Sonnenuhr : Genauigkeit

Analema: ein gemeinsamer Graph der Deklination und der Zeitgleichung

Eine Sonnenuhr zeigt im Laufe des Jahres nicht immer die genaue Zeit an. Zwei Ursachen sind für den Unterschied zwischen der wahren Sonnenzeit und der Mitteleuropäischen Zeit verantwortlich. Der erste Grund ist die Neigung der Rotationsachse der Erde gegenüber der Ebene, in der sich die Erde um die Sonne bewegt. Dies führt zu den Jahreszeiten, wobei sich bei einer Sonnenuhr die Deklination als Zeitintervall zeigt. Während der Sommersonnenwende, wenn die Sonne am weitesten im Norden steht, wird die Sonnenuhr weniger beleuchtet als während der Frühlingstagundnachtgleiche, wenn die Sonne scheinbar am weitesten im Süden steht. Der zweite Grund ist die unregelmäßige Bewegung der Erde um die Sonne auf ihrer elliptischen Bahn, wodurch auch die wahre Sonnenzeit nicht gleichmäßig verläuft. Dies führt zu Veränderungen in den Ereigniszeiten wie dem Durchgang der Sonne über den lokalen Meridian. Auf einer Sonnenuhr zeigt sich dieses zeitliche Abweichen vom Durchschnitt der Sonnenzeit als Ungenauigkeit oder Abweichung von der Mitteleuropäischen Zeit. Es kommt vor, dass die Sonnenuhr voreilt oder hinterherhinkt.

Deklination der Sonne: Diagramm der Nord-Süd-Oszillation

Die Sonne bewegt sich scheinbar nach Norden während des nordischen Frühlings. Ihre Deklination erreicht ihren maximalen Wert, der dem Neigungswinkel der Erdachse (23,439°) beim Juni-Sonnenwende entspricht. Danach nimmt sie bis zur Dezember-Sonnenwende ab, wenn ihr Wert dem entgegengesetzten Wert (-23,439°) des Neigungswinkels der Erdachse entspricht. Diese Änderung verursacht die Jahreszeiten. Die tatsächliche Umlaufbahn der Erde ist elliptisch. Die Erde bewegt sich schneller um die Sonne herum in der Nähe des Perihels Anfang Januar sowie in der Nähe des Aphels Anfang Juli. Daher ändert sich die Sonnendeklination im Januar schneller als im Juli. Auf dem Graphen sind daher die Minima schärfer als die Maxima. Die Niveaus der Änderung vor und nach sind nicht vollständig gleich.

Zeitgleichung: Ost-West-Oszillationsdiagramm

Zusätzlich zum jährlichen Nord-Süd-Schwanken der scheinbaren Position der Sonne, das durch die Änderung ihrer Deklination beschrieben wird, gibt es auch eine kleinere, aber komplexere Schwankung in Ost-West-Richtung. Dies wird durch die Neigung der Erdachse und auch durch Änderungen in der Geschwindigkeit ihrer Umlaufbewegung um die Sonne aufgrund der elliptischen Form ihrer Bahn verursacht. Die Hauptauswirkungen dieser Ost-West-Schwankung sind Veränderungen in den Ereigniszeiten wie dem Auf- und Untergang der Sonne sowie der Anzeige der Sonnenuhr im Vergleich zur lokalen mittleren Zeit. Wie aus dem Graphen hervorgeht, kann die Sonnenuhr etwa 16 Minuten schneller oder langsamer sein als die Mitteleuropäische Zeit. Da sich die Erde mit einer mittleren Geschwindigkeit von einer Grad pro vier Minuten dreht, entspricht diese 16-minütige Verzögerung einer Verschiebung um etwa vier Grad in der scheinbaren Position der Sonne im Vergleich zu ihrer mittleren Position. Eine westliche Verschiebung führt dazu, dass die Sonnenuhr voreilt. Da der Haupteffekt dieser Schwankung die Zeit betrifft, wird sie als Zeitgleichung bezeichnet, wobei das Wort "Gleichung" in etwas veralteter Bedeutung "Korrektur" bedeutet. Die Schwankung wird in Zeitmaßen gemessen, in Minuten und Sekunden, was den Betrag angibt, um den die Sonnenuhr voreilt. Die Zeitgleichung kann positiv oder negativ sein.

Auf einer speziellen Registerkarte Verbesserung gibt es eine zusätzliche Theorie zur Genauigkeit oder Zeitgleichung.