Horizontale Sonnenuhr zeigt mitteleuropäische Uhrzeit (MEZ) an

Verfasser: Otto Praxl

Prinzip der Sonnenuhr

Bei der Sonnenuhr wird der Schatten eines Stabes oder einer Stabspitze (kleine Kugel) verwendet, um den Stand der Sonne anzuzeigen. Der Schatten der Stabspitze dient als Zeiger für die Zeitanzeige. Kennzeichnet man zu jeder Stunde die Position des Schattens auf dem Boden oder an einer Wand, dann erhält man eine Skala für die Stunden. Dort kann die Uhrzeit abgelesen werden. Die Sonnenuhr funktioniert nur bei Sonnenschein.

Wahre Ortszeit

Normalerweise zeigt eine Sonnenuhr nur die wahre Ortszeit an. Wenn die Sonne genau im Süden (im Meridian) steht, dann ist dies die Kulmination der Sonne, dann ist Mittag, also 12 Uhr wahre Ortszeit. Der Winkel, den die Sonne vormittags oder nachmittags mit dem Meridian bildet (rechtwinklig zur Erdachse gemessen), ist der Stundenwinkel, der in Stunden umgerechnet wird: 15° = 1 Stunde. Beträgt dieser Winkel vormittags z. B. 60° von der Sonne bis zum Meridian, dann sind es noch 4 Stunden bis Mittag, es ist also 12 - 4 = 8 Uhr wahre Ortszeit. Steht die Sonne nachmittags 60° vom Meridian entfernt, dann ist es 12 + 4 = 16 Uhr wahre Ortszeit.

Mitteleuropäische Zeit (MEZ)

Die normale Uhrzeit (bürgerliche Zeit) im täglichen Leben wird von der mittleren Sonne abgeleitet. Der Begriff „mittlere Sonne“ stützt sich auf folgende Festlegung: Unabhängig von den wirklichen Verhältnissen wird die Umlaufbahn der Erde nicht als Ellipse, sondern als exakte Kreisbahn betrachtet, auf der die Erde ganz gleichförmig um die Sonne läuft. Diese Festlegung vereinfacht die Berechnungen.

Der Normalbürger braucht die amtliche Uhrzeit, also die mitteleuropäische Zeit (MEZ).

Die MEZ ist eine Zonenzeit, die vom Längengrad abhängig ist. Die Zeitzone Mitteleuropas umfasst den Bereich von 7,5° Ost bis 22,5° Ost, richtet sich also nach dem 15. Längengrad. Dieser befindet in Görlitz, der östlichsten Stadt Deutschlands. Wenn die mittlere Sonne in Görlitz kulminiert, ist es dort genau 12 Uhr mittlere Ortszeit.

Alle anderen deutschen Orte befinden sich westlich davon. Diese Orte haben später Mittag. Für unsere Sonnenuhr gilt der Längengrad 11°, der Zeitunterschied beträgt also 4°. Je Grad werden 4 Minuten gerechnet. Wenn es in Görlitz 12 Uhr mittlere Ortszeit ist, dann ist es bei uns erst 11.44 Uhr mittlere Ortszeit,. Wenn es bei uns 12.00 Uhr mittlere Ortszeit ist, dann ist es in Görlitz bereits 12.16 Uhr MEZ. Die Sonne braucht 16 Minuten von Görlitz bis zu uns.

Zeitgleichung

Die MEZ ist eine gleichförmig ablaufende Zeit. Die wahre Ortszeit und damit der Winkel der Sonne in Bezug auf die Südrichtung ist dagegen vom Lauf der Erde um die Sonne abhängig. Die Bahn der Erde um die Sonne ist eine Ellipse, bei der sich die Sonne in einem der Brennpunkte befindet. Die Erde läuft im Winter bei Sonnennähe schneller und im Sommer bei Sonnenferne langsamer. Infolgedessen weicht die Sonnenuhr gegenüber der mittleren Ortszeit ab. Diese Unregelmäßigkeit nennt man Zeitgleichung, die bis zu 20 Minuten Abweichung in beide Richtungen betragen kann.

Präzise Grafik der horizontalen Sonnenuhr

Die Berechnung dieser Sonnenuhr ist im Buch-Nr. 4  beschrieben.

Die nachfolgende präzise Grafik (Sonnenuhr.JPG, 667 kB, 2500 x 2500 Pixel) ist auch im genannten Buch enthalten. Sie berücksichtigt beide Abweichungen, sowohl die Zonenzeit wie auch die Zeitgleichung. Der Nachteil ist, dass die Sonnenuhr dann nur für ein begrenztes Gebiet gültig ist.

Diese Sonnenuhr wurde für den Längengrad 11° Ost und den Breitengrad 48° Nord berechnet.
Sie ist gültig im Gebiet Augsburg - Landsberg - Ammersee - Fürstenfeldbruck.
Sie kann auch für München und Umgebung verwendet werden.

Für Orte mit von 11° abweichenden Längengraden sind pro Längengrad nach Osten 4 Minuten abzuziehen und entsprechend nach Westen 4 Minuten zur abgelesenen Uhrzeit zu addieren.

Bei Sommerzeit ist zur abgelesenen Uhrzeit 1 Stunde zu addieren.

Sonnenuhr

Beschreibung dieser Sonnenuhr

Der Zeiger (Schattenstab) wird in das Zentrum der Sonnenuhr senkrecht eingesetzt. Wenn die Schattenspitze zu jeder Zeit jeden zugeordneten Stundenpunkt auf einer Tageslinie erreichen soll, dann muss die Höhe des Schattenstabes aufgrund der geometrischen Verhältnisse des Bildes ungefähr die Hälfte des Außenradius der Sonnenuhr betragen.

Für diese Sonnenuhr ist die Richtung des Schattens maßgebend, der sich zum berechneten Zeitpunkt mit der Tageslinie für ein bestimmtes Kalenderdatum kreuzt.

Vom kleinen Kreisring (Zifferblatt der Sonnenuhr) verlaufen radial die den Uhrzeiten zugeordneten Stundenlinien. Die Uhrzeiten werden nur im gelb gekennzeichneten Bereich an den Stundenlinien abgelesen. Liegt die Ablesung zwischen den vollen Stunden, dann muss die Uhrzeit durch Interpolation ermittelt werden werden. Der äußere Kreisring begrenzt den Ablesebereich.

Unterhalb des kleinen Kreisrings verlaufen in 7 Bögen die Tageslinien. Die Endpunkte der Tageslinien geben rechts die Aufgangspunkte und links die Untergangspunkte der Sonne an. Die Auf- Untergangszeiten der Sonne können dort abgelesen werden. Dorthin zeigt der Schatten bei diesen Ereignissen. Zwischen diesen beiden Punkten verläuft die Tageslinie für das jeweilige Kalenderdatum.

Die oberste Tageslinie enthält die Uhrzeiten für den 21. Juni, die unterste Tageslinie gilt für den 21. Dezember. Alle anderen Tageslinien dazwischen sind mit doppeltem Datum belegt, weil sich hier die Zeitgleichung bemerkbar macht. Die Stundenlinien folgen dem Verlauf der Zeitgleichung (Stundenschleife, Analemma). Sie kreuzen sich am 1. September und am 15. April, zu diesen Zeitpunkten ist die Zeitgleichung gleich null.

Die Stundenwerte für die vollen Stunden sind als kleine Kreise dort auf die Tageslinien gesetzt, wo sich die berechneten Schattenwinkel für diese Zeitpunkte mit den Tageslinien kreuzen.

Da sich die Stundenlinien vom 21.12. bis 21.6. (1. Halbjahr) wegen der Zeitgleichung von den Stundenlinien vom 21.6. bis 21.12. (2. Halbjahr) unterscheiden, werden die Stundenpunkte der doppelt belegten Tageslinien in unterschiedlicher Farbe jeweils für das Halbjahr vom Dezember bis Juni (blau) und für das Halbjahr von Juni bis Dezember (rot) gezeichnet.

Die berechneten Punkte (rote und blaue Kreise) für die vollen Stunden sind in dieser Grafik zwischen den Tageslinien geradlinig verbunden. Wird die Sonnenuhr in größerem Maßstab benutzt, z. B. mit einem Durchmesser von mehreren Metern im Garten, dann müssen die Stundenlinien ausgerundet werden, die Punkte der vollen Stunden dienen dann als Stützpunkte.

Südrichtung

Der gelbe Pfeil am oberen Rand der Sonnenuhr muss genau nach Süden zeigen.

Feststellen der Südrichtung durch Kompass

Bei Verwendung eines magnetischen Kompasses zur Findung der Südrichtung muss die „Missweisung“ beachtet werden. Die Ursache der Missweisung ist die unterschiedliche Richtung der Erdachse (Nord-Süd-Linie) gegenüber der Richtung der magnetischen Feldlinien zwischen den beiden magnetischen Polen, die der Kompass anzeigt. Diese Abweichung zwischen Erdachse und den magnetischen Feldlinien nennt man „Missweisung“, die je nach dem Längengrad des Ortes, an dem der Kompass eingesetzt wird, einen anderen Wert hat. Der Winkelwert der Missweisung wird meist auf topografischen Karten angegeben.

Feststellen der Südrichtung durch Sonnenuhr bei bekannter Uhrzeit

Ist die genaue Uhrzeit in MEZ bekannt, dann wird die Sonnenuhr so lange gedreht, bis der Schatten des Zeigers genau auf diese Uhrzeit auf der aktuellen Tageslinie zeigt. Der gelbe Pfeil zeigt dann genau nach Süden. Bei Sommerzeit muss 1 Stunde abgezogen werden, um die MEZ zu bekommen (MEZ = MESZ - 1 Stunde).

Eine andere Möglichkeit besteht durch die in der Grafik rechts oben angegebenen Uhrzeiten, bei denen die Sonne genau im Süden (im Meridian) steht und der Schatten genau nach Norden zeigt. Diese Linie wird auf dem Boden markiert und steht als Nord-Süd-Richtung zur Verfügung. Dies ist die genaueste Methode zur Findung der Nord-Süd-Richtung.

Urheberrecht und Nutzung der Grafik

Im unteren Teil der Grafik ist der Urheberrechtsvermerk angebracht.
Diese Grafik ist nach dem Urheberrechtsgesetz geschützt.

Sie darf für private Nutzung frei kopiert und ausgedruckt werden (auch als Poster, die Bildgröße beträgt 2500 x 2500 Pixel), wenn der Urheberrechtsvermerk erhalten bleibt.

Kommerzielle Nutzung und Verkauf der gedruckten Grafik sind ohne schriftliche Vereinbarung mit dem Urheber nicht erlaubt.

Verbesserungen oder Änderungen der Grafik vorbehalten.


© 2017 Otto Praxl.     Alle Rechte vorbehalten!

Zur Startseite