Vorbemerkungen

Die Sommersonnenwende, der längste Tag im Jahr, wird seit Jahrtausenden ritualisiert gefeiert. Zeugnis dieser alten Bräuche sind Stonehenge und das antike Ägypten. Echnaton macht die Sonne zum einzigen Gott und preist sie im Sonnengesang. Der hebt an mit:

Schön erscheinst du
im Horizont des Himmels
du lebendige Sonne,
die vom Anbeginn lebt!
Du bist aufgegangen im Osthorizont,
und hast jedes Land mit deiner Schönheit erfüllt.
Schön bist du, groß und strahlend,
hoch über allem Land.

Etwa um die gleiche Zeit beschwört der Schöpfungshymnus des indischen Rigveda das Eine als Weltgrund und Ursprung:

Damals war nicht das Nichtsein noch das Sein,
Kein Luftraum war, kein Himmel darüber her.
Wer hielt in Hut die Welt; wer schloss sie ein?
Wo war der tiefe Abgrund, wo das Meer?
Nicht Tod war damals noch Unsterblichkeit,
Nicht war die Nacht, der Tag nicht offenbar.
Es hauchte windlos in Ursprünglichkeit,
Das Eine, außer dem kein andres war.

Die physikalische Erklärung der Sommersonnenwende folgt der Neigung der Erdrotationsachse zur Ebene der Umlaufbahn von etwa 23 Grad. Damit gibt es vier ausgezeichnete Punkte auf der Ellipsenbahn der Erde um die Sonne, nach denen bekanntlich die Jahreszeiten unterschieden werden. Neben der Tag/Nacht-Periodizität, den Jahreszeiten und dem Jahresrhythmus gibt es weitere Periodizitäten durch die Präzession der Erdachse (25000 Jahre), ihre Nutation zwischen 22 und 24 Grad (40000 Jahre) aufgrund der Mondbahnekliptik (von 5 Grad) sowie eine systemisch bedingte Exzentrizität der Ellipsenbahn zwischen 147 und 152 Mill. km alle 100000 Jahre. Im gleichen zeitlichen Bereich sollen die Schwankungen des solaren Magnetfeldes liegen.

Der Mond im Gravitationsfeld der Erde stabilisiert und bremst leicht die Erdrotation (Gezeiten), wodurch er sich langsam von der Erde entfernt. Die Erde wird auf der Bahn gehalten durch das Gravitationsfeld der Sonne, die 99,9% der Massen im Sonnensystem auf sich vereint. Der Erdkörper umrundet mit 30 km/s die Sonne, so dass sich Flieh- und Gravitationskraft über Jahrmilliarden die Waage halten. Dabei wird das Gravitationsfeld der Erde überlagert von einem Magnetfeld, das sich periodisch umpolt. Die letzte Feldumkehr soll ungefähr 780000 Jahre zurück liegen. Wir leben auf einem Vulkan aus Magma, das sich um einen flüssigen Kern aus Eisen und Nickel wölbt. Die feste Erdkruste ist dabei vergleichbar mit einer Apfelschale.

Neben der Gravitationsenergie der Sonne, die nach außen die Erde auf ihrer Bahn hält, strahlt unser Zentralgestirn zudem Fusionsenergie ab in Form elektromagnetischer- und Teilchenstrahlung (Elektronen, Protonen). Gravitation und Fusion halten die Sonne über Jahrmilliarden stabil. Im Proton-Proton-Zyklus wird über mehrere Zwischenschritte Wasserstoff zu Helium fusioniert, wobei Positronen und Neutrinos freigesetzt werden. Pro Heliumkern werden dabei 23 MeV Energie abgestrahlt. Das sind pro Nukleon etwa zehn Mal mehr als bei der Kernspaltung von Uran.

Atmosphäre und Magnetfeld der Erde filtern Anteile der elektromagnetischen Strahlung aus dem Sonnenlicht und lenken den Teilchenstrom des Sonnenwindes ab. Dabei schützt uns der Sonnenwind wiederum vor der energiereichen kosmischen Höhenstrahlung. Von der etwa 4 10 hoch 23 kW betragenden Strahlungsleistung der Sonne erreichen den Erdquerschnitt im Abstand von rund 150 Mill. km ca. 1,4 kW/qm, die zum Glück gestreut, abgeschwächt und gefiltert im vornehmlich sichtbaren Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm die Erdoberfläche erreichen. Die Massenverhältnisse, Bahn- und Eigendrehimpulse sowie die Abstände voneinander gewährleisten auf der Erde im Wechselspiel mit Sonne und Mond einen stabilen Oberflächenzustand, der das Wasser zugleich in seinen drei Aggregatzuständen vorkommen lässt und so höheres Leben ermöglicht.

Die extrem genau austarierten kosmischen Bedingungen in der zarten Schicht der Biosphäre zwischen Sonne, Mond und Erdinnerem lassen uns als Kinder des Weltalls erscheinen, wie Hoimar von Ditfurth den Titel seines lesenswerten Buches genannt hat. Die Erde gleicht dabei einem Raumschiff, das mit der Sonne und der Milchstraße seinem einsamen Weg durch das Universum folgt. Das Licht von Sonne, Mond und Sternen hatte auch Albert Einstein schon früh in seinen Bann gezogen. Bereits als Jungendlicher fragte er sich in einem Gedankenexperiment, was wohl geschehe, wenn man einem Lichtstrahl mit Lichtgeschwindigkeit nacheile. Das Weiterdenken auf dieser Spur machte ihn 1919 schlagartig weltberühmt.