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Die Sonnenzeit ist eine Zeitmessung, die sich am Sonnenstand orientiert. Diese lässt sich mit einer Sonnenuhr, am einfachsten mit einem Gnomon (griechisch für Schattenzeiger) messen.
Die Zeit die zwischen zwei gleichen Sonnenständen an unterschiedlichen Tagen, zum Beispiel dem Sonnenhöchststand, also dem Mittag, vergeht ist für jeden Tag des Erdenjahres unterschiedlich, also ist kein Tag so lang wie die gleichmäßig verlaufenden 24 Stunden einer gleichmäßig laufenden Uhr. Der Sonnentag ist länger, weil der Sonnenumlauf und die Drehung der Erde um sich selbst die gleiche Richtung haben. Er ist nicht konstant, weil er auf einer elliptischen Bahn und nicht auf einer Kreisbahn erfolgt. Seine Ungleichheit ist nochmals größer, weil die auf der Sonnenbahn schräg stehende Erdachse ihre Richtung relativ zu den Fixsternen beibehält, ihre Richtung relativ zur Sonne somit übers Jahr ändert.
Die vom Menschen erdachte Gleichmäßigkeit und mathematische Exaktheit gibt es nirgendwo in der Natur. Deshalb entwickelte der Mensch von der Natur abweichende Zeitsysteme. So wird heutzutage zwischen zwei verschiedenen Sonnenzeiten unterschieden:
Die wahre Sonnenzeit, wird bestimmt durch den Stand der Sonne, den diese an einem bestimmten Ort auf der Erde hat. Um beim Beispiel des Mittags zu bleiben: dieser ist für alle Orte die auf demselben Längengrad liegen gleich. Wenn es Mittag ist in Berlin in Deutschland, die Sonne also den höchsten Stand am Himmel erreicht hat, dann auch in Malmö in Schweden, das ungefähr auf dem gleichen Längengrad wie Berlin liegt. In Wolfsburg hingegen, das ungefähr auf dem gleichen Breitengrad wie Berlin liegt, also etwa 3° weiter westlich, ist es zum selben Zeitpunkt noch etwa 12 Minuten einer gleichmäßig laufenden Uhr früher als in Berlin, da die Sonne dort noch nicht den höchsten Punkt am Himmel erreicht hat. Mit jedem Längengrad (1°) ändert sich die Zeit um 4 Minuten einer gleichmäßig laufenden Uhr.
Seit der Verwendung mechanischer Uhren im Mittelalter, welche so gefertigt wurden, dass sie gleichmäßig liefen, wird hingegen ein System verwendet welches Mittelwerte der unterschiedlichen wahren Ortszeiten benutzt und mittlere Sonnenzeit oder eben mittlere Ortszeit genannt wird. Dies sorgt dafür, dass wenn eine Person in Berlin auf eine gleichmäßig laufende Uhr schaut und es dort 12 Uhr ist, eine Person in Wolfsburg zum gleichen Zeitpunkt ebenfalls 12 Uhr von einer solchen Uhr abliest.
Dieses System beruht auf einer ausgedachten Sonne, die mit konstanter Winkelgeschwindigkeit um die Erde in einer Kreisbahn anstatt in einer Ellipse läuft und deren Umlaufbahn sich in der Ebene des Himmelsäquators befindet, auf der die Erdachse senkrecht steht. Diese ausgedachte unendlich weit entfernte Sonne, ist unbeweglich im Himmel, wodurch der Zeitraum bis zum nächsten ausgedachten Meridiandurchgang an allen Tagen gleich groß ist.
Den Unterschied zwischen der wahren Sonnenzeit und der mittleren Sonnenzeit nennt man Zeitgleichung.
Die Menschen lebten früher nach den Rhythmen der Natur. Somit bestimmte auch die wahre Sonnenzeit das tägliche Leben. Sie unterscheidet sich in zwei Punkten von der heute meist verwendeten gemittelten Zeitzählung:
Der erste Punkt ist dadurch bedingt, dass der Mensch sich die Stunde ausgedacht hat. Zunächst hat er den lichten Tag, also die Dauer zwischen Beginn des Sonnenaufgangs und Ende des Sonnenuntergangs in zwölf Abschnitte unterteilt, die untereinander alle gleich lang sein sollten und dasselbe für die Nacht getan, also 2x12 Stunden, dies nennt man temporale Stunden. Da aber der lichte Tag im Sommer länger ist als im Winter, ändert sich bei so einer Konstruktion logischerweise auch die Dauer der einzelnen Stunden. Deshalb wird oft behauptet, dass die Stunden der wahren Sonnenzeit über das Jahr in ihrer Länge variieren würden. Die mittlere Sonnenzeit hebt mit ihrer ausgedachten gleichmäßigen Sonnenbewegung diese vermeintliche Ungleichmäßigkeit auf. Zeitangaben in mittlerer Ortszeit weichen in jährlich nahezu periodischer Weise von der in wahrer Ortszeit ab, maximal um ±16 min.
Zur Aufhebung des zweiten Punktes hat sich der Mensch ein weiteres Mittel ausgedacht, die Zeitzonen. An allen Orten innerhalb einer bestimmten Zeitzone gilt die gleiche Uhrzeit, egal ob sie auf dem gleichen Längengrad liegen oder nicht. Diese Zeit wird Zonenzeit genannt und ist die mittlere Sonnenzeit derjenigen Orte, die auf dem Längengrad innerhalb einer Zeitzone liegen, welcher für die Definition dieser Zone ausgewählt wurde. Für die in Deutschland geltende mitteleuropäische Zeit (MEZ) sind dies Orte auf 15° östlicher Länge (z. B. Görlitz). Daher geht die mittlere Sonnenzeit im westlichsten Punkt Deutschlands gegenüber der MEZ etwa 36 Minuten nach (die WOZ zeitweise noch mehr).
Auf der nebenstehend abgebildeten Sonnenuhr wird die MEZ auf schleifenförmigen Stundenlinien (Analemma-Figuren) anzeigt, diese beinhaltet die Abweichungen zwischen der Sonne und der fiktiven Sonne, welche durch Zeitgleichung (also die Mittelung der wahren Sonnenzeit) und Zeitzonen entstehen.
Die mittlere Ortszeit MOZ eines beliebigen Ortes lässt sich wie folgt aus einer beliebigen Zonenzeit ZZ ermitteln. Dabei ist λ der Längengrad dieses Ortes. Neben der verwendeten Zonenzeit wird ihr Bezugslängengrad λ0 benötigt. Der Bereich der Längengrade ist -180° ... 0° ...+180° (negative Werte westlich vom Nullmeridian, positive Werte östlich vom Nullmeridian). Für die Mitteleuropäische Zeit MEZ ist λ0 = +15°. Zwischen zwei benachbarten Zeitzonen ändert sich λ0 i. d. R. um ±15°.
Die wahre Ortszeit WOZ ergibt sich daraus durch die Berücksichtigung des Wertes ZGL der o. g. Zeitgleichung:
Beispiel:
Ermittelt wird zunächst die momentane für einen Ort mit Längengrad (Zeitzone mit UTC -1) aus der als bekannt angenommenen momentanen Mitteleuropäischen Zeit (Zeitzone mit UTC +1) . Der Wert der Zeitgleichung am betreffenden Tag ist . Damit wird die zur korrigiert.
Die Uhrzeit (ZZ) in zwei westlicheren Zeitzonen ist 2 Stunden niedriger. Da der betreffende Ort aber nicht auf dem dortigen Bezugslängengrad 15° West, sondern auf 9° West liegt, erhöht sich die Uhrzeit (MOZ) wieder um 6° mal 24h/360° (= 4 min/°), also um 24 min.
Eine einfache, die wahre Sonnenzeit anzeigende Sonnenuhr, geht an diesem Tag (z. B. am 13. September) “4 Minuten vor” gegenüber einer aufwändigen, die mittlere Sonnenzeit anzeigenden Sonnenuhr.
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