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Die Erdachsenneigung verschiebt die scheinbare Lage der Kontinente
Vertraute Jahreszeiten, ungewohnter Blick: Vier Aufnahmen der NASA-Kamera EPIC zeigen, wie sich die scheinbare Lage der Kontinente im Jahreslauf verschiebt. Von rund 1,5 Millionen Kilometern Entfernung wird sichtbar, wie die um etwa 23,5 Grad geneigte Erdachse die beleuchtete Halbkugel verändert und damit auch die Perspektive auf Nord- und Südamerika.
Greenbelt (U.S.A.). Von der Erdoberfläche aus wirken die Kontinente im Jahreslauf unverrückbar. Aus der Nähe des Lagrange-Punkts L1 sieht das anders aus: Die Earth Polychromatic Imaging Camera (EPIC) an Bord des Satelliten DSCOVR blickt fast ständig auf die sonnenbeschienene Seite der Erde. Vier von der NASA zusammengestellte Vollscheibenbilder machen nun besonders anschaulich, wie die Neigung der Erdachse diesen Blick im Rhythmus der Jahreszeiten verändert.
Die Aufnahmen zeigen die westliche Hemisphäre zu den beiden Sonnenwenden und zu den beiden Tagundnachtgleichen. Dabei ändert sich nicht die reale Lage der Kontinente. Stattdessen verschiebt sich durch die gekippte Erdachse, welche Breiten aus der sonnenzugewandten Perspektive von DSCOVR besonders zentral erscheinen.
Die Rotationsachse der Erde ist gegenüber ihrer Bahn um die Sonne um etwa 23,5 Grad geneigt. Zur Sonnenwende im Juni ist die Nordhalbkugel stärker zur Sonne gekippt, im Dezember die Südhalbkugel. Zu den Tagundnachtgleichen im März und September liegt die Beleuchtungsgeometrie dazwischen, beide Hemisphären erhalten dann nahezu gleich viel Sonnenlicht.
Forscher am NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) um Dr. Guoyong Wen haben die Beobachtungsgeometrie von DSCOVR und EPIC bereits systematisch untersucht. Ihre Analysen zeigen, dass sich neben dem Blickwinkel auch die gemessene Rückstrahlung mit der Stellung von Sonne, Erde und Satellit verändern kann. Der aktuelle NASA-Bildvergleich nutzt diese besondere Perspektive nun vor allem als anschauliches Fenster auf den Jahreszeitenwechsel.
Im Dezember liegt Südamerika in den ausgewählten Aufnahmen nahe der Bildmitte, während große Teile der Antarktis sichtbar sind und Nordamerika teilweise aus dem Blickfeld rückt. Im Juni kehrt sich der Eindruck um: Nordamerika und die Nordhalbkugel rücken zur Mitte, arktisches Meereis erscheint im Bild und die Antarktis verschwindet vollständig hinter dem Rand der sichtbaren Erdscheibe.
Die vier Bilder unterscheiden sich noch in einem zweiten Punkt. Die Erde erscheint zu den beiden Tagundnachtgleichen etwas kleiner als in den ausgewählten Aufnahmen der Sonnenwenden. Das liegt nicht an der Achsneigung, sondern an der Bahn von DSCOVR um L1. So war der Satellit am 21. Dezember 2023 rund 1.447.327 Kilometer von der Erde entfernt, am 22. September 2024 dagegen rund 1.561.901 Kilometer.
DSCOVR folgt dort einer dreidimensionalen Lissajous-Bahn. Dadurch schwanken sowohl der Abstand zur Erde als auch der Winkel zwischen Sonne, Erde und Satellit. In den von der NASA verglichenen Aufnahmen liegt dieser sogenannte Sonne-Erde-Satellit-Winkel ungefähr zwischen 8 und 10 Grad. Über die Mission hinweg kann er sich nach Angaben der NASA ungefähr zwischen 2 und 12 Grad bewegen.
„Aber die deutlichsten Veränderungen, die scheinbare Position der Kontinente, gehen auf die Neigung der Erdachse zurück“, erklärt Dr. Alexander Marshak vom NASA Goddard Space Flight Center (GSFC).
Die sichtbare Verschiebung ist damit eine Perspektivwirkung. Nord- und Südamerika wandern nicht jahreszeitlich über den Globus. Die Neigung der Erde verändert vielmehr, welcher Teil der Kugel aus der nahezu sonnenwärtigen Blickrichtung von DSCOVR im Zentrum liegt.