Synodische Periode
Die synodische Periode oder synodische Umlaufzeit (v. griech. synodos, „Versammlung“) ist die Zeit, die ein Himmelskörper zum Wiedererreichen gleicher Elongation (Winkel Sonne-Erde-Himmelskörper) benötigt, beispielsweise um von Opposition zu Opposition bzw. Konjunktion zu Konjunktion zu gelangen.
Die mittlere synodische Periode wird in der Astronomie üblich von Opposition zur nächsten gerechnet. Referenzpunkt ist der jeweilige Beobachter.
Grundlagen
Im Bild steht Planet B links in Konjunktion zu Planet A. Nach einer synodischen Periode stehen sie erneut in Konjunktion, dieses Mal rechts unten. Dabei haben beide Planeten die durch Pfeile markierten Wege zurück gelegt. Von Planet B aus betrachtet stellt sich die Situation genauso dar, bis auf die Bezeichnung Opposition statt Konjunktion.
Während die siderische Periode einen (unendlich weit entfernten) Fixstern und die tropische Periode den Frühlingspunkt als Bezugspunkt wählen, bestimmt sich die synodische Periodendauer aus der Wiederkehr der Elongation eines in Relation einer Sonne. Das ist unabhängig davon, ob der Beobachter auf Planet A oder B steht.
Erde
Für die Erde lässt sich ja aufgrund der Definition keine explizite synodische Periode angeben. Die entsprechenden Größen sind der Sonnentag – das ist die (geozentrische) „Synode“ mit der Mittagslinie – und das Sonnenjahr – das ist die Zeit bis die Erdachse wieder den gleichen Winkel zur Sonne hat, also die „Synode“ zwischen Himmelsäquator und Ekliptik.
Mond
Bei Monden ist die synodische Periode die Zeitspanne zwischen zwei gleichen Mondphasen:
Beim Erdmond heißt sie Lunation. Der gemittelte Wert heißt synodischer Monat und beträgt 29 Tage, 12 Stunden, 44 Minuten und 2,9 Sekunden (29,53059 d), und ist die Grundgröße für den Monat der Zeitrechnung.
Planeten
Bei Planeten innerhalb der Erdbahn (Venus, Merkur) ist die synodische Umlaufzeit größer als die siderische, das heisst die Wiederkehr derselben Phase - also des Elongationwinkels Erde-Sonne-Planet - dauert länger als der siderische Umlauf. Weil Venus die Sonne in der gleichen Richtung umkreist wie die Erde, aber deutlich schneller ist (drittes Keplersches Gesetz), läuft sie der Erde davon und holt sie dann wieder ein, noch lange bevor die Erde einen vollständigen (siderischen) Umlauf beendet hat.
Bei den erdfernenren Planeten ist die synodische Periode kleiner als die siderische: Wegen der geringen Bahngeschwindigkeit der äußeren Planeten bestimmt die Bahnperiode der Erde maßgeblich die synodische Periodendauer. Je entferner ein Planet ist, desto langsamer verschiebt er sich gegen den Sternhimmel, und synodische und siderische Umlaufdauer (also in Bezug zur Sonne bzw. einem Stern gemessen) unterscheiden sich immer weniger. Für einen stillstehenden Planeten würde sie gerade ein Jahr betragen, den er verhält sich wie ein Fixstern, und das Jahr ist (zumindest im Prinzip) genau so definiert.
Die angegebenen Werte sind die mittleren Periodendauern. Die wahren Werte weichen vom mittleren Wert ab, weil alle Körper in einem Schweresystem mit mehr als zwei Körpen (Mehrkörpersystem) duch die Einwirkung der weiteren Körper gewissen Bahnstörungen unterliegen, die sich auf alle Bahnelement auswirken. Beispielsweise liegt bei der Venus die synodische Periode für einen Umlauf zwischen 579 und 589 Tagen, die mittlere Periode bei 584 Tagen, das ist eine Schwankung von etwa ± 1%.
Tabelle
Nachfolgende Tabelle enthält die Zeiten für die synodischen und siderischen Perioden sowie die mittleren Bahngeschwindigkeiten der Planeten des Sonnensystems, eines Körpers im Asteroidengürtel und von Transneptunen, sowie des Erdmondes:
| Objekt | synodische Periode | siderische Periode | mittlere Bahngeschwindigkeit |
|---|---|---|---|
| Mond | 29,531 Tage | 27,322 Tage | 1,03 km/s |
| Merkur | 115,88 Tage | 87,969 Tage | 47,87 km/s |
| Venus | 583,92 Tage | 224,701 Tage | 35,02 km/s |
| Erde | ---- | 365,256 Tage | 29,78 km/s |
| Mars | 779,94 Tage | 686,980 Tage | 24,14 km/s |
| Ceres | 466,72 Tage | 4,600 Jahre | 17,91 km/s |
| Jupiter | 398,88 Tage | 11,862 Jahre | 13,07 km/s |
| Saturn | 378,09 Tage | 29,458 Jahre | 9,67 km/s |
| Uranus | 369,66 Tage | 84,014 Jahre | 6,84 km/s |
| Neptun | 367,49 Tage | 164,793 Jahre | 5,48 km/s |
| Pluto | 366,73 Tage | ~248,2 Jahre | 4,75 km/s |
| Quaoar | 366,54 Tage | ~285,97 Jahre | 4,52 km/s |
| Sedna | 365,29 Tage | ~10 040 Jahre | 1,35 km/s |
Bedeutung
Der Höchststand der Sonne lässt sich täglich beobachten, der des Mondes monatlich. Demgegenüber treten die Unterschiede zu den siderischen Perioden erst nach Jahrhunderten (z. B. Kalenderumstellung von julianisch auf gregorianisch), und zu tropischen Perioden erst nach Jahrtausenden (z. B. Wanderung des Frühlingspunkts) deutlich hervor.
Deshalb sind es nur die synodischen Perioden, die in einfachen Kulturen Eingang gefunden haben. Religiöse Feste wie Ostern richten sich nach dem synodischen Mond, der Kalender der Mayas zusätzlich auch nach der Venusbahn.