Michael Neuhold Homepage
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Uhrzeit


Die Räderuhr wurde wohl Ende des 13. Jh. erfunden. Was haben die Menschen getan, als es noch keine Räderuhren gab? Wie teilte man den Tag ein? Wie verabredete man sich für einen bestimmten Zeitpunkt?

Tageszeiten, Stunden

Zunächst wurden Tageszeitpunkte durch die Sonne definiert:

Morgendämmerung
Sonnenaufgang
Mk 6,2: πρωῒ […] ἀνατείλαντος τοῦ ἡλίου „früh […] als die Sonne aufging“
Sen. ira 2,7,3: milia ad forum prima luce properantia „Tausende, die beim ersten Tageslicht zum Forum eilen“
Vormittag
Mittag
Nachmittag
Μk 15,42: καὶ ἤδη ὀψίας γενομένης „und als es schon Abend wurde“
Sonnenuntergang

oder durch täglich wiederkehrende Naturereignisse:

Hahnenschrei
Aristoph. Eccl. 390: ὅτε τὸ δεύτερον ἀλεκτρυὼν ἐφθέγγετ’ „als der Hahn zum zweiten Mal krähte“
Mk 14,30: Amen, ich sage dir, dass du mich heute in dieser Nacht, bevor der Hahn zweimal kräht (πρὶν ἢ δὶς ἀλέκτορα φωνῆσαι), dreimal verleugnen wirst.
Abendwind
Gen 3,8: לְרוּחַ הַיֹּום „zum/gegen den Wind des Tages“
Hunger
Plaut. Boeotia fr. 1,4-7:
nam 〈unum〉 me puero venter erat solarium, Denn in meiner Kindheit war der Bauch die 〈einzige〉 Sonnenuhr,
multo omnium istorum optumum et verissumum. die bei weitem beste und wahrste von allen diesen.
ubi is te monebat, esses, nisi quom nihil erat. Wenn er dich ermahnte, hast du gegessen, außer wenn es nichts gab.
nunc etiam quom est non estur, nisi soli lubet. Jetzt wird, auch wenn es etwas gibt, nicht gegessen, falls es der Sonne nicht beliebt.
Das ist zwar als Witz gemeint, aber vermutlich von der Wahrheit nicht weit entfernt.

Vertikales Sonnenuhren-Ziffernblatt für eine geographische Breite von 50°, schwarz: temporale Stunden, rot: äquinoktiale Stunden, F: Fußpunkt des Schattenstabes. Bei Tag-und-Nacht-Gleiche (horizontale graue Linie) sind temporale und äquinoktiale Stunden gleich lang.
Quelle: Wikimedia.– Urheber: S.Wetzel (Sonnenuhren), März 2009.– Lizenz: CC BY-SA 4.0.– Bearbeitung: verkleinert, Anzahl der Farben reduziert, Kantenglättung entfernt.

Griechen und Römer unterteilten den lichten Tag (d.h. die Zeit zwischen Sonnenauf- und -untergang) in 12 Stunden. Das wurde wohl von den Ägyptern übernommen. (Herodot 2,109,3 sagt, von den Babyloniern, doch die Babylonier hatten eine andere Stundenrechnung.) Eine Stunde im Sommer war natürlich beträchtlich länger als eine Stunde im Winter. Man nennt das temporale Stunden. Die Längendifferenz zwischen Sommer- und Winterstunden ist abhängig von der geographischen Breite. Sie ist an der Nordseeküste größer als in den Alpen, in den Alpen größer als im Mittelmeerraum. Daneben kannte man bereits im Hellenismus das Konzept der unabhängig von der Jahreszeit immer gleich langen Stunden, der sog. äquinoktialen Stunden (von lat. aequinoctium „Tag-und-Nachtgleiche“, da sind Tag- und Nachtstunden gleich lang).

Hier die Sonnenaufgangs- und -untergangszeiten einiger Städte für 2019 zum Vergleich (Daten von der Seite sunrise-and-sunset):

21.06. 21.21.
Sonnen-
aufgang
Sonnen-
untergang
Tages-
länge
Stunden-
länge
Sonnen-
aufgang
Sonnen-
untergang
Tages-
länge
Stunden-
länge
Hamburg 04:5121:5117:0001:25 08:3416:0107:2600:37
Salzburg 05:1021:0815:5801:20 07:5416:1708:2200:42
Rom 05:3620:4715:1101:16 07:3416:4109:0600:46
Athen 06:0320:4914:4501:14 07:3717:0809:3000:48
Tel Aviv 05:3619:4914:1201:11 06:3816:3910:0100:50

Griechen und Römer begannen die Stunden von Sonnenaufgang an zu zählen. Die dritte Stunde (Mk 15,25; Mt 20,3) ist also mitten am Vormittag, die sechste Stunde (Mk 15,33; Mt 20,5) ist Mittag, die neunte Stunde (Mk 15,34) mitten am Nachmittag, die elfte Stunde (Mt 20,6) am späten Nachmittag. (Die Hinrichtung Jesu erfolgte zum Passahfest, also kurz nach dem Frühlingsäquinoktium. Die in Mt 20 beschriebene Weinlese findet in Israel von Spätsommer bis Herbstbeginn statt.)

Sumerer und Babylonier hatten als Zeitmaß das sumer. danna, babyl. bēru, ein Längenmaß von etwa 10,5 km und die Zeit, die es braucht, um diese Strecke zu gehen, also etwa 2 unserer Stunden (deshalb meist mit „Doppelstunde“ übersetzt). Der 24-Stunden-Tag war in 12 bēru unterteilt, das bēru in 30 . 1 UŠ ist somit 4 Minuten, (zufällig?) genau die Zeit, die die Sonne braucht, um einen Längengrad weiterzuwandern. Diese Zeiteinheiten waren also nicht temporal.

Sonnenuhren


Prinzip einer Stufensonnenuhr. Sie funktioniert ähnlich wie die ägyptische Schattenuhr (s.u.): je nach Sonnenstand sind mehr oder weniger Stufen von der Sonne beschienen bzw. von den Mauern beschattet.

Schon früh wurde die Sonne genutzt, um die Zeit anzuzeigen. Eine frühe Erwähnung einer Sonnenuhr findet sich im AT (2Kön 20,9-11; Jes 38,8): sie heißt „Stufen des Ahas“. Hiskia, König von Juda seit 725 v.Chr. (nach anderer Chronologie seit 715), bekommt als Zeichen von Gott, dass der Schatten zehn Stufen zurückgeht. Hebr. מַעֲלָה maʿa „Stufe“ könnte ein technischer Ausdruck für einen Gradstrich an der Skala sein. Wahrscheinlicher aber ist, dass hier von den Stufen einer Stufensonnenuhr die Rede ist.

Gnomonik, die Lehre von der Funktion und Konstruktion von Sonnenuhren hat sich im Laufe der Jahrhunderte durchaus zu einer Wissenschaft entwickelt. Ich habe sie nicht studiert, sondern gebe nur mein laienhaftes Verständnis wieder. Caveat lector.

Astronomische Grundlagen


Stundenwinkel und Deklination der Sonne; grün: Horizontebene des Betrachters; lila: Meridianebene des Betrachters; fliederfarben: Äquatorialebene bei einer geographischen Breite von 40°N; beige: Umdrehungsebene der Sonne; blauer Pfeil: Stundenwinkel; grüner Pfeil: Deklination.
Quelle: Wikimedia.– Urheber: Sch.– Lizenz: GFDL 1.2 und CC BY-SA 3.0.– Bearbeitung: verkleinert, vereinfacht, unsichtbare Teile weggelassen, Lage der beigen Ebene geändert, Deklination hinzugefügt.

Während der Tag-und-Nacht-Gleiche liegt die Ekliptik gleichauf mit der Äquatorialebene. Während der Sommersonnwende ist der Tagbogen viel länger als während der Wintersonn­wende. Der violette Winkel sind die 23,5° zwischen Ekliptik und Äquatorialebene.
Neuzeichnung einer Graphik, die ich auf der Seite The motion of the Sun von IOPSpark gefunden habe, für die geographische Breite von 48°N.

Die Sonne hat von einem Betrachter auf der Erde aus gesehen zwei tageszeitabhängige Eigenschaften: die Himmelsrichtung, in der sie sich gerade befindet (Azimut), und ihr Höhenwinkel (Elevation). Beides ist natürlich auch von der Jahreszeit und von der geographischen Breite eines Ortes abhängig. Die Bestimmung eines Himmelsobjekts nach Azimut und Elevation nennt man das Horizontkoordinatensystem.

Der Astronom arbeitet üblicherweise mit einem anderen Koordinatensystem: dem Äquatorkoordinatensystem. Bezugsebene ist dabei die Äquatorialebene. Der Himmelsäquator, d.h. der an die Himmelskugel projizierte Erdäquator, verläuft für einen Betrachter auf der Nordhalbkugel so, dass er die Horizontebene im Osten und Westen durchschneidet. Seine nördliche Hälfte liegt unterhalb des Horizonts, seine südliche Hälfte oberhalb des Horizonts. Der Winkel zur Horizontebene beträgt 90 - φ (geographische Breite). Für einen Betrachter in Salzburg (geographische Breite 47° 48′) sind das steile 42° 12′. Der Höhenwinkel in Relation zur Äquatorialebene, gemessen an der Meridianebene, wird als Deklination δ bezeichnet. Man kann sich die Deklination auch als Breitengrad an der Himmelskugel vorstellen. Die Deklination ist nur von der Jahreszeit abhängig.

Das Azimut auf der Äquatorialebene wird Stundenwinkel τ genannt. Der Stundenwinkel wird von der Meridianebene aus gemessen. (Wo die Sonnenbahn die Meridianebene schneidet, erreicht die Sonne auch ihren Höchststand.) Und er wird häufig nicht in Grad, sondern als Zeitmaß angegeben (24 h = 360°). Der Stundenwinkel ist allein von der Tageszeit abhängig.
Wenn als Bezugsebene nicht der eigene Ortsmeridian (der Großkreis, der über dem Betrachter von Nord nach Süd durch den Zenit läuft, das entspricht der geographischen Länge) verwendet wird, sondern jene Ebene, die durch den Frühlingspunkt geht, spricht man von Rektaszension. Das ist leider ziemlich unanschaulich und ich bin nicht sicher, ob ich alles richtig verstanden habe.

Die Ebene des Umlaufs der Erde um die Sonne (genauer: des gemeinsamen Schwerpunkts von Erde und Mond) um die Sonne nennt man Ekliptik. Die Achse der Erdrotation steht nicht senkrecht auf die Ekliptik, sondern in einem Winkel von etwa 66,5°. Anders gesagt: die Ekliptik schließt mit der Äquatorialebene einen Winkel von ca. 23,5° ein. Deshalb ist im Sommerhalbjahr die Nordhalbkugel etwas mehr zur Sonne hingeneigt, im Winterhalbjahr im gleichen Ausmaß weggeneigt. Dadurch ändert sich in mittleren Breiten im Verlauf des Jahres die Länge der Sonnenbahn über der Horizontebene, die Elevation zu Mittag und die Dauer des lichten Tages. (Siehe dazu auch Kalenderkunde: Jahr.)

Höhensonnenuhr


Funktionsweise eines Gnomons. Die Schatten­länge ist abhängig vom Höhenwinkel h.

Eine Sonnenuhr, die den Höhenwinkel zur Anzeige nutzt, nennt man auch Höhensonnenuhr. Die einfachste Version ist der Gnomon (griech. γνώμων eigentl. „Kenner“, dann auch „Richtschnur, Maßstab, Zeiger“), ein senkrecht in den Boden gesteckter Holzstab. Man misst die Länge des Schattens und kann aus einer Tabelle die Uhrzeit entnehmen. Dabei entspricht jedem Wert eine Uhrzeit am Vormittag und eine am Nachmittag. Und natürlich muss die Tabelle die Jahreszeiten berücksichtigen.

In griech. Texten findet man gelegentlich Zeitangaben in Fuß. Gemeint ist dabei natürlich die Schattenlänge des Gnomons oder auch des eigenen Körpers. Dabei wird das Verhältnis von Körperhöhe zu Fußlänge mit 1:7 angesetzt. (Größere Personen haben auch größere Füße.)

In den Ekklesiazusen des Aristophanes beschreibt die Protagonistin Praxagora ihrem Mann die Vorzüge der Frauenherrschaft so:

σοὶ δὲ μελήσει, ὅταν ᾖ δεκάπουν τὸ στοιχεῖον, λιπαρὸν χωρεῖν ἐπὶ δεῖπνον. Du wirst dich darum kümmern, wenn der Zeiger(schatten) zehn Fuß lang ist, gesalbt zum Mahl zu kommen.
Aristoph. Eccl. 651f

Der Komödiendichter Eubulos berichtet von einem Gourmand namens Philokrates:

ὅν φασί ποτε κληθέντ’ ἐπὶ δεῖπνον πρός τινος, Von dem man sagt, dass er von jemand zum Mahl geladen wurde,
εἰπόντος αὐτῷ τοῦ φίλου, ὁπηνίκ’ ἂν wobei ihm der Freund sagte, wenn
εἴκοσι ποδῶν μετροῦντι τὸ στοιχεῖον ᾖ, der Zeiger(schatten), wenn man ihn misst, zwanzig Fuß hat,
ἥκειν, ἕωθεν αὐτὸν εὐθὺς ἡλίου soll er da sein; dass er sogleich am Morgen, als die Sonne
μετρεῖν ἀνέχοντος, μακροτέρας δ’ οὔσης ἔτι aufging, maß, als aber noch länger war
πλεῖν ἢ δυοῖν ποδοῖν παρεῖναι τῆς σκιᾶς· um mehr als zwei Fuß der Schatten, er sich einfand;
ἔπειτα φάναι μικρὸν ὀψιαίτερον dass er dann sagte, ein bisschen zu spät
δι’ ἀσχολίαν ἥκειν, παρόνθ’ ἅμ ἡμέρᾳ. sei er gekommen wegen eines Geschäfts – obwohl er zugleich mit dem Tag da war!
Athen. 1,14 b.c

Die Einladung bezog sich natürlich auf den späten Nachmittag. Aber der Eingeladene kam schon am frühen Morgen. Denn abgesehen vom Mittagsschatten gibt es jede Schattenlänge zweimal am Tag.

Die Schattenspitze kann als Projektion der Sonne verstanden werden. Daher ist an der Spitze des Schattenwerfers oft eine Verdickung oder eine kleine Kugel, ein sog. Nodus (lat. nōdus „Knoten“). Manchmal ist der Nodus als gelochte Scheibe gestaltet. Durch dieses Loch erhält man ein Abbild der Sonne in Form eines Lichtflecks. Manche Sonnenuhren haben nur dieses Loch als Anzeige, man spricht dann von einer Öhrsonnenuhr. Eine Höhensonnenuhr muss immer an dem Punkt abgelesen werden, für den das Ziffernblatt gemacht ist, also an der Schattenspitze oder am Nodus.

Schattenuhr


Funktionsweise einer Schattenuhr.

Funktionsweise einer Säulensonnenuhr.

Wie ein Gnomon funktionierte auch die ägyptische Schattenuhr. Ein Brett mit einer Skala wird nach der Sonne ausgerichtet, idealerweise so, dass die Seiten Streiflicht erhalten (deshalb auch Streiflicht-Sonnenuhr genannt). Ein Querbalken wirft einen Schatten auf die Skala, dessen Oberkante von der Tageszeit abhängig ist. (Da der Schattenwerfer kein Stab ist, sondern ein Brett, ist der Ablesepunkt kein Punkt, sondern eine Kante.) Natürlich braucht man mehrere Skalen, z.B. eine pro Monat. Falls die Uhr nicht fix montiert war, hatte sie meist noch ein Lot, damit man sie waagrecht ausrichten konnte.

Eine Form der Höhensonnenuhr war die seit dem Spätmittelalter verbreitete Säulensonnenuhr. An der Mantelfläche eines senkrecht aufgestellten Zylinders befindet sich eine Skala. Auf der Deckfläche ist ein drehbarer Ring mit dem Schattenstab. Man dreht den Ring so, dass der Schattenstab über dem aktuellen Monat steht, und liest an der Schattenspitze die Uhrzeit ab.

Ringuhr


Tragbare Sonnenuhr aus Bronze für die geographische Breite des Mittelmeer­raums, Mitte 3. bis Mitte 4. Jh., Museum von Philippi. Es ist nicht erkennbar, wie sie genau funktioniert hat. Möglicherweise ist die Lochblende abgebrochen.

Ringuhr im Stil eines Bauernrings. Links oben das Loch, durch welches das Sonnenlicht einfällt. Der Ring muss so gedreht werden, dass der Lichtpunkt auf die der Jahreszeit entsprechende Stelle der Skala fällt.

Ebenfalls zu den Höhensonnenuhren gehören die bereits seit der Antike verwendeten Ringuhren. Sie beruhen darauf, dass das Sonnenlicht durch eine Lochblende (Nodus) fällt und einen kleinen Lichtfleck auf der Innenseite eines Rings, auf der sich eine Skala befindet, erzeugt. Alle haben sie eine Öse zum Aufhängen. Es gab sie mit nur einem Ring. Dieser Typ war seit dem 15. Jh. wieder als sog. Bauernring verbreitet. Es gab sie auch mit zwei oder drei Ringen (ähnlich einer Armillarsphäre). Alle waren sie nur auf der geographischen Breite benutzbar, für die sie gemacht wurden. Neuzeitliche Modelle haben meist eine verschiebbare Aufhängung, die es erlaubt, die Sonnenuhr an die aktuelle geographische Breite anzupassen.

Azimutale Sonnenuhr


Horizontale analemmatische Sonnenuhr von oben. Der vertikale Schattenwerfer (z.B. eine Person) muss auf dem Mittelstreifen auf der Höhe des aktuellen Monats postiert werden.

Schnitt durch eine Skaphe mit waagrechtem Gnomon (cyan) und dem Verlauf des Nodusschattens zu den Sonnwenden und Tag-und-Nacht-Gleichen.

Eine Sonnenuhr, die das Azimut misst, heißt Azimutale Sonnenuhr. Dabei wirft ein vertikaler Schattenstab einen Schatten auf ein Ziffernblatt am Boden. Hierbei ist nicht die Länge des Schattens, sondern die Richtung, in der er fällt, entscheidend. Allerdings ist diese, wenn man ein ebenes Ziffernblatt und einen horizontalen oder vertikalen Schattenstab verwendet, auch von der Jahreszeit abhängig.

Bei der analemmatischen Sonnenuhr wird daher der Schattenstab abhängig vom Datum positioniert. Bei der Sonnenuhren-Spinne ist die Position des Stabes fix, stattdessen ist die Jahreszeitenabhängigkeit in den (spinnenförmigen) Stundenlinien des Ziffernblattes berücksichtigt. Beide Arten von Sonnenuhren sind heute selten. Stattdessen wird bei ebenem Ziffernblatt der Schattenstab parallel zur Erdachse ausgerichtet (s.u. Äquatorialsonnenuhr).

Schon die Griechen benutzten oft nicht eine ebene Fläche, sondern eine halbkugelförmige Vertiefung für das Ziffernblatt. Das erspart die Projektion der Stundenlinien in die Ebene. In der Regel ließ man die südliche Hälfte der Halbkugel weg. Die Spitze des meist waagrecht angebrachten Schattenstabes musste genau im Kugelzentrum liegen, denn sie diente als Nodus zum Ablesen des Monats. Diesen Typ von Sonnenuhr nennt man Skaphe (griech. σκάφη „Wanne“). (Es gab verschiedene Bauformen, Vitruv 9,8 nennt neben der scaphe sive hemisphaerium auch das antiboreum, vielleicht eine nach Norden gekehrte Skaphe mit Lochblende auf der Rückseite.)

Vertikalsonnenuhr


Vertikalsonnenuhr am Turm der Winde in Athen.

Vertikalsonnenuhr am Zeugwartstöckl (Mozartplatz 7) in Salzburg, aufgenommen am 21. Okt. 2012 um 15:18 MESZ. Die Mauer weist nach Südsüdwest, daher beginnt die Skala am Vormittag erst mit 9 Uhr. Die Sonnenuhr hat auch einen Nodus (unter dem Fuß des Jesusknaben) zur Anzeige des aktuellen Tierkreis­zeichens. Die (gekrümmten) horizontalen Linien sind mit den Symbolen der Tierkreiszeichen beschriftet (♒ ♓ ♈ ♉ ♊ ♋ ♌ ♍ ♎ ♏ ♐ ♑).

Statt am Boden werden die Ziffernblätter oft vertikal an einer Gebäudemauer angebracht, ein horizontaler (bzw. parallel zur Erdachse ausgerichteter) Stab dient als Schattenwerfer. Idealerweise wird das Ziffernblatt an einer Südmauer angebracht, damit die Uhr für einen möglichst großen Teil des Tages die Zeit anzeigen kann. Eine Sonnenuhr an einer Ostmauer zeigt im Wesentlichen nur die Vormittagsstunden, an einer Ostmauer nur die Nachmittagsstunden an.

Mittelalterliche Klöster hatten solche Uhren zur Anzeige der Gebetszeiten (sog. Kanoniale Sonnenuhren). Jahreszeitenabhängige Ungenauigkeiten wurden hier bewusst ignoriert. Wichtig war, dass sich alle Klosterbewohner an dieser Sonnenuhr orientierten, also die gleiche Zeit hatten.

Mittagsweiser


Der Obelisk, der einst als Gnomon der Sonnenuhr des Augustus gedient hat. Ein hoch aufgelöstes Foto gibt es auf Wikipedia.

Mittagslinie am Fußboden im Sonnenuhrsaal des Museo Archeologico Nazionale in Neapel, aufgenommen am 24. Juli 2019, um 13:07 MESZ. Der Lichtfleck befindet links der Bildmitte (schwarzer Rahmen).

Ein Spezialfall der Sonnenuhr ist der Mittagsweiser. Er zeigt nur an, wann Mittag ist. Denn dann muss der Schatten das Zeigers genau auf der in Nord-Süd-Richtung verlaufenden Mittagslinie liegen. (Die man natürlich vorher ermittelt und eingezeichnet hat.) Daher nennt man einen Mittagsweiser auch Meridian (lat. merīdiānus „mittäglich; südlich“). Mittagsweiser wurden in der Anfangszeit der mechanischen Uhren zu deren täglicher Korrektur verwendet. Diese war wegen der geringen Ganggenauigkeit notwendig. Meist haben Mittagsweiser einen Nodus, den man nutzt, um den Monat bzw. das aktuelle Tierkreiszeichen anzuzeigen. (Die Schattenlänge zu Mittag ist von der Jahreszeit abhängig.) Die beiden Endpunkte der Skala markieren die Sonnwenden, weshalb die Griechen den Mittagsweiser ἡλιοτρόπιον heliotrópion „Sonnwende“ nannten.

Die Sonnenuhr des Augustus auf dem Marsfeld, die einen ägyptischen Obelisken als Gnomon verwendet hat, war wahrscheinlich ein Mittagsweiser. Der Obelisk steht heute vor dem Palazzo di Montecitorio, dem Sitz der italienischen Abgeordnetenkammer. Der antike Nodus ist nicht mehr erhalten. Das Stück der Meridianlinie, das ausgegraben wurde, dürfte von einer späteren Erneuerung der Anlage unter Kaiser Domitian stammen. Plinius d. Ä. berichtet über diese Sonnenuhr:

Ei, qui est in campo, divus Augustus addidit mirabilem usum ad deprendendas solis umbras dierumque ac noctium ita magnitudines, strato lapide ad longitudinem obelisci, cur par fieret umbra brumae confectae die sexta hora paulatimque per regulas, quae sunt ex aere inclusae, singulis diebus decresceret ac rursus augesceret, digna cognitu res, ingenio Facundi Novi mathematici. Dem [Obelisken], der auf dem Marsfeld ist, hat der göttliche Augustus eine wunderbare Verwendung verliehen zur Erkennung des Schattens der Sonne und so der Länge der Tage und Nächte, indem ein Stein (entsprechend) zur Länge des Obelisken gepflastert wurde, sodass ihm der Schatten gleich wurde am Tag der vollendeten Wintersonnwende zur sechsten Stunde, und allmählich – über Leisten aus Bronze, die eingelassen wurden, (ablesbar) – Tag für Tag abnahm und wiederum zunahm, eine Sache des Kennenlernens wert, durch das Talent des Mathematikers Facundus Novius.
is apici auratam pilam addidit, cuius vertice umbra colligeretur in se ipsam, alias enormiter iaculante apice, ratione, ut ferunt, a capite hominis intellecta. Dieser fügte der Spitze eine vergoldete Kugel hinzu, durch deren Scheitel der Schatten in sich selbst gesammelt werden sollte, während sonst eine Spitze unregelmäßig wirft, in einer Weise, die, wie es heißt, am Kopf des Menschen erkannt wurde.
haec observatio XXX iam fere annis non congruit, sive solis ipsius dissono cursu et caeli aliqua ratione mutato sive universa tellure a centro suo aliquid emota (ut deprehendi et aliis in locis accipio) sive urbis tremoribus ibi tantum gnomone intorto sive inundationibus Tiberis sedimento molis facto, quamquam ad altitudinem inpositi oneris in terram quoque dicuntur acta fundamenta. Diese Beobachtung stimmt schon seit fast 30 Jahren nicht mehr überein, sei es weil der Lauf der Sonne selber abweicht und der des Himmels sich in irgendeiner Weise geändert hat, sei es weil die gesamte Erde etwas aus ihrem Mittelpunkt herausbewegt wurde (was, wie ich vernehme, auch an anderen Orten erkannt wird), sei es weil durch Beben in der Stadt dort der Zeiger soweit verdreht wurde, sei es weil durch Überschwemmungen des Tiber eine Ablagerung von Masse geschehen ist, obwohl man sagt, dass die Fundamente in die Höhe der aufgesetzten Last auch in die Erde gelegt wurden (d.h. die Fundamente gehen so tief, wie der Obelisk hoch ist).
Plin. nat. 36,72f. Lat. Text nach der Teubner-Ausg. v. Karl Mayhoff, 1897.

Der Zeiger der Sonnenuhr war ein Obelisk mit einer vergoldeten Kugel als Nodus. In einer Steinplatte am Fuße des Obelisken waren metallene Skalenstriche eingelegt. Plinius berichtet nur von der Schattenlänge, die man an diesem Stein ablesen konnte. Es handelte sich also wohl um eine Mittagslinie. Doch ging die Sonnenuhr zu seiner Zeit nicht mehr genau. Ich nehme an, dass sich der Boden unter dem Gewicht des Obelisken gesenkt hatte.

Eine Form von Mittagsweiser sind die in Kirchen oder Palazzi im Boden eingelassenen Mittagslinien, auf die durch ein Loch in der Außenwand das Sonnenlicht fällt (Camera-obscura-Sonnenuhr).

Äquatorialsonnenuhr


Schematische Darstellung von Äquatorialsonnenuhren. Der Winkel φ entspricht der geogra­phischen Breite.

Die Berechnung des Ziffernblattes für eine horizontale oder vertikale Sonnenuhr erfordert einiges an mathematischem Verständnis. Einfacher ist es, wenn das Ziffernblatt parallel zur Äquatorebene und der Schattenstab parallel zur Erdachse steht. Anders gesagt, der Schattenstab zeigt (auf der Nordhalbkugel) auf den Himmelsnordpol; sein Winkel zur Horizontalen entspricht der aktuellen geographischen Breite. Der Schattenstab wird dann Polstab oder Polos (griech. πόλος „Drehung, Pol, Erdachse“) genannt. Dann kann man ein kreisrundes Ziffernblatt konstruieren, bei dem 1 Stunde genau 15° entspricht. Das ist eine Äquatorialsonnenuhr, im Gegensatz zur Horizontal- oder Vertikalsonnenuhr. Der Polstab wurde vermutlich von den Muslimen erfunden (obwohl der Begriff πόλος schon bei Herodot auftaucht) und seit dem 16. Jh. auch in Mitteleuropa verwendet.

Ein scheibenförmiges Ziffernblatt einer Äquatorialsonnenuhr wird im Sommerhalbjahr nur auf der Oberseite, im Winterhalbjahr nur auf der Unterseite beschienen. Am Tag der Tag-und-Nacht-Gleiche fällt die Sonne exakt auf die Seite der Scheibe. Die Uhr kann dann gar nicht abgelesen werden. Da das Ablesen auf der Unterseite der Uhr mühsam sein kann, gestaltet man bei solchen Uhren die Ziffernblätter meist nicht scheibenförmig, sondern als Ring oder Zylindermantel, auf dessen Innenseite der Schatten des Polstabes fällt.

Ein Schattenstab, der zum Himmelspol zeigt, wird auch meist bei Sonnenuhren mit horizontalem oder vertikalem Ziffernblatt verwendet. Dadurch dass dann die scheinbare Bewegung der Sonne mit hinreichender Genauigkeit um den Polstab verläuft (selbst am Äquator ist der Polstab nur 6378 km von der Erdachse entfernt, das ist um fünf Zehnerpotenzen kleiner als der Abstand der Erde von der Sonne), ist die Richtung des Schattens nur von der Tageszeit abhängig, nicht von der Jahreszeit.

Polare Sonnenuhr

Weniger von praktischem Nutzen als von ästhetischem Interesse ist die Polare Sonnenuhr, bei der sowohl Ziffernblatt wie auch Schattenwerfer parallel zur Erdachse ausgerichtet sind. Die Stundenlinien auf dem Ziffernblatt sind daher alle parallel, aber mit steigenden Abständen zu den Rändern (Morgen- und Abendstunden) hin.

Moderne Sonnenuhren

Tüftler denken sich immer neue Möglichkeiten aus, mit Hilfe der Sonne die Zeit anzuzeigen: Bifilar-Sonnenuhr, Helios-Sonnenuhr, Kegel-Sonnenuhr. Manche dieser Sonnenuhren sind chromglänzende High-Tech-Geräte.

Wahre Ortszeit, Mittlere Ortszeit


Analemmaschleife. Horizontal: Deklination in Grad (schwarz) und die entsprechenden Monatsanfänge (blau). Vertikal: Zeitgleichung (Abweichung von der MOZ) in Minuten.
Quelle: Wikimedia.– Urheber: S.Wetzel (Die Zeitgleichung für Nichtastronomen).– Lizenz: CC BY-SA 4.0, GFDL 1.2.– Bearbeitung: verkleinert, um 90° gedreht, Monatsanfänge an den Skalenrand gezogen.

Sonnenuhren wurden ursprünglich so gemacht, dass sie die dem Sonnenstand entsprechende Tageszeit, die sog. wahre Ortszeit (WOZ), anzeigen. Die Sonne bewegt sich aber nicht unabhängig von der Jahreszeit völlig gleichmäßig über den Himmel. Anders gesagt: ein Sonnentag (von einem Sonnenhöchststand zum nächsten) ist nicht immer genau 24 Stunden lang. Die Uhrzeit hingegen vergeht gleichförmig. Diese gleichmäßige Zeit nennt man mittlere Ortszeit (MOZ). Die Zeit, die man von der WOZ abziehen muss, um MOZ zu erhalten, nennt man Zeitgleichung.

Bekanntlich ist ein Sonnentag länger als ein siderischer Tag. (Ein siderischer Tag ist eine volle 360°-Drehung um die eigene Achse.) Denn weil sich in der Zwischenzeit die Erde auf ihrem Lauf um die Sonne weiterbewegt hat, muss sich auch die Erde ein Stückchen weiter um die eigene Achse drehen, um wieder den gleichen Sonnenstand zu erreichen (s. Kalenderkunde: Tag). Es gibt nun zwei Ursachen, warum der Betrag, um den sich die Erde gegenüber dem siderischen Tag weiterdrehen muss, im Laufe eines Jahres periodisch schwankt.
1) Die Erde bewegt sich auf einer eliptischen Bahn um die Sonne; die Winkelgeschwindigkeit der Erde ist in der Nähe des Perihel (sonnennächster Punkt, Anfang Jan.) größer als in Nähe des Aphel (sonnenfernster Punkt, Anfang Juli). Daher ist zu dieser Zeit auch der Betrag, um den sich die Erde gegenüber dem siderischen Tag weiterdrehen muss, etwas größer (halbjährliche Schwankung von täglich max. ± 8 s).
2) Aus der Sicht der Sonne macht die Erdachse eine Kreiselbewegung. Dies bewirkt eine vierteljährliche Schwankung von täglich max. ± 20 s.
Diese beiden Schwankungen überlagern sich zu einer Gesamtabweichung der WOZ von −14 bis +16 min.

Macht man ein Jahr lang jeden Tag zur exakt selben Uhrzeit ein Foto von der Position der Sonne am Himmel und legt diese Fotos übereinander, so ergibt sich eine Schleifenfigur (eine flachgedrückte liegende Acht), die man Analemma nennt (griech. ἀνάλημμα „Erhebung, Aufrichtung“, bei Vitruv ist analēmma nach Georges „eine Figur, mittelst derer auf einer Sonnenuhr die Länge des Zeigerschattens beim Eintritt der Sonne in jedes Zeichen des Tierkreises auf der Mittagslinie bestimmt u. so die Polhöhe eines Ortes gefunden wurde“). Manche Sonnenuhren zeigen anstatt oder zusätzlich zu der WOZ die MOZ an. Man erkennt das an den schleifenförmigen Skalenlinien. Man muss dann beim Ablesen das aktuelle Datum berücksichtigen bzw. am Nodus ablesen, so vorhanden.

Statt schleifenförmiger Skalenlinien kann man geradlinige Skalierung und einen geschwungenen, walzenförmigen Schattenwerfer verwenden. (Abgelesen wird an der Schattenkante.) Da die beiden Hälften der Analemmaschleife nicht identisch sind, muss man die Schattenwalze (sog. Bernhardtsche Walze) halbjährlich wechseln.

Unsere heutige Zeit ist eine Zonenzeit. Auch die Zonenzeit ist eine MOZ. Die Mitteleuropäischen Zeit (MEZ) ist die Zeit des 15. Längengrades Ost. Die Zeitzone der MEZ reicht von Spanien bis Mazedonien. An allen Orten dieser Zone gilt die gleiche Zeit, obwohl der Westrand vom Ostrand mehr als 30 Längengrade und somit 2 Stunden WOZ entfernt ist. Auch die Sommerzeit verschiebt die Zonenzeit gegenüber der WOZ.

Wasseruhren


Rekonstruktionszeichnung der Klepsydra auf der Athener Agora. Von der Informations­tafel auf dem archäologischen Gelände.

Schön früh wurde das Fließen des Wassers von einem Gefäß in ein anderes zur Zeitmessung benutzt. Die ältesten Wasseruhren sind bereits für die Mitte des 2. Jahrtausends v.Chr. in Ägypten bezeugt. Bei den Griechen wurden Wasseruhren zunächst benutzt, um kürzere Zeitabschnitte zu messen, z.B. zur Redezeitbegrenzung bei Gericht. (Von solchen Uhren stammt vermutlich die sprachliche Analogie, der zufolge die Zeit „fließt“ oder „verrinnt“.)

Ende des 4. Jh. v.Chr. wurde in Athen eine große Wasseruhr, eine sog. Klepsydra (griech. κλεψύδρα, wörtl. etwa „Wasserdieb“), auf der Agora errichtet. Ein unterirdisches Reservoir hatte am Boden einen Abfluss. Ein Schwimmer zeigte den fallenden Wasserstand und damit die abgelaufene Zeit an. Eine Entleerung dauerte 17 Stunden. Im 3. Jh. v.Chr. wurde ein weiteres Reservoir hinzugefügt, das auf einem tieferen Niveau lag. Das Wasser floss vom obereren ins untere Reservoir. Angezeigt wurde nicht mehr die Entleerung des oberen, sondern die langsame Befüllung des unteren Reservoirs. Die Umrechnung der ab- oder zugeflossenen Wassermenge in die bei den Alten gewohnten Temporalstunden muss entweder durch eine entsprechende Skala bewerkstelligt werden oder indem man den Abfluss je nach Jahreszeit reguliert. Während die Sonnenuhr in der Nacht nicht funktioniert, stellt die Wasseruhr ihren Dienst ein, wenn es friert.

Die vom Prinzip her gleich funktionierende Sanduhr ist erst für das Mittelalter bezeugt und fand erst ab dem 14. Jh. allgemeine Verbreitung. In frühen graphischen Benutzeroberflächen für Computer symbolisierte ein Mauszeiger in Sanduhrgestalt, dass der Computer beschäftigt ist und der Benutzer sich gedulden möge.

Kerzenuhren, Öluhren

Nicht nur mit dem Fließen von Wasser oder Sand, sondern auch mit dem Abbrennen von Wachs oder Öl lässt sich die Zeit messen. Bei der Kerzenuhr wird eine sog. Stundenkerze abgebrannt. Entweder trägt die Kerze selber Markierungen oder die Kerze wird vor eine vertikale Skala gestellt. Bei der Öluhr ist der Ölpegel, der durch das Brennen der Öllampe abnimmt, das Maß für die vergangene Zeit.

Nachts

Die Römer teilten die Nacht in vier Nachtwachen (vigiliae), was sehr nach einem militärischen Bedürfnis aussieht. Wer des Nachts wissen wollte, wie spät es ist, musste sich nach den Sternen richten. Doch der einfache Mann wollte nicht wissen, wie spät es ist, er wollte und musste schlafen.

Minuten, Sekunden

Gelegentlich wird in der antiken Literatur eine Unterteilung der Stunde in kleinere Einheiten, z.B. in unciae „Zwölftel“ bei den Römern, erwähnt, kann aber im Alltag keine große Rolle gespielt haben.

Schon die Babylonier kannten die Unterteilung größerer Einheiten in 60stel und 3600stel. Laut Wikipedia war es der pers. Gelehrte Aḥmad al-Bīrūnī (973-1048), der als erster diese Unterteilungen auf die Stunde angewendet hat. Im lat. Mittelalter wurden diese als pars minuta prima „erster verringerter Teil“ (davon Minute) und pars minuta secunda „zweiter verringerter Teil“ (davon Sekunde) bezeichnet.

Die Sekunde war somit ursprünglich 186400 eines Tages. Doch ist diese Definition für wissenschaftliche und technische Anwendungen bei weitem zu ungenau, denn die Dauer eines Tages ist gewissen geringfügigen Schwankungen unterworfen. Seit 1967 ist eine Sekunde definiert als die Dauer von 9.192.631.770 Schwingungen des Übergangs zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von 133Cs (das stabile Isotop von Cäsium).

Mach es wie die Sonnenuhr

Als Student habe ich mich köstlich amüsiert über die mehr oder weniger geistreichen Sprüche, die an die Kacheln der Universitätstoiletten geschrieben waren. Die Kommilitonen haben sich am Klo offenbar nicht nur rektal, sondern auch verbal entleert. Einer der Sprüche lautete: „Dieses Scheißhaus erscheint demnächst auch als Taschenbuch“. Später stellte ich fest, dass das tatsächlich jemand gemacht hat. So gibt es vermutlich auch schon eine Sammlung der diversen Sinnsprüche an Sonnenuhren. Ich habe hier ein paar, die ich auf Fotos von Sonnenuhren gesehen habe, zusammengetragen. Natürlich fehlen die loci classici aus Ovid, Horaz und der Bibel zum Thema Flüchtigkeit der Zeit und Vergänglichkeit des Menschen nicht. Aber es gibt auch ein paar originelle Sprüche.

Mach' es wie die Sonnenuhr, zähl' die heit'ren Stunden nur Sonnenuhrgasse 2/Lutherplatz, Wien; Rathaus Deggendorf u.a.m.
Zähl die heiteren Stunden nur wie hier diese Sonnenuhr Schmidhuberhaus Thalgau
horas non numero nisi serenas ich zähle nur heitere Stunden Fontienne (da fehlt allerdings das non), Sillian
sine sole sileo ohne Sonne schweige ich
ex oriente lux das Licht (kommt) aus dem Osten
Christus gestern – heute – in Ewigkeit Filialkirche zum heiligen Georg in Sommerholz)
Jede Stunde eine Gabe Gottes Pfarrkirch Zell am Moos
una ex hisce morieris in einer von diesen wirst du sterben Klosterkirche in Andechs
Eine von diesen wird auch die deine sein!
non revolat hora semel elapsa nicht fliegt eine einmal entglittene Stunde zurück Collegium Benedictinum, Erzabtei St. Peter, Salzburg
Gott's Wyll kennt kein warumb Haus in Mauterndorf
me sol vos umbra regit mich lenkt die Sonne, euch der Schatten (näml. des Zeigers) Burg Hohenwerfen
Mich, Sonnenuhr, regiert das Licht / Dich, Freund, regiert mein Schatten
a solis ortu usque ad occasum vom Aufgang der Sonne bis zu (ihren) Untergang (sei gelobt der Name des Herrn, Ps 113,3) Kloster Maria Luggau
vulnerant omnes, ultima necat alle verletzen, die letzte tötet Kirche Saint-Vincent-de-Xaintes in Urrugne
Zeitlos ist nur die Ewigkeit Elisenstraße 74, Wien
Mit der Zeit ich kommen bin – Fall' auch mit der Zeit dahin Reformierte Kirche Bubikon
tempus edax rerum die Zeit nagt an den Dingen (Ov.met. 15,234) Albert Park, Middlesbrough)
Boast not thyself of to-morrow, For on thine eyelids is the shadow of death. Rühme dich nicht des morgigen Tages (Spr 27,1), denn auf deinen Augenlidern ist der Schatten des Todes (Hi 16,16) ds.
ἐξαγόραζε τὸν καιρὸν ὅτι αἱ ἡμέραι πονηραί εἰσι kaufe die Zeit aus, denn die Tage sind böse (Eph 5,16) ds.
First the hour steals away, then the day. Zuerst stiehlt sich die Stunde davon, dann der Tag. (frei nach dem Gedicht Time, by moments, steals away von John Newton) ds.
kauft die Zeit aus (Eph 5,16) Kirche in Mittelschefflenz
carpe diem pflücke den Tag (meist missverstanden als: nütze den Tag, Hor. c. 1,11,8) Carcassonne
carpe diem, vivere memento pflücke den Tag (s. das vorige), denke daran zu leben (Abwandlung des bekannten memento mori: denke daran zu sterben = dass du sterben wirst) Franz-Mayer-Straße, Debant
Nutze den Tag! soll wohl Wiedergabe des obigen Horaz-Wortes sein Holzmarkt 4, Köthen
tempus fugit die Zeit entflieht (nach Verg. georg. 3,284) Mane, Montsalier
fugit hora, ora et labora die Stunde entflieht (Variation des Vergil-Wortes), bete und arbeite (landläufig als benediktinisches Motto betrachtet) Kirche in San Daniele del Friuli
hora incognita et timenda die Stunde (des Todes?) ist unbekannt und furchtbar Priorei Cruis
ora ne te fallat hora bete, dass du die Stunde nicht verpasst
j'abonde dans l'instant ich bin reichlich vorhanden im Augenblick Lurs
ultima latet die letzte ist verborgen Mallefougasse-Augès
sans soleil je suis rien, sans Dieu tu ne peux rien ohne Sonne bin ich nichts, ohne Gott kannst Du nichts Mane
senza parlar da tutti son inteso ohne zu sprechen werde ich von allen vernommen Montjustin
c'est l'heure de boire – ainsi la vie passe es ist die Stunde zu trinken – auch das Leben vergeht Pierrerue
dieu soit loué Gott sei gelobt Kirche von Simiane-la-Rotonde
ihr wisset nicht zu welcher Stunde der Herr kommen wird Laurentiuskirche in Amstetten, Baden-Württemberg
Gott schuf die Zeit – von Eile hat Er nichts gesagt
fugit ingenium sine animo Talent ohne Geist entflieht Jakobuskirche Tübingen, Chronogramm 2005
In Deiner Hand sind meine Zeiten Ps 31,16
Das Heute ist das Gestern von Morgen
Ihr seid die Zeit! Seid ihr gut, sind auch die Zeiten gut. Augustinus
sol omnibus lucet die Sonne scheint allen (Petron. Satyricon 100)
sine sole nihil ohne Sonne nichts
eine schöne Frau lässt sie vergessen
alles hat seine Zeit Pred 3,1 Jakobskirche in Köthen
Werde wie die Sonne, und alle werden dich sehen. Lindenstraße 10, Köthen
Sportler denke dran, was mit der Zeit alles werden kann. auf einem Findling am Ratswall in Köthen
dum tempus habemus, operemur bonum solange wir Zeit haben, lasst uns Gutes verrichten (Gal 6,10) Bernburger Straße 17, Köthen
ut umbra sic vita wie der Schatten so das Leben Pfarrzentrum St. Virgil in Virgen
der Sonne Schein schafft alles Sein Kapelle zur Unbefleckten Empfängnis in Penzendorf
ubi sol ibi vita wo die Sonne, da Leben Dornauerstraße, Debant
transeunt et imputantur sie vergehen und werden in Rechnung gestellt Kapelle zum Heiligen Sylvester in Nussdorf
semper est hora speranda immer muss man auf die Stunde hoffen Adolf-Purtscher-Strasse, Lienz
Alles braucht Zeit, Zeit verbraucht alles Gasthof Unterwöger in Obertilliach
tempus fugit, amor manet die Zeit entflieht (Verg. georg. 3,284), die Liebe bleibt (nach 1Kor 13,13? aber Paulus spricht von caritas!) Unterpeischlach

Viele der Sonnenuhrsprüche habe ich gefundenen auf: Salzburg-Wiki: Kategorie:Datei:Sonnenuhr, Cadrans solaires du Pays de Forcalquier (04), Die Sonnenuhren in Köthen.


Autor: Michael Neuhold (E-Mail-Kontakt)
Letzte Aktualisierung: 23. Mai 2020