die auf der Erdrotation basiert, und der physikalischen Atomzeit, die durch Cäsium-Atomuhren auf der Erde bestimmt wird.

Daher wird die Erdrotation heute über ein weltumspannendes Netz von Radioteleskopen bis auf 3 Millimeter genau vermessen. Anschließend werden alle Daten am Max-Planck-Institut für Radioastronomie ausgewertet und zur Weltstandardzeit (UTC) kombiniert. So endet der Zeitunterschied nicht im Zeitchaos.

Die Erde rotiert stetig um ihre eigene Achse. Das nennst du Erdrotation. Die Rotationsachse kennst du unter dem Namen Erdachse. Sie führt durch den Nord- und Südpol. Zwischen den beiden Polen — also dort, wo die Erde am breitesten ist — befindet sich der Äquator. Hier ist die Drehgeschwindigkeit mit 1.670 Kilometern pro Stunde am höchsten.

Das liegt daran, dass hier der Umfang der Erde am größten ist. Innerhalb der 24 Stunden, die die Erde braucht, um sich einmal zu drehen, muss ein Punkt auf dem Äquator 40.075 Kilometer zurücklegen. Daraus ergibt sich die Geschwindigkeit von 1.670 Kilometern pro Stunde. 

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An anderen Orten der Erde werden solche Höchstgeschwindigkeiten nicht erreicht. In Berlin zum Beispiel sind es nur 1.005 Kilometer pro Stunde. 

Warum merken wir nichts von der Erdrotation?

Die Drehbewegung der Erde kannst du nicht spüren. Das liegt daran, dass sich alles, was zur Erde gehört, mit bewegt. Das sind nicht nur Bäume, Häuser und Tiere, sondern auch die Wolken und sogar die Luft der Atmosphäre .

Das ist ähnlich wie im Zug: Wenn du aus dem Fenster siehst und Felder und Schienen an dir vorbeiziehen, merkst du, dass du in Bewegung bist. In einem fensterlosen Abteil würdest du das aber nicht mitkriegen.

Warum dreht sich die Erde?

Für die Rotation der Erde gibt es zwei Begründungen. Die erste Begründung hat mit der Entstehung unseres Sonnensystems zu tun. Es bildete sich aus einer riesigen Wolke aus Gas und Staub, die einen leichten Drall (Drehbewegung) hatte. Die Drehbewegung wurde verstärkt, als sich die Wolke zusammenzog und verdichtete. Den Effekt kennst du von einem Eiskunstläufer, dessen Pirouette schneller wird, wenn er die Arme an den Körper legt. Das ganze Sonnensystem und so auch die Planeten behalten diese Drehbewegung bis heute bei. 

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Die zweite Begründung trug vermutlich zu einer weiteren Verstärkung der Drehung bei. Sie hängt mit der Entstehung des Mondes zusammen. In einer frühen Phase der Planetenentwicklung stieß ein Planet mit der Erde zusammen. In Folge des Aufpralls spalteten sich Teile der beiden Himmelskörper ab, die heute als Mond um die Erde kreisen. Der marsgroße Planet prallte allerdings nicht frontal, sondern etwas seitlich auf. Das beschleunigte die bereits vorhandene Drehung der Erde.