Sonnenstand: Azimut und Höhe der Sonne verstehen

Zwei Winkel beschreiben jeden Punkt am Himmel

Um die Lage der Sonne festzuhalten, nutzt die Astronomie das Horizontsystem. Es ist das System, das du ohne Hilfsmittel erlebst: eine Kuppel über dir mit dem Horizont als Grundkreis und dem **Zenit** senkrecht darüber.

• **Azimut (A)**: der Winkel entlang des Horizonts. Nach der heute üblichen Konvention zählt er ab Norden im Uhrzeigersinn: Nord 0°, Ost 90°, Süd 180°, West 270°. Ältere Literatur zählt teils ab Süden – prüfe bei Tabellen also immer den Nullpunkt.
• **Höhe (h): der Winkel zwischen Horizont und Sonne, von 0° am Horizont bis 90° im Zenit. Negative Werte bedeuten, dass die Sonne unter dem Horizont steht. Manchmal wird stattdessen die Zenitdistanz** angegeben, also 90° − h.

Beide Werte sind ortsgebunden. Dieselbe Sonne steht im selben Moment in Hamburg anders am Himmel als in Lissabon.

Wie sich der Sonnenstand über den Tag ändert

Durch die Drehung der Erde wandert die Sonne scheinbar auf einem Kreisbogen über den Himmel, 15° pro Stunde entlang des Himmelsäquators. Auf der Nordhalbkugel steigt sie im Osten, erreicht ihren Höchststand – die **Kulmination** – genau im Süden bei Azimut 180° und sinkt im Westen.

Die Kulmination findet zum wahren Mittag statt, nicht um 12 Uhr. In Deutschland liegt sie je nach Ort und Jahreszeit zwischen etwa 11:45 und 12:50 Uhr MEZ, in der Sommerzeit eine Stunde später. Gründe sind die geografische Länge innerhalb der Zeitzone und die Zeitgleichung.

Wie hoch die Sonne mittags steigt, hängt an zwei Dingen. Je weiter du vom Äquator entfernt bist, desto tiefer bleibt sie – deine geografische Breite legt die Grundhöhe fest. Darauf setzt die Jahreszeit auf: Im Sommer steht die Sonne mittags um bis zu rund 23,4° höher als an den Tagundnachtgleichen, im Winter um ebenso viel tiefer. Zwischen Sommer- und Wintersonnenwende liegen an jedem Ort außerhalb der Tropen damit knapp 47° Unterschied in der Mittagshöhe. In Mitteleuropa reicht das von gut 60° im Juni bis unter 20° im Dezember.

Wie sich der Sonnenstand über das Jahr ändert

Weil die Erdachse um 23,4° gegen die Bahnebene geneigt ist, wandert die Deklination der Sonne im Jahreslauf zwischen +23,4° und −23,4°. Das verändert nicht nur die Mittagshöhe, sondern auch die Richtungen von Auf- und Untergang.

Bei 50° Breite geht die Sonne um die Sommersonnenwende bei einem Azimut von rund 50° auf, also im Nordosten, und bei rund 310° im Nordwesten unter. Sie beschreibt einen weiten Bogen, der hinter dir im Norden beginnt und endet. Im Dezember liegen Auf- und Untergang bei etwa 128° und 232°, der Bogen ist kurz und flach. An den Tagundnachtgleichen geht sie nahezu genau im Osten auf und im Westen unter.

Wie weit Auf- und Untergangspunkt im Jahreslauf am Horizont entlangwandern, hängt ebenfalls von der Breite ab: Je weiter nördlich du bist, desto größer wird die Spanne, bis die Sonne jenseits des Polarkreises im Sommer gar nicht mehr untergeht. Die Refraktion schiebt den sichtbaren Aufgang zusätzlich ein kleines Stück nach Norden, weil sie die Sonne früher über die Horizontlinie hebt.

Praktische Anwendungen: Schatten, Solar, Garten, Fotografie

Schattenlänge. Je tiefer die Sonne steht, desto länger wird der Schatten. Bei 45° Sonnenhöhe ist er genau so lang, wie der Gegenstand hoch ist; darunter wächst er rasch und wird nahe dem Horizont sehr lang. In Mitteleuropa sind Mittagsschatten im Dezember deshalb ein Vielfaches länger als im Juni. Wer wissen will, ob ein Beet im Winter Sonne bekommt oder ein Nachbarhaus die Terrasse verschattet, braucht vor allem die Sonnenhöhe zur fraglichen Uhrzeit – und die Richtung, aus der die Sonne dann scheint.

Solaranlagen. Ertrag und Ausrichtung hängen direkt vom Sonnenstand ab. In Mitteleuropa gilt eine Südausrichtung mit 30° bis 40° Neigung als gute Basis für den Jahresertrag; Ost-West-Anlagen verteilen den Ertrag gleichmäßiger über den Tag.

Fotografie und Architektur. Wann fällt Licht durch ein bestimmtes Fenster, wann steht die Sonne genau über einer Straßenflucht oder hinter einem Kirchturm? Solche Fragen beantwortest du, indem du Azimut und Höhe der Sonne mit der Richtung zu deinem Motiv vergleichst. Ein Kompass reicht für die Richtung, für die Höhe hilft die Faustregel: Eine ausgestreckte Faust deckt etwa 10° ab.

Sicherheit. Bestimme den Sonnenstand nie, indem du direkt in die Sonne schaust. Nutze Schatten, eine App oder eine projizierte Abbildung.

Feinheiten, die Profis berücksichtigen

Der berechnete Stand ist zunächst geometrisch. Die Refraktion hebt die Sonne nahe dem Horizont um rund ein halbes Grad an, in 10° Höhe nur noch um etwa 5′, im Zenit gar nicht. Für Messungen mit dem Sextanten oder Theodolit kommen außerdem die Parallaxe (bei der Sonne nur knapp 9″) und die Beobachterhöhe hinzu. Für Alltagsfragen wie Schattenwurf ist das vernachlässigbar, für Vermessung und Navigation nicht.

Auf der Südhalbkugel ist das Bild gespiegelt: Dort kulminiert die Sonne im Norden bei Azimut 0°, und der Tagbogen läuft von Osten über Norden nach Westen. Zwischen den Wendekreisen kann sie je nach Datum im Norden oder Süden kulminieren und an zwei Tagen im Jahr genau im Zenit stehen.