Warum hat ein Tag 24 Stunden?
Ein Tag hat 24 Stunden, weil die Ägypter vor rund 4.000 Jahren die Nacht anhand von zwölf aufgehenden Sternen und den Tag anhand von Schattenuhren in je zwölf Abschnitte teilten. Die Erde selbst dreht sich in 23 Stunden 56 Minuten und 4 Sekunden einmal um ihre Achse; die 24 Stunden gelten für den Sonnentag.
Die Zwölferteilung der Ägypter
Auf Sargdeckeln des Mittleren Reiches (um 2100 v. Chr.) sind sogenannte Diagonalsternuhren erhalten. Sie verzeichnen 36 Sterngruppen, die Dekane, von denen alle zehn Tage eine neue kurz vor Sonnenaufgang am Osthimmel erscheint. In einer Sommernacht gehen nacheinander zwölf dieser Dekane auf – daraus ergaben sich zwölf Nachtstunden. Für den Tag benutzten die Ägypter Schattenuhren, ein T-förmiges Instrument aus der Zeit um 1500 v. Chr. teilt die Helligkeit ebenfalls in zwölf Abschnitte. Beide Hälften zusammen ergaben den 24-Stunden-Tag.
Dass es zwölf und nicht zehn Teile wurden, hängt mit dem ägyptischen Kalender zusammen: Zwölf Monate zu 30 Tagen plus fünf Zusatztage bildeten das Jahr, und das Dezimalsystem der Ägypter galt für Zählen und Rechnen, nicht für die Himmelsbeobachtung. Die spätere Teilung der Stunde in 60 Minuten hat eine ganz andere Herkunft, nämlich das Sechzigersystem der Babylonier – nachzulesen unter Warum hat eine Stunde 60 Minuten?.
Temporalstunden: Stunden, die im Sommer länger waren
Bis ins Spätmittelalter dauerte eine Stunde nicht überall gleich lang. Tag und Nacht wurden getrennt in zwölf Teile geteilt, egal wie lang sie gerade waren. Diese Temporalstunden waren in Mitteleuropa im Juni tagsüber rund 80 Minuten lang und nachts nur etwa 40, im Dezember umgekehrt. Nur zur Tagundnachtgleiche stimmten sie mit den heutigen Äquinoktialstunden überein. Griechische Astronomen wie Hipparch verwendeten schon im 2. Jahrhundert v. Chr. gleich lange Stunden für ihre Rechnungen, im Alltag setzten sie sich erst mit den mechanischen Räderuhren des 14. Jahrhunderts durch, die gleichmäßig liefen und sich nicht der Jahreszeit anpassen konnten.
| Zeit | Entwicklung |
|---|---|
| um 2100 v. Chr. | Diagonalsternuhren auf ägyptischen Sargdeckeln: zwölf Nachtstunden nach Dekanen |
| um 1500 v. Chr. | Ägyptische Schattenuhren teilen den lichten Tag in zwölf Abschnitte |
| 2. Jahrhundert v. Chr. | Hipparch rechnet mit 24 gleich langen Stunden |
| 14. Jahrhundert | Räderuhren verdrängen Temporalstunden durch gleich lange Stunden |
| 1884 | Internationale Meridiankonferenz: Greenwich als Nullmeridian, Grundlage der Zeitzonen |
| 1967 | Sekunde atomar definiert; der Tag ist seitdem 86.400 Atomsekunden lang |
Sonnentag und Sterntag
Die Erde braucht für eine volle Umdrehung gegenüber den Fixsternen 23 h 56 min 4,09 s, den Sterntag. Weil sie sich gleichzeitig auf ihrer Bahn um die Sonne weiterbewegt, muss sie sich jeden Tag noch knapp 1 Grad weiterdrehen, bis die Sonne wieder im Süden steht. Diese Nachdrehung dauert im Mittel 3 min 56 s und macht aus dem Sterntag den 24-Stunden-Sonnentag. Der wahre Sonnentag schwankt im Jahreslauf um bis zu etwa eine halbe Minute, weil die Erdbahn elliptisch und die Erdachse geneigt ist; Uhren zeigen deshalb den mittleren Sonnentag.
Sonnentag − Sterntag = 86.400 s − 86.164,09 s = 235,91 s ≈ 3 min 56 s
- Sonnentag
- 24 h = 86.400 s
- Sterntag
- 23 h 56 min 4,09 s
- Nachdrehung pro Tag
- 3 min 56 s
- Verlangsamung der Rotation
- rund 1,8 ms pro Jahrhundert
Warum der Tag nicht exakt 24 Stunden dauert
Die Gezeitenreibung des Mondes bremst die Erdrotation. Aus Aufzeichnungen von Sonnen- und Mondfinsternissen der letzten 2.700 Jahre errechneten Stephenson, Morrison und Hohenkerk (2016), dass die Tageslänge im Mittel um etwa 1,8 Millisekunden pro Jahrhundert zunimmt. Kurzfristig überlagern Strömungen im Erdkern, Winde und die Verteilung von Wasser und Eis diesen Trend: Der Internationale Erdrotationsdienst (IERS) misst die tatsächliche Tageslänge fortlaufend. Seit 1972 war ein mittlerer Tag meist ein bis zwei Millisekunden länger als 86.400 Atomsekunden; seit etwa 2020 dreht sich die Erde vorübergehend wieder etwas schneller. Die aufgelaufene Differenz wird mit der Schaltsekunde ausgeglichen; die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) erläutert das Verfahren als Hüterin der gesetzlichen Zeit in Deutschland.
Wie viele Minuten und Sekunden in diesen 24 Stunden stecken, zeigen die Seiten Wie viele Minuten hat ein Tag? und Wie viele Sekunden hat ein Tag?. Weitere Erklärstücke sammelt die Rubrik Zeitwissen.
Hatten die Römer auch 24 Stunden?
Ja, die Römer übernahmen die Zwölferteilung von Tag und Nacht, allerdings als Temporalstunden, deren Länge mit der Jahreszeit schwankte.
Warum zählt die Uhr nur bis 12?
Weil Tag und Nacht ursprünglich getrennt in zwölf Stunden geteilt wurden, zeigen viele Zifferblätter zweimal zwölf Stunden. Das Nebeneinander beider Zählweisen erklärt die Seite 12- und 24-Stunden-Format.
Wird der Tag irgendwann 25 Stunden haben?
Rechnerisch ja, aber erst in mehreren hundert Millionen Jahren: Bei 1,8 Millisekunden Zunahme pro Jahrhundert dauert es rund 200 Millionen Jahre, bis der Tag eine Stunde länger ist.