Erdachse

Die Erdachse ist die Rotationsachse der Erde. Sie verläuft durch den Schwerpunkt des Erdkörpers. Die unendliche Verlängerung dieser Achse nennt man Himmelsachse oder auch Weltachse.

Ihr (mittlerer) Schnittpunkt mit der Erdoberfläche legt den geographischen Nord- und Südpol fest. Die magnetischen Pole hängen dagegen nicht direkt mit der Lage der Erdachse zusammen.
Ihr (fiktiver) Schnittpunkt mit der Himmelskugel legt den nördlichen und südlichen Himmelspol fest. Der Himmelsnordpol fällt gegenwärtig fast mit dem Polarstern zusammen.
Die Erdachse definiert als Normale im Erdmittelpunkt eine Ebene. Diese Ebene heißt Äquatorialebene.

Als Folge der Neigung von etwa 66,56 Winkelgrad gegenüber der Ekliptikalebene, der mittleren Bahnebene der Erde – das entspricht den 23,44° zwischen Äquator und Ekliptik, auch als Erdneigung bezeichnet – entstehen die Jahreszeiten.

Durch Präzession und Nutation verändert die Erdachse ihre Orientierung gegenüber einem himmelsfesten Koordinatensystem. Die Präzession bewirkt einen Umlauf der Erdachse auf einem Kegelmantel mit dem Öffnungswinkel von 23,44° in 25.800 Jahren um den Pol der Ekliptik, den Zyklus der Präzession. Die Nutation ist der Präzession überlagert und verursacht Variationen der Orientierung der Erdrotationsachse mit Perioden von 5 Tagen bis 18,5 Jahren. Mit bis zu 10 Bogensekunden sind die durch die Nutation verursachten Bewegungen wesentlich geringer als die präzessionsbedingten Schwankungen.

Gegenüber einem mit der Erde verbundenen Koordinatensystem, in dem Nord- und Südpol unveränderliche Koordinaten haben, vollzieht die wahre Erdachse ebenfalls periodische Bewegungen. Diese werden vor allem durch Massenverlagerungen im Inneren der Erde, in den Ozeanen, und in der Atmosphäre verursacht und betragen bis zu 0,25 Bogensekunden, was auf der Erdoberfläche etwa 9 m entspricht. Die beiden größten Signalanteile haben Perioden von 435 Tagen (Chandler-Schwingung) und 365 Tagen (Jahresschwingung) mit Amplituden von ungefähr 6,3 beziehungsweise 3,2 Metern. Diese Variationen werden von kleineren Schwingungen mit Perioden von wenigen Stunden bis zu Jahrzehnten überlagert. Spontane Verlagerungen mit Amplituden von einigen Zentimetern wurden beispielsweise durch das Seebeben ausgelöst, das am 26. Dezember 2004 im Indischen Ozean vor der indonesischen Insel Sumatra stattfand.

Die genaue Kenntnis der Lage der Erdrotationsachse ist für die Navigation mit Satelliten oder die Raumfahrt unverzichtbar. Würde die aktuelle Pollage nicht berücksichtigt, würde dies zu Positionierungsfehlern von mehr als zehn Metern führen. Die Beobachtung der Erdrotation und die Bereitstellung der sogenannten Erdrotationsparameter ist eine zentrale Aufgabe der Geodäsie.