Waagerechter Schattenwerfer = mittelalterliche Sonnenuhr? Bei uns vielleicht, aber am Äquator ist das eine (wahrscheinlich) äquatorielle Polstabsonnenuhr. (Die Zifferblattfläche entspricht der „Schnittfläche durch die Erdkugel entlang des Äquators.)
Diese „Schulhofsonnenuhr“ unter äquatorialer Sonne ist ein sehr anschauliches und lehrreiches Objekt. – Anerkennung!
Mit einigen Erläuterungen zeigt es den Kindern den Sonnenlauf im Tages- und Jahresrhythmus:
Der Stab in der Kreismitte zeigt den Richtungsverlauf der Erdachse: waagerecht in Nord-Südrichtung – denn wir sind am Äquator! Täglich dreht sich die Sonne scheinbar um diese waagerechte „Achse“ und erzeugt so einen vertikal drehenden Schattenzeiger.
Am 21. März geht die Sonne im Osten auf, steigt bis zum Mittag senkrecht hoch zum Zenit und fällt dann senkrecht bis zum Sonnenuntergang im Westen.
Da das Zifferblatt ebenenfalls senkrecht in Ost-Westrichtung verläuft- also in der Ebene dieses Sonnenlaufs steht- werden beide Kreisflächen an diesem Tag vom Sonnenlicht nur gestreift, es kann sich kein Anzeigeschatten dort abbilden – also zur Tag-Nachtgleiche keine Zeitanzeige. Bis zum 21 Juni „wandert“ die Sonne dann jeden Tag etwas mehr in Richtung Norden. Das bedeutet, dass die nördliche Zifferblattseite in einem immer stumpferen Winkel von der Sonne beschienen wird. Der schmale Stabschatten wandert im Tagesverlauf über die untere Zifferblatthälfte und zeigt dort die Zeit an. Damit der Stabschatten die Stundenmarken im oberen Zifferblattbereich berühren könnte, müsste die Sonne unter dem Horizont stehen – doch dann ist sie bekanntlich untergegangen, ihr Schein erloschen.
Wird die obere Zifferblatthälfte nie gebraucht? – zum Anzeigen der Tageszeit nicht, aber zur Anzeige der Jahreszeit!
Schauen wir gedanklich doch einmal auf die südliche Zifferblattfläche. Solange die Sonne nördlich des Äquators steht, ist die südliche Zifferblattfläche ganztägig beschattet. Aber der obere Zifferblattrand wirft einen Schatten auf den nach Süden weisenden Teil des Stabes (des Tageszeitschattenwerfers). Die Länge dieses Schattens zeigt an „wie weit die Sonne nördlich steht“. Da dieser Sonnendeklinationswinkel jahreszeitabhängig ist, wird eine entsprechende Längenskala auf dem Schattenstab zur Datumsleiste. (siehe Skizze)
Diese Anzeige der Jahreszeit wäre für diese Sonnenuhr eine Bereicherung, es fördert das Verständnis zur Entstehung der Jahreszeiten. - Besonders hier am Äquator, denn durch das senkrechte Zifferblatt ist diese Sonnenuhr vollkommen symmetrisch.
Am 21. Juni beginnt auf der Nordhalbkugel der Sommer. Die Sonne steht dann über dem nördlichen Wendekreis. Der liegt 23,5° nördlich des Äquators, entsprechend steht die Mittagsonne an der Sonnenuhr dann 23,5° nördlich des Zenits. Der Name Wendekreis bedeutet, dass sich die Sonnenbewegung hier wendet. Das stetige „Wandern“ nach Norden wendet sich – nun „geht`s“ nach Süden. Am 23.September – der Herbst-Tagnachtgleiche- überquert die Sonne erneut den Äquator, und steht damit bei unserer Sonnenuhr wieder auf dem „Zifferblattrand“. – Keine Stirnseite der Kreisscheibe wird dann beleuchtet. Da die Jahres-Sonnenbewegung weiter Richtung Süden verläuft, trifft zukünftig das Sonnenlicht auf die südliche Zifferblattseite. Entsprechend ist dann die Nordseite ganztägig beschattet und der nach Norden weisende Teil des Schattenstabes wird zur Datumsleiste. Am 21.Dezember erfolgt die südliche Sonnenwende. Dann wendet sich die Sonnenbewegung wieder nach Norden – das jährliche Wechselspiel.
Eine Überlegung zur globalen Zeitanzeige:
Würde man diese Sonnenuhr am Pol montieren, so stände dort der Schattenstab senkrecht (=parallel der Erdachse). Das Zifferblatt „liegt“ wie eine kreisförmige Tischplatte: waagerecht. Da am Pol die Sonne im Sommerhalbjahr nicht unter- und im Winterhalbjahr nicht aufgeht, würde die obere Zifferblattseite im Sommerhalbjahr ganztägig beschienen. Hier wird also die volle Kreisscheibe des Ziffernblattes zur Tages-zeitanzeige gebraucht. Die Ziffernblattunterseite wäre am Pol allerdings ganzjährig beschattet – denn im Winterhalbjahr steht die Sonne am Pol unter dem Horizont = Polarnacht, ständige Dunkelheit.
Man erkennt: Ob am Äquator, am Pol, oder an sonstiger Stelle: Überall kann man nur die Hälfte der Kreisscheibe als Zifferblatt einer Äquatorialsonnen nutzen. Bei jeder Standortverschiebung auf eine andere geo. Breite gilt: Wenn sich auf der einen Zifferblatthälfte die Anzeigefläche vergrößert, verkleinert sich die Fläche der anderen Hälfte.
Weil die Sonne stets nur die halbe Erdkugel anstrahlt, „steht jeder Ort der Erdoberfläche nur die Hälfte aller Jahresstunden im Sonnenlicht“!
Siehe Bild „Globus mit Äquatorialsonnenuhr“
(Unterstellt sei: Ideale Erdkugelform, keine athm. Refraktion, kreisförmige Erdbahn, Sonnen- und Erddurchmesser gleich, und natürlich ein wolkenfreier Himmel.).
An Herr Andy Theen:
Glückwunsch zu der schönen Sonnenuhr auf der „Schulwiese“. In dieser Form vermittelt sie den Schülern eine weitere Erkenntnis: Wenn man auch nachts das Sonnenlicht nicht mehr sieht, so ist der „große Scheinwerfer“ keineswegs ausgeschaltet- der Weg der Sonnenstrahlen zu uns ist dann nur verstellt. Wenn man sich im oberen Stockwerk eines Hauses befindet erkennt man auch nicht, dass im Keller noch Licht brennt. So können die Stundenmarken in der oberen Zifferblatthälfte zwar nicht die Zeit anzeigen, wohl aber den jeweiligen Stand der Sonne. Wenn unsere Sonne nicht seit 4 Milliarden Jahren pausenlos - mit (fast) konstanter Leistung- leuchten würde gäbe es höchstwahrscheinlich keine Menschheit auf der Erde - und dann auch keine Sonnenuhren!
Waagerechter Schattenwerfer = mittelalterliche Sonnenuhr? Bei uns vielleicht, aber am Äquator ist das eine (wahrscheinlich) äquatorielle Polstabsonnenuhr. (Die Zifferblattfläche entspricht der „Schnittfläche durch die Erdkugel entlang des Äquators.)
Diese „Schulhofsonnenuhr“ unter äquatorialer Sonne ist ein sehr anschauliches und lehrreiches Objekt. – Anerkennung!
Mit einigen Erläuterungen zeigt es den Kindern den Sonnenlauf im Tages- und Jahresrhythmus:
Der Stab in der Kreismitte zeigt den Richtungsverlauf der Erdachse: waagerecht in Nord-Südrichtung – denn wir sind am Äquator! Täglich dreht sich die Sonne scheinbar um diese waagerechte „Achse“ und erzeugt so einen vertikal drehenden Schattenzeiger.
Am 21. März geht die Sonne im Osten auf, steigt bis zum Mittag senkrecht hoch zum Zenit und fällt dann senkrecht bis zum Sonnenuntergang im Westen.
Da das Zifferblatt ebenenfalls senkrecht in Ost-Westrichtung verläuft- also in der Ebene dieses Sonnenlaufs steht- werden beide Kreisflächen an diesem Tag vom Sonnenlicht nur gestreift, es kann sich kein Anzeigeschatten dort abbilden – also zur Tag-Nachtgleiche keine Zeitanzeige. Bis zum 21 Juni „wandert“ die Sonne dann jeden Tag etwas mehr in Richtung Norden. Das bedeutet, dass die nördliche Zifferblattseite in einem immer stumpferen Winkel von der Sonne beschienen wird. Der schmale Stabschatten wandert im Tagesverlauf über die untere Zifferblatthälfte und zeigt dort die Zeit an. Damit der Stabschatten die Stundenmarken im oberen Zifferblattbereich berühren könnte, müsste die Sonne unter dem Horizont stehen – doch dann ist sie bekanntlich untergegangen, ihr Schein erloschen.
Wird die obere Zifferblatthälfte nie gebraucht? – zum Anzeigen der Tageszeit nicht, aber zur Anzeige der Jahreszeit!
Schauen wir gedanklich doch einmal auf die südliche Zifferblattfläche. Solange die Sonne nördlich des Äquators steht, ist die südliche Zifferblattfläche ganztägig beschattet. Aber der obere Zifferblattrand wirft einen Schatten auf den nach Süden weisenden Teil des Stabes (des Tageszeitschattenwerfers). Die Länge dieses Schattens zeigt an „wie weit die Sonne nördlich steht“. Da dieser Sonnendeklinationswinkel jahreszeitabhängig ist, wird eine entsprechende Längenskala auf dem Schattenstab zur Datumsleiste. (siehe Skizze)
Diese Anzeige der Jahreszeit wäre für diese Sonnenuhr eine Bereicherung, es fördert das Verständnis zur Entstehung der Jahreszeiten. - Besonders hier am Äquator, denn durch das senkrechte Zifferblatt ist diese Sonnenuhr vollkommen symmetrisch.
Am 21. Juni beginnt auf der Nordhalbkugel der Sommer. Die Sonne steht dann über dem nördlichen Wendekreis. Der liegt 23,5° nördlich des Äquators, entsprechend steht die Mittagsonne an der Sonnenuhr dann 23,5° nördlich des Zenits. Der Name Wendekreis bedeutet, dass sich die Sonnenbewegung hier wendet. Das stetige „Wandern“ nach Norden wendet sich – nun „geht`s“ nach Süden. Am 23.September – der Herbst-Tagnachtgleiche- überquert die Sonne erneut den Äquator, und steht damit bei unserer Sonnenuhr wieder auf dem „Zifferblattrand“. – Keine Stirnseite der Kreisscheibe wird dann beleuchtet. Da die Jahres-Sonnenbewegung weiter Richtung Süden verläuft, trifft zukünftig das Sonnenlicht auf die südliche Zifferblattseite. Entsprechend ist dann die Nordseite ganztägig beschattet und der nach Norden weisende Teil des Schattenstabes wird zur Datumsleiste. Am 21.Dezember erfolgt die südliche Sonnenwende. Dann wendet sich die Sonnenbewegung wieder nach Norden – das jährliche Wechselspiel.
Eine Überlegung zur globalen Zeitanzeige:
Würde man diese Sonnenuhr am Pol montieren, so stände dort der Schattenstab senkrecht (=parallel der Erdachse). Das Zifferblatt „liegt“ wie eine kreisförmige Tischplatte: waagerecht. Da am Pol die Sonne im Sommerhalbjahr nicht unter- und im Winterhalbjahr nicht aufgeht, würde die obere Zifferblattseite im Sommerhalbjahr ganztägig beschienen. Hier wird also die volle Kreisscheibe des Ziffernblattes zur Tages-zeitanzeige gebraucht. Die Ziffernblattunterseite wäre am Pol allerdings ganzjährig beschattet – denn im Winterhalbjahr steht die Sonne am Pol unter dem Horizont = Polarnacht, ständige Dunkelheit.
Man erkennt: Ob am Äquator, am Pol, oder an sonstiger Stelle: Überall kann man nur die Hälfte der Kreisscheibe als Zifferblatt einer Äquatorialsonnen nutzen. Bei jeder Standortverschiebung auf eine andere geo. Breite gilt: Wenn sich auf der einen Zifferblatthälfte die Anzeigefläche vergrößert, verkleinert sich die Fläche der anderen Hälfte.
Weil die Sonne stets nur die halbe Erdkugel anstrahlt, „steht jeder Ort der Erdoberfläche nur die Hälfte aller Jahresstunden im Sonnenlicht“!
Siehe Bild „Globus mit Äquatorialsonnenuhr“
(Unterstellt sei: Ideale Erdkugelform, keine athm. Refraktion, kreisförmige Erdbahn, Sonnen- und Erddurchmesser gleich, und natürlich ein wolkenfreier Himmel.).
An Herr Andy Theen:
Glückwunsch zu der schönen Sonnenuhr auf der „Schulwiese“. In dieser Form vermittelt sie den Schülern eine weitere Erkenntnis: Wenn man auch nachts das Sonnenlicht nicht mehr sieht, so ist der „große Scheinwerfer“ keineswegs ausgeschaltet- der Weg der Sonnenstrahlen zu uns ist dann nur verstellt. Wenn man sich im oberen Stockwerk eines Hauses befindet erkennt man auch nicht, dass im Keller noch Licht brennt. So können die Stundenmarken in der oberen Zifferblatthälfte zwar nicht die Zeit anzeigen, wohl aber den jeweiligen Stand der Sonne. Wenn unsere Sonne nicht seit 4 Milliarden Jahren pausenlos - mit (fast) konstanter Leistung- leuchten würde gäbe es höchstwahrscheinlich keine Menschheit auf der Erde - und dann auch keine Sonnenuhren!
Weiter so!
Viele sonnige Grüße
Harald Grenzhäuser