Präzisions-Sonnenuhr
Sonnenuhren gehören zu den ältesten bekannten wissenschaftlichen Instrumenten der Menschheit. Ihre Entwicklung reicht mindestens 5000 Jahre zurück.
Bis ins 17. Jahrhundert waren sie unsere wichtigsten Zeitgeber. Auch die ersten mechanischen Turmuhren, die seit dem 13. Jahrhundert aufkamen, wurden nach Sonnenuhren gestellt: 12:00 Uhr mittags war ein ortsabhängiger Zeitpunkt, an dem die Sonne genau im Süden stand.
Diese Sonnenzeit ist jedoch kein gleichförmiges Zeitmaß. Aufgrund der elliptischen Umlaufbahn der Erde und der Neigung ihrer Achse gegenüber dieser Bahn weicht die von einer Sonnenuhr angezeigte Zeit im Laufe des Jahres um bis zu etwa 16 Minuten von einer gleichmäßig fortschreitenden Zeit ab. Mit der Entwicklung präziser Pendeluhren im 17. Jahrhundert wurde die Sonnenzeit daher in den folgenden zwei Jahrhunderten zunehmend durch die sogenannte mittlere Zeit ersetzt, auf der auch unsere heutige Uhrzeit beruht.
Um mit einer klassischen Sonnenuhr unsere heutige Uhrzeit zu bestimmen, muss deshalb je nach Datum eine Korrektur von bis zu etwa 16 Minuten addiert oder subtrahiert werden. Diese Sonnenuhr führt diese Korrektur automatisch mittels einer geschwungenen Datumslinie (Analemma) durch und zeigt daher direkt die mittlere Zeit an. Diese Zeitdarstellung stellt so eine wissenschaftliche und technische Rarität dar!
Ablesen von Datum und Uhrzeit
Schritt 1: Wähle an drehbaren Zeigerplatte zwischen der Winter/Frühling-Seite und der Sommer/Herbst-Seite.
Schritt 2: Drehe diesen Zeiger so, dass sich der Lichtpunkt am oberen Ende der Tafel genau auf der Mittellinie befindet.
Schritt 3: Stell Dich unmittelbar links von dieser Tafel, dann kannst Du gut die digitalen Uhrzeiten lesen, welche auf den Zeiger projiziert werden. In der Mitte dieser Zahlen verläuft die Uhrzeit-Linie. Dort wo diese Linie die geschwungene Datums-Linie kreuzt kannst Du sowohl Uhrzeit als auch Datum ablesen!
Die Sonnenuhr zeigt die Sommerzeit an. Im Winter ist daher eine Stunde vom abgelesenen Wert abzuziehen.
Aufgrund der Größe der Lichtquelle Sonne ist der Schatten nicht scharf. Mit einer Schablone lässt sich die Uhrzeit allerdings mit einer Genauigkeit von 10 Sekunden ablesen.
Schaltjahre:
Ein Erdumlauf um die Sonne dauert 365,24 Tage. Die Sonnenuhr zeigt die 365 Tage eines Regeljahres an. Daher wird der Zeiger 2x pro Halbjahr manuell um etwa 2-3 mm in seiner Längs-Achse verschoben. In Schaltjahren wird der fehlende Tag auf der Skala auch so korrigiert.
Universalität
Die Uhr könnte im Prinzip an jedem Ort der Welt aufgestellt werden und würde dort die genaue Uhrzeit von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang zeigen.
Wird die Uhr nach Süden verschoben muss muss der Ring steiler eingestellt werden. Wird der Ring noch Norden verschoben muss er flacher montiert werden, bis er schließlich am Nordpol waagrecht liegt und der Zeiger senkrecht steht um im Sommer die Zeit während der 24 Stunden Tageslicht zu zeigen.
Bei einer Verschiebung nach Osten oder Westen muss der Ring bei gleicher Neigung um die Achse verdreht werden.
Statik und Montage:
Auf einem massiven Betonfundament ruht ein Stahl-Tragwerk, welches den 416 cm großen Ring und auch gleichzeitig den Zeiger samt Schlitten trägt. Die Montage und Einstellung erfolgte in 3 Schritten:
1. Anpassung des Tragwerkes samt Ring an die Schräge von 48,22° (unser Breitengrad) zum Lot.
2. Ausrichtung des Zeigers exakt in der Längs-Achse des Ringes. Dazu Einrichtung und Fixierung des Schlittens am Tragwerk mit 16 Stellschrauben.
3. Ausrichtung der gesamten Konstruktion exakt gegen Süden durch Drehen des gesamten Tragwerks bis zum Erreichen der exakten Uhrzeit.
4. Danach mehrwöchige Feinjustierung, vor allem mit Kontrolle der Uhrzeiten und Datumsanzeigen an den Tagesrandzeiten.
Vorgeschichte
Die ersten intensiveren Begegnungen mit Sonnenuhren machte Michael Fröschl bereits in seiner Schulzeit 1988, nachdem ihn sein Freund Werner Riegler in seine Überlegungen für den Bau einer Sonnenuhr einweihte. Der promovierte Physiker und Astronom Werner Riegler entwickelte und baute in den folgenden Jahren zahlreiche Sonnenuhren, mit welchen er sich in der Szene der Sonnenuhrbauer und –freunde großen Ruhm erarbeitete.
Traditionelle Sonnenuhren zeigen während eines Jahres Zeitabweichungen von bis zu ± 15 Minuten. Der Grund hierfür liegt in der elliptischen Bahn der Erde um die Sonne und in der Neigung der Erdachse gegen die Erdbahn. Nur durch das Addieren oder Subtrahieren einer definierten Korrekturzeiten für jeden Tag des Jahres erhält man bei herkömmlichen Sonnenuhr die tatsächlichen Zeit.
Sehr vereinfacht dargestellt konnte man 2 Gruppen Sonnenuhren erkennen:
a) Ungenaue und einfach ablesbare Sonnenuhren
b) Genaue und kompliziert ablesbare Sonnenuhren
2017 äußerte Michael Fröschl daher gegenüber Werner Riegler den Wunsch nach einer Sonnenuhr, welche die Ablese der minutengenauen Tageszeit und des tag-genauen Datums OHNE Korrekturen ablesbar macht. Eine Lehrerin oder ein Elternteil sollten ohne Vorbereitung Ihre Kinder für eine Sonnenuhr begeistern können. Weitere Bedingungen waren noch, dass diese Sonnenuhr dauerhaft widerstandsfähig gegen Witterung, mechanische Belastungen und Hochwässer ist und keine Wartungsarbeiten in den nächsten Jahrzehnten hervorruft – durchwegs also die selben Anforderungen, welche Fa. Fröschl für seine Lärchenholz-Zäune als Ziel vor Augen hat. Zudem sollte die Uhr nicht für einen Punkt auf der Erde konstruiert sein, sondern auf der nördlichen Erdhalbkugel universell einsetzbar sein – Also ein fast unlösbare Aufgabe….
Werner Riegler entwickelte fortlaufend neue Modelle, bis er schließlich 2020 die Idee einer digitalen Sonnenuhr präsentierte. Besonders angetan war Michael Fröschl von dem fast schon provokanten Widerspruch zwischen der modernen Digital-Schrift und der archaischen manuellen Bedienung des Ziffernblattes. Vor allem das spannende Design hatte es aber in sich: Ein großer Edelstahlring, welcher die Zahlen auf ein eigenständig aus dem Boden ragendes Ziffernblatt wirft. Nicht nur rechnerisch eine große Herausforderung sondern auch statisch durchwegs spannend. In seinem Garten baute Werner Riegler schon sehr bald eine Attrappe um die Dimensionen und den Kontrast des Schattenwurfes zu testen.
Bei der Radtour 2017 wird die Idee einer Sonnenuhr geboren
2020 werden die ersten Attrappen aus Polystyrol und Metallfolien errichtet
Schon gut erkennbar wie der Ring und das Ziffernblatt freitragend aus dem Boden ragen
Ring und Schrift müssen so groß sein weil durch die Größe der Sonne ein unscharfes Schattenbild entstehen würde
Der Versuch gelingt – die Minutenpunkte sind erkennbar
Auch die Gottesanbeterin ist begeistert…
Da für einen genauen Schattenwurf möglichst große Zahlen erforderlich sind musste eine Größe gefunden, welche gut ablesbar aber auch noch auf Straßen transportierbar blieb. Vor allem aber die Suche nach einer umsetzbaren technischen Lösung für den Ring verlangte von Erbauern noch unzählige Gespräche, Versuche und Nachdenken. Und tatsächlich wurden dann bis April 2023 von Fa. Ferrum in Ennsdorf der äußere Ring und das Ziffernblatt fertiggestellt.
Im Jänner 2024 wird der Ring bei Firma Ferrum in Ennsdorf fertiggestellt und verladen
Es wird eine Route mit Brücken gefunden die eine Durchfahrt mit einer Höhe von 455 cm erlauben
Firma Lehner stellt einen Spezialtieflader zur Verfügung
Ankunft am Firmengelände der Firma Fröschl
Der Edelstahlring wird behutsam abgeladen…
…und wartet so auf eine Idee für die Tragekonstruktion
Firma Fröschl fertigt eine später unsichtbare Stahlkonstruktion welche…
…den Ring trägt und auch eine mm-genaue Positionierung des Zeigers erlaubt
Im November 2024 wird der Zeiger genau justiert
