Als Dämmerung bezeichnet man den fließenden Übergang zwischen Tag und Nacht vor Tagesanfang oder nach Tagesende, der durch die Lichtstreuung in der Atmosphäre entsteht.
Man unterscheidet zwischen
Gemäß Definition ist der Sonnenaufgang der Moment, in dem die Oberkante der Sonnenscheibe den geozentrischen oder wahren Horizont überschreitet. Das bedeutet, die Morgendämmerung endet mit dem Erscheinen des obersten Randes der Sonnenscheibe über diesen Horizont. Umgekehrt beginnt die Abenddämmerung mit dem Verschwinden des obersten Randes der Sonnenscheibe unter diesen Horizont. Die Zeitspanne, während der die Sonnenscheibe auftaucht oder absinkt, gehört also zum Tag und nicht zur Dämmerung, auch wenn die Helligkeit der Sonne während dieser Zeitspanne noch zunimmt bzw. bereits abnimmt.
Im Dämmerungsverlauf lassen sich drei aufeinanderfolgende Phasen unterscheiden und danach abgrenzen, wie tief die Sonne unter dem Horizont steht (Sonnenstand unter dem Horizont angegeben als Tiefenwinkel der Sonnenscheibenmitte), so abendlich:
Die Dauer der drei Dämmerungsphasen hängt von der Schiefe der scheinbaren Sonnenbahn beim Aufgang oder Untergang ab und damit von der geografischen Breite des Standorts und der Jahreszeit. Am kürzesten währt die Dämmerung nahe dem Erdäquator zur Tagundnachtgleiche und ist dann bürgerlich 20 Minuten, nautisch 45 Minuten und astronomisch 70 Minuten nach Sonnenuntergang zu Ende. Am 50. Breitengrad dauern die drei Dämmerungsphasen rund 2 Stunden, sofern das astronomische Ende überhaupt erreicht wird, denn in den kurzen Nächten um die Sommersonnenwende geht die abendliche in die morgendliche Dämmerung über (Mitternachtsdämmerung bzw. „Weiße Nächte“). In Regionen ab rund 66° Breite, etwa dem Polarkreis, geht die Sonne zu diesem Termin nicht unter (Mitternachtssonne).
Infolge zahlreicher irdischer Beleuchtungsquellen ist vielerorts nach dem astronomischen Dämmerungsende kein völlig schwarzer Nachthimmel zu erleben; diese Aufhellung wird auch als Lichtverschmutzung bezeichnet.
Physikalisch bedeutet Dämmerung die Zeitspanne, in der gestreutes Restlicht der Sonne, die unter dem Horizont steht, von einem Ort aus sichtbar ist. Sie dauert solange, wie die zur Zone des Dämmerlichts nachtseitig verbreiterte Tag-Nacht-Grenze über diesen Standort hinwegzieht. Dämmerungszonen gibt es auf allen Planeten mit einer Atmosphäre. Der Erdmond oder atmosphärelose Planeten wie Merkur haben hingegen keine Dämmerung, auf den hellen Tag folgt dort schlagartig die dunkle Nacht.
Die Streuung des Sonnenlichts in hohen Schichten der Erdatmosphäre ist der Grund für die Übergangsphase der Dämmerung. Diese Streuung erfolgt sowohl an der Luft selbst als auch an eventuell vorhandenen Partikeln (Aerosolen). Da Morgen- und Abenddämmerung in ihrer Ursache gleich und nur von ihrem Ablauf her unterschiedlich sind, wird hier zunächst nur die Abenddämmerung betrachtet.
Über einem Beobachter, für den soeben die Sonne untergegangen ist, werden die höheren Luftschichten noch längere Zeit von der Sonne beleuchtet. Diese Luftschichten streuen einen Teil des durchdringenden Sonnenlichts in die Richtung des Beobachters, dem sie daher mehr oder weniger hell leuchtend erscheinen. Der größte Teil des gestreuten Lichts wird nur wenig aus seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt, und der Beobachter erblickt daher das hellste (überwiegend rötliche) Leuchten, wenn er in die Richtung schaut, in der die Sonne knapp unter dem Horizont steht. Licht, das den Beobachter aus anderen Richtungen des Himmels erreicht, ist um größere Winkel gestreut worden, was mit geringerer Intensität und mehr Blauanteil geschieht. Sonnenfernere Himmelsregionen erscheinen daher zunehmend dunkler.
In der Astronomie werden drei Phasen der Dämmerung definiert. Geht man vom abendlichen Sonnenuntergang aus, so läuft die Dämmerung wie folgt ab:
Dabei hängt der Zeitpunkt des Einsetzens der jeweiligen Dämmerungsphase vom Längengrad und somit von der wahren Sonnenzeit ab. Ungefähr 24 Stunden benötigt die Erde für eine Rotation von 360° um die eigene Achse, gleichbedeutend mit ca. 4 Minuten pro Längengrad.
Beispiel: In Berlin setzt die Dämmerung ca. 30 Minuten früher ein als in Köln, das ca. 7° westlicher liegt.
Am Ende der Nacht, wenn der Sonnenaufgang bevorsteht, werden die Dämmerungsphasen in umgekehrter Reihenfolge bis zum Sonnenaufgang durchlaufen.
Die Definitionen der Dämmerungsphasen beziehen sich auf die so genannte geometrische Höhe der Sonne unterhalb des Horizonts. Die Refraktion und andere Einflüsse auf die beobachtete Sonnenposition bleiben daher unberücksichtigt. Zur individuellen Berechnung von Zeitpunkten, zu denen die Sonne bestimmte Höhen erreicht, siehe Sonnenstand.
Das Bild neben der folgenden Tabelle illustriert auch die Abhängigkeit der Dämmerungsdauer vom Breitengrad des Beobachtungsstandortes. Am Äquator steht die scheinbare Sonnenbahn steil auf dem Horizont und die Dämmerung dauert nur kurz, zu den Polen hin schneidet die Sonnenbahn den Horizont in flacherem Winkel und die Dämmerung dauert länger.
Abhängig von der Jahreszeit und der geografischen Breite dauert die bürgerliche Dämmerung (zivile Dämmerung) etwa eine gute halbe Stunde, die nautische Dämmerung (mittlere Dämmerung) mehr als eine und die astronomische Dämmerung etwa anderthalb bis drei Stunden (falls die Dämmerungsphasen beendet werden).
Auf einer gegebenen geografischen Breite hängt der Winkel, unter dem die Sonne untergeht, ein wenig von der Jahreszeit ab, so dass die Dämmerungsdauern im Verlauf eines Jahres leicht schwanken.
Die Tabellen zeigen, um wie viele Minuten nach Sonnenuntergang die betreffende Dämmerungsphase endet, bzw. um wie viele Minuten vor Sonnenaufgang sie beginnt. Am Äquator werden die längsten Dämmerungszeiten zu den beiden Sonnenwenden erreicht. Die kürzesten Dämmerungszeiten fallen mit den Tagundnachtgleichen zusammen.
Tag | Datum | bürgerlich | nautisch | astronomisch |
---|---|---|---|---|
Wintersonnenwende | 21. Dezember | ±45 Min. | ±80 Min. | ±120 Min. |
Tagundnachtgleiche | 21. März und 22. oder 23. September |
±35 Min. | ±70 Min. | ±110 Min. |
Sommersonnenwende | 21. Juni | ±50 Min. | ±110 Min. | (nicht beendet) |
Tag | Datum | bürgerlich | nautisch | astronomisch |
---|---|---|---|---|
Wintersonnenwende | 21. Dezember | ±29 Min. | ±53 Min. | ±78 Min. |
Tagundnachtgleiche | 21. März und 22. oder 23. September |
±27 Min. | ±48 Min. | ±72 Min. |
Sommersonnenwende | 21. Juni | ±31 Min. | ±59 Min. | ±84 Min. |
Tag | Datum | bürgerlich | nautisch | astronomisch |
---|---|---|---|---|
Wintersonnenwende | 21. Dezember | ±25 Min. | ±50 Min. | ±75 Min. |
Tagundnachtgleiche | 19. bis 21. März und 22. oder 23. September |
±20 Min. | ±45 Min. | ±70 Min. |
Sommersonnenwende | 21. Juni | ±25 Min. | ±50 Min. | ±75 Min. |
Die längsten Dämmerungszeiten werden in diesem Fall jeweils zur Sommersonnenwende erreicht. Die kürzesten Dämmerungszeiten treten hier folgendermaßen nahe den Tagundnachtgleichen ein: die kürzeste bürgerliche Dämmerung um den 14. März und 29. September, das früheste Ende der nautischen Dämmerung um den 8. März und 5. Oktober und das früheste Ende der astronomischen Dämmerung um den 2. März und 11. Oktober.
Je nach geografischer Breite und Jahreszeit kann es vorkommen, dass bestimmte Dämmerungsphasen nicht beendet und nicht erreicht werden.
Während der Dämmerung kommt es zur Ausprägung typischer Dämmerungsfarben und anderer optischer Phänomene. Dabei handelt es sich um Erscheinungen in der Morgen- und Abenddämmerung eines atmosphäretragenden Planeten oder Mondes. Auf der Erde gibt es dazu eine Fülle optischer Phänomene und Leuchterscheinungen.[2]
Optische Phänomene bei der bürgerlichen Dämmerung in Abhängigkeit von Wetter- und Beobachtungsbedingungen können sein
Optische Phänomene bei der nautischen Dämmerung können sein
Eine ausführliche Beschreibung einer typischen Dämmerung Mitteleuropas in ihrer Vielfalt wurde von Wilhelm von Bezold überliefert.[3]