Verschiedene Faktoren beeinflussen das Klima der Erde. Wärmende wie kühlende Einflüsse wirken zusammen und bilden ein komplexes System. Im heutigen Teil befassen wir uns mit der Erdbahn um die Sonne, die über die Jahrtausende variiert. Vor allem zwei astronomische Faktoren beeinflussen das Klima : Die Neigung der Erdachse und die Flugbahn der Erde um die Sonne.

Die Erde fliegt nicht kerzengerade um die Sonne, sondern leicht gekippt. Ähnlich wie ein Motorradfahrer in einer Kurve, allerdings mit dem Unterschied, dass die Erde während ihrer Tour um die Sonne ihre gekippte Haltung beibehält. Das hat zur Folge, dass sich die Nordhalbkugel zwischen November und Februar von der Sonne deutlich wegneigt. Die Tage sind kurz, die Temperaturen fallen – es herscht Winter. Ein anderes Bild ergibt sich zwischen Juni und August. Dann ist die Nordhalbkugel zur Sonne geneigt, es ist Sommer und auf der Südhalbkugel ist Winter. Die Erde fliegt stets gekippt um die Sonne, die Stärke der Neigung ändert sich aber im Laufe der Jahrtausende. Derzeit neigt sich die Erdachse zur Flugbahn ( Ekliptik ) um 23, 5 Grad. Astronomen haben errechnet, dass die Erdneigung zwischen 22, 1 Grad und 24, 5 Grad pendelt. Je größer der Winkel, desto ausgeprägter sind die Jahreszeiten. Vor etwa 5000 Jahren betrug die Neigung 24 Grad, derzeit pendelt die Erde wieder zum Minimum von 22 Grad. Das heißt, dass die Unterschiede zwischen den Jahreszeiten geringer werden. Allerdings passiert dies äußerst gemächlich : Vom Minimum zum Maximum benötigt die Erde gut 20 000 Jahre, eine volle Periode dauert etwa 41 000 Jahre.

Die Erdachsenneigung hat nach Überzeugung vieler Klimaforscher auch Einfluss auf den Monsun. Als die Erde vor 5000 Jahren begann, ihre Maximalneigung zu verlassen und sich wieder etwas aufzurichteten, begann die bis dahin grüne Sahara auszutrocknen. Das belegen Sedimente.

Doch die Achsenneigung ist nicht die einzige Variable. Auch der Flug der Erde um ihren Stern, die Sonne, verläuft nicht harmonisch. Die Erde fliegt keinen perfekten Kreis, sondern eine leichte Ellipse. Der Abstand zur Sonne ist deshalb nicht das ganze Jahr über konstant. Vor zwei Monaten, am 3. Januar, befanden wir uns am sonnennächsten Punkt, dem so genannten Perihel. Am 4. Juli sind wir am sonnenfernsten Punkt, im Aphel. Der Unterschied macht etwa fünf Millionen Kilometer aus. Paradoxerweise also dann, wenn auf der Nordhalbkugel Winter ist, befindet sich die Erde fünf Millionen Kilometer näher an der Sonne als im Juli. Dass es dennoch im Januar bei uns kälter ist, liegt an der Neigung der Erdachse : Die Nordhalbkugel ist im Januar zwar nahe an der Sonne, wird aber deutlich weniger beleuchtet als der Süden.

Die Form der elliptischen Umlaufbahn ist nicht ewig gleich. Kosmische Kräfte bewirken, dass die Ellipse mal stärker und mal schwächer gestreckt ist. Der Unterschied zwischen Sonnenähe und Sonnenferne beträgt in stark exzentrischen Phasen um die 17, 4 Millionen Kilometer, also drei Mal mehr als heute.

Kosmische Kräfte bewirken zudem, dass die Erde nicht immer Anfang Juli den sonnenfernsten Punkt durchläuft. Dieser Durchlauf verschiebt sich jährlich um etwa 15 Minuten, so dass wir eines Tages im Januar, also im Nordwinter, der Sonne am fernsten sind. Kommen beide Extreme zusammen – gestreckte Ellipsenbahn, Sonnenferne im Januar – dann kann auf der Nordhalbkugel ein Eispanzer wachsen. Dann schafft es die Sommersonne nicht, das polare Wintereis zu schmelzen. Da Eis und Schnee außerdem Sonnenstrahlen reflektieren, kommt ein Frostkreislauf in Gang.

Nächste Kaltzeit weit weg

Die Erde wird noch für einige zehntausend Jahre beinahe kreisförmig die Sonne umrunden. Dies bewahrt uns vor Eisgletschern in der Magdeburger Börde, wo sie während der Saale-Eiszeit vor 130 000 Jahren noch standen. Die Veränderung in der Umlaufbahn geht sehr langsam vor sich. Vom nahezu kreisförmigen hin zum exzentrischen Umlauf dauert es etwa 50 000 Jahre.

Diese Zyklen und die sich dadurch ändernde solare Bestrahlung der verschiedenen Erdregionen wurden erstmals vom serbischen Astrophysiker Milutin Milankovitch ( 1879-1958 ) in den 20 er Jahren errechnet. Die Milankovitch-Zyklen gelten Klimaforschern als eine Grundlage, den Klimaverlauf der Erdgeschichte nachzuvollziehen.

Daneben gibt es noch weitere astronomische Variablen. So verlangsamt sich die Erdumdrehung pro Jahr um die Winzigkeit einer zwanzigmillionstel Sekunde. Zu Zeiten der Saurier drehte sich der Globus schneller, waren Tage und Nächte ein paar Stunden kürzer. Klimahistorisch interessant ist möglicherweise auch die Drehung des Sonnensystems um das Zentrum der Milchstraße, die etwa 250 Millionen Jahre dauert.

Fazit : Astronomische Klimafaktoren sind stark, aber träge. In Klimaszenarien des aktuellen Jahrhunderts sind sie quasi konstant.