Titel: Newton's Verbesserungen an den Sonnenuhren zur Bestimmung der mittleren Zeit.
Autor: Newton, William
Fundstelle: 1840, Band 78, Nr. XVIII. (S. 87–92)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj078/ar078018

XVIII. Verbesserungen in der Construction von Sonnenuhren zur Bestimmung der mittleren Zeit, worauf sich William Newton, Civilingenieur am Patent-Office, Chancery Lane, Grafschaft Middlesex, nach der Mittheilung eines Ausländers, am 27. Jun. 1839 ein Patent ertheilen ließ.

Aus dem London Journal of arts. Aug. 1840, S. 352.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

Vorliegende Verbesserungen im Baue der Sonnenuhren zur Bestimmung der mittleren Zeit bestehen in einem eigenen Mechanismus, über welchem die Platte mit dem Zeiger der Sonnenuhr angebracht ist. Sein Zwek geht darauf hin, die Stellung des Zifferblattes nach den veränderlichen Differenzen zwischen der Sonnenzeit und der mittleren Zeit zu adjustiren, damit das so gerichtete Zifferblatt, wenn es von der Sonne beschienen wird, die wirkliche oder mittlere Tageszeit anstatt der Sonnenzeit zeigen könne.

Die beigefügten Abbildungen stellen die verbesserte Methode, Sonnenuhren aufzustellen, dar. Fig. 45 zeigt in perspectivischer Ansicht die einfache Construction des Apparates, wie er in seiner vollständigen Zusammensezung und während des Gebrauches erscheint. Fig. 46 ist eine geometrische Seitenansicht. Man kann sich den Apparat aus zwei besonderen Theilen zusammengesezt vorstellen, wovon der eine feststehende oder der sogenannte Ständer (stand) an eine solide Basis befestigt werden muß, der andere bewegliche Theil, der sogenannte Sattel (saddle or easel) ein bewegliches Zifferblatt trägt. Der Ständer ist in gewisser Hinsicht wie das Gestell eines Lesepultes gestaltet und aus Rahmen und Schienen zusammengesezt, welche auf die in der perspectivischen Ansicht, Fig. 47, dargestellte Weise mit einander verbunden sind.

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Drei vierseitige Rahmen, von denen zwei A, D, B, E und A, D, C, F quadratisch und von gleicher Dimension sind, stoßen unter einem rechten Winkel in der Linie A, D zusammen und werden durch einen dritten horizontalen Rahmen B, E, C, F, welcher beiden als Basis dient, zusammengehalten. Parallel zu den Seiten der vierseitigen Rahmen A, D, B, E und A, D, C, F sind die quer durch die Mitte dieser Rahmen gehenden Schienen G, H und G, J befestigt. Auch diese zwei Schienen vereinigen sich im Punkte G rechtwinklich. Am unteren Ende der Schiene G, J befindet sich ein Vorsprung L und an dem Ende der Schiene G, H, die Verlängerung derselben bildend, ein anderer Vorsprung K. Die an diesen Vorsprüngen befindlichen Achsen oder Klöbchen sind parallel zu der Schiene G, J, und dienen zur Aufnahme der beiden Ringe, mit deren Hülfe der Sattel oder Aufsaz angehängt wird. Die Ebene der beiden Schienen GH, GJ muß in der Richtung des Meridians liegen, wobei die Schiene G, J nach Süden gerichtet ist, wenn das Zifferblatt für irgend eine nördliche Breite eingerichtet werden soll. Fig. 47* ist eine horizontale Projection des Ständers oder Stativs.

Vier Schrauben l, l, l, l gehen durch die Enden der Basis B, E, C, F, um ihre Fläche auf dem Piedestal, worauf der Ständer ruht, genau richten zu können. Der mit Graden eingetheilte, an der Seite der Schiene D, E. Fig. 45, befestigte Sector soll mit seinem Senkblei ein Mittel an die Hand geben, die Ebene genau herzustellen. Zugleich ist die Unterfläche vorläufig so hergerichtet, daß sie eine hinlängliche Neigung hat, um die Differenz zwischen der Polhöhe des Ortes und dem Winkel von 45 Graden, welchen die Neigung der Schiene G, J gegen die Basis des Ständers bildet, auszugleichen.

Wenn nun der Ständer gehörig gerichtet ist, so wird die Schiene G, J parallel zur Erdachse stehen, die Ebene der beiden Schienen G, H und G, J wird mit der Ebene des Meridians coincidiren, und der vierseitige Rahmen A, D, B, E wird zur Ebene des Aequators parallel seyn. In der That läßt sich von den genannten Theilen sagen, daß sie diese imaginären Ebenen repräsentiren.

Der Sattel ist Fig. 48 abgesondert in der perspectivischen Ansicht dargestellt. Er besteht aus zwei vierseitigen metallenen Rahmen N, Q, M, T und N, Q, R, S von gleichen Dimensionen, welche rechtwinklich in der Linie N, Q zusammenstoßen und durch eine metallene Schiene O, P unterstüzt sind. Diese ist in der Mitte der Seiten M, T und R, S befestigt und bildet mit dem Rahmen einen Winkel von 45°. Nahe an ihren Enden besizt die Schiene O, P die kleinen, mit einem Loch versehenen Vorsprünge U, U, welche zwei Ringe oder Oehre zum Aufhängen des Sattels an die zwei Kloben K und L, Fig. 47, |89| des Ständers bilden. Von diesen zweien drükt das untere allein auf den Kloben des Vorsprungs L, das obere dient lediglich dazu, den Sattel mit Hülfe des oberen Klobens K in seiner Lage zu erhalten.

Die in Grade eingetheilte Sonnenuhrplatte, Fig. 49, ist mittelst zweier Schrauben i, i in horizontaler Stellung so an den Sattel befestigt, daß die Schneide des Zeigers e, t genau parallel zur Schiene O, P, oder schärfer ausgedrükt, zu der durch die beiden Oehre U, U gehenden Hängachse steht. Diese Bedingung eines vollkommnen Parallelismus ist wesentlich; denn ohne ihn geht der Sonnenuhr die für die verschiedenen Lagen erforderliche Präcision und Genauigkeit ab, welche eine genaue Angabe der mittleren Zeit erheischt.

An der Schiene G, H auf der Vorderseite des vierseitigen Rahmens A, D, B, E befindet sich, in Fig. 50 sichtbar, ein Zapfen z, auf welchem sich ein metallenes, gezahntes Rad k, k, k frei dreht. Dieses Zahnrad besizt auf seiner Oberfläche einen Kreis, welcher in Uebereinstimmung mit der Anzahl der Tage im Jahre in 365 Grade eingetheilt ist. Auf den Kreis sind die Namen der Monate so wie die nöthigen Zahlen, um die Tage jedes Monats anzuzeigen, eingravirt. Es sind nur 365 Eintheilungen gemacht, obgleich es im Schaltjahr einen 366sten Tag gibt. Von diesem Extratage jedoch, welcher jedes 4te Jahr eingeschaltet wird und dann den 29. Febr. bildet, kommen auf jedes Jahr ungefähr nur 6 Stunden. Außer Acht gelassen verursacht er einen sehr geringen Unterschied zwischen der mittleren und der wirklichen Zeit, einen Unterschied, welcher den an einer Sonnenuhr von gewöhnlichen Dimensionen unmerklichen Irrthum von nur wenigen Secunden zur Folge hat.

In der Mitte des verzahnten Rades ist eine excentrische Scheibe m, die ich den Regulator nenne, befestigt, deren Rand dergestalt gekrümmt ist, daß diese Curve in Bezug auf jeden unter einen Zeiger gebrachten Theil des Tagkreises für jeden Tag eine Differenz des Radius darbietet, welche genau mit der Differenz zwischen der Sonnenzeit und der mittleren Zeit übereinstimmt. Dieser Scheibe oder diesem Regulator gebe ich auch die Bezeichnung: „Curve der mittleren Zeit.“

Der obere Zapfen K auf der Schiene G, H bildet zugleich eine Achse, um welche ein winklich abgebogener Arm a, b, c, h, i, j schwingen kann; mit diesem Arm steht der obere Theil des Sattels, welcher die Sonnenuhr trägt, in Verbindung. Der gebogene Arm bildet einen Hebel, durch welchen die Sonnenuhr mit ihrem Sattel bei passender Gelegenheit in schwingender Richtung bewegt wird, in der Absicht, das Zifferblatt unter geringer Neigung aus der wahren horizontalen |90| Ebene zu bringen. Auf der Seite des gebogenen Armes befindet sich eine Stellschraube g, welche durch die Wirkung einer wurmförmigen Feder p gegen den gekrümmten Rand der excentrischen Scheibe oder des Regulators gedrükt wird, so daß, wenn die Scheibe sich umdreht, der gebogene Arm oder Hebel pendelartig auf der Oberfläche des graduirten Rades sich hin und her bewegt; diese undulirende Bewegung theilt er folglich auch dem Zifferblatt, mit welchem er verbunden ist, mit, und nöthigt dasselbe, sich aus der horizontalen Stellung zu neigen.

Fig. 51 stellt in vergrößertem Maaßstabe den gebogenen Arm oder Hebel abgesondert dar, und zwar mit einem Theile der excentrischen Scheibe, einem Theile des Zahnrades und der unteren Schiene des rektangulären Rahmens. Fig. 52 ist eine Seitenansicht von Fig. 50 nach demselben vergrößerten Maaßstabe, wie Fig. 51. Auf die Schiene B, E ist eine Platte z, z geschraubt, welche einen krummen Schliz x, x enthält. Durch diesen Schliz kann man einen Theil des über der Zahnradfläche eingetheilten Tag- und Monatkreises sehen. In der Mitte des Schlizes befindet sich, an die Platte befestigt, ein kleiner Stift oder Zeiger s. Der Tag des Monats, für welchen die Sonnenuhr gerichtet werden soll, muß diesem Zeiger gegenüber gebracht werden, indem man dem Rade eine Drehung gibt, etwa mit Hülfe eines Getriebes, an dessen Achse ein geränderter Knopf w sizt, siehe Fig. 45 und 52.

In die Platte z ist das Segment einer in Grade getheilten Skale gravirt, welche die Zeitminuten repräsentirt; in der mittleren, auf 60 zeigenden Graduirung liegt der Indifferenzpunkt. Ueber dieser Skale und mit ihr correspondirend ist ein schiebbarer, in Secunden getheilter Nonius angebracht, welcher in einer krummen Rinne auf der Platte sich bewegen läßt; er ist an dem unteren Ende i, j des gebogenen Armes befestigt, und seine Mittellinie zeigt den Mittag.

Wenn die Sonnenuhr, wie oben beschrieben, gehörig aufgestellt, d.h. auf dem Piedestal befestigt und nach der geographischen Breite des Ortes und dem wahren Meridian gerichtet worden ist, so hat der Beobachter das gezahnte Rad k so weit zu drehen, bis der auf dem graduirten Kreise verzeichnete Tag dem Zeiger s gegenüber liegt. Dadurch kommt der Regulator in eine Stellung, welche den gebogenen Arm nöthigt, in Uebereinstimmung mit der für diesen Tag berechneten Zeitgleichung sich vor- oder rükwärts zu bewegen. In Folge dieser Bewegung des gebogenen Armes wird sich der Sattel oder Aufsaz um seine Achse L, K drehen, zugleich wird sich das Zifferblatt ein wenig aus seiner ursprünglichen horizontalen Lage neigen. In dem Verhältniß daher, als die Sonne vor oder nach der wirklichen |91| Zeit steht, wird der Schatten des Zeigers auf die graduirte Platte fallen, und zwar gerade so weit rechts oder links der die Sonnenzeit angebenden Linie, daß er nunmehr die wahre oder mittlere Zeit an diesem Tage zeigt. Die Skale mit dem Nonius zeigt die Differenz zwischen der Sonnenzeit und der mittleren Zeit, d.h. die Zahl der Minuten und Secunden, um welche die durch die Sonne gegebene Zeit vor oder hinter der wahren oder mittleren Zeit steht.

In der vorangegangenen Beschreibung des horizontal liegenden Zifferblattes betrachtete der Patentträger eine nach der Polhöhe von 45° eingerichtete Sonnenuhr, lediglich der Bequemlichkeit und der Vereinfachung der Beschreibung wegen. Hat indessen der Beobachtungsort eine größere oder geringere nördliche Breite, so muß die Basis des Ständers in entsprechendem Maaße geneigt seyn, was den in der Kenntniß der Gnomonik näher Eingeweihten vollkommen verständlich seyn wird. Eine kleine elastische Feder dürfte füglich wider die Oberfläche des graduirten Rades drüken, um vermöge der dadurch hervorgebrachten Reibung das Rad stabil zu erhalten.

Das Zifferblatt kann, der Beschreibung gemäß, horizontal oder vertical gestellt seyn, oder zwei Platten können, die eine vertical, die andere horizontal, wie Fig. 46 zeigt, angebracht seyn, wenn nur die vorhergegangene Instruction sorgsam beachtet wird.

Sollte anstatt einer Sonnenuhr für 45° Polhöhe, welche wohl am meisten convenirt, die Anwendung einer anderen Sonnenuhr für verschiedene Polhöhen gewünscht werden, so müßte, um die unumgängliche Bedingung des Parallelismus zwischen dem Uhrzeiger und der Aufhängachse des Sattels zu erfüllen, ein „Universalsattel“ angewendet werden, welcher anstatt der oben beschriebenen festen Schienen mit beweglichen Schienen eingerichtet ist.

Der Universalsattel, Fig. 53, kann an jeder Sonnenuhr horizontal oder vertical angebracht werden, und besteht aus drei besonderen, durch Charniere mit einander verbundenen Schienen. Fig. 54 zeigt ihn ausgebreitet. Der obere Theil des Rahmens, worauf das Zifferblatt befestigt ist, besizt an jedem Winkel ein Charnier T, Q.

An der Schiene O, P sind zwei Vorsprünge U, U und eine Schraube angebracht, welche die Rahmen verbindend einen Theil der Seite Q, P bildet. Die Schraube kann nach Willkür verlängert oder verkürzt werden, um den Rand Q der Platte zu heben oder zu senken, damit der Sattel irgend ein für Polhöhen von 30 zu 60 Graden eingerichtetes Zifferblatt aufnehmen könne. Dieser Universalsattel kann für größere oder geringere Polhöhen eingerichtet werden, indem man die Verbindungsschraube entweder verlängert oder verkürzt und dem Stüke oder der Platte o'p' ein Fig. 55 und 56 abgesondert |92| dargestelltes Stük substituirt, welches gestattet, den Winkel der Polhöhe auf Null zu reduciren.

Nachdem ich nunmehr die Hauptconstruction des Mechanismus erklärt, mit welchem ich die Neigung des Zifferblattes in Uebereinstimmung mit der Jahreszeit, in welcher beobachtet wird, zu ändern beabsichtige, um mit einer Sonnenuhr die wahre Zeit anzugeben, nachdem ich ferner die Methode, die Uhr nach der Polhöhe des Beobachtungsortes zu richten, gehörig auseinandergesezt habe, halte ich es für überflüssig, alle jene Modificationen, welche erforderlich seyn dürften, wenn das Zifferblatt nicht rechtwinklich zum Meridian steht, näher zu bezeichnen; denn dieß werden alle diejenigen wohl verstehen, welche mit Sonnenuhren umzugehen wissen. Soll die Sonnenuhr auf Gegenden der südlichen Breite angewendet werden, so ist es einleuchtend, daß der Eintheilung des Rades und der Stellung des Ganzen überhaupt eine umgekehrte Lage gegeben werden muß. Ich habe daher, sagt der Patentträger, nur zu bemerken, daß der Hauptgegenstand meiner Erfindung, auf welchen ich mich in dem oben erwähnten Patent beziehe, in einer mechanischen Vorrichtung besteht, durch welche ich im Stande bin, die Stellung der Sonnenuhr zu ändern und dieselbe nach jedem Tag des Jahrs zu richten. Hieraus ergibt sich die Folge, daß der von dem Zeiger auf das von der Sonne beschienene Zifferblatt fallende Schatten nicht wie bisher die Sonnenzeit, sondern die mittlere oder bürgerliche Zeit, wie sie durch jede gut regulirte Schlag- oder Standuhr angegeben wird, zeigen muß.

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