Sonnenuhr

Sonnenuhr.jpgEine Sonnenuhr ist ein astronomisches Gerät, das den Stand der Sonne am Himmel zur Zeitanzeige nutzt. Dazu wird der Schatten eines Zeigers, des Gnomons, auf einem Ziffernblatt abgebildet. Sonnenuhren dienen heute vor allem der Ausschmückung von Gebäuden und Plätzen, lassen aber bei geeigneter Bauweise eine Ablesung der Zeit mit einer Genauigkeit besser als fünf Minuten zu. Die Lehre von Sonnenuhren ist die Gnomonik.

Zeitanzeige

Sundial face with analemmatic hour lines.png) einer Horizontalsonnenuhr mit analemmatischen Stundenlinien.]] Sofern die Sonnenuhr so konstruiert ist, dass sie bei Sonnenhöchststand 12 Uhr anzeigt, gibt sie die so genannte Wahre Ortszeit (WOZ) an. Das ist insbesondere bei älteren Sonnenuhren der Fall. Diese Zeit unterscheidet sich von der jeweiligen Mittleren Ortszeit (MOZ) welche für eine Zeitzone als offizielle Zeit festgelegt ist:

um die Zeitdifferenz aufgrund der geographische Längendifferenz des Standortes zu dem Zonenmeridian, dessen MOZ als Zonenzeit gilt (für Mitteleuropa und damit für die Mitteleuropäische Zeit (MEZ), ist der Zonenmeridian bei 15° östlich von Greenwich,
plus der Zeitdifferenz aufgrund der Zeitgleichung, welche durch die elliptische Bahn der Erde und die Neigung der Erdachse verursacht wird und je nach Jahreszeit bis zu 16 Minuten beträgt
im Sommerhalbjahr ggf. um eine zusätzliche Stunde wegen der Sommerzeit
evtl. um weitere Beträge, die gesetzlich festgelegt werden, um die Zeit innerhalb einer Region zu vereinheitlichen (Spanien hat daher auch MEZ).

Im Fall des Bereichs der MEZ kann die Differenz zwischen WOZ und Zonenzeit je nach Standort plus/minus 30-50 Minuten aufweisen. Zur Mitteleuropäischen Sommerzeit (MESZ) kann die Abweichung wegen des Vorlaufes der offiziellen Zeit um 1 Stunde zwischen Null und -1¾ Stunden betragen. Eine Beispielrechnung: Auf dem 11. östlichen Längengrad zeigt die Sonnenuhr am 10. Juli 12 Uhr WOZ an. Um auf die offizielle Zeit zu kommen ist wie folgt zu rechnen:

12:00 WOZ

+ 0:16 h wegen 4° Längendifferenz (4°/360°*24h)

+ 0:05 h Zeitgleichungskorrektur für den 10. Juli

+ 1:00 h Sommerzeit

= 13:21 MESZ.

Bei moderneren Sonnenuhren wird die Differenz zur Zonenzeit oft durch ein entsprechend modifiziertes Zifferblatt korrigiert. Zusätzlich kann auch der Fehler berücksichtigt werden, der durch die Ellipsenbahn der Erde und die Neigung der Erdachse verursacht wird. Bei diesen Sonnenuhren sind die Linien, die einer bestimmten Stunde entsprechen, nicht gerade, sondern haben die Form einer flachen Acht. Diese ergibt sich aufgrund der Zeitgleichung und wird Analemma genannt. Aufgrund der Präzession der Erdachse mit einer Periode von 23.000 Jahren verschiebt sich der durch die elliptische Umlaufbahn bewirkte Effekt gegen die Jahreszeiten, so dass die Form des Analemmas innerhalb der Jahrtausende eine gewisse Veränderung erfährt.

Beispiel

Sunclockllrp.jpg, Mallorca (Spanien).]] Sundial_berggarten_hg.jpg

Die Sonnenuhr von Lluc (Mallorca) im Bild rechts veranschaulicht die Entwicklung der Sonnenuhr an vier Beispielen.

Die Aufnahme entstand am 21. September um 16:50 MESZ. Die Sonnenuhr steht auf dem Längengrad 2° 53' Ost und geht, bezogen auf den 0-Meridian (UT), um ca. 11' ^* vor, bezogen auf MESZ um ca. 1h49' nach. Sie zeigt die Ortszeit von ca 3 Uhr nachmittags an.

1. Kanonische Zeit (Links oben)

Die Uhr oben links unterteilt den Tag in Zeitabschnitte gleicher Dauer. Variationen der Periodendauern mit den Jahreszeiten bleiben unberücksichtigt. Die Namen der Zeiten erinnern an den Tagesablauf in einem mittelalterlichen Kloster.

2. Babylonische Zeit (Links unten)

Diese Uhr korrigiert die Stunden in Abhängigkeit von der Jahreszeit. Wie unter Gnomon beschrieben, bewegt sich der Endpunkt des Schattens im Lauf eines Tages auf einer Hyperbel. Die Hyperbel verschiebt sich in Abhängigkeit von der Jahreszeit nach oben oder unten. Die Lage des Schattens sagt die Tageszeit, die Länge des Schattens ungefähr den Tag im Jahr.

In der Abbildung liegt der Schatten auf der Linie 23 Septembre / 21 Marc nahe der Zahl IX. Nach babylonischer Zeitrechnung beginnt der Tag um 6 Uhr morgens. Die Stunde I entspricht 7 Uhr, folglich ist es zur IX. Stunde drei Uhr.

3. Sonnenuhr mit radialem Ziffernblatt (Mitte)

Der Zeiger der mittleren Uhr verläuft parallel zur Erdachse. Die Orientierung seines Schattens ist deshalb unabhängig von der Jahreszeit. Die Schatten bilden Geradenbüschel mit dem Ursprung im Fußpunkt des Stabes, abgesehen von den Korrekturen durch die Zeitgleichung.

Der Schatten des Querstabs im Zeiger nennt das Datum.

Im Bild fällt der Schatten auf 3 Uhr Nachmittags. Der Schatten des Querstabs, am rechten Rand des Hauptschattens, markiert die Jahrestagslinie 23 Septembre -19' / 21 Marc - 4' . Entsprechend der Zeitgleichung ist im März ist eine Zeitkorrektur von 4 Minuten erforderlich, im September von 19 Minuten.

Die Zahlen links und rechts der Sonne bedeuten:

λ=2° 53' E und φ=39° 50' N: geographische Koordinaten des Standorts

-11' 32" (G): Zeitkorrektur gegenüber UT

δ=13° 48' E: Winkel, um den die senkrecht stehende Wand gegenüber der Ost-West Richtung verdreht ist (?)

4. Sonnenuhr mit Analemma-Ziffernblatt (rechts)

Die Uhr ähnelt der babylonischen Uhr, berücksichtigt aber in ihrem Ziffernblatt die Abweichungen der Zeitgleichung in Form eines Analemmas. Um das Ablesen zu erleichtern, gilt die rechte obere Uhr nur für den Sommer und Herbst, die untere für Winter und Frühling. Anders als bei der babylonischen Uhr bestimmt nicht die Spitze des des Gnomons die Zeit, sondern der Schnittpunkt seines Schattens mit der Jahrestagslinie.

Die Aufnahme entstand um den 21. September. Zu diesem Tag gehört die Line des Tierkreises xx in der rechten oberen Uhr, das ist die dritte Linie von oben. Ihr Schnittpunkt mit dem Schatten des Zeigers sagt die Zeit, 3 Uhr.

Sonnenuhr-Typen

Ecuador SanAntoniodePichincha MuseoIntiNan Solarwatch.JPG

Geschichte

Die Sonnenuhr wurde in der Antike vor allem durch die Griechen aus dem Gnomon entwickelt. Diesen senkrechten Schattenstab hatten die Griechen von den Babyloniern übernommen. Eine riesige Anlage dieser Form mit einem ägyptischen Obelisken als Gnomon ließ der römische Kaiser Augustus auf dem Marsfeld in Rom errichten.

In den Höfen von Klöstern und Stiften sind oft mehrere kunstvolle Sonnenuhren installiert, z.B. je eine auf der Ost-, Süd- und Westwand. Selbst auf der Nordwand eines auf der Nordhalbkugel befindlichen Gebäudes ist eine Sonnenuhr verwendbar, diese Konstruktion ist jedoch sehr selten zu finden und kann nur im Sommerhalbjahr die Zeit in den frühen Morgen- und späten Abendstunden anzeigen. Äquatoriale Sonnenuhren, Halbkugeln oder kugelförmige Exemplare bilden die Verhältnisse auf der Himmelskugel nach und finden sich TaschenGnomon.jpgoft in alten Bibliotheken und Kloster- oder fürstlichen Sternwarten.

Im 17. und 18. Jahrhundert war die "hohe Zeit" der Taschensonnenuhren, die oft klappbar und mit Kompass ausgeführt waren. Auch einfache Bauern-Uhren gab es, meist in Gestalt eines Messingringes, von denen manche Museen sogar Nachbauten zum Verkauf anbieten.

Zahlreiche Orte im Gebirge haben Hausberge, die nach Stunden der Sonnenuhr benannt sind, z.B. Neuner-, Zehner-, Elfer- und - am häufigsten - Zwölfer- bzw. Mittagskogel. Die schönste dieser Bergsonnenuhren findet sich bei Sexten in den südtiroler Dolomiten.

Die derzeit größte Sonnenuhr der Welt befindet sich auf der Halde Hoppenbruch in Herten.

Literatur

Edmund Buchner: Die Sonnenuhr des Augustus, (Nachdruck) Mainz an Rhein : Zabern, 1982. ISBN 3-8053-0430-7
Yves Opizzo: Die Schatten der Zeit, Verlag millei Stuttgart, ISBN 3-9807112-1-8
Hugo Philipp, Daniel Roth, Willy Bachmann: Sonnenuhren - Deutschland und Schweiz, Deutsche Gesellschaft für Chronometrie, Stuttgart (1994), ISBN 3-923422-12-1
Karlheinz Schaldach, Römische Sonnenuhren - Eine Einführung in die antike Gnomonik,Verlag Harry Deutsch, Frankfurt am Main 2001, ISBN 3-8171-1649-7
Arnold Zenkert: Faszination Sonnenuhr Verlag Harri Deutsch, ISBN 3-8171-1665-9
Peter Mischur: Sonnenuhren im Freistaat Thüringen, Band 1 - Lexikon der dekorativsten Schönwetter-Zeitanzeiger der Kreise Gotha, Nordhausen, Sömmerda, Kyffhäuserkreis, Unstrut-Hainich-Kreis, Verlag Rockstuhl, Bad Langensalza, 1. Auflage 2006, ISBN 3-938997-12-5

Siehe auch

Geschichte und mathematische Grundlagen des Gnomon,
Geschichte der Astronomie, sphärische Astronomie,
Uhr, Zeitmessung, Messgerät
Hamburg-Sankt_Georg#Sonstiges, eine „elektrische“ Sonnenuhr.

Weblinks

Mit der Konstruktion, Restaurierung und Katalogisierung von Sonnenuhren beschäftigen sich die Mitglieder des Arbeitskreises Sonnenuhren in der Deutschen Gesellschaft für Chronometrie e.V.

Eine bisher einmaliger Versuch, alle Sonnenuhren in der ältesten Stadt Deutschlands aufzulisten, findet sich unter 'Sonnenuhren in Trier'

Viele Bilder und Infos zu Sonnenuhren

Schottische Sonnenuhren

Eine umfassende und laufend erweiterte Liste von Links zu Sonnenuhren-Seiten weltweit

Helmer Aslaksen: The mathematics of sundials

Viele Bilder von tragbaren Sonnenuhren, die einzelnen Uhren können angeklickt werden um eine Vergrößerung zu bekommen.

Eine äquatoriale Sonnenuhr mit Lichtzeiger und analematischer Korrektur ist die Halbe Acht

Die HELIOS Sonnenuhr zeigt minutengenaue MEZ/MESZ, das Datum und die scheinbare Wanderung der Sonne über den Erdglobus (subsolarer Punkt) an. Sie arbeitet mit einem Hohlspiegel, der das Sonnenlicht als scharfen Lichtpunkt auf einen als Globus gestalteten Schirm projiziert.

Die Bernhardtsche Präzisions-Sonnenuhr ist die anerkannt exakteste Sonnenuhr der Welt. Jeweils nach Jahreszeit zeigen eine Sommer- oder Winterwalze die Zeit auf die Minute genau an. Die Stellung der Walzen wird auf die Geo-Koordinaten genau auf den Standort berechnet.

Die Software Shadows dient zum Erstellen von Sonnenuhren und führt alle nötigen Berechnungen durch. Mit der Freewareversion lassen sich horizontale, vertikale und polare Sonnenuhren erstellen.

Neben der Vorstellung einer Indoor - Sonnenuhr mit minutengenauer Ablesung der gesetzlichen Zeit, gibt es anschauliche Erläuterungen zum Thema Zeitgleichung, Ortszeiten, Analemma usw.

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