Astronomisches Kalenderwesen

Definitionen eines Jahres

Die in der westlichen Welt gebräuchlichste Definition des Jahres beruht auf dem Umlauf der Erde um die Sonne und wird deshalb als Sonnenjahr bezeichnet. Allerdings gibt es verschiedene Möglichkeiten, Beginn und Ende eines Umlaufs festzulegen, und damit auch verschiedene Arten von Sonnenjahren:

Die oben genannten Definitionen führen zu unterschiedlichen Jahreslängen wegen der Präzession der Erdrotation und der Drehung der Erdbahn.
Ebenfalls Sonnenjahre sind die aus den gleichnamigen Kalendern abgeleiteten Intervalle
   Julianisches Jahr          365.25 Tage UT
   Gregorianisches Jahr       365.2425 Tage UT
Sonnenjahre haben den Nachteil, nicht einfach beobachtbar zu sein, sondern lange Zeiträume zu ihrer Festlegung zu benötigen. Dagegen sind die Phasen des Mondes, insbesondere die erste Sichtbarkeit des Mondes nach Neumond, sehr einfach und schnell zu beobachten. Die ersten und einfachsten Kalender definierten deshalb ein Mondjahr, bestehend aus in der Regel 12 synodischen Monaten. Ein synodischer Monat ist die Zeitspanne von Neumond zu Neumond und dauert 29.5306 Tage UT. Weil aus praktischen Gründen ein Monat eine ganze Anzahl von Tagen enthalten sollte, wurde meist zwischen Monaten mit 29 und 30 Tagen abgewechselt. Ein Jahr aus je sechs dieser Monate enthält 354 Tage, ist also um 0.3672 Tage zu kurz gegenüber dem wahren Mondjahr. Mondkalender müssen deshalb etwa alle drei Jahre eine Schalttag hinzufügen, um mit den Mondphasen im Gleichtakt zu bleiben. Ein Gleichlauf mit den Jahreszeiten wird bei einem reinen Mondkalender nicht angestrebt.
Ein gebundenes Mondjahr oder Lunisolarjahr ist der Versuch, Mondphasen und Jahreszeiten in Einklang zu bringen. Dieses gelingt durch das zusätzliche Einfügen von Schaltmonaten. Hierfür wurden historisch verschiedene Schemata versucht. Die beste bekannte Lösung wurde vom Griechen Meton 432 v.Chr. gefunden, war aber offenbar vorher auch anderen Kulturen bekannt. Der Metonische Zyklus umfaßt insgesamt 235 Monate, davon sind 125 Monate voll (d.h. sie haben 30 Tage) und 110 Monate sind hohl (mit 29 Tagen). Die Monate sind in 12 Gemeinjahre mit je 12 Monaten und 7 Schaltjahre mit je 13 Monaten zusammengefaßt. Der Zyklus enthält 6940 Tage, während 235 synodische Monate 6939.688 Tage dauern und 19 tropische Jahre 6939.602. Der Unterschied zwischen Sonnen- und Mondlauf während eines ganzen Metonischen Zyklus beträgt also nur 0.0866 Tage, so daß sich Finsternisse im Metonischen Zyklus mit großer Genauigkeit wiederholen.

Julianischer Kalender

Der Julianische Kalender benutzt ein Sonnenjahr mit zunächst 365 ganzen Tagen. Um der Tatsache Rechnung zu tragen, daß das tropische Jahr um etwa einen viertel Tag länger ist als 365 Tage, wird alle vier Jahre am Ende des Monats Februar ein Schalttag eingefügt. Diese einfache Schaltregel war bereits im späten Ägypten bekannt. Es war auch ein alexandrinischer Gelehrter namens Sosigenes, der Julius Caesar bei der Einführung dieser Kalenderrechnung in das römische Reich im Jahre 46 v.Chr. beriet. Der Name des Kalenders leitet sich aus dem Namen Julius Caesars ab.
Bei der Einführung des Kalenders mußte Julius Caesar zunächst mit einem außergewöhnlichen Schaltjahr mit 445 Tagen Länge für 46 v.Chr. beginnen, um die Fehler des zuvor geltenden alten römischen Kalenders auszugleichen. Das folgende Jahr 45 v.Chr. war ein gewöhnliches Schaltjahr mit 366 Tagen. Nach Caesars Tod wurde die von ihm angeordnete neue Schaltjahrregelung vorerst fehlerhaft angewandt und zuviele Schalttage eingefügt. Diese Praxis wurde erst unter der Herrschaft Augustus wieder korrigiert, und der Julianische Kalender gilt streng seit dem Jahr 8 n.Chr. Für die Jahre davor sind Datierungen um ein paar Tage unsicher, weil die Lage der Schaltjahre nicht genau bekannt ist.
In der Astronomie und zu historischen Zwecken wird der Julianische Kalender auch für ältere Epochen vor dem Jahre 46 v.Chr. verwendet, als dieser Kalender noch gar nicht definiert war und die damaligen Menschen ihr Datum darin nicht kennen konnten. Zur Kennzeichnung dieser Extrapolation wird gelegentlich vom proleptischen Julianischen Kalender gesprochen (proleptisch = vorgezogen).

Gregorianischer Kalender

Das Julianische Jahr war mit seiner Länge von 365.25 Tagen um 0.0078 Tage oder 11 Minuten und 14 Sekunden länger als das tropische Jahr. Dieser Unterschied war zwar nicht mehr innerhalb weniger Jahre spürbar, er akkumulierte sich aber im Laufe von Jahrhunderten. Den Astronomen fiel als erstes auf, daß der wahre Frühlingsbeginn (wenn die Sonne durch den Frühlingspunkt läuft) sich von dem nominalen Frühlingsbeginn am 21.März entfernte. Dieser nominale Termin war im Zusammenhang mit der Datierung des Osterfestes von der römischen Kirche festgelegt worden. Zu Beginn des 16.Jahrhunderts lag das Datum des Julianischen Kalenders bereits um 10 Tage gegenüber der wahren Erdbahn zurück, und die Datierung des Osterfestes begann den eigentlich gewollten Bezug zum jüdischen Passahfest (das sich am wahren Frühlingsbeginn orientiert) zu verlieren.
Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wurde (zunächst für den Bereich der römischen Kirche) 1582 von Papst Gregor XIII eine Kalenderreform durchgeführt. Sie bestand aus drei Teilen:

  1. Fortfall von 10 Kalendertagen, auf den 4.Oktober 1582 folgte der 15.Oktober 1582 in der neuen Zeitrechnung. Damit wurde der Frühlingsbeginn wieder auf den 21.März gebracht. Die Zählung der Wochentage blieb dabei ungeändert.
  2. Einführung einer neuen Schaltjahrregelung, nach der die Schalttage in den Jahren fortfallen, die durch 100, aber nicht durch 400 teilbar sind. Damit wird das Anwachsung eines Kalenderfehlers verlangsamt. Der Schalttag wird wie im Julianischen Kalender am Ende des Monats Februar eingefügt.
  3. Änderung der Osterregel zur Anpassung an den neuen Kalender.
Die Grundlagen des neuen Kalenders wurden 1603 von Christoph Clavius in dem Buch 'Explication Romani Calendarii a Gregorio XIII P.M. restituti' beschrieben.
Die unter 2. beschriebene Schaltjahrregelung ist die Basis für den auch heute noch gebräuchlichen Gregorianischen Kalender. Die mittlere Jahreslänge beträgt danach 365.2425 Tage, die verbleibenden Abweichungen gegenüber dem tropischen Jahr sind klein genug, um erst nach 3333 Jahren die Einfügung eines zusätzlichen Schalttags notwendig zu machen.
Obwohl für die Umstellung von Julianischem auf Gregorianischen Kalender gemeinhin das Tagespaar 4./15.Oktober 1582 angegeben wird, gilt dieses eigentlich nur für die Länder mit überwiegend römisch-katholischen Glauben. Andere Länder waren teilweise erheblich zögerlicher bei der Übernahme des neuen Kalenders. So hat z.B. die Türkei erst am 1.Januar 1927 den Gregorianischen Kalender übernommen. Bei der Umrechnung landesspezifischer Kalenderdaten und historischer Datierung ist deshalb Vorsicht geboten. Eine recht detaillierte Auflistung der Umstellungsdaten für verschiedene Länder findet sich im Explanatory Supplement (s. Literaturliste).
Der Bezug unserer heutigen Jahreszählung auf das Jahr von Christi Geburt geht auf den römischen Abt Dionysius Exiguus zurück, der sich im Jahre 525 n.Chr. um die Erstellung von Tafeln zur Berechnung des Osterfests bemühte. Auf heute nicht mehr bekannte Weise identifizierte er das Jahr 248 der Ära Diokletians mit dem Jahr 532 n.Chr. (Diese Zuordnung gilt heute als zweifelhaft.) In der neuen Jahreszählung ging dem Jahr 1 n.Chr. das Jahr 1 v.Chr voraus, ein Jahr 0 existiert in diesem System nicht. Im Gegensatz dazu steht die astronomische Jahreszählung, die sehr wohl ein Jahr 0 kennt. Zur Unterscheidung verzichtet die astronomische Jahreszählung auf die Zusätze 'n.Chr.' und 'v.Chr.' und verwendet stattdessen ein Vorzeichen vor der Jahreszahl. Das astronomische Jahr +1 entspricht dann dem Jahr 1 n.Chr., das Jahr 0 entspricht 1 v.Chr., und -1 ist das Jahr 2 v.Chr.
Das erste Jahrhundert der christlichen Zeitrechnung begann am 1.Januar des Jahres 1 n.Chr. und endete genau hundert Jahre später am 31.Dezember 100 n.Chr. Das zweite Jahrhundert mußte deshalb am 1.Januar 101 n.Chr. beginnen. Entsprechendes gilt für die Jahrtausende. Demzufolge wird das nächste, das dritte Jahrtausend nicht -- wie häufig angenommen -- am 1.Januar 2000 n.Chr., sondern erst am 1.Januar 2001 n.Chr. beginnen. (Daß dieses Mißverständnis bei gegebenem Anlaß regelmäßig zu beträchtlichen Diskussionen in der Öffentlichkeit führt, wird sogar im Explanatory Supplement, Ausgabe 1961 angemerkt, s.S.411.)
Der Gregorianische Kalender wird auch in der Astronomie regelmäßig für Datierungen nach dem 14.Oktober 1582 verwendet. Für einige spezielle Probleme ist es aber nützlich, ihn für Epochen vor diesem Datum zurückzurechnen (proleptischer Greg. Kalender). Andererseits werden auch heute noch manche Daten oder Zeitspannen nach dem Julianischen Kalender berechnet. Solche Ausnahmen sind entsprechend gekennzeichnet.

Osterdatum

Das christliche Osterfest ist aus dem jüdischen Passahfest abgeleitet, das am ersten Frühlingsvollmond beginnt. Dieser Tag kann offensichtlich auf einen beliebigen Wochentag fallen, Ostern beginnt dagegen definitionsgemäß am einem Sonntag. Ursprünglich war die Festlegung des Ostertermins sehr uneinheitlich geregelt in den verschiedenen christlichen Gemeinden. Erst im 1.Konzil von Nicäa im Jahre 325 n.Chr. einigte man sich auf die Formel, daß Ostern auf den ersten Sonntag _nach_ dem ersten Frühlingsvollmond fällt. Der erste Frühlingsvollmond ist dabei der erste Vollmond, der am Tag der Frühjahrstagundnachtgleiche oder danach stattfindet.
Mit dem Beschluß von Nicäa waren aber die Schwierigkeiten nicht endgültig beseitigt, weil die genaue Festlegung des ersten Frühlingsvollmonds eigene Probleme mit sich brachte. Schließlich setzte der römische Abt Dionysius Exiguus auf Veranlassung von Papst Johannes I im Jahre 525 n.Chr. die in Alexandria übliche Rechnung durch. Danach wird

  1. der Frühlingsbeginn auf den 21.März 0 Uhr festgesetzt und
  2. von einem gleichmäßig auf einer Kreisbahn umlaufenden Mond ausgegangen.
Beide Annahmen sind Vereinfachungen, die zu Abweichungen von den wahren astronomischen Gegebenheiten führen. So findet der wahre Frühlingsbeginn etwa zwischen dem 19.März 8 Uhr und dem 21.März 20 Uhr UT statt. Berücksichtigung der wahren Mondbahn liefert Differenzen von bis zu +/- 0.7 Tagen gegenüber einer kreisförmigen Bahn. Ferner sind seit der Gregorianischen Kalenderreform zusätzliche Datumsbeschränkungen zu berücksichtigen, denen zufolge Ostern zwischen dem 22.März und dem 25.April (jeweils einschließlich) liegen muß. Aus diesen Gründen kommt es zu Verschiebungen des faktischen Osterdatums gegenüber dem astronomisch korrekt berechneten Datum, die als 'Osterparadoxien' bezeichnet werden. Die letzte Paradoxie fand im Jahre 1974 statt (Ostern war am 14.April statt am 7.April), die nächste findet im Jahr 2000 statt (23.April statt 26.März).
Durchgeführt wird die Osterrechnung heute durch die kirchlichen Ostertafeln (Tabellenwerke, die zu diesem Zwecke angelegt wurden) oder durch die Osterformel von Carl Friedrich Gauß. Beide Verfahren gelten für alle Jahre ab 532 n.Chr. Einfachere Formeln zur Berechnung des Osterdatums, die allerdings explizit entweder den Gregorianischen oder den Julianischen Kalender voraussetzen, sind bei J.Meuus angegeben (s. Literaturliste).
Auch heute noch existieren Unterschiede zwischen verschiedenen christlichen Kirchen über die Festlegung des Osterfestes. Die Ostkirchen beispielsweise halten an dem Frühlingsbeginn am 21.März des Julianischen Kalenders fest und berechnen den wahren, astronomischen Vollmond für den Meridian von Jerusalem.
(Eine Liste der Osterdateb für die Jahre 1901 bis 2078 ist beigefügt.)

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