tag- und nachtlängenanzeige

tag- und nachtlängenanzeige auf einer uhr

ortsabhängigkeit

die länge des tages – und dementsprechend die länge der nacht – hängt vom horizont des ortes ab, über dem die sonne am himmel ihre bahn durchläuft. dementsprechend bezieht sich eine anzeige von auf- und untergang der sonne auf einer uhr immer auf einen bestimmten ort auf der erde.

nordpriorität

auf der nordhalbkugel steht die sonne – zumindest ab dem 24sten breitengrad, dem nördlichen wendekreis bei 23.5°, und höher – immer im süden. aufgrund der neigung der erdachse gegenüber der sonnenlaufbahn, der ekliptik am himmel, steht die sonne im sommer höher über dem horizont und im winter tiefer und dementsprechend sind die tage im sommer länger und im winter kürzer, bzw. die nächte im sommer kürzer und im winter länger. ist man südlich des aequators, hat man die sonne, wenn man weiterhin gegen süden schaut, im rücken bzw. im norden. wollte man auf der uhr die anzeige so, dass man vom süden gegen norden schaut, müsste die drehrichtung der bewegung der sonne über den himmel umgekehrt werden, so dass sie auf der uhr rechts aufginge und links unter. diese version ist in der normalanzeige der uhr nicht vorgesehen, wäre aber durch anpassung der konstruktion ausführbar. diese konstruktion wäre aber aufwändiger und etwas anders als die ausgeführte für die nordhalbkugel und erforderte zumindest ein bauteil mehr.

darstellung von tag- und nachtlänge

der wechsel der tag- und nachtlänge im verlaufe eines jahres – einem ganzen umlauf der sonne auf ihrer bahn, der ekliptik – kann auf einer uhr dargestellt werden. dazu lässt man ein sonnensymbol in 24 stunden einen umlauf vollziehen, hinter dem auf dem zifferblatt die nachthälfte dunkel und die taghälfte hell erscheint. die übergänge von tag und nacht bilden den horizont. dieser bewegt sich, je nach der anzuzeigenden länge des tages und der nacht auf und ab. wenn die sonne im zenith am mittag bei 12 uhr steht und um mitternacht bei 6 uhr, so sind die übergänge bei den tag- und nachtgleichen am beginn des frühlings und des herbstes bei 3 uhr und bei 9 uhr. im sommer stehen diese übergänge jedoch tiefer, gegen mitternacht, und im winter höher, gegen mittag.

astronomische standuhr, basel, 1775. foto von oechslin, ludwig. astronomische uhren und weltmodelle der priestermechanker im 18. jahrhundert katalog. abb. 8.10.1.

einbezug des mondes

ein mond mit entsprechender, langsamerer geschwindigkeit, so dass er in annähernd 29,5 tagen gegenüber der sonne um eine umdrehung zurückbleibt, kann der anzeige hinzugefügt werden.

konstruktive ausführung

antrieb von sonne und mond

in der uhr von oj wird die tägliche umdrehung der sonne und des mondes vom stundenrohr abgeleitet, das eine umdrehung in 12 stunden vollzieht. durch eine 2:1-übersetzung erfolgt die 24-stunden-drehung der sonne und durch eine 2,07010135135:1-übersetzung die des mondes. dies ergibt weitergerechnet einen synodischen monat von 29,5301204824 tagen, dessen fehler sich gegenüber den vorgaben aus der astronomie von 29,530589 tagen (landolt-börnstein) in rund 2134 lunationen oder 172,5 jahren zu einem tag abweichung ausweitet.

bewegung des horizontes

der horizont wird durch zwei flügel dargestellt, deren oberer teil für den tag hell und der untere teil für die nacht dunkel gehalten werden. diese flügel bewegen sich gemäss der wechselnden tag- und nachtlänge symmetrisch um die horizontalen mittelpositionen bei 3 und 9 uhr auf und ab. der antrieb dieser bewegungen erfolgt über den datumsreif dreimal innerhalb eines monates und somit rund alle 10 tage schrittweise. über eine maltheserstellung wird somit vom datumsreif her ein rad angetrieben, das sich in einem jahr einmal dreht. auf diesem jahresrad befindet sich ein kurbelstift, der einen schlitten mit zahnstangen hin und her bewegt. in die zahnstangen greifen dann wiederum zahnsegmente ein, welche auf den flügeln mit dem horizont angebracht sind, und diese flügel werden somit mit der bewegung des zahnstangenschlittens auf und ab bewegt. der radius des kurbelstiftes auf dem jahresrad ist ausschlaggebend für die weite der bewegung der horizontflügel. je näher der kurbelstift beim zentrum des jahresrades ist, desto kleiner ist der ausschlag der horizontflügel und desto näher befindet sich der ort, für den die uhr die tag- und nachtlänge anzeigt, beim aequator. umgekehrt, je grösser die distanz des kurbelstiftes auf dem jahresrad, desto grösser der ausschlag der horizontflügel und der unterschied der anzeige von tag- und nachtlänge im verlaufe eines jahres, und desto nördlicher befindet sich der ort, für den die tag- und nachtlänge gilt. das rad mit dem kurbelstift wird angepasst auf einen ort gefertigt und in der uhr eingesetzt. für die positionen auf der nordhalbkugel zwischen rund 25° und 60° sind 9 positionen des kurbelstiftes auf dem jahresrad vorgesehen. diese neun positionen entsprechen jeweils einer abweichung des aufganges oder unterganges der sonne um den mittelwert der tag- und nachtgleiche von +- einer viertelstunde im südlichen teil der nordhalbkugel bis zu +- drei stunden gegen norden.

zeitzonenzeit und sonnenstand

im normalfall weicht die zeitzonenzeit von der ortszeit, die durch den realen sonnenstand vor ort bestimmt wird, ab. diese abweichung von der ortszeit wechselt zudem von sommer- zu winterzeit. für die schweiz, etwa luzern, ist die abweichung der winterzeit von der ortszeit ungefähr eine halbe stunde, so dass bei sonnenstand im zenith, am mittag, die zonenzeit bereits ungefähr auf halb eins steht. im sommer ist diese abweichung nochmals um eine stunde grösser, so dass bei der sonne im zenith bereits etwa halb zwei uhr ist. diese abweichungen sind auf der uhr einstellbar. dazu ist ein knopf bei 6 uhr bzw. mitternacht auf dem gehäuserand eingelassen, mit dem die sonne, wenn sie bei 6 uhr bzw. mitternacht steht, durch drücken des knopfes blockiert werden kann, während man die entsprechende zeit der zeitzone über die krone einstellt.