Der Sonnen-Zylinder ist als Gebrauchsmuster und als Geschmacksmuster geschützt

Der Sonnen- Zylinder ®
Eine neue Sonnenuhr - Erfindung


1. Die Skala
    Die Zeitablesung
    Die Datumsablesung
2. Aufstellung und erste Einstellung der Uhr
3. Genauigkeit der Uhr
4. Pflege der Uhr
5. Allgemeine Erläuterungen zu Sonnenuhren
    Verwendung an verschiedenen Orten

Bedienungsanleitung

1. Die Skala
Die Skala erscheint im ersten Moment etwas unübersichtlich, ist aber dennoch schnell zu verstehen.

1a Die Zeitablesung am tiefsten Brennfleckpunkt
Oben auf der Skala sind die Stunden der Mitteleuropäischen Zeit (MEZ) und unten die Stunden der Mitteleuropäischen Sommerzeit (MESZ) angegeben. Dazwischen verlaufen von oben nach unten bei ganzen und halben Stunden geschwungene Zeitlinien (Zeitschleifen). Vom 21. Dezember bis zum 21. Juni sind nur die durchgezogenen Stunden-Zeitschleifen von Bedeutung, vom 21. Juni bis zum 21. Dezember nur die gestrichelten. Die Sonne liefert auf der Skala Lichtflecke verschiedenen Aussehens. Die Uhr ist so berechnet, dass nur der tiefste Punkt des Lichtflecks von Bedeutung ist.
rechts : am 17. Mai
(erstes Halbjahr, also durchgezogene Zeitschleife) : Der tiefste Lichtfleckpunkt liegt bei 16 Uhr
rechts : am 1. August
(2. Halbjahr, also gestrichelte Zeitschleife): Der tiefste Lichtfleckpunkt liegt bei 11 Uhr.
rechts : am 21. Mai
(also durchgezogene Linie) : 14.30 Uhr
rechts : am 21.Mai,
der tiefste Lichtfleckpunkt liegt genau zwischen 14.00 Uhr und 14.30 Uhr, also ist es 14.15 Uhr.


1b Die Datumsablesung

Auf der Skala verlaufen Querlinien von links nach rechts. Diese stellen die Datumslinien dar, die im Abstand von ca. 10 Tagen (1. des Monats, 11. des Monats und 21. des Monats) aufgedruckt sind. Für eine genaue Datumsablesung muss die Uhr sehr gut eingestellt sein.
Da die Sonne i.Allg. zweimal im Jahr gleich verläuft, kann das rechte Bild bedeuten :
11 Uhr am 21.Mai oder 11.10 Uhr am 1. August


1c Die Himmelsrichtung

Die Ablesung der Himmelsrichtung ergibt sich aus den Angaben N (Nord), O (Ost) und W (West) unten auf der Skala. Wenn bei der ersten Ausrichtung der Uhr weder Uhrzeit noch Datum bekannt sind, und auch bei bewölktem Himmel oder nachts, lässt sich die Uhr über die Himmelsrichtung einstellen.

1d Sonnenauf- und Sonnenuntergang

Die Zeiten von Sonnenauf- und Sonnenuntergang ergeben sich aus dem Ende der Datumslinien links und rechts am oberen Rand der (unteren) Skala und den zugehörigen Zeiten.

Im nebenstehenden Beispielbild lässt sich z.B. am 21. Juni (untere Datumslinie) ein Sonnenaufgang um ca. 4.55 Uhr ablesen.
1e Ort des senkrechten Sonnenstandes (subsolarer Ort)

Auf der Skala ist ebenfalls ein Teil der Erde abgebildet, aufgrund der Funktionsweise der Uhr allerdings verzerrt und in Nord-Süd- und Ost-West-Richtungen umgekehrt zur gewohnten Darstellung. Der tiefste Punkt des Lichtflecks gibt an, wo die Sonne gerade senkrecht über der Erde steht.

Im Bild links erkennt man von rechts nach links Indien, den Indischen Ozean, die Arabische Halbinsel und Afrika. Die Sonne steht gerade über Kenia (unterster Punkt des Lichtflecks).
Ganz rechts sieht man an der oberen Datumslinie z.B., dass die Sonne am 21 Dezember um 17 Uhr, wenn sie bei uns längst untergegangen ist, senkrecht über Südamerika steht.


2. Aufstellung und erste Einstellung der Uhr

Die Glasuhren müssen zunächst mit Wasser gefüllt werden, so dass der Wasserstand über den oberen Rand der unteren Skala reicht. Der Ring über der unteren Skala muss vollkommen klar sein Dann muss die Uhr einmal exakt ausgerichtet werden. Es reicht, wenn man eine Angabe hat, das Datum oder die Uhrzeit oder die Himmelsrichtung. Die Uhr muss waagerecht stehen (Wasserspiegel parallel zur oberen Skalenkante). Je genauer sie waagerecht steht, desto genauer ist das Ableseresultat.
Man stellt sie also waagerecht auf und dreht sie so, dass der tiefste Punkt des Lichtflecks die (anderweitig) bekannte Uhrzeit anzeigt. Wenn man die Uhrzeit nicht anderweitig hat, dreht man die Uhr so, dass der Lichtfleck das Datum (näherungsweise) richtig anzeigt. Auch wenn die Sonne gerade nicht scheint, kann die Uhr ausgerichtet werden, indem man das „N" der Skala mit Hilfe eines Kompasses auf Nord stellt.

Alle diese Einstellungen dauern nur wenige Sekunden, wenn man sie einige Male geübt hat - ein großer Vorteil der neuen Zylindersonnenuhr.



3. Genauigkeit der Uhr

Eine Sonnenuhr ist kein Präzisionsinstrument mit Sekundengenauigkeit, sondern eher ein intelligentes Spielzeug. Dennoch ist die hier vorliegende Zylindersonnenuhr erstaunlich genau. Ein Ablesen mit der geringen Ungenauigkeit von wenigen Minuten ist möglich, das Datum kann auf ein bis zwei Tage ebenfalls ziemlich exakt bestimmt werden, etwas Übung und genaue Uhreinstellung vorausgesetzt.
Insbesondere bei den großen Zylinderuhren ist eine gute Ablesegenauigkeit zu erreichen.
Wird die Uhr an einem Ort benutzt, für den sie nicht berechnet wurde, muss die abgelesene Zeit korrigiert werden (s.u.).



4. Pflege der Uhr

Die verwendete Polyesterfolie ist robust, darf jedoch nicht verkratzt werden und sollte nur vorsichtig, kalt gereinigt werden.


5. Allgemeine Erläuterungen zu Sonnenuhren


5a. Gang der Sonne und Funktionsprinzip der Uhr

Nicht die Sonne bewegt sich, sondern die Erde dreht sich, so dass die Sonne nur scheinbar von Ost nach West über den Himmel läuft. Wir wollen im Folgenden aber dennoch - wie üblich - vom „Lauf" der Sonne reden.
Die Sonne geht auf, steigt an, erreicht um die Mittagszeit ihren höchsten Stand und sinkt dann wieder bis zum Sonnenuntergang. Dieser Lauf ist zu verschiedenen Jahreszeiten unterschiedlich : Im Sommer läuft die Sonne auf einer höheren Bahn als im Winter. Die Laufhöhe hängt also mit dem Datum zusammen, was in der Zylindersonnenuhr zur Anzeige des Datums ausgenutzt wird.
Aufgrund der Brechung des Sonnenlichtes in der Zylinderuhr (über der oberen Kante der (unteren) Skala) ist der Lichtfleck weiter unten auf der Skala, wenn die Sonne hoch steht (z. B. mittags), der Lichtfleck ist weiter oben, wenn die Sonne tief steht (z.B. abends). Im Winter verläuft der Lichtfleck daher weiter oben auf der Skala als im Sommer, was den im Winter höher liegenden Datumslinien entspricht.

5b Kurze Geschichte der Uhrzeitfestlegung


Der Sonnenstand war schon immer eine leichte Möglichkeit, die Uhrzeit näherungsweise zu bestimmen, und er ist es immer noch. So war Jahrtausende hindurch der Mittag durch den höchsten Sonnenstand gekennzeichnet. Damit ist eine wahre Ortszeit festgelegt.. Das ergab auch keine Probleme, solange die Menschen nicht reisten und dabei (mechanische) Uhren mitnahmen.

Begibt man sich mit solcher Ortszeituhr an einen Ort westlich vom Heimatort, so geht die Ortszeituhr vor, da die Sonne den höchsten Stand am östlichen Ort eher erreicht als am westlichen.
Für ein Land ist also die Ortszeit jedes einzelnen Ortes unbrauchbar. Man muss gesetzlich festlegen, wann z.B. 12 Uhr sein soll. Dies ist in Deutschland erst 1893 geschehen, indem man festlegte, dass 12 Uhr durch den höchsten Sonnenstand am 15. Längengrad (nahe Görlitz) definiert ist. Viele Länder Europas - von Polen bis Spanien - haben die gleiche Zeit festgelegt (die mitteleuropäische Zeit MEZ).
Ein weiteres Problem ergibt sich aus der Tatsache, dass die Tage im Laufe eines Jahres nicht alle gleich lang sind. Dies liegt daran, dass die Erdachse geneigt ist und die Erde sich nicht auf einer Kreisbahn, sondern auf einer Ellipsenbahn um die Sonne bewegt.
Anstelle der wahren Ortszeit des Bezugslängengrades hat man daher eine mittlere Ortszeit so berechnet, dass alle Tage gleich lang sind. Dies führt zu den Zeitschleifen auf Sonnenuhren, die in den beiden Halbjahren unterschiedlich sind und wie eine verzerrte 8 aussehen.


5c Verwendung an verschiedenen Orten

Da die Sonne an verschiedenen Orten verschieden verläuft, werden die Zylindersonnenuhren für einen bestimmten Ort berechnet, so dass sie dort nur einfach waagerecht aufgestellt zu werden brauchen.

Diese einfache Aufstellmöglichkeit ist ein großer Vorteil der Zylindersonnenuhren.

Man kann diese Zylindersonnenuhr natürlich auch an anderen Orten einsetzen. Sie müsste dort - bezogen auf die Sonne - die gleiche Ausrichtung besitzen wie am Berechnungsort. Da die Erde kugelförmig ist, muss die Uhr am anderen Ort also gekippt und etwas gedreht werden.

1. Wenn eine Sonnenuhr mit Libelle über einer Landkarte erworben wurde, muss die Luftblase auf der Landkarte über den Ort der Anwendung gebracht werden.

2. Bei den Standardmodellen ohne Libelle kann man der Einfachheit halber folgendermaßen vorgehen : Wenn man die Uhr um x Breitengrade nach Süden (Norden) gebracht hat, kippt man sie um x Grad nach Norden (Süden). Hat man sie gleichzeitig um y Längengrade nach Westen (Osten) bewegt, so liest man die Zeit zunächst wie gewohnt ab, addiert (subtrahiert) aber zu der abgelesenen Zeit pro Längengrad 4 Minuten (also 4*y Min).

3. Eine Ausrichtung der Sonnenuhr lässt sich ebenfalls sehr leicht mit der beiliegenden Ausrichtungs-Landkarte durchführen :

  1. Man richtet die Uhr und die Landkarte nach Norden aus.


  2. An den konzentrischen Kreisen auf der Landkarte liest man die Gradzahl ab, um die die Uhr gekippt werden muss.


  3. Man kippt sie nun um diese Gradzahl in der Richtung, die die Landkarte durch den Benutzungsort vorgibt .



Beispiel :

Die abgebildete Ausrichtungsskala ist für die Sonnenuhr "Deutschland" (10°O, 51°N) berechnet. Wenn man sie z.B. in Prag verwenden möchte, muss man sie um 2.9° kippen. Die Uhr muss in der Richtung. in der Prag auf der Landkarte liegt, um 2.9° höher stehen als auf der gegenüberliegenden Seite.

Diese Richtung kann auf der Landkarte an den radial verlaufenden Strahlen abgelesen werden. Auf der Sonnenuhr finden sich diese Richtungen in senkrechten Strichmarkierungen unten auf der Skala wieder, s. Bild unten.