Sonnenuhr | Äquinoktial | mit Kompass | Messing | 2010
Serie SOLARES
Von: Sílvio Pereira
- Äquinoktiale (oder äquatoriale) Taschensonnenuhr;
- Hersteller: Unbekannt
- Material: Messing.
- Abmessungen: Durchmesser 47,0 mm; Dicke 19,7 mm
- Gewicht: 101,26 g;
- Beschreibung: Besteht aus zwei Teilen: 1. Kompass mit Gnomon und Stundenanzeige. 2. Weltzeitanzeige. Werden die beiden Teile zusammengefügt, ist die Uhr geschlossen.
- Gebrauch: Die Uhr auf eine waagerechte Fläche stellen. Den Kompass nach Norden ausrichten. Den Gnomon aufklappen, bis er senkrecht zur Uhr steht. Der Schatten, den die Spitze des Gnomons (dort, wo sich der Pfeil befindet) auf die Stundenskala der Uhr wirft, zeigt die Zeit an.
Hinweis - Die Uhr zeigt die Sonnenzeit an, die von der tatsächlichen Zeit abweichen kann. In der Zeitgleichungstabelle auf der Rückseite der Uhr (letztes Foto) ist die Differenz in Minuten zwischen der Sonnenzeit und der tatsächlichen Zeit angegeben. Der Buchstabe „F“ bedeutet, dass eine Uhr vorzustellen ist; „S“ steht für das Zurückstellen.
Was eine äquinoktiale (oder äquatoriale) Sonnenuhr ist und wie sie funktioniert
Äquinoktialuhr im Astronomischen Park von La Punta (Argentinien)
Alle Sonnenuhren beruhen auf der Regelmäßigkeit der Bewegung der Sonne auf ihrer scheinbaren täglichen Bahn, einem Abbild der Erdrotation. Und ebenso auf der Regelmäßigkeit ihres Jahreszyklus.
In dieser Familie von Sonnenuhren (den äquinoktialen) haben wir:
Der Zeiger (der Gnomon):
· steht parallel zur Erdachse;
· liegt in der Meridianebene des Ortes;
· und bildet mit dem Horizont einen Winkel, der der geografischen Breite des Aufstellungsortes entspricht.
Das Zifferblatt, auf das die Schatten fallen:
· ist eben und steht senkrecht zum Zeiger;
· es liegt somit parallel zum Himmelsäquator, daher die Bezeichnung dieses Typs von Sonnenuhr.
Die Richtung der Meridianebene finden
Um die Richtung der Meridianebene des Ortes zu bestimmen und den Gnomon auszurichten, ermittelt man zunächst die Mittagslinie, also die örtliche Nord-Süd-Richtung.
Die Mittagslinie fällt außerdem mit dem Schatten zusammen, den der Gnomon in dem Augenblick wirft, in dem die Sonne durch die Meridianebene des Ortes geht.
Die Stundenlinien
Die Bestimmung des Quadranten, das heißt das Ziehen der Stundenlinien, erfolgt, indem man einen Kreis mit dem Mittelpunkt im Pol des Quadranten zeichnet und ihn in 24 Teile von je 15° teilt (360° = 24 x 15°); anschließend zieht man die 24 Radien, die dieser Teilung entsprechen.
Der Mittag
Von allen gezogenen Radien ist derjenige, der mit der Schnittlinie der Meridianebene des Ortes und der Ebene des Quadranten zusammenfällt und zum Horizont weist, der Radius für 12 Uhr.
Osten und Westen (Sonnenaufgang und Sonnenuntergang)
Die nach Westen gezogenen Stundenlinien markieren die Stunden vor dem örtlichen Mittag (also bevor die Sonne ihren höchsten Stand an diesem Tag erreicht), die nach Osten gezogenen Linien die Stunden nach dem Mittag.
Die Linien für die Stunden 6 und 18 entsprechen der Ost-West-Richtung.
Das Astronomische Observatorium von Jaipur (Indien)
Dieses Observatorium befindet sich dank Chandra Dhar Sharma Guleril, der es 1901 restaurierte, in gutem Erhaltungszustand. Heute wird es von der Abteilung für Archäologie und Museen des Bundesstaates Rajasthan verwaltet. Für seine Erhaltung sind ein Aufseher und ein Wartungsteam zuständig.
Dieses „Observatorium für das bloße Auge“ wurde vom Maharadscha Jai Singh II. (1681-1743) entworfen und erbaut. Es enthält unterschiedliche und komplexe Instrumente, von denen eines unvollendet ist; einige benötigen Sonnenlicht, andere arbeiten mit dem reflektierten Licht von Mond und Sternen.
Die monumentalen Instrumente von Jaipur liefern eine genaue Zeitmessung, die Deklination der Sonne, den Azimut, die Position der Sternbilder bei Tageslicht, Finsternisse und andere Himmelserscheinungen. Konnten die Sonnenuhren wegen Regen oder bedecktem Himmel nicht benutzt werden, verwendete man zur Zeitmessung die Klepsydra (die Wasseruhr).
Astronomisches Observatorium von Jaipur
Als Jai Singh II. die Observatorien entwarf, war eines seiner Hauptziele, astronomische Instrumente zu schaffen, die genauer und dauerhafter sein sollten als die damals gebräuchlichen Metallinstrumente. Seine Lösung bestand darin, sie groß zu machen, sehr groß, und sie aus Stein und Mauerwerk zu errichten. Diese einfache, aber bemerkenswerte Entscheidung schuf eine Sammlung großmaßstäblicher Bauwerke zur Messung der Himmelsbewegung, die bis heute ihresgleichen sucht. Zu den vielen überraschenden Eindrücken eines Besuchers in einem der Observatorien gehört der Maßstab der Instrumente: Man ist buchstäblich umfangen und ergriffen von einem Raum, der ebenso ästhetisch wie mathematisch ist.
Plan der astronomischen Anlage von Jaipur
Das Samrat Yantra
Das Samrat Yantra oder Great Samrat, auch „Höchstes Instrument“ genannt, ist eine äquinoktiale Sonnenuhr von gewaltigen Ausmaßen. Obwohl es eines der einfachsten Instrumente ist und sich kaum von den Sonnenuhren unterscheidet, die Hunderte von Jahren zuvor entwickelt wurden, ist das Samrat Yantra bedeutend, weil es die Zeit mit einer nie zuvor erreichten Genauigkeit misst. Die Zeitskala der Äquatorialsonnenuhr – des Samrat Yantra – in Jaipur umfasst beispielsweise Unterteilungen bis zu zwei Sekunden.
Detail aus dem Inneren des Samrat Yantra
Die Zeitskala aller Instrumente wurde ursprünglich in den indischen Maßeinheiten der damaligen Zeit angelegt, den alten Einheiten Ghatikas, Palas und Vipalas; bei der Restaurierung von 1901 wurden sie jedoch in Stunden, Minuten und Sekunden umgerechnet.
Die 2-Sekunden-Unterteilungen des Samrat Yantra
Die wesentlichen Teile des Samrat Yantra sind der Gnomon, eine dreieckige Mauer, deren Hypotenuse parallel zur Erdachse verläuft, und ein Paar Quadranten zu beiden Seiten, parallel zur Äquatorebene.
An einem klaren Tag fällt der Schatten des Gnomons, während die Sonne von Osten nach Westen wandert, auf die Skala des Quadranten und zeigt die Ortszeit an. Da eine Sonnenuhr die genaue Zeit nur für ihren jeweiligen Standort liefert, verwendet man eine Formel, um die Normalzeit zu erhalten; sie gleicht den Längenunterschied zwischen dem Standort des Instruments und seiner Zeitzone sowie die tägliche Korrektur aus, die wegen der Umlaufbahn der Erde um die Sonne vorzunehmen ist.
Wie wäre es, die Sonnenuhr Samrat Yantra aus Karton zu bauen?
Modelle des Samrat Yantra zum Nachbauen
In jedem der indischen Observatorien wurde ein Samrat Yantra errichtet, um eine genaue Zeitmessung zu ermöglichen:
· Das größte steht in Jaipur; sein Gnomon ist 22,6 Meter hoch.
· Das Samrat Yantra in Delhi folgt an zweiter Stelle mit 20,7 Metern.
· Die Gnomone in Ujjain und Varanasi sind 6,7 und 6,8 Meter hoch.
Die Instrumente in Jaipur und Delhi lassen sich auf 2 Sekunden genau ablesen, während die in Ujjain und Varanasi eine Genauigkeit von 20 beziehungsweise 15 Sekunden haben.
Zu den Instrumenten in Jaipur und Delhi gehörten Shasthamsa Yantras, die in jedes der Bauwerke eingebaut waren, welche die Quadranten trugen.
Auf der Website der Observatorien, www.jantarmantar.org, wurden die Instrumente modelliert. Mehrere Architekturstudenten erstellten Modelle auf der Grundlage der Messungen von Virendra Sharma, der Zeichnungen von GR Kaye und Andreas Volwahsen sowie der hier gezeigten Panoramafotos. Die Modelle und grafischen Darstellungen in der Bildergalerie oben stammen von Bei Xu, Cornell M.Arch 2017.
Laden Sie die Vorlagen herunter und bauen Sie ein Modell des Samrat Yantra.
· Vorlage zum Ausschneiden: https://www.jantarmantar.org/resources/Projects/SY-Model/Samrat-Yantra-Model-Templates.pdf.
Die Genauigkeit der Zeitablesung verbessern
Die größten Sonnenuhren sind zu äußerst genauen Zeitmessungen fähig, und zwar durch eine besondere Art, den Schatten des Gnomons zu „lesen“.
Ein häufiger Einwand gegen die Genauigkeit des Samrat Yantra lautet, dass sein Schatten wegen des Abstands zwischen der Kante des Gnomons und der Skala des Quadranten einen „weichen Rand“ hat, also etwas ausgefranst oder „unscharf“ ist. Das bedeutet: Obwohl die Oberfläche des Quadranten mit feinen Markierungen für Zeitintervalle von 2 Sekunden versehen ist, kann der weiche Rand des Schattens 6-7 dieser Markierungen überdecken, und die Mitte des Schattens lässt sich nur schätzen.
Die Lösung besteht darin, einen dünnen Gegenstand, etwa eine gespannte Schnur, parallel zum Schattenrand und etwa 1 cm über der Oberfläche des Quadranten zu halten. Bewegt man den Stab in den Schatten hinein und wieder heraus und beobachtet den Punkt auf der Oberfläche, an dem sein Schatten verschwindet, erhält man eine exakte Angabe der Schattenmitte.
Bei der vereinfachten Ausführung im Astronomischen Park von La Punta sind alle Pfosten aus halbhartem Holz quadratisch mit 10 cm Seitenlänge; der größte Pfosten ist 2,40 Meter hoch, der kleinste 90 cm, und die beiden seitlichen, im rechten Winkel stehenden Pfosten sind 1,70 Meter hoch.
Technische Definitionen
Äquinoktiale Sonnenuhr
Äquinoktiale Sonnenuhr: Sie zeichnet sich durch ein Zifferblatt aus, das parallel zur Äquatorebene liegt; der zum Pol weisende Gnomon steht senkrecht dazu.
Äquatoriale Sonnenuhr: eine andere (historische) Bezeichnung der äquinoktialen Sonnenuhr.
Äquatorebene: Die durch den Äquator definierte Ebene durch die Erde.
Die äquinoktiale Sonnenuhr ist die einfachste von allen. Sie lässt sich ohne mathematische Berechnungen bauen und in jeder geografischen Breite verwenden. Mit zeichnerischen Verfahren kann sie dazu dienen, die Stundenlinien der meisten anderen Sonnenuhrtypen zu bestimmen.
Die Uhr hat gleichmäßig verteilte Stundenlinien im Abstand von jeweils 15° rund um den Gnomon. Die Abbildung unten zeigt eine Vorlage für eine äquinoktiale Sonnenuhr mit Intervallen von 5, 10, 15, 30 und 60 Minuten.
Zifferblatt der äquinoktialen Sonnenuhr
Um die äquinoktiale Sonnenuhr in beliebiger geografischer Breite zu benutzen, muss der Benutzer nur sicherstellen, dass der Gnomon auf den Himmelspol zeigt. Dazu muss die Zifferblattplatte mit einer waagerechten Fläche einen Winkel bilden, der der Ko-Breite (90° - Breite) entspricht. Die
Abbildung unten zeigt, wie die äquinoktiale Sonnenuhr aufzustellen ist.
Richtige Aufstellung einer äquinoktialen Sonnenuhr
Da die Zifferblattplatte parallel zum Äquator liegt, gibt es Zeiten, in denen die Sonne über dem Zifferblatt steht, und andere, in denen sie darunter steht. Von der Herbst-Tagundnachtgleiche bis zur Frühlings-Tagundnachtgleiche fällt das Sonnenlicht auf die Unterseite der Zifferblattplatte. Um die Sonnenuhr in diesem Zeitraum zu benutzen, muss der Gnomon unter die Zifferblattplatte hinausragen, wie in der Abbildung oben gezeigt. Die Stundenlinien müssen auf beiden Seiten der Zifferblattplatte vorhanden sein. Die Nummerierung auf der Oberseite der Platte läuft im Uhrzeigersinn, die auf der Unterseite gegen den Uhrzeigersinn. Die Sonnenuhr zeigt die Zeit von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang an.
Die Abbildung unten zeigt die Ober- und Unterseite der Zifferblattplatte einer äquinoktialen Sonnenuhr auf der Nordhalbkugel. Das obere Zifferblatt zeigt die Stunden an, da es zwischen der Frühlings- und der Herbst-Tagundnachtgleiche beleuchtet wird. Das untere Zifferblatt zeigt weniger Stunden an, da es zwischen der Herbst- und der Frühlings-Tagundnachtgleiche beleuchtet wird. Für die Südhalbkugel kehrt sich die Stundenzahl um.
Oberes und unteres Zifferblatt
Das Zifferblatt der Uhr lässt sich drehen, um die Zeitgleichung, die geografische Länge, die Sommerzeit und Zeitkorrekturen zu berücksichtigen.
Wie bereits erwähnt, lassen sich mit der äquinoktialen Sonnenuhr viele andere Sonnenuhren konstruieren. Die Abbildung unten zeigt eine Reihe davon und wie sie durch Projektion der Stundenlinien einer Äquatorialuhr auf verschiedene Flächen gezeichnet werden können.
Verschiedene Arten von Sonnenuhren
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