Gliederung dieser Studie
- Einführung und Seite 1: Instrumente aus der Zeit vor der Schrift.
- Seite 2: Instrumente zur Beobachtung von Schatten. (Diese Seite)
- Seite 3: Instrumente zur Beobachtung der Gestirne.
- Seite 4: Instrumente mit Durchfluss oder Verbrennung.
- Seite 5: Uhren und moderne Instrumente.
Instrumente zur Beobachtung von Schatten
Ich muss Ihnen wohl nicht eigens sagen, dass diese Seite im Wesentlichen den Sonnenuhren im weitesten Sinn gewidmet sein wird - ohne aus dem Blick zu verlieren, dass unser Ziel darin besteht, die Entwicklung der Zeitmessinstrumente zu verfolgen. Es geht hier weder darum, sämtliche Sonnenuhren der Welt zu inventarisieren, noch darum, ihre Bauweise im Detail zu erklären.
Eine kleine Abweichung vom Titel dieser Seite erlauben wir uns dennoch, indem wir auch Instrumente einbeziehen, die auf der Beobachtung eines Lichtpunkts oder eines Lichtflecks beruhen.
Noch eine letzte Präzisierung, bevor wir fortfahren: Wenn Ihnen Ihre astronomischen Grundbegriffe nicht mehr ganz präsent sind, empfehle ich Ihnen, sie hier kurz aufzufrischen. Erledigt? Dann brechen wir auf in das Reich der Schatten.
Sonnenuhren
Wenn aus einem Stock ein Gnomon wird
Stecken wir einen Stock senkrecht in den Sand eines ebenen Strandes. Ich sage Strand, weil es dort leichter ist. Wenn Sie den Stock lieber in die Betonplatte Ihrer Terrasse rammen möchten, habe ich allerdings auch nichts dagegen.
Beobachten wir nun den Schatten dieses Stocks, den die Sonne auf den Sand wirft, und markieren wir die Spitze dieses Schattens zu verschiedenen Stunden des Tages. Damit ist uns bereits unser erster Zaubertrick gelungen: Der Stock hat sich in einen Gnomon verwandelt.
Und wenn wir schon dabei sind, klären wir nun ein für alle Mal die Definition des Gnomons:
„Littré: Gnomon (lateinisch gnomon, aus dem Griechischen): eine Art großer Zeiger, dessen sich Astronomen bedienen, um die Höhe der Sonne zu bestimmen. Die Nadel oder der Stil einer Sonnenuhr.
„Le Petit Robert: Gnomon (1547, lateinisches Wort griechischen Ursprungs): altes astronomisches Instrument, bestehend aus einer senkrechten Stange - dem Stil -, die auf eine ebene Fläche Schatten wirft.
„Dictionnaire de l'Académie française, 5. Auflage, 1798: GNOMON. Astronomischer Fachausdruck. Eine Art großer Zeiger, dessen sich die Astronomen bedienen, um die Höhe der Sonne zu bestimmen, vor allem zur Sonnenwende. Die Gnomone der Alten waren eine Art Obelisken, von einer Kugel gekrönt.
Man nennt auch den Stil einer Sonnenuhr Gnomon.
„Dictionnaire de l'Académie française, 8. Auflage: GNOMON. Astronomischer Fachausdruck. Jedes Instrument, das die Stunden durch die Richtung des Schattens angibt, den ein fester Körper auf eine ebene oder gekrümmte Fläche wirft.
Ich ergänze noch, dass gnomon aus dem Griechischen kommt und Anzeiger bedeutet.
Kurz gesagt: Der Gnomon ist mal der „Stock“, mal „das Instrument“. Welches Instrument? Machen wir es einfach und sagen: Es besteht aus einem Schattenmacher und einem Schattenempfänger.
Heute besteht die Tendenz darin, gnomon für einen geraden Stil zu verwenden und Stil für einen geneigten gnomon. Oder ist es doch umgekehrt, dass der Gnomon geneigt ist? Wir werden uns damit nicht verrückt machen und schlicht Stil zu dem Objekt sagen, das den Schatten erzeugt.
Was ist der Unterschied zwischen einem Gnomon - im Sinn eines „Instruments“ - und einer Sonnenuhr? Erinnern wir uns an jenes etwas abgegriffene Rätsel: „Was ist der Unterschied zwischen Tennis und Tischtennis?“ Beim Tennis spielt man auf dem Tisch! Der Gnomon als Instrument verhält sich zur Sonnenuhr wie Tennis zum Tischtennis. Nicht umsonst nennt man in der Gnomonik - also der Kunst, Sonnenuhren zu bauen - oder bei Sonnenuhrmachern die Fläche, die den Schatten empfängt, den Tisch.
Gut. Ganz unauffällig habe ich damit fast alle Definitionen untergebracht, und wir können zu den ernsteren Dingen übergehen.
Kehren wir zu unserem Stock zurück und beobachten wir seinen Schatten im Verlauf eines Tages. Wir stellen fest, dass dieser Schatten sowohl seine Lage als auch seine Länge verändert. Wenn er am kürzesten ist, ist es Mittag, und auf der Nordhalbkugel zeigt die Sonne den Süden an - sagt man nicht, man „geht in den Midi“?
Beobachtet man das über mehrere Jahre, stellt man fest, dass ein- oder zweimal im Jahr die Spitze des Gnomons an einem einzigen Tag eine gerade Linie beschreibt. Der Schatten bei Sonnenaufgang und jener zu Mittag bilden dann einen Winkel von 90 Grad. Dasselbe gilt abends, wenn die Sonne genau im Westen untergeht. Das sind die Tage der Tagundnachtgleiche.
Es genügt also, diese besonderen Momente im Sand oder auf einem anderen Untergrund festzuhalten, und schon haben wir die Tagundnachtgleichen, den Mittag, den Süden, den Osten und den Westen markiert.
Betrachten wir den Ort, an dem wir mit unserem Stock stehen, als eben. Wenn wir uns um uns selbst drehen, überblicken wir einen Kreis, der dem Horizont entspricht, und der Himmel erscheint wie eine Halbkugel. Stellen wir diese Situation in einer Zeichnung dar.
Wir befinden uns im Mittelpunkt O des vom Horizont gebildeten Kreises.
Senkrecht über dem Stock liegt der Punkt Z, der Zenit. Ihm gegenüber befindet sich N, das Nadir.
Die Halbebene, die durch die Gerade ZN und durch die Sonne S geht, heißt die Vertikale von S. Sie schneidet unseren Horizontkreis in S'.
Auf derselben Horizontalebene haben wir einen Punkt R in Richtung Süden bestimmt.
Den Bogen RS' - oder den Winkel S'OR - nennt man den Azimut von S, den Bogen SS' - oder den Winkel SOS' - die Höhe.
Wie wir weiter oben gesehen haben, verändern sich sowohl Azimut als auch Höhe fortlaufend, und beide hängen von der geographischen Breite des Ortes, von der Deklination der Sonne - also dem Datum - und von der Uhrzeit ab.
Wenn wir an einem bestimmten Ort bei der Zeitmessung die gesamte Lage des Schattens berücksichtigen, erhalten wir einen Azimut-Gnomon.
Wenn wir dagegen die Länge des Schattens beachten und seine Spitze markieren, erhalten wir einen Höhen-Gnomon.
Solche Gnomone gibt es seit mindestens 2000 Jahren vor unserer Zeit. Höchstwahrscheinlich sind sie noch älter - vor allem, wenn man zwischen Beobachtungsinstrument und eigentlichem Messinstrument nicht allzu streng unterscheidet.
In Indien soll es bereits im 4. Jahrhundert v. Chr. Schattentafeln gegeben haben, die auf dem Prinzip des Höhen-Gnomons beruhten, wobei der Stil der Mensch selbst war. Man musste nur den Schatten einer Person messen und konnte anhand der Tafel die Uhrzeit bestimmen. Die erste tragbare Sonnenuhr!
Gnomon und Obelisken
Wir haben soeben gesehen, dass schon die Beobachtung des Schattens eines einfachen Stocks genügt, um sich in der Zeit zu orientieren. Bevor wir zu den Problemen des senkrechten Stils übergehen, stellen wir uns jedoch die Frage, die uns längst im Kopf herumschwirrt: Wenn ein senkrechtes Objekt dazu dienen kann, eine „Sonnenuhr“ zu bilden, waren die ägyptischen Obelisken dann nicht die Stile solcher Sonnenuhren?
Das ist aus mehreren Gründen eher unwahrscheinlich:
- Es wurden keine Markierungen oder Referenzpunkte auf dem Boden gefunden.
- Die Obelisken sind sehr hoch - 10 bis 20 Meter - und werfen Schatten von 200 Metern oder mehr, deren Ende unscharf ist.
- Ihr quadratischer Querschnitt erzeugt ruckartige Schattenbewegungen.
- Ihr Querschnitt ist über die Höhe nicht gleich, weil die Kanten geneigt verlaufen.
Mit solchen Instrumenten ließen sich bestenfalls Sonnenwenden und Tagundnachtgleichen mehr oder weniger brauchbar bestimmen. Es wäre eine Beleidigung der damaligen Ägypter, anzunehmen, sie hätten nicht auf andere, zuverlässigere Mittel zurückgegriffen, wenn sie das Prinzip gekannt hätten.
Immerhin wurde mindestens einer der ägyptischen Obelisken tatsächlich als Sonnenuhr eingerichtet. Wurde er als solche benutzt? In Rom ja: im nördlichen Teil des Marsfeldes, nachdem er aus Heliopolis herbeigeschafft, 10 v. Chr. auf Anordnung des Augustus nach Rom gebracht und dort aufgestellt worden war.
Das Horologium Augusti: oben eine Rekonstruktion. Rechts heute der Obelisk des Horologium auf der Piazza Montecitorio.
Polos und Scaphé
Wie wir weiter oben gesehen haben, hängen Azimut und Höhe von drei Variablen ab: der geographischen Breite des Ortes, der Deklination und der Uhrzeit. Bei einer Azimut-Sonnenuhr wird der Schatten unseres senkrechten Stils - außer um Mittag - niemals in dieselbe Richtung fallen. Es ist also ausgeschlossen, die Uhr in feste, gleich große Abschnitte zu unterteilen, um die Stunden zu messen.
Bei einem geraden Stil befindet sich der Schatten des Stocks um Mittag immer an derselben Stelle - oberes Bild -, nicht jedoch zu den anderen Tagesstunden - unteres Bild.
Bei einer Höhen-Sonnenuhr befindet sich die Spitze des Schattens niemals an derselben Stelle. Man kann also nicht einfach eine Linie ziehen und darauf die Stunden markieren.
Das Scaphé wird uns helfen, dieses Problem zu lösen. Es soll fast 3000 Jahre alt sein, doch da die ersten mit Sicherheit bekannten Instrumente aus Griechenland nur auf etwa 600 v. Chr. datiert werden, wollen wir bescheidener bleiben und dieses Datum ansetzen. Vom Vorfahren des Scaphé, dem Polos, sprechen wir hier nicht, obwohl er mit Sicherheit existiert hat; erhalten ist er uns nicht.
Das Prinzip des Scaphé ist ebenso einfach wie bemerkenswert: Man bildet die Himmels-Halbkugel, die wir an unserem Strand sehen, als ausgehöhlte Halbkugel - scaphé bedeutet „Boot“ - in einem Steinblock nach und lässt die Sonne durch den Schatten einer im Zentrum angebrachten Kugel darstellen. Danach muss man nur noch einige Linien einzeichnen, um Zeitmessung zu ermöglichen.
Es gab zwei Arten von Scaphé: das griechische Scaphé, bei dem die Halbkugel vollständig ist, und das römische Scaphé, das nur einen Teil der Halbkugel umfasst. Wir werden sehen, dass das Prinzip gleich bleibt und dass das Abschneiden der Halbkugel an ihrer Benutzung nichts ändert.
Links: griechisches Scaphé. In der Mitte: Prinzip des griechischen Scaphé. Rechts: römisches Scaphé.
Aus dem Boden des griechischen Scaphé erhebt sich ein gerader Stil in Richtung des Zenits des Ortes. Häufig ist er mit einer Kugel abgeschlossen. Im Inneren der Halbkugel gravierten die Griechen an der Nordseite drei parallele Linien, welche die beiden Sonnenwenden - zwei Linien - und die beiden Tagundnachtgleichen - eine Linie - darstellen. Die Stunden wiederum wurden durch 11 Linien markiert; zusammen mit den beiden Rändern des Scaphé teilten sie die Halbkugel in 12 Sektoren.
Da sich der Schatten der Kugel natürlich zwischen den beiden äußersten Linien - den beiden Sonnenwenden - bewegt, versteht man, warum die Römer sich mit einer abgeschnittenen Halbkugel begnügten, die gerade bis an diese beiden Linien reichte. Eine weitere charakteristische Veränderung des römischen Scaphé: Der Stil ist waagerecht oberhalb der Mittagslinie angebracht, sodass sein gesamter Schatten als Anzeiger genutzt werden kann.
Ist das Scaphé ein Zeitmessinstrument? Man kann die Frage mit Ja beantworten, auch wenn es die Uhrzeit nicht präzise anzeigt. Es erlaubt jedenfalls, sich im Jahr - also in den Jahreszeiten - und im Tagesverlauf zu orientieren.
Erwähnen wir außerdem die Erfindung der Arachné durch die Griechen Eudoxos von Knidos und Apollonios, einer Azimut-Sonnenuhr, deren auf der Platte gezeichnete Stundenkurven an ein Spinnennetz erinnern - daher ihr Name. Diese Entdeckung dürfte ungefähr auf 400 v. Chr. zurückgehen.
Ein entscheidender Wendepunkt: der Polstil
Nehmen wir wieder den Stock vom Anfang, aber dieses Mal stecken wir ihn nicht senkrecht in den Boden, sondern richten ihn auf den Polarstern. Er verläuft also parallel zur Erdachse oder zur Pollinie. Was geschieht nun mit dem Schatten?
Bei einem Polstil befindet sich der Schatten des Stocks um Mittag immer an derselben Stelle - oberes Bild -, ebenso wie zu den übrigen Tagesstunden - unteres Bild.
Nun ist der Schatten unseres Stocks zwar in seiner Länge weiterhin veränderlich, seine Lage bleibt aber unabhängig vom Tag des Jahres dieselbe.
Warum?
Weil wir uns jetzt in einem System von Stundenkoordinaten befinden. Der Himmelsäquator ist ganz einfach die gedachte Verlängerung der Äquatorebene der Erde.
Die Senkrechte in O auf diese Ebene bildet die Pollinie PP'. Die durch diese Linie und die Linie ZN - die Vertikale des Ortes - bestimmte Ebene ist die Ebene des Meridians des Ortes O. Die Halbebene PSP', die durch die Pollinie und S verläuft, heißt Stundenkreis von S. Sie schneidet den Äquator in S'.
Der Bogen ES' - oder der Winkel EOS' - ist der Stundenwinkel von S. Der Bogen SS' - oder der Winkel SOS' - ist die Deklination von S.
Die Sonnenuhr mit Polstil misst den Stundenwinkel, und dieser hängt nicht vom Datum ab.
Wir werden hier nicht im Einzelnen alle möglichen Arten von Sonnenuhren mit senkrechtem Stil behandeln. Dieser Teil der Gnomonik würde den Rahmen unserer Studie sprengen.
Es genügt, vor die Tür zu gehen und in der näheren Umgebung - in Städten oder Dörfern - die Fassaden alter Häuser oder Kirchen anzusehen: Es wäre schon großes Pech, wenn wir dort nicht irgendwo eine Sonnenuhr mit Polstil entdecken würden. Sie sind nämlich die häufigsten. Man muss allerdings aufpassen, sie nicht mit kanonialen Sonnenuhren zu verwechseln - dazu gleich mehr.
Wann tauchen die ersten Sonnenuhren mit Polstil auf?
Darauf ist schwer präzise zu antworten. War der Polos vielleicht ein Scaphé mit Polstil, wie sein Name anzudeuten scheint? Manche vermuten das, aber sicher wissen wir es nicht.
Mangels besserer Gewissheit setzen wir den Polstil auf etwa 300 v. Chr. an; so alt ist eine griechische Sonnenuhr mit Polstil, die 1975 in Afghanistan entdeckt wurde. Das würde zeitlich zu den Zügen Alexanders des Großen passen.
In Europa erscheinen solche Sonnenuhren sehr viel später; das älteste Exemplar stammt erst von 1477. Es befindet sich an einem Kreuzgang in Alpirsbach im Schwarzwald.
Das älteste bekannte Exemplar in Frankreich ist jenes an der Kathedrale von Straßburg und dürfte aus dem Jahr 1493 stammen.
Die „reinsten“ Sonnenuhren mit Polstil sind die horizontale Sonnenuhr und die südliche Vertikalsonnenuhr - auch „voll Süd“ genannt.
Ohne ins Detail zu gehen, genügt es zu wissen:
- Die horizontale Sonnenuhr zeichnet sich, wie ihr Name sagt, durch eine waagerechte Platte aus. Ihr Stil, parallel zur Polachse, sitzt auf der Mittagslinie. Die Stundenlinien links sind Spiegelbilder jener rechts. Auf unserer Halbkugel liegen die Vormittagsstunden rechts und die Nachmittagsstunden links. Sie kann die Zeit vom Sonnenaufgang bis zum Sonnenuntergang angeben.
- Die vertikale Sonnenuhr zeichnet sich durch eine senkrechte, nach Süden gerichtete Platte aus. Ihr Stil, parallel zur Polachse, sitzt ebenfalls auf der Mittagslinie. Diese Mittagslinie ist stets senkrecht. Auf unserer Halbkugel liegen die Vormittagsstunden links und die Nachmittagsstunden rechts. Sie kann die Zeit nur zwischen 6 Uhr und 18 Uhr angeben.
Da nicht alle Mauern exakt nach Süden ausgerichtet sind, entstehen zahlreiche Varianten, um diese Abweichung auszugleichen:
- Südost- oder südwestabweichende Sonnenuhren
- nördliche oder „voll Nord“ gerichtete Sonnenuhren
- nach Nordosten oder Nordwesten abweichende Sonnenuhren
- und weitere: Wer mehr wissen möchte, sollte die ausgezeichnete Website von Philippe Langlet besuchen. Schon der Text „je me présente“ zeigt, dass er weiß, wovon er spricht. Sie finden sie hier.
Und es kamen noch weitere
Mit dem Polstil ist die Geschichte der Sonnenuhren keineswegs zu Ende; sie setzt sich bis heute fort. Weitere Typen folgten, die wir hier nicht untersuchen, weil inzwischen andere Instrumente hinzugetreten sind.
Mit der Sonnenuhr mit Polstil halten wir ein echtes Zeitmessinstrument in der Hand, dessen Präzision nur durch den Kompromiss begrenzt wird, den man zugunsten einer guten Lesbarkeit eingehen muss. Nichts würde uns sonst hindern, sogar Minuten einzugravieren.
Zu präzise, unsere Sonnenuhr mit Polstil? Vielleicht, denn zwischen der wahren Ortszeit, die sie angibt, und der mittleren Zeit, nach der wir Kontinuität suchen, besteht ein Unterschied. Das Analemma erlaubt es, die nötigen Korrekturen vorzunehmen. Siehe dazu die Seite über die Zeitskalen.
Bevor wir diese Seite mit den Flecken abschließen, wollen wir zum Vergnügen noch eine Sonnenuhr betrachten, die eher Ereignisse markiert: die kanoniale Sonnenuhr. Danach versuchen wir, eine Chronologie des Auftretens der verschiedenen Instrumente aufzustellen, die wir untersucht haben.
Ein Ereignismarker: die kanoniale Sonnenuhr
Diese Sonnenuhr soll in Ägypten bis etwa 300 v. Chr. zurückreichen; in China sogar bis ungefähr 1100 v. Chr.
Sagen wir es gleich: Es handelt sich um eine Sonnenuhr mit geradem Stil. Aber warum also darüber sprechen? Erstens, wie gesagt, einfach zum Vergnügen. Zweitens, weil sie das Leben einiger unserer Vorfahren fast 1500 Jahre lang rhythmisiert hat.
Ihre Hauptfunktion besteht darin, die Gebetszeiten im Tageslauf zu markieren. Man findet sie daher vor allem an den Mauern von Klöstern, Kirchen oder Kathedralen.
Natürlich waren diese Gebets„momente“ wegen des geraden Stils im Tagesverlauf verschoben - aber das spielte keine große Rolle. Wie jemand in anderem Zusammenhang einmal sagte: „Dabei sein ist alles ...“
Warum kanonial? Ganz einfach, weil das göttliche Offizium im 9. Jahrhundert auf acht Gebetszeiten festgelegt war und aus Gebeten bestand, die durch Kanones - also Regeln - bestimmt wurden.
Zunächst wurden sie um 530 von Benedikt von Nursia auf fünf festgelegt: Matutin - Sonnenaufgang -, Terz - Mitte des Vormittags -, Sext - Mittag -, Non - Mitte des Nachmittags - und Vesper - Sonnenuntergang.
Später wurden es acht: Matutin, Laudes, Prim, Terz, Sext, Non, Vesper und Komplet.
Und jetzt betrachten wir einige kanoniale Sonnenuhren.
Kopie links und Original rechts des Adolescent au cadran an der Kathedrale von Straßburg. Die Skulptur dürfte zwischen 1225 und 1235 entstanden sein. Auf der kanonialen Sonnenuhr selbst kann man sieben Stundenlinien erkennen.
Kanoniale Sonnenuhr unbekannter Herkunft. Die Gebetszeiten sind durch Striche markiert.
Chronologie des Auftretens der Messinstrumente
Instrumente zur Beobachtung von Lichtflecken
Das Scaphé mit Lochblende
Im Louvre kann man ein Scaphé sehen, das anders konzipiert ist als jenes, das wir weiter oben betrachtet haben. Es handelt sich um ein römisches Scaphé von 73 cm Durchmesser aus dem 1. oder 2. Jahrhundert unserer Zeitrechnung.
Sein Unterschied zu anderen Scaphé besteht darin, dass es keinen Stil besitzt. Dieser wird durch eine kleine Öffnung ersetzt, durch die Sonnenstrahlen eindringen und am Boden des Instruments einen hellen Fleck erzeugen. Ursprünglich wurde die Größe dieses Flecks wohl durch eine gelochte Bronzeplatte verringert.
Auf dem linken Foto sieht man das Scaphé beinahe in seiner „Arbeitsstellung“. Oben erkennt man teilweise das Loch, durch das das Licht eintritt.
Auf dem mittleren Foto sieht man das Innere des Scaphé, das in seiner richtigen Stellung auf jener ebenen Fläche ruhen muss, die unten sichtbar ist. Das Loch in diesem Teil diente wohl dazu, eine senkrechte Tragstange zu befestigen. Oben befindet sich die Öffnung, durch die das Licht eintritt, und unten links der Lichtfleck, den die Sonne durch diese Öffnung erzeugt. Im Hintergrund erkennt man die gewohnten Stundenlinien und die Kreise, welche die verschiedenen Deklinationen der Sonne darstellen. Dieser Teil ist auf dem rechten Foto vergrößert, damit die Linien besser zu erkennen sind.
Der astronomische Ring
Mit jenem Instrument, das ich persönlich in vielerlei Hinsicht für das reizvollste halte - wegen der Reinheit seiner Formen, seiner langen Geschichte, der Qualität seiner Herstellung und Gravur, der verwendeten Materialien wie Kupfer, Messing, Silber oder Gold und schließlich wegen der perfekten Darstellung dessen, was wir weiter oben gesehen haben, nämlich der Stundenkoordinaten -, wollen wir unsere Studie über die Zeitmessinstrumente in der Variante „Sonnenuhr“ abschließen.
Dieses Instrument ist der astronomische Ring, später der Äquinoktialring.
Seine Geschichte beginnt mit dem größten Astronomen der Antike, Hipparchos von Nikaia - oder Hipparchos von Rhodos -, aus dem ersten Viertel des 2. Jahrhunderts vor 127 v. Chr.
Um 150 v. Chr. erfindet er die Armillarsphäre, ein Instrument, das dem links oben abgebildeten ähnelt. Seine eigene hatte jedoch einen Durchmesser von zwei bis drei Metern. Sie bestand aus fünf Ringen - den Armillen. Die beiden ersten, Ekliptik und Meridian, der die Sonnenwenden enthält - Kolur -, schneiden sich rechtwinklig. Zwei um die senkrechte Achse durch das Zentrum der Ekliptik drehbare Kreise sind mit dem Kolur verbunden, einer außen, einer innen. Diese vier Ringe tragen die babylonische Teilung, die Hipparchos in Griechenland einführt: 360 Grad, jeder davon entsprechend dem mesopotamischen Sexagesimalsystem in 60 Teile von 60 Untereinheiten gegliedert. Ein fünfter Ring schließlich, an dessen Enden sich zwei Visierplättchen befinden - siehe die rechte Abbildung -, ist in den inneren Kreis des Kolur eingeschrieben und dreht sich in seiner eigenen Ebene. Ein Gestell trägt das Ganze und lässt es auf zwei seitlichen Zapfen ruhen, die den Kolurring an den Himmelspolen durchstoßen. Das System erlaubt es, die ekliptischen Koordinaten der Gestirne zu messen: ihre himmlängen durch das Verstellen der mit dem Kolur verbundenen Ringe und ihre Breiten durch Anpeilung mittels des Alhidadenrings. Das ist eher ein Beobachtungsinstrument als ein Zeitmessinstrument - aber der Wurm steckt bereits in der Frucht.
Dort bleibt er bis ins 15. Jahrhundert, als ein anderer Astronom - diesmal ein Deutscher -, Johannes Müller, genannt Regiomontanus (1436-1476), 1471 eine äquatoriale Armillarsphäre - den annulus sphaericus - beschreibt, die aus drei Ringen besteht. Ein weiterer Astronom, der Niederländer Gemma Frisius (1508-1555), veröffentlicht 1534 seinen Usus annuli astronomici, der die Herstellungsnormen des astronomischen Rings festlegt.
Zunächst aus drei Ringen bestehend - von außen nach innen: Meridian, Äquator und Deklinationsring -, werden die astronomischen Ringe aus Gründen der praktischen Konstruktion allmählich zu Äquinoktialringen mit zwei Ringen - Meridian und Äquator - sowie einem graduierten Lineal, das die Weltachse darstellt.
Der links oben gezeigte Ring, entworfen von Paul d’Albert de Luynes und von Jacques-Nicolas Baradelle für Seine Eminenz, Kardinal de Luynes, Erzbischof von Sens, zwischen etwa 1760 und 1774 gefertigt, ist eine kleine Meisterleistung des Genres.
Die Ähnlichkeit zwischen Foto und Zeichnung in Bezug auf die Armillen - also die Ringe - und Kreise springt sofort ins Auge.
Das Instrument rechts, ein Äquinoktialring, besitzt nur noch zwei Ringe; der Deklinationsring ist durch ein graduiertes Lineal ersetzt. Auf der Mitte des Lineals befindet sich ein verschiebbarer Schieber mit einer Öffnung in seiner Mitte, durch die das Sonnenlicht eindringt.
Die Funktionsweise dieser Ringe ist theoretisch einfach. Das Instrument wird senkrecht an einem Haken oder Ring - der Aufhängeöse - aufgehängt, nachdem die geographische Breite des Ortes eingestellt wurde, indem man den äußeren, in Grad eingeteilten Ring in der Öse verschiebt.
Der innere Ring wird parallel zum Äquator ausgerichtet - siehe die rechte Abbildung. Dieser Ring trägt die Stundenmarkierungen.
Das mittlere Lineal ist mit Graden versehen, die den Tagen der Monate entsprechen. Es muss in Nord-Süd-Richtung orientiert werden. Auf dem unteren Foto erkennt man übrigens die Buchstaben N und S.
Dann muss man das Instrument nur noch um sich selbst drehen, bis das Sonnenlicht durch die Öffnung des Schiebers tritt und auf den Äquatorring fällt, auf dem die Uhrzeit abgelesen werden kann ... außer um Mittag. Denn dann trifft das Sonnenlicht auf die Außenseite des Äquatorrings und kann nicht durch das Loch des Schiebers eindringen. Man sieht dann einfach den Schatten des Rings auf der Öffnung des Schiebers.
Da es heikel war, das Instrument in der richtigen Position zu halten, wurden Ringe auf einem Ständer konstruiert.
Ein Augenzwinkern: von China bis zum Mond
Den Gnomon findet man sowohl in China schon ab 2600 v. Chr. als auch auf dem Mond während der Mission Apollo XVII, wo er dazu diente, die Lage der Proben zu bestimmen und die Instrumente zu kalibrieren. Am linken Arm erkennt man eine photographische Farbtafel.
