Jeder Ort hat seine eigene Zeit, seinen eigenen Zeitpunkt des Sonnenauf- und -untergangs und der Mittagszeit. Genau einmal am Tag erreicht die Sonne genau im Süden ihren Höchststand. Das ist der Moment, an dem es nach der Ortszeit Mittag um 12 Uhr ist. Da wir aber innerhalb einer Zeitzone leben, in der die Uhren in allen Ortschaften synchron laufen, weicht der Mittag der Ortszeit vom Mittag der Zeitzone ab.
Die Uhrzeit deiner Zeitzone kennst du sicherlich, denn das ist die Zeit, nach der alle Uhren um dich herum gestellt sind. Wir wollen auf dieser Seite die Ortszeit herausfinden. Das ist die Zeit, die für deinen Ort (und alle Orte auf dem gleichen Längengrad) die 'echte' Zeit ist, bei der auch wirklich mittags um 12 Uhr die Sonne ihren Höchststand erreicht.
Variante eins: Schattenlänge messen
Benötigtes Material
- Die Sonne -> wähle einen sonnigen Tag!
- Einen Schattenwerfer -> irgendetwas schmales rundes, das senkrecht im Boden steckt und so zwischen 0,5 und 2 Meter hoch ist
- Eine ebene Fläche rund um den Schattenwerfer
- Etwas zum Markieren, je nach Untergrund vielleicht Kreide oder Steine
- Ein Maßband
- Eine genau gehende Uhr
- Zettel und Stift
Schritt eins: vormittags loslegen!
Beginne die Aktion am Vormittag eines sonnigen Tages. Suche in deiner Umgebung einen geeigneten Schattenwerfer. Das kann z.B. der Pfosten eines Gartenzaunes oder eines Fußballtores sein. Wichtig ist, dass er senkrecht steht und dass die Bodenfläche direkt nördlich davon einigermaßen eben ist und du dort ungestört deine Markierungen ablegen oder aufzeichnen kannst.
Möglich ist auch, das Ganze mit Hilfe eines Freundes durchzuführen: Sucht euch einen Parkplatz oder eine ähnliche befestigte ebene Fläche. Markiert einen Punkt mit einem Kreuz oder Kreis, dort stellt sich einer von euch aufrecht hin. Der andere übernimmt die Messung des Schattens.
Nun schau dir den Schatten deines Schattenwerfers an. Wo endet er? Lege an seinem Ende eine Markierung ab (ein Stein oder ähnliches) oder kennzeichne sein Ende auf dem Boden mit Kreide. Miss auf dem Schatten entlang die Schattenlänge (den Abstand zwischen Shattenende und Fuß des Schattenwerfers). Notiere dir die Uhrzeit und die Schattenlänge.
Schritt zwei: Messungen wiederholen
Haben wir Glück mit dem sonnigen Wetter, können wir nun in möglichst regelmäßigen Abständen (z.B. einmal pro Stunde) das Ganze wiederholen. Also: Ende des Schattens markieren, Schattenlänge messen, Wert zusammen mit der aktuellen Uhrzeit notieren.
Im Laufe des Tages bekommen wir so eine Tabelle mit Messwerten, die wir in Schritt 3 auswerten werden. Welche Veränderungen des Schattens sind nun zu beobachten? Die siehst du auf den ersten Blick, wenn du fleißig Markierungen verteilt und liegengelassen hast.
- Der Schatten verändert seine Länge.
- Der Schatten verändert seine Richtung.
Wie du sicher schon bemerkt hast, hängt das mit dem Lauf der Sonne zusammen. Die Sonne wandert im Laufe des Tages über den Himmel. Sie zieht dabei von Ost über Süd nach West. Zunächst steht sie recht tief, dann steigt sie am Vormittag höher und höher, bis zu einem höchsten Punkt. Von da an sinkt sie am Nachmittag tiefer und tiefer, und am Ende des Tages verschwindet sie hinter dem westlichen Horizont.
Was macht derweil der Schatten? Er wandert auch, aber über den Boden. Er hat dabei immer die entgegengesetzte Richtung der Sonne. Er wandert also im Laufe des Tages von West über Nord nach Ost. Während die Sonne immer höher steigt, wird der Schatten am Boden immer kürzer. Irgendwann ist dann der Moment erreicht, an dem er am kürzesten ist. Dann zeigt er genau nach Norden, die Sonne steht genau im Süden. Von da an wird er wieder länger. Am längsten ist er kurz vor Sonnenuntergang.
Schritt drei: Auswertung der Messungen
Auf unserem Zettel stehen nun am Ende des Tages etliche Messwerte zusammen mit den Uhrzeiten der Zeitzone. Wir suchen uns die beiden kleinsten Messwerte heraus. Dazwischen war der Moment, an dem der Schatten am kürzesten war und die Sonne am höchsten stand. In desem Moment war es Mittag nach der Ortszeit. Der Mittagspunkt teilt den 24h-Tag in zwei gleich lange Hälften - Vormittag und Nachmittag.
Wir müssen nun nur noch die zeitliche Differenz zwischen Zeitzonenzeit und Ortszeit herausfinden. Als Vergleichspunkt dient uns der Mittagspunkt der Ortszeit, den wir mit unserer Schattenmessung herausgefunden haben. Wann war der Schatten am kürzesten? Schätze den Moment mit Hilfe der beiden kleinsten Messwerte ab. Nimm die dazugehörigen zeiten und schätze die zeit, zu der die Länge des Schattens am kürzesten war. Die Abweichung zu 12 Uhr (Orstzeit) in Minuten verrät dir, um wie viele Minuten die Ortszeit deines Ortes von der Uhrzeit der Zeitzone abweicht.
Von nun an weißt du jeden Tag Bescheid: wenn deine Uhr die Uhrzeit anzeigt, an dem der Schatten am kürzesten war, ist es gerade 12 Uhr Ortszeit.
Variante zwei: Himmelsrichtung ermitteln
Benötigtes Material
- Die Sonne -> wähle einen sonnigen Tag!
- Einen Schattenwerfer -> irgendetwas schmales rundes, das senkrecht im Boden steckt und so zwischen 0,5 und 2 Meter hoch ist
- Eine ebene Fläche rund um den Schattenwerfer
- Einen Kompass
- Etwas zum Markieren, je nach Untergrund vielleicht Kreide oder Steine
- Eine genau gehende Uhr
- Zettel und Stift
Schritt eins: Norden ermitteln
Beginne vormittags, gegen 10 Uhr. Du hast etwas, das einen schmalen Schatten wirft? Gut. Dann nimm den Kompass, lege ihn an den Schattenwerfer und ermittle, wo Norden ist. Markiere Norden und ziehe mit Kreide eine Linie vom Fuß des Schattenwerfers zu der Markierung und darüber hinaus. Die Linie kann man auch mit Steinen markieren, wenn man keine Kreide hat. Der Schatten des Schattenwerfers sollte sich auf jeden Fall links von unserer Linie befinden, denn links bedeutet Vormittag, die Linie bedeutet Mittag Ortszeit, und rechts der Linie ist Nachmittag.
Schritt zwei: Warten
Nun beobachte den Schatten des Schattenwerfers. Du musst unbedingt den Moment erwischen, an dem sich der Schatten genau auf der Linie befindet. Das ist der Moment des Mittagspunktes der Ortszeit. Die Sonne steht dann genau im Süden, der Schatten fällt genau nach Norden. Die Sonne steht am höchsten, der Schatten ist am kürzesten. Lies die Uhrzeit ab und notiere sie.
Schritt drei: Auswertung
Nun ermittle die Differenz zwischen der abgelesenen Uhrzeit und 12 Uhr. Die Abweichung in Minuten entspricht der Abweichung der Ortszeit von der Zeitzonenzeit. Von nun an weißt du jeden Tag Bescheid: wenn deine Uhr die Uhrzeit anzeigt, an dem der Schatten auf der Linie war, die nach Norden zeigt, ist es gerade 12 Uhr Ortszeit.
Hast du während des Experimentes bemerkt, in welche Richtung sich der Schatten bewegt? Genau, in Uhrzeigersinn! Dass sich die Zeiger der Uhr in die gleiche Richtung bewegen wie der Schatten, ist kein Zufall.
Bevor es mechanische Uhren gab, maß man vielerorts die Zeit genauso wie wir es hier gemacht haben, nämlich mithilfe eines Schattenwerfers und verschiedener Markierungen am Boden. Denn eigentlich haben wir eine Sonnenuhr benutzt, um die Ortszeit herauszufinden.
Die Beobachtung, wie herum sich der Schatten im Laufe des Tages bewegt, fand auch Beachtung bei der Konstruktion mechanischer Uhren, die ja eine Sonnenuhr nachbilden sollen, damit man die Uhrzeit auch dann ablesen kann, wenn die Sonne nicht scheint.
Tipp: Um ein genaueres Ergebnis zu erhalten, kannst du auch beide Methoden (Schattenlänge ermitteln + Durchgang durch Norden ermitteln) miteinander kombinieren.
Noch ein Tipp: Auf der Seite 'Sonne in Deutschland' befindet sich bei jedem Ort eine Uhr, die die Sonnenscheindauer anzeigt. Auf der Uhr haben wir zwei Zeiger, einen roten und einen grünen. Der rote Zeiger zeigt die Uhrzeit nach der Zeitzonenzeit an und bewegt sich wie ein normaler Uhrzeiger. Der grüne Zeiger steht an der Stelle, wo wir den Mittagspunkt ermittelt haben. Er zeigt den Wahren Mittag an, also 12 Uhr Ortszeit.Beim Vergleich der Uhren auf dieser Seite wird schnell ersichtlich, dass tatsächlich jeder Ort seine eigene Ortszeit hat.
Auf der Seite 'Sonne in Europa' wird der Unterschied noch deutlicher, da die europäischen Städte weiter auseinanderliegen als die deutschen Städte. Somit sind auch die Unterschiede zwischen den Ortszeiten größer. Die Uhrzeit der Zeitzone in der Ortstabelle 'Sonne Höchststand' entspricht dem Wahren Mittag nach Ortszeit (12 Uhr).
