Zonnewijzers zijn oude tijdwaarnemingsapparaten die de schijnbare beweging van de zon meten en lokaal weergeven. Hoewel grof en onnauwkeurig, bestaan zonnewijzers al duizenden jaren.
Zonnewijzers bestaan uit twee componenten: een platte plaat (de wijzerplaat) en een geanimeerde schaduwcaster (de gnomon). De Gnomon werpt zijn schaduw op de plaat voor je.
De gnomon
De gnomon is een staaf die op een plat vlak of oppervlak staat en schaduwen werpt om de tijd aan te geven. Meestal gemaakt van hout of metaal, maar kan ook van glas worden gemaakt.
Wanneer uitgelijnd met de hemelsequator, zal een schaduw worden geworpen die uniform rond deze as draait met 15 graden per uur. Deze schaduw kan worden waargenomen bij het vallen op een asymmetrisch ontvangend oppervlak, zoals een armillaire bol of equatoriale wijzerplaat.
De schaduw wordt vervolgens gemeten door de gnomon en zijn doorgang over uurlijnen op de kiesplaat. Deze uurlijnen zijn over het algemeen recht, maar kunnen gebogen zijn, afhankelijk van het ontwerp van de wijzerplaat.
De schaduw
Zonnewijzers zijn eenvoudige apparaten die de tijd weergeven door de positie van een schaduw te meten die door de zon op elk oppervlak wordt geworpen. Mensen gebruikten deze techniek lang voordat klokken werden uitgevonden, waardoor ze de tijd gemakkelijk kunnen vertellen.
Terwijl de zon over de hemel beweegt, werpt het een schaduw die de hele dag door verschuift. Deze beweging wordt bepaald door de rotatie en schuin van de aarde (helling).
Ochtend- en middagschaduwen hebben de neiging om ten westen van het noorden en zuiden te gaan vóór de lokale middag (wanneer de zon zich direct boven de horizon bevindt), daarna oost en zuid.
De meeste zonnewijzers positioneren de schaduw-casterende gnomon verticaal en gebruiken markeringen om tijd aan te geven. In sommige gevallen kan de gnomon echter worden gekanteld, zodat deze naar hemelse polen wijst.
De kiesplaat
Zonnewijzers worden gebruikt om de tijd weer te geven door een schaduw of licht op een kiesplaat te werpen. Gewoonlijk kunnen platte platen met uurmarkeringen ook uurtekeningen binnen ringen of gedeeltelijke ringen hebben.
Zonnewijzers zijn er in twee variëteiten: verticaal of equatoriaal. Een equatoriale zonnewijzer heeft een gnomon die naar de hemelsequator wijst (loodrecht op de as van de aarde).
Horizontale zonnewijzers hebben een gnomon die zijn schaduw op een horizontale wijzerplaat werpt. De uurlijnen zijn meestal uitgelijnd met de gnomon.
De hoek van de gnomon en de plaatsing ervan ten opzichte van de uurlijnen bepaalt de afstand van die uren op een zonnewijzer. Omdat declinatie met elk seizoen verandert, kan dat ook de afstand voor verschillende seizoenen variëren.
De uurlijnen
Zonnewijzers houden tijd door de schaduw te projecteren die door een staaf, bekend als een gnomon, op een gebied de wijzerplaat wordt genoemd. Op dit oppervlak zijn getrokken uurlijnen die uren van daglicht vertegenwoordigen.
Op een zonnewijzer kunnen uurlijnen worden getekend met behulp van geometrische methoden of trigonometrische; De laatste is het meest nauwkeurig.
Geometrisch gezien hangt het uiterlijk van uurlijnen af van een vlak parallelle plaat die is ingebracht tussen een apparaat gietschaduwen en het wijzerplaatoppervlak. Wanneer N dicht bij 1 is, worden deze lijnen vervormd in een ovale envelop die een veranderd beeld van de aarde omringt (fig. 1).
Naarmate N oneindig nadert, vervagen de vervormingen en convergeert het beeld op een orthografische projectie van de aarde. Het meest populaire type zonnewijzer in de oudheid was de sferische zonnewijzer; Het is afgeleid van de gnomonische projectie van Thales met Snell’s brekingswet die wordt gebruikt om de projectielijnen te omleiden.
