Sonnenstand und Zeitumstellung: warum die Uhr die Sonne verschiebt

Zweimal im Jahr drehen wir an der Uhr, und plötzlich geht die Sonne eine Stunde später auf oder unter, ohne dass sich am Himmel etwas geändert hat. Dieser Text erklärt, wie Sommerzeit und Winterzeit funktionieren, warum die mitteleuropäische Zeit den realen Sonnenstand vieler Orte gar nicht trifft und was die Zeitgleichung damit zu tun hat.

Sonnenzeit und Uhrzeit sind zwei verschiedene Dinge

Ursprünglich richtete sich die Zeit nach der Sonne. Wenn die Sonne am höchsten stand, war Mittag, zwölf Uhr. Jeder Ort hatte so seine eigene Ortszeit, die sich nach dem Sonnenstand über genau diesem Ort bestimmte. Das funktionierte, solange niemand schnell reiste. Mit der Eisenbahn wurde es zum Problem: Wenn jede Stadt eine andere Uhrzeit hatte, ließ sich kein Fahrplan aufstellen. Die Lösung waren Zeitzonen, breite Streifen, in denen überall dieselbe Uhrzeit gilt, abgeleitet von der Sonnenzeit eines zentralen Längengrads.

Mitteleuropa nutzt die mitteleuropäische Zeit, die sich am Längengrad von 15 Grad Ost orientiert. Dieser Meridian läuft etwa durch Görlitz im Osten Deutschlands. Nur dort steht die Sonne im Jahresmittel tatsächlich um zwölf Uhr am höchsten. Je weiter ein Ort davon abweicht, desto stärker weichen wahrer Sonnenstand und Uhrzeit auseinander. In Aachen ganz im Westen steht die Sonne erst gegen halb eins am höchsten, obwohl die Uhr längst Mittag zeigt.

Wie die Sommerzeit die Sonne verschiebt

Auf diese ohnehin vorhandene Verschiebung legt die Sommerzeit noch eine ganze Stunde obendrauf. In der Sommerzeit, die in der EU am letzten Sonntag im März beginnt und am letzten Sonntag im Oktober endet, werden die Uhren um eine Stunde vorgestellt. Was um zwölf Uhr Winterzeit wäre, heißt jetzt dreizehn Uhr. Die Sonne ändert ihren Lauf nicht, aber die Uhr behauptet, es sei eine Stunde später. Dadurch fällt der Sonnenaufgang in der Sommerzeit auf eine spätere Uhrzeit, und vor allem bleibt es abends eine Stunde länger hell, was der eigentliche Zweck der Regelung war.

Der Gedanke hinter der Sommerzeit ist, das Tageslicht besser an den Tagesablauf der Menschen anzupassen. Im Sommer geht die Sonne sehr früh auf, oft vor fünf Uhr, wenn die meisten noch schlafen. Diese frühe Helligkeit verpufft ungenutzt. Schiebt man die Uhr vor, verlagert sich gefühlt eine Stunde Tageslicht vom frühen Morgen in den Abend, wo mehr Menschen sie nutzen. Ob die erhoffte Energieersparnis tatsächlich eintritt, ist umstritten, und die EU hat über ein Ende der Umstellung diskutiert, bislang ohne abschließende Regelung.

Was am Umstelltag mit den Zeiten passiert

Am Umstelltag im März wird die Uhr in der Nacht von zwei auf drei Uhr vorgestellt, eine Stunde fehlt. Praktisch bedeutet das: Wenn die Sonne am Samstag noch um 6:40 Uhr aufging, geht sie am Sonntag scheinbar um 7:40 Uhr auf, obwohl sie astronomisch nur ein, zwei Minuten später dran ist. Der Sprung kommt allein von der Uhr. Im Oktober ist es umgekehrt, die Uhr wird von drei auf zwei zurückgestellt, eine Stunde wird doppelt durchlebt, und die Sonne geht am Sonntag plötzlich eine Stunde früher auf als am Samstag.

Ein guter Sonnenaufgang-Rechner berücksichtigt das automatisch, indem er die berechnete Weltzeit über die korrekte Zeitzonenregel in die lokale Uhrzeit übersetzt. Dabei muss er wissen, ob für das gewählte Datum die Sommerzeit gilt oder nicht. Genau hier liegt eine häufige Fehlerquelle bei selbstgebauten Tabellen: Wer die Sommerzeit nicht sauber einbaut, erhält für die Sommermonate um eine Stunde falsche Werte. Dieser Rechner nutzt die im Browser hinterlegten Zeitzonenregeln und löst die Umstellung deshalb für jedes Datum richtig auf.

Die Zeitgleichung, der zweite Verschieber

Neben der politischen Verschiebung durch Zeitzone und Sommerzeit gibt es noch eine astronomische. Die Zeitgleichung beschreibt, dass die Sonne auch innerhalb derselben Zeitzone nicht jeden Tag zur gleichen Uhrzeit am höchsten steht. Im Jahresverlauf eilt der wahre Mittag der Uhr um bis zu sechzehn Minuten voraus oder hinkt um bis zu vierzehn Minuten hinterher. Ursache sind die leicht elliptische Erdbahn und die geneigte Erdachse, die zusammen den scheinbaren Lauf der Sonne über das Jahr unregelmäßig machen.

Wer eine Sonnenuhr im Garten hat, kennt das Problem. Eine Sonnenuhr zeigt die wahre Sonnenzeit, nicht die Uhrzeit der Armbanduhr. Um beide zur Deckung zu bringen, muss man die Zeitgleichung und den Längengradversatz herausrechnen. An manchen Tagen stimmt die Sonnenuhr fast mit der Uhr überein, an anderen liegt sie eine Viertelstunde daneben. Diese Schwankung steckt auch in den Aufgangs- und Untergangszeiten, der Rechner verarbeitet sie korrekt, ohne dass man selbst rechnen muss.

Warum manche Länder weit von ihrer Sonnenzeit entfernt liegen

Die Verschiebung zwischen Uhrzeit und Sonnenstand kann extrem werden, wenn ein Land aus politischen Gründen eine Zeitzone nutzt, die geografisch nicht zu ihm passt. Spanien etwa liegt geografisch auf der Länge Großbritanniens, nutzt aber die mitteleuropäische Zeit. Dadurch geht die Sonne in Spanien sehr spät auf und unter, das Abendessen um neun Uhr wird verständlich, wenn man weiß, dass die Sonne dort nach Uhrzeit zwei Stunden hinter ihrem natürlichen Stand zurückliegt. China nutzt für das gesamte riesige Land eine einzige Zeitzone, im äußersten Westen geht die Sonne deshalb mitten am Vormittag auf.

Solche Beispiele zeigen, dass die Uhrzeit eine menschliche Übereinkunft ist, während der Sonnenstand der Physik gehorcht. Der Rechner trennt beides sauber. Er berechnet zuerst den astronomischen Sonnenstand für die Koordinaten und übersetzt das Ergebnis dann in die offizielle Uhrzeit des Ortes. Wer wissen will, wann die Sonne wirklich am höchsten steht, schaut auf den wahren Mittag, nicht auf die zwölf der Uhr.

Die Geschichte der Sommerzeit

Die Idee, im Sommer die Uhr vorzustellen, ist älter, als viele denken. Erste Vorschläge gab es schon im neunzehnten Jahrhundert, ernsthaft eingeführt wurde die Sommerzeit aber während des Ersten Weltkriegs, als mehrere Länder Energie sparen wollten. In Deutschland gab es danach ein Hin und Her, mal galt die Sommerzeit, mal nicht. Die heute durchgehend gültige Regelung kam in Deutschland 1980, ausgelöst auch durch die Ölkrise der vorangegangenen Jahre und den Wunsch nach besserer Abstimmung mit den europäischen Nachbarn. Seit 1996 sind Beginn und Ende der Sommerzeit europaweit einheitlich auf die letzten Sonntage im März und Oktober gelegt.

Die erhoffte große Energieersparnis hat sich in vielen Untersuchungen als gering oder kaum nachweisbar erwiesen, weil sich Einsparungen beim Licht und Mehrverbrauch beim Heizen oder Kühlen weitgehend ausgleichen. Deshalb wird die Sommerzeit immer wieder politisch hinterfragt. Eine EU-weite Befragung ergab eine Mehrheit für die Abschaffung der Umstellung, doch die Umsetzung scheiterte bislang an der Frage, ob künftig dauerhaft die Sommerzeit oder dauerhaft die Normalzeit gelten soll. Bis zu einer Einigung bleibt die zweimalige Umstellung im Jahr bestehen, und der Rechner bildet sie korrekt ab.

Was eine dauerhafte Zeit bedeuten würde

Spielt man die beiden Szenarien durch, zeigt sich, warum die Entscheidung so umstritten ist. Bei dauerhafter Sommerzeit bliebe es abends im Sommer lange hell, dafür würde es im Winter morgens sehr spät hell, in Westdeutschland erst nach neun Uhr. Schulkinder gingen dann den ganzen Vormittag im Dunkeln zur Schule. Bei dauerhafter Normalzeit wäre es im Winter morgens früher hell, dafür ginge die Sonne an Sommerabenden eine Stunde früher unter, was viele als Verlust an nutzbarer Freizeit empfänden. Beide Varianten haben handfeste Nachteile, und je nach Lage in der Zeitzone fallen sie unterschiedlich stark aus.

Genau hier wird der Sonnenstand-Rechner zum nützlichen Werkzeug für die eigene Meinungsbildung. Wer wissen will, wie spät die Sonne in seiner Stadt im Winter bei dauerhafter Sommerzeit aufginge, kann sich den Effekt vor Augen führen, indem er die Wintersonnenwende betrachtet und gedanklich eine Stunde addiert. Die nüchternen Zahlen zeigen schnell, dass es keine Lösung gibt, die für alle Regionen und alle Bedürfnisse gleichermaßen passt. Das ist der eigentliche Grund, warum die Debatte seit Jahren ohne Ergebnis bleibt.

Was das für die Planung heißt

Für den Alltag genügt es, die angezeigten Uhrzeiten zu nehmen, sie sind korrekt für die jeweilige Saison. Wer aber über die Umstellung hinaus plant, etwa eine Veranstaltung Ende Oktober terminiert, sollte daran denken, dass die Sonne am Tag nach der Umstellung scheinbar eine Stunde früher untergeht. Wer früh im Frühjahr eine Bergtour plant, muss beachten, dass die Uhr nach der Märzumstellung den Sonnenaufgang in den späteren Vormittag schiebt. Der Rechner zeigt für jedes Datum die richtige lokale Zeit, inklusive aller drei Verschiebungen, sodass man sich um die Umrechnung selbst nicht kümmern muss.