Sonnenuhren: Zeit aus Schatten

Eine Sonnenuhr braucht drei Dinge: Sonne, einen Gegenstand, der Schatten wirft, und eine Fläche mit Linien, auf die der Schatten fällt. Sie zeigt die wahre Ortszeit des Ortes, an dem sie steht, und nicht die Zonenzeit, die auf dem Telefon steht. Alles Weitere ist Geometrie und Geduld.

Ein Stab, der auf den Himmelspol zeigt

Das Lexikon der Physik von Spektrum der Wissenschaft nennt zwei Schattenwerfer: den senkrecht stehenden Stab, den Gnomon, und den Polos, einen Stab, der parallel zur Erdachse ausgerichtet ist. Wir nennen ihn im Folgenden Polstab. Der Schatten fällt auf ein Zifferblatt, an dem sich die Zeit ablesen lässt.

Weil der Polstab der Erdachse folgt, hängt seine Lage vom Ort ab. Deshalb können tragbare Sonnenuhren auf eine bestimmte geographische Breite eingerichtet sein oder sich darauf einstellen lassen. Ein Beispiel liegt im History of Science Museum der Universität Oxford: Eine Elfenbeinuhr aus Nürnberg, datiert 1586, trägt die gepunzte Angabe „AD LATITVD. GRAD. 51. MI. 30.“, also 51 Grad und 30 Minuten Breite.

Wichtig ist auch die Richtung. Eine Würfelsonnenuhr aus dem Unterrichtsmaterial von Spektrum der Wissenschaft soll waagerecht stehen und genau in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet werden. Ein Kompass hilft dabei, auch wenn magnetischer und geographischer Nordpol voneinander abweichen.

Liegend, stehend, im Ring

Das Lexikon der Physik nennt Zifferblätter, die horizontal oder vertikal angebracht sind, und zeigt daneben eine Uhr mit äquatorialem Ring. Die Würfelsonnenuhr vereint zwei dieser Formen an einem Körper: eine Seite trägt eine Horizontaluhr, eine andere eine senkrechte Südwanduhr.

Die Vertikaluhr ist die Form der Hauswände und Kirchen. An einer Wand, die nicht genau nach Süden zeigt, muss man ausgleichen. Der Astronomiehistoriker Jürgen Hamel beschreibt eine Steinplatte von etwa 60 mal 60 Zentimetern in Rheinsberg, um 1800. Wegen einer Wandabweichung von 10 Grad wurde sie in eine schräg eingetiefte Nische gesetzt.

Äquatorial- oder Äquinoktialuhren ordnen die Stunden auf einem Ring oder Kreis an. In Oxford steht ein solches Instrument aus vergoldetem Messing, unsigniert, vermutlich deutsch, aus dem 17. Jahrhundert. Sein Stundenkreis ruht auf zwei Säulen und lehnt an einem Breitenquadranten mit Lot. Die Kompassdose lässt sich auf die magnetische Missweisung einstellen. Das Deutsche Uhrenmuseum Furtwangen verzeichnet eine Äquatorialsonnenuhr von 5,5 Zentimetern Durchmesser, wohl von Johann Georg Vogler, Augsburg, um 1750. Im Deutschen Bergbau-Museum Bochum liegt eine „Universal-Aequinoctialuhr mit Kompass“ von 1597, ein gravierter Metallkasten mit Monats- und Tierkreisringen und einer Scheibe für die Mondphasen.

Klappsonnenuhren aus Nürnberg

Eine Bauform passt in die Tasche. Eine Klappsonnenuhr besteht aus zwei Platten, die wie ein Buch aufgeklappt werden. Der Katalog des Museums Naturalienkabinett Waldenburg beschreibt den Mechanismus an einem süddeutschen Stück aus dem 18. Jahrhundert: Beim Öffnen spannt sich ein Faden zwischen Grundplatte und Deckel. Sein Schatten fällt auf die horizontale Skala der Grundplatte und auf die vertikale Skala im Deckel. Die Uhr zeigt die richtige Zeit, wenn sie mit dem eingelassenen Kompass nach Norden ausgerichtet ist. Der Faden übernimmt die Rolle des Polstabs. Das Wien Museum nennt ihn bei einem deutschen Stück aus der zweiten Hälfte des 15. Jahrhunderts ausdrücklich „Polfaden“; der Kompass ist dort laut Katalog „mit Missweisung“ versehen.

Mehrere Stücke in den hier gelesenen Sammlungen stammen aus Nürnberg. Das Landesmuseum Württemberg in Stuttgart bewahrt eine Klappsonnenuhr von Hans Tucher, datiert 1598, aus Bein und vergoldetem Messing, 8,1 mal 9,3 Zentimeter; ob sie von Hans Tucher II. oder III. stammt, lässt das Museum offen. Sie gehört zum Bestand der Kunstkammer der Herzöge von Württemberg; wie solche Sammlungen aufgebaut waren, beschreibt Die Wunderkammer. Die umlaufende Inschrift lautet „HIC MARINVS COMPASSVS SEMITAM TERRA MARIQVE OSTENDIT“, sinngemäß: Dieser Seekompass zeigt den Weg zu Land und zur See. Das Museum hält fest, dass Sonnenuhren bis zum Ende des 17. Jahrhunderts weit verbreitet waren.

Die Oxforder Uhr von 1586 stammt von Hans Troschel, ebenfalls Nürnberg, aus Elfenbein und Messing, 57 mal 72 Millimeter. Sie hat eine horizontale Uhr mit doppeltem Fadengnomon und die Inschrift „SIC TRANSIT GLORIA MVNDI“. Kompassnadel und Glas fehlen. Das Science Museum in London verzeichnet eine Elfenbeinuhr von Hans Ducher, Nürnberg, 1574, aus Elfenbein, Faden und Bronze; auch dort fehlen Nadel und Glas. Eine zweite Ducher-Uhr des Museums ist nur mit der Spanne 1537 bis 1632 datiert.

Aufwendiger gebaut ist eine spätere Klappuhr in Oxford, ein unsigniertes deutsches Stück aus Messing aus dem 18. Jahrhundert, 123 mal 123 Millimeter, mit Fadengnomon für eine horizontale und eine vertikale Skala. Dazu kommen ein Kompass, drei Stellschrauben als Füße, ein federnder Breitenbogen, ein klappbares Lot und eine mechanische Äquinoktialuhr im Deckel.

Wahre Ortszeit, mittlere Zeit, Zonenzeit

Eine Sonnenuhr zeigt die wahre Ortszeit, so das Lexikon der Physik. Zwölf Uhr ist nach einem Kurztext der Physikdidaktik der Universität Freiburg der Moment, in dem die Sonne im Süden am höchsten steht. Diese Zeit hängt vom Längengrad ab, jeder Ort hat seine eigene.

Hinzu kommt, dass die Sonne über das Jahr nicht gleichmäßig läuft. Die Differenz zwischen der mittleren Ortszeit, die eine gleichmäßig gehende Uhr anzeigt, und der wahren Ortszeit heißt Zeitgleichung. Der Freiburger Text nennt zwei Ursachen: die elliptische Erdbahn, auf der sich die Erde im sonnennächsten Punkt schneller bewegt, und die Neigung der Erdachse von 23,44 Grad gegen die Ekliptik. Für sich genommen verschieben beide die Tageslänge nur um Sekunden, um höchstens 7,88 und 20,27 Sekunden. Über das Jahr summieren sie sich. Die wahre Zeit kann dann von der mittleren um über eine Viertelstunde abweichen.

Die Uhr am Handgelenk folgt keiner dieser beiden Zeiten, sondern der Zonenzeit. Die Mitteleuropäische Zeit bezieht sich auf den 15. Längengrad Ost und wurde laut Freiburger Text 1893 in Deutschland gesetzlich eingeführt. Je Grad Längenunterschied rechnet man vier Minuten. Für Freiburg auf 7,85 Grad Ost sind das rund 28,6 Minuten.

Wer eine Sonnenuhr auf die Uhrzeit umrechnen will, geht nach dem Unterrichtsmaterial von Spektrum der Wissenschaft in drei Schritten vor: den Längenunterschied zum Zonenmeridian in Minuten umrechnen und für Orte westlich davon addieren, um die Zeitgleichung korrigieren, im Sommer eine Stunde dazurechnen. Das Vorzeichen der Zeitgleichung legen die Quellen unterschiedlich fest: Der Freiburger Text rechnet mittlere minus wahre Ortszeit, das Unterrichtsmaterial von Spektrum der Wissenschaft die umgekehrte Richtung. Beim Nachrechnen kommt es deshalb auf die Festlegung der jeweiligen Tabelle an. Für Heidelberg auf 8,7 Grad Ost ergibt sich am 15. Juni aus 15 Uhr wahrer Ortszeit eine Uhrzeit von 16 Uhr 25,7 Minuten Sommerzeit. Die Zeitgleichung beträgt an diesem Tag nur etwa eine halbe Minute.

Der Wechsel von der Ortszeit zur Zonenzeit hatte praktische Gründe. Ein Beitrag von Albrecht Schultz zur Astronomie im Unterricht, abgelegt bei der Physikdidaktik der Universität Siegen, beschreibt, dass im 19. Jahrhundert die Eisenbahn den Übergang erzwang. Damals dienten Mittagslinien in Form einer Acht, des sogenannten Analemmas, als Zeitnormale, nach denen Uhrwerke gestellt wurden. Eine Sonnenuhr mit solchen Linien zeigt die mittlere Ortszeit direkt.

Sonnenuhren an Kirchen

Auch Kirchenwände dienten als Zifferblatt. Hamel schreibt, die frühen Sonnenuhren an brandenburgischen Kirchen hätten keine Stunden gezeigt, sondern Gebetszeiten der Geistlichen, vom Morgengebet bei Sonnenaufgang bis zum Abendgebet bei Sonnenuntergang. Sie sind meist in Backstein oder Haustein geritzt, oft nur einzelne Linien, manchmal von einem Halb- oder Vollkreis umschlossen. Der Schattenwerfer war ein waagerecht aus der Wand ragender Metallstab. Das Loch dafür ist häufig erhalten, der Stab meist verschwunden. Hamel datiert frühe Exemplare vermutlich in das 14. und 15. Jahrhundert. Spätere Tafeln haben einen gebogenen Draht als Schattenwerfer und Stunden- oder Halbstundenlinien.

Seine Beispiele zeigen auch spätere Eingriffe. An der Nikolaikirche in Jüterbog bekam eine mittelalterliche Ritzung 2010 einen neuen Schattenwerfer. In Kampehl wurde eine mittelalterliche Uhr um 1986 mit Ziffern ergänzt und verlor damit ihre Lesbarkeit als Gebetszeituhr. In Lehnin gibt es eine Holztafel von 1697.

Die Deutsche Gesellschaft für Chronometrie hat solche Kratzsonnenuhren 2007 in ihren Mitteilungen behandelt. Reinhold R. Kriegler beschreibt dort eine Ritzung an der St.-Aegidius-Kirche in Berne in Niedersachsen. Sie sitzt an der Westwand; Kratzsonnenuhren finden sich laut Kriegler keineswegs nur an Südwänden. Kriegler vermutet, dass der Stein bei einer Erweiterung der Kirche zwischen 1234 und 1250 von der abgebrochenen Südwand umgesetzt wurde. Er nennt eine Zählung von Herbert Rau aus dem Jahr 2004 mit 334 mittelalterlichen Sonnenuhren in Deutschland. Die Verbindung zu den Gebetsstunden des klösterlichen Tages, von Prim bis Komplet, ist bei ihm Deutung, kein Dokument.

Licht als Instrument

Sonnenuhren gehören in eine Reihe mit anderen Geräten, die das Licht arbeiten lassen. Die Camera obscura macht aus einem Lichtstrahl ein Bild, die Sonnenuhr aus einem Schatten eine Zeit. Und wie der Globus setzt sie voraus, dass man die Erde als Kugel mit Achse denkt: Der Polstab ist nichts anderes als diese Achse im Kleinen, an einen bestimmten Ort versetzt.

Stand: 13. Oktober 2026. Alle Angaben beruhen auf den unten genannten Quellen, die wir an diesem Tag abgerufen haben.

Häufige Fragen

Welche Zeit zeigt eine Sonnenuhr an?

Eine Sonnenuhr zeigt die wahre Ortszeit. Zwölf Uhr ist dabei der Moment, in dem die Sonne im Süden am höchsten steht. Diese Zeit hängt vom Längengrad ab, jeder Ort hat also seine eigene.

Warum weicht eine Sonnenuhr von der Armbanduhr ab?

Die Armbanduhr folgt der Zonenzeit, in Deutschland der Mitteleuropäischen Zeit, die sich auf den 15. Längengrad Ost bezieht; je Grad Längenunterschied rechnet man vier Minuten. Dazu kommt die Zeitgleichung: Weil die Erdbahn elliptisch und die Erdachse geneigt ist, kann die wahre Zeit über das Jahr um über eine Viertelstunde von der mittleren abweichen. Im Sommer ist außerdem eine Stunde dazuzurechnen.

Was ist eine Klappsonnenuhr?

Eine Klappsonnenuhr besteht aus zwei Platten, die wie ein Buch aufgeklappt werden. Beim Öffnen spannt sich ein Faden zwischen Grundplatte und Deckel, sein Schatten fällt auf eine horizontale und eine vertikale Skala. Ein eingelassener Kompass hilft, die Uhr nach Norden auszurichten. Mehrere erhaltene Stücke in Museen in Stuttgart, Oxford und London stammen aus Nürnberg.

Was wir nicht wissen

Keine der geöffneten Quellen nennt die Extremwerte der Zeitgleichung mit Datum; wir geben deshalb nur die Größenordnung an. Für den Beginn der Gebetszeituhren an Kirchen bleibt die Datierung vorsichtig, Hamel spricht von „vermutlich“. Wie viele mittelalterliche Kirchensonnenuhren in Deutschland heute erhalten sind, wissen wir nicht; die Zählung von 2004 ist laut Kriegler nicht vor Ort überprüft. Ob die Stuttgarter Uhr von Hans Tucher II. oder III. stammt, lässt das Museum offen. Ob die Nürnberger Hersteller Hans Tucher und Hans Ducher in den Katalogen dieselbe Person bezeichnen, haben wir nicht geklärt.