Experiment 33: Wie funktioniert eine Sonnenuhr?

Was brauche ich?

• einen geraden Stock, 
• einen Platz, auf den den ganzen Tag die Sonne scheint,
• einen sonnigen Tag,
• eine Uhr und
• ein paar kleine Steine.

Wie lange dauert es?

Wenn Du die ganze Sonnenuhr bauen willst, von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang. Wenn Du nur ausprobieren willst, wie es geht, nur ein oder zwei Stunden.
 

Wie funktioniert es?

Als erstes suchst Du Dir möglichst früh (am besten direkt nach Sonnenaufgang) den richtigen Platz. Er sollte für die ganze Dauer des Experiments frei von Schatten sein. Dort steckst Du den Stock möglichst gerade in die Erde. Er sollte mindestens 30 – 40 cm aus dem Boden ragen, sonst wird nachher alles ein bisschen eng.

Der Stock sollte nun einen Schatten werfen. Der Schatten sollte morgens recht lang sein und vom Stab aus ungefähr in Richtung Westen fallen. An das Ende des Schattens legst Du einen kleinen Stein. Notiere Dir die Uhrzeit.

Jetzt kannst Du erst mal in Ruhe frühstücken ;-). Nach einer halben Stunde kannst Du wieder nachschauen. Der Schatten müsste jetzt ein wenig Richtung Süden gewandert sein. Er ist jetzt auch ein kleines bisschen kürzer. Lege wieder einen Stein an das Ende des Schattens.

Das Ganze wiederholst Du nun alle 30 oder 60 Minuten. Wenn Du bist zum Sonnenuntergang weiter machst, wirst Du fest stellen, das der Schatten um 13:00 Uhr (eigentlich sollte es um 12:00 Uhr sein, aber die Sommerzeit verbiegt alles um eine Stunde) am kürzesten war. Außerdem hat der Schatten genau nach Süden gezeigt. Danach wandert er dann weiter nach Osten.

Wenn Du immer zur vollen Stunde markiert hast, hast Du jetzt eine komplette Sonnenuhr gebaut, an der Du bei schönem Wetter den ganzen Tag die Zeit ablesen kannst.
 

 

Warum ist das so?

Die Erde dreht sich jeden Tag einmal um sich selbst und die Sonne bleibt immer an der selben Stelle. Wenn die Sonne aufgeht (immer im Osten), heißt das nur, dass sich die Stelle auf der Erde, wo wir sind, wieder zur Sonne dreht. Die Sonne steht dann noch sehr tief und der Stock wirft einen langen Schatten in Richtung Westen.

Wenn die Erde sich weiter dreht, steigt die Sonne immer höher. Dadurch wird der Schatten immer kürzer, verschwindet aber nie ganz, da die Sonne (zumindest hier bei uns) nie genau über uns steht. Das liegt daran, dass wir auf der nördlichen Hälfte der Erdkugel sind. Am Äquator würde unsere Uhr nicht funktionieren, da dort die Sonne genau über uns her wandern würde. Bei uns wandert die Sonne aber von Osten nach Süden und ab Mittag nach Westen. Dann wird der Schatten auch wieder länger, da die Sonne dann wieder immer tiefer sinkt.

Da die Erde immer genau gleich lang braucht, um sich einmal komplett zu  drehen, steht die Sonne am nächsten Tag wieder an der selben Stelle, wie am Tag zuvor und der Stock wirft wieder den gleichen Schatte. Der gleich Schatten bedeutet also auch die gleiche Uhrzeit.
 

Süden bestimmen

Wie Du oben gelesen hast, ist der Schatten am Mittag (13:00, bzw. im Winter 12:00 Uhr) am kürzesten. Da dann die Sonne genau im Süden steht, brauchst Du also nur zu dem Zeitpunkt, wo der Schatten am kürzesten ist, vom Ende des Schattens auf den Stockschauen. Dann schaust Du automatisch genau nach Süden.