Van zonnetijd naar klokkentijd



De zonnewijzer te Appingedam

De zon komt s ochtends in het oosten op, beschrijft gedurende de dag een grote boog door het zuiden en gaat s avonds in het westen weer onder. De hoogte van deze boog boven de horizon verloopt van dag tot dag en is in de zomer hoger dan in de winter. Deze gegevens leiden ertoe dat de positie van de zon aan de hemel gebruikt kan worden om de tijd van de dag aan te geven en daarnaast de dag van het jaar. Met een goed opgestelde zonnewijzer wordt dit mogelijk gemaakt. Daarbij wordt met behulp van schaduwwerking de plaats van de zon afgebeeld op een wijzerplaat of andere constructie waarop de tijd en de datum zijn af te lezen.

  • Appingedam
      Een bijzondere zonnewijzer is sinds 14 mei 1988 te vinden in de Gockingastraat te Appingedam. Deze is speciaal voor deze locatie gemaakt door de bekende zonnewijzer-bouwer Eugne Roebroeck te Haren en berekend door Thijs de Vries te Etten-Leur. Het is de eerste openbare kruisdraadzonnewijzer met horizontale datumlijnen in ons land, aangeboden aan de bevolking van Appingedam ter gelegenheid van het 100-jarig bestaan van de Onderlinge Waarborgmaatschappij tot Verzekering van Spiegelruiten. Het mag duidelijk zijn dat dit een goede aanleiding was om het materiaal glas in het instrument te verwerken. Door de speciaal gebogen vorm van de glazen schaduwgever is het mogelijk geworden dat de datumlijnen rechte en horizontale lijnen kunnen zijn. Enkele informatiebordjes in de buurt van de zonnewijzer geven een toelichting op het aflezen ervan.
  • De ware lokale zonnetijd
      In principe geeft een zonnewijzer de Ware Lokale Zonnetijd (WLZ) aan. Dat wil zeggen dat het 12 uur is, wanneer de zon zich in het hoogste punt van haar baan bevindt, precies in het zuiden. Door de draaiing van de aarde treedt dit moment echter steeds later op naarmate men verder naar het westen reist. De ware lokale zonnetijd is dus afhankelijk van de geografische lengte (?) op aarde, de hoekafstand tot de nulmeridiaan door Greenwich. Het tijdsverschil tussen twee plaatsen met een verschil in geografische lengte van 15 graden is precies een uur, of 4 minuten per graad. Er gaan immers 24 uren in een dag en in diezelfde tijd draait de aarde ten opzichte van de zon 360 graden rond. De afhankelijkheid van de geografische lengte is een van de redenen waarom de ware lokale zonnetijd niet als maatschappelijke tijdrekening wordt gebruikt.

      Een tweede reden is het feit dat de Ware Lokale Zonnetijd niet constant verloopt. De ellipsvorm van de aardbaan en de scheve stand van de rotatieas van de aarde zijn daar de oorzaken van. Heel goed is te merken dat het in februari al heel snel langer licht is in de avonduren. De zon loopt dan een beetje achter. In november (tijdens de donkere dagen voor Kerst) is het juist extra vroeg donker doordat dan de zon voor is op haar schema. Al met al is er een aantal kunstgrepen nodig om de Ware Lokale Zonnetijd om te zetten in een meer praktische en bruibare tijd, zoals we die van onze klokken kennen, de burgerlijke tijd.
  • Middelbare lokale zonnetijd en tijdvereffening
      Om het onregelmatige verloop van de Ware Lokale Zonnetijd te vermijden heeft men deze vervangen door de wel constant verlopende Middelbare Lokale Zonnetijd (MLZ), die ook door klokken kan worden weergegeven. Een (klein) probleem is dat nu de zon om 12 uur in het algemeen niet meer op haar hoogste punt in het zuiden staat. Het verschil tussen de Ware en de Middelbare Zonnetijd ter plaatse wordt de tijdvereffening (E) genoemd. In februari en november kan deze oplopen tot zon 16 minuten. Jaarlijks is in de Sterrengids (uitg. Stichting De Koepel, Utrecht) een tabel van de tijdvereffening opgenomen. Door gedurende een jaar met een constant lopende klok de tijdstippen te bepalen waarop de zon in het zuiden staat kan ook vrij eenvoudig het verloop van de tijdvereffening worden gevonden. Maak hierbij gebruik van het feit dat op 16 april, 13 juni, 1 september en 25 december de Ware en Middelbare Zonnetijd aan elkaar gelijk zijn.

      Hoewel de Middelbare Lokale Zonnetijd constant verloopt is deze nog wel afhankelijk van de geografische lengte op de aardbol. Hoe verder naar het oosten, hoe later het is. In verband met de inrichting van de maatschappij is dit echter nog steeds zeer onpraktisch. Er is een tweede kunstgreep nodig om aan dit probleem te ontkomen.
  • Tijdzones en wereldtijd
      Om in grotere gebieden op de aarde toch dezelfde tijdrekening te krijgen is de wereld verdeeld in 24 tijdzones, ruwweg begrensd door lengtecirkels (meridianen) op een onderlinge afstand van 15 graden. Per zone is de tijd constant en gelijk aan de Middelbare Zonnetijd die geldt voor de meridiaan die de tijdzone middendoor deelt. Van zone naar zone verspringt de tijd een uur. De belangrijkste tijdzone is die ter weerszijden van de nulmeridiaan van Greenwich. De daar heersende Middelbare Zonnetijd van Greenwich noemt men de Wereldtijd of Universal Time (UT). Het is handig om de tijdstippen van bijvoorbeeld sterrenkundige waarnemingen uit te drukken in UT. Dit voorkomt verwarring.

      Het werkgebied van de Stichting Weer- en Sterrenkunde Eemsmond bevindt zich helemaal in de tijdzone van Greenwich en zou dus de Wereldtijd als burgerlijke tijd moeten voeren. Echter om politieke en praktische redenen is Nederland ingedeeld bij de tijdzone van de meridiaan van 15 graden oosterlengte, de derde kunstgreep om tot een burgerlijke tijdrekening te komen: de Midden Europese Tijd (MET).
  • Middel Europese Tijd en zomertijd
      Omdat het naar het oosten later wordt en de tijdzone van 15 graden grenst aan die van 0 graden, moet er bij de Wereldtijd een uur worden opgeteld om de Midden Europese Tijd te krijgen. Daardoor is het al na 12 uur als de zon door het zuiden gaat. De Midden Europese Tijd heeft zodoende in ons gebied al enigszins het effect van een zomertijd: s ochtends later licht, s avonds later donker. Alsof dit al niet genoeg was heeft men tenslotte met een vierde kunstgreep gedurende de zomermaanden nog een zomertijd ingevoerd door de klokken een uur extra vooruit te zetten. De Midden Europese Zomertijd (MEZT) zorgt ervoor dat het s avonds nog een uur extra langer licht is en s ochtends een uur langer donker.
  • Van ware lokale zonnetijd naar midden europese zomertijd
      Met bovenstaande kennis is het mogelijk voor een bepaalde geografische lengte lambda en een vastgestelde datum om de van een zonnewijzer afgelezen tijd van de dag (Ware Lokale Zonnetijd) om te rekenen naar de burgerlijke Midden Europese (Zomer)tijd. Ten eerste wordt de Ware Lokale Zonnetijd omgezet in de Middelbare Lokale Zonnetijd door de tijdvereffening E ervan af te trekken. De Middelbare Lokale Zonnetijd verminderd met 4 maal de geografische lengte ? brengt ons naar de Universal Time, de Middelbare Lokale Zonnetijd van Greenwich. In de winter tellen we hier 60 minuten bij om op de Midden Europese Tijd te komen en in de zomer komt daar nog eens 60 minuten extra bovenop. Met een formule wordt het allemaal gemakkelijker leesbaar:



      Denk eraan dat de correctietermen in minuten worden gerekend. Voor een vaste plaats is de geografische lengte bekend. Bijvoorbeeld geldt voor Appingedam dat lambda = 6,85 graden (oost). De formules worden dan:



      Helaas is de tijdvereffening E per dag verschillend en moet deze in een tabel (zie onder) worden opgezocht. Daarvoor dient een astronomisch jaarboek te worden geraadpleegd.
  • Andere zonnewijzers
      Hoewel een zonnewijzer in principe de Ware Lokale Zonnetijd aanwijst, is in vele gevallen de wijzerplaat zodanig aangepast dat direct de burgerlijke Midden Europese (Zomer)tijd kan worden afgelezen. Dat is te zien aan de uurlijnen die de gebogen vorm van de tijdvereffening hebben aangenomen. Dergelijke zonnewijzers zijn tevens ingesteld op de geografische lengte door een verdraaiing van de uurlijnen over 60 4.?, of in de zomer over 120 4.? minuten. Het voordeel van het gemak de juiste tijd af te lezen doet echter het gebruik van het inzicht in de tijdrekening teniet.
  • De tijdvereffening in 2004 (0 UT)
    Bovenstaande tabel geldt voor het schrikkeljaar 2004. Jaarlijks ondervinden de waarden van de tijdvereffening kleine veranderingen die worden veroorzaakt door onregelmatigheden in de bewegingen van de aarde rond de zon en door de inrichting van onze kalender met schrikkeljaren. De veranderingen zijn echter zo klein dat zij te verwaarlozen zijn ten opzichte van de onnauwkeurigheden in de (meeste) zonnewijzers zelf. De tabel kan daarom jarenlang worden gebruikt.
  • Wim Zanstra