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Die Jahreszeiten sind abhängig von der Wärmeenergie, die die Erde von der Sonne erhält. Die Wärmeenergie wird von der Neigung der Erdachse und von ihrer Lage im Verhältnis zur Sonne bestimmt. Während des Sommers auf der Nordhalbkugel führt die Ausrichtung der Erde dazu, dass die nördliche Hemisphäre am meisten Wärme erhält, wobei die Sonne zum Zeitpunkt der Sommersonnenwende am Wendekreis des Krebses (23,5°N) im Zenit steht. Zum Zeitpunkt der Wintersonnenwende steht die Sonne am Wendekreis des Steinbocks (23,5°S) im Zenit, und die nördliche Hemisphäre erhält deutlich weniger Wärme. Zwischen den beiden Sonnenwenden markieren die Frühlings- und die Herbst-Tagundnachtgleiche den Moment, an dem die Sonne am Äquator im Zenit steht und die Sonneneinstrahlung in den beiden Hemisphären vergleichbar ist.
Kalendarische Jahreszeiten
Die kalendarischen Jahreszeiten werden vom Zeitpunkt der Tagundnachtgleichen und der Sonnenwenden bestimmt. In der nördlichen Hemisphäre beginnt der Frühling mit der Frühlings-Tagundnachtgleiche (um den 20. März), der Sommer mit der Sommersonnenwende (um den 21. Juni), der Herbst mit der Herbst-Tagundnachtgleiche (um den 22. September) und der Winter mit der Wintersonnenwende (um den 21. Dezember).
Astronomische Jahreszeiten
Die astronomischen Jahreszeiten werden von der Sonnenscheindauer bestimmt. In der Schweiz ist die Sonnenscheindauer um die Sommersonnenwende auf der Nordhalbkugel am längsten d. h. etwa zwischen dem 6. Mai und dem 7. August. Die kürzeste Sonnenscheindauer ist im Winter zu verzeichnen, etwa zwischen dem 7. November und dem 4. Februar. Der Zeitraum vom 5. Februar bis 5. Mai entspricht dem Frühling und der Zeitraum vom 8. August bis 6. November dem Herbst. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass der Ausdruck ‚astronomische Jahreszeiten‘ oft auch zur Bezeichnung der kalendarischen Jahreszeiten verwendet wird.
Meteorologische und klimatologische Jahreszeiten
Die meteorologischen Jahreszeiten sind im Verhältnis zu den kalendarischen und den astronomischen Jahreszeiten zeitlich versetzt, was auf die Trägheit der Atmosphäre zurückzuführen ist. So wird zum Beispiel im Sommer in der Schweiz die längste Sonnenscheindauer um den 21. Juni herum beobachtet, die durchschnittlichen Höchsttemperaturen werden jedoch erst etwa drei Wochen später gegen Mitte Juli gemessen. Der meteorologische Sommer beginnt also am 1. Juni und endet am 31. August. Die tiefsten Temperaturen werden gegen Mitte Januar gemessen. Der meteorologische Winter erstreckt sich somit vom 1. Dezember bis 28. Februar. Zudem ist es für die Klimastatistiken einfacher die Jahreszeiten in Zeiträume von jeweils drei komplette Monate einzuteilen. Somit entsprechen die Monate März, April und Mai dem Frühling, die Monate Juni, Juli und August dem Sommer, die Monate September, Oktober und November dem Herbst und die Monate Dezember, Januar und Februar dem Winter.