Sonnenschein

Als Sonnenschein wird zweierlei bezeichnet: der Lichtschein der Sonne (also die Wirkung der Sonnenstrahlen auf die Erde), und eine Wetterlage mit geringer Bewölkung. Sonnenschein herrscht, wenn die zwischen Sonnenauf- und Untergang – also bei Tag – von der Sonne kommenden Lichtstrahlen die Erdoberfläche erreichen.

Physikalisch-biologische Aspekte

Wird die Sonne während des Tages durch Wolken oder andere Objekte verdeckt, so werfen diese einen Schatten auf die Erdoberfläche. In den beschatteten Gebieten herrscht aber keineswegs Dunkelheit, weil es auch dort zu diffuser Reflexion in der Atmosphäre kommt. Je höher und klarer die Luft ist, desto mehr unterscheidet sich aber die Himmelshelligkeit bei sonnigem Wetter und bei Bewölkung. Auch deshalb wirken nahende Gewitterwolken im Gebirge bedrohlicher als anderswo.

Auch in der Nacht herrscht keine völlige Dunkelheit, so bildet das Licht des Mondes den Mondschein.

Unser Auge passt sich der Helligkeit der Umgebung so gut an, dass es uns nur selten bewusst wird. Physikalisch bemerkbar ist dies aber an der Iris, die bei Sonnenschein eine viel geringere Öffnung zeigt, als bei Bewölkung. Dieses in der Natur vielfach zu beobachtende Prinzip (sogar an Blattöffnungen der Pflanzen) ist auch bei der Belichtungs-Automatik von Fotoapparaten realisiert, welche die bei Sonnenschein große Lichtmenge entweder durch eine kleinere Blende oder eine kürzere Verschluss- bzw. Belichtungszeit verringern.

Sonnenschein und Sonnenenergie

Energieverteilung des Sonnenlichts auf verschiedenen Frequenzbereiche

Absorption von gasförmigen Luftbestandteilen

Unter Globalstrahlung versteht man die pro waagerechte Fläche eintreffende gesamte Strahlungsleistung der Sonne in W/m². Sie setzt sich aus direkter Sonneneinstrahlung und diffus an Wolken und Lufthülle gestreuter Strahlung zusammen und wird mit einem Pyrheliometer gemessen.

Für Deutschland ergibt sich ein für Tag/Nacht, geographischer Breite, Sonnenschein/Bewölkung gemittelter Wert von 110 W/m². Bei Sonnenschein ist dieser Wert am höchsten.

• Sonnenschein, klarer bis leicht diffuser Himmel
  • Sommer: 600–1000 W/m²
  • Winter: 300–500 W/m²
• Sonnenschein bei leichter bis mittlerer Bewölkung
  • Sommer: 300–600 W/m²
  • Winter: 150–300 W/m²
• stark bewölkt bis nebelig-trüb
  • Sommer: 100–300 W/m²
  • Winter: 50–150 W/m²

Die meisten Pflanzen benutzen die Energie der Sonnenstrahlung zur Photosynthese, indem sie den Energiebedarf chemischer Synthesen durch Absorption von Licht decken. Von jeher nutzt auch der Mensch die Sonnenenergie, etwa in der vom Klima geprägten Bauart seiner Gebäude, bei der Bereitung von Warmwasser (dunkle Behälter) oder der Kühlung durch Verdunstung. In den letzten Jahrzehnten hat sich eine spezielle Solartechnik etabliert, die Wandlung der Sonnenenergie in Wärme durch sogenannte Sonnenkollektoren (siehe Solarthermie). Demgegenüber arbeitet die Photovoltaik durch ihre direkte Umwandlung in elektrische Energie (siehe Solarstrom).

Sonnenscheindauer

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Nördlich des Polarkreises (N70 E10) scheint im Sommer die Sonne 24 Stunden

In der Geographie wird oft mit einer theoretischen Zeitdauer gerechnet, in der eine wolkenlose und ungetrübt klare Atmosphäre, ungehindert von Bergen am Horizont, an einem bestimmten Ort Sonnenschein ermöglicht. Sie wird von den Geowissenschaften als theoretische oder astronomische Sonnenscheindauer bezeichnet. Sie hängt in erster Linie vom Breitengrad und der Jahreszeit ab (siehe auch Sonnenstand), sowie im Gebirge oder Hügelland auch vom Landschaftshorizont des betreffenden Standorts. Die allfällige Abschattung durch Gebäude wird hingegen nicht in den Wert eingerechnet.

Theoretische Sonnenscheindauer und Dämmerung für einen Ort nördlich des Polarkreises (N70 E10)

Theoretische Sonnenscheindauer und Dämmerung für einen Ort in der Nähe von Frankfurt/Main (N50 E10)

Theoretische Sonnenscheindauer und Dämmerung für einen Ort am Äquator (N0 E10)

Die tatsächliche Sonnenscheindauer ist jedoch wesentlich kürzer und hängt entscheidend von der Klimazone ab. Großteils sind es Wolken, die den Sonnenschein verhindern, doch auch andere Ursachen wie Smog können dazu beitragen, dass das Sonnenlicht die Erdoberfläche nur gedämpft erreicht. Des Weiteren können Sandstürme oder die bei Vulkanausbrüchen in die Atmosphäre geschleuderten Vulkanische Aschen die Sonnenstrahlung dämpfen.
Die Sonnenscheindauer dient der näherungsweisen Abschätzung der Einstrahlung an einem bestimmten Ort und gibt gleichzeitig Hinweise auf Zeit und Stärke der Bewölkung.

Die tatsächliche Sonnenscheindauer ist als die Zeitspanne definiert, während der die direkte Sonnenstrahlung senkrecht zur Sonnenrichtung mindestens 120 W/m² beträgt.

Die effektiv mögliche Sonnenscheindauer wird durch Landschaftshorizonte verkürzt, sodass die Sonnenscheindauer im Dezember in gewissen Tälern im Gebirge sogar Null betragen kann.

Die relative Sonnenscheindauer beschreibt den Anteil der tatsächlichen an der effektiv möglichen Sonnenscheindauer in Prozent. Durch sie kann man Sonnenscheinverhältnisse verschiedener Gebiete vergleichen.

Sonnenscheindauer in Deutschland

Die durchschnittliche jährliche Sonnenscheindauer liegt in Deutschland je nach Ort zwischen 1300 und 1900 Stunden pro Jahr. Der Mittelwert sind 1550 Stunden Sonnenschein pro Jahr.

• Höchste jährliche Sonnenscheindauer: 2329 Stunden im Jahr 1959 auf dem Klippeneck am südlichen Rand der Schwäbischen Alb (973 m)
• Geringste jährliche Sonnenscheindauer: 929,1 Stunden im Jahr 1995 in Ruhpolding/Chiemgau (700 m)
• Höchste monatliche Sonnenscheindauer: 403 Stunden im Juli 1994, Kap Arkona/Rügen
• Geringste monatliche Sonnenscheindauer: 0 Stunden im Dezember 1965 Großer Inselsberg (914 m, Thüringer Wald).

Statistisch nimmt auf den meisten Kontinenten die Sonnenscheindauer mit abnehmender geografischer Breite zu. Ausnahmen sind die Tropen und teilweise die Polargebiete. Bereits in Österreich liegt die Sonnenscheindauer im Schnitt um etwa zehn Prozent höher als in Deutschland.

Spitzenwerte der Sonnenscheindauer weltweit

An einigen besonderen Orten scheint die Sonne an fast jedem Tag des Jahres. Lediglich in der Sprache der australischen Ureinwohner (Aborigine) existiert mit der Bezeichnung „Alunga“ ein Wort für einen Ort mit mehr als 300 Tagen Sonnenschein im Jahr. Zu den internationalen Spitzenreitern der Sonnenscheindauer gehören:

• Boulder (Colorado) – 300 Tage Sonnenschein
• Irkutsk (Irkutskaja Oblast') – 300 Tage Sonnenschein
• Anapa (Krasnodarskij Kraj) – 300 Tage Sonnenschein
• Digne-les-Bains – 300 Tage Sonnenschein
• Kreta – 300 Tage Sonnenschein
• Calvià Isla Baleares – 300 Tage Sonnenschein
• Phoenix (Arizona) – 312 Tage Sonnenschein
• Naturns – 315 Tage Sonnenschein
• Sal (Kap Verde) – 350 Tage Sonnenschein
• Santa María del Yocavil – 360 Tage Sonnenschein

Heliograph nach Campbell-Stokes

Messverfahren

Das gängigste Messgerät für die Sonnenscheindauer ist der Sonnenscheinautograph nach Campbell-Stokes. Bei diesem Gerät werden die Sonnenstrahlen durch eine Linse gebündelt, sodass sie in einem Papierstreifen eine Spur einbrennen. Aus der Länge der Brennspur lässt sich die Sonnenscheindauer bis auf eine zehntel Stunde genau ablesen. Die Streifen werden täglich gewechselt.

Heutzutage werden auch photoelektrische Sensoren für die Sonnenscheindauer-Messung eingesetzt. Die Sensoren messen die Sonnenscheindauer indirekt. Sie messen die Bestrahlungsstärke; wenn diese den international festgelegten Grenzwert von 120 W/m² überschreitet, wird Sonnenschein angenommen und ein Signal ausgegeben.

Insgesamt nehmen in Deutschland u.a. rund 270 Stationen des Deutschen Wetterdienstes Sonnenscheinmessungen vor.

Weblinks

Wiktionary: Sonnenschein – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Java-Sonnenschein-Applet mit der Möglichkeit der Berechnung verschiedener Größen
• sonnenscheindauer.de – eine Facharbeit zur theoretischen Sonnenscheindauer