Warum wir Schaltjahre überhaupt brauchen
Ein "Jahr" im Alltagssinn ist eine vollständige Umrundung der Sonne durch die Erde. Astronomen nennen das das tropische Jahr – die Zeit von einer Frühlingstagundnachtgleiche zur nächsten – und es dauert derzeit etwa 365,24219 mittlere Sonnentage. Ein "Tag" ist die Zeit, die die Erde für eine Drehung um ihre eigene Achse relativ zur Sonne braucht, etwa 86 400 Sekunden. Die beiden Zahlen sind keine ganzzahligen Vielfachen voneinander – und genau diese Diskrepanz macht Kalender kompliziert.
Mit einem festen 365-Tage-Jahr würde der Kalender pro Jahr etwa einen Vierteltag wegdriften. Nach vier Jahren wäre er einen Tag verschoben, nach 100 Jahren 25 Tage. Innerhalb weniger Jahrhunderte würde Weihnachten in den Herbst wandern. Eine Schaltjahresregel fügt zusätzliche Tage im richtigen Tempo ein.
Caesars erster Versuch
Der julianische Kalender, eingeführt von Julius Caesar im Jahr 45 v. Chr., wählte den einfachsten Ansatz: alle vier Jahre einen Tag einfügen. Das ergibt ein durchschnittliches Jahr von 365,25 Tagen. Verglichen mit dem tatsächlichen Wert von 365,2422 ist das pro Jahr etwa 11 Minuten und 14 Sekunden zu viel. Elf Minuten sind in einem Menschenleben unsichtbar, aber sie summieren sich auf etwa drei Tage in 400 Jahren. Im 16. Jahrhundert war der julianische Kalender etwa zehn Tage gegenüber den Jahreszeiten verschoben, weshalb die gregorianische Reform im Oktober 1582 zehn Tage streichen musste.
Die gregorianische Regel
Der gregorianische Kalender behält die Vier-Jahres-Regel bei, fügt aber zwei Korrekturen hinzu:
- Ein Jahr ist Schaltjahr, wenn es durch 4 teilbar ist.
- Außer: Es ist kein Schaltjahr, wenn es durch 100 teilbar ist.
- Außer der Ausnahme: Es ist ein Schaltjahr, wenn es durch 400 teilbar ist.
So war 1996 ein Schaltjahr, 1900 nicht, 2000 schon. 2100, 2200 und 2300 werden keine Schaltjahre sein; 2400 schon. In einem 400-Jahres-Zyklus enthält der gregorianische Kalender 97 statt 100 Schaltjahre, also 146 097 Tage, was ein durchschnittliches Jahr von 365,2425 Tagen ergibt. Der Fehler beträgt nur noch etwa 27 Sekunden pro Jahr oder einen vollen Tag in 3236 Jahren.
Warum der Februar?
Warum wird der Schalttag ausgerechnet an den Februar angehängt? Die Antwort ist römisch, nicht astronomisch. Im vor-julianischen römischen Kalender war der Februar der letzte Monat des Jahres und bereits kurz und unregelmäßig – als Puffer für Kalenderanpassungen der Pontifices. Als Caesars Reform die Monatslängen festlegte, wurde der Schalttag ans Ende des Februars gesetzt – ursprünglich als "verdoppelter" sechster Tag vor den Kalenden des März, woher der lateinische Name bissextilis stammt.
Das schwedische Desaster von 1712
Schweden hat seinen Kalenderwechsel berühmt-berüchtigt vermasselt. Statt wie im katholischen Europa zehn Tage auf einmal zu streichen, beschloss Schweden 1700, jeden julianischen Schalttag 40 Jahre lang schrittweise zu überspringen. Der 29. Februar 1700 wurde ausgelassen – dann wurde es vergessen, und der Schalttag wurde 1704 und 1708 trotzdem begangen. Das Land war nun einen Tag von beiden Kalendern entfernt. Um wieder mit dem julianischen Kalender synchron zu sein, fügte Schweden 1712 einen zusätzlichen Tag ein, was zum einzigartigen 30. Februar 1712 führte. 1753 wechselte das Land schließlich zum gregorianischen Kalender.
Schaltsekunden: ein anderes Problem
Schaltjahre korrigieren die Diskrepanz zwischen Erdumlaufbahn und einem 365-Tage-Kalender. Schaltsekunden korrigieren etwas ganz anderes: die allmähliche Verlangsamung der Erdrotation. Gezeitenreibung mit dem Mond, postglaziales Rebound und Kern-Mantel-Kopplung verändern die Rotationsgeschwindigkeit leicht und unvorhersehbar. Der mittlere Sonnentag ist heute etwa 1 bis 2 Millisekunden länger als 86 400 SI-Sekunden.
Atomuhren hingegen ticken mit perfekt gleichmäßiger Geschwindigkeit, definiert seit 1967 durch die Resonanzfrequenz des Cäsium-133-Atoms. Um die zivile Zeit (UTC) innerhalb von 0,9 Sekunden zur astronomischen Zeit (UT1) zu halten, kündigt der IERS gelegentlich eine Schaltsekunde an. Zwischen 1972 und heute wurden 27 Schaltsekunden hinzugefügt, alle positiv. Sie haben in Computersystemen genug Chaos verursacht, dass die Generalkonferenz für Maß und Gewicht 2022 beschloss, sie bis spätestens 2035 abzuschaffen.
Was ist mit Schalttag-Geburtstagen?
Ein am 29. Februar geborenes Baby hat nur alle vier Jahre einen "echten" Geburtstag. Verschiedene Länder regeln das rechtlich unterschiedlich. In Großbritannien werden sie in Nicht-Schaltjahren am 1. März älter; in Neuseeland am 28. Februar. Die Operette The Pirates of Penzance von Gilbert und Sullivan dreht sich um einen Schalttag-Geborenen, dessen 21-jährige Lehrzeit an seinem 21. Geburtstag und nicht in seinem 21. Lebensjahr endet – er muss bis 1940 dienen.
Könnte die Regel noch besser sein?
Ja, geringfügig. Mehrere Vorschläge würden alle 4000 Jahre (Mädler, 1864) oder alle 3200 Jahre einen zusätzlichen Schalttag streichen, was die Drift unter einen Tag pro 100 000 Jahre brächte. Keiner wurde übernommen, weil der bestehende Fehler weit kleiner ist als die natürliche Variation des Bahn- und Rotationsverhaltens der Erde auf solchen Zeitskalen.
Weiterführende Literatur
- Richards, E. G. Mapping Time: The Calendar and Its History (Oxford University Press, 1998).
- Seidelmann, P. K. (Hrsg.). Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, 3. Auflage (University Science Books, 2013).
- Nelson, R. A., et al. "The leap second: its history and possible future." Metrologia 38, 509–529 (2001).