Inhoudsopgave 1



Dovnload 31.33 Kb.
Datum24.08.2016
Grootte31.33 Kb.


Zonnewijzer

Inhoudsopgave


Inhoudsopgave 1

1. Geschiedenis 3

2. Zonnewijzer 3

2.1 Hoe werkt een zonnewijzer 4

2.2 Een horizontale zonnewijzer 4

2.2.1 - De stijl moet schuin staan 5

2.2.2 - De noord-zuidlijn bepalen 6

2.3 Een verticale zonnewijzer 7

2.4 Een equatoriale  zonnewijzer 8

2.5 Een analemmatische  zonnewijzer 9

3. Een zonnewijzer richten 9

3.1 Een horizontale zonnewijzer richten 9

3.2 Een verticale zonnewijzer richten 10

4. Praktische opdracht 10

4.1 Werkblad vragen zonnewijzers 10

4.2 Werkblad zonnewijzer 10


1. Geschiedenis1


Zonnewijzers aan een kerk of raadhuis werden vroeger gebruikt om de nog onregelmatig lopende klokken op die gebouwen gelijk te kunnen zetten. De klok werd gebruikt voor de openbare tijdaanwijzing, de zonnewijzer om die aanwijzing te kunnen corrigeren.

De Zonnewijzer van vroeger wijst de plaatselijke zonnetijd aan, dat wil zeggen dat het 12 uur is als de zon op het midden van de dag in het zuiden staat. Vandaar ons woord middag.

Omdat in het oosten van ons land de zon eerder in het zuiden staat dan in het midden of het westen van het land, wijst de zonnewijzer in Enschede al 12h 08m aan als het in Amsterdam nog maar 12h 00m is. Zo had vroeger elke plaats zijn eigen tijd. In Nederland bedraagt dit tijdverschil maximaal ca 15 minuten.

In het begin van de twintigste eeuw is hier een eind aan gekomen door af te spreken dat voor de openbare tijdsaanwijzing in het hele land de middelbare zonnetijd van de Westertoren te Amsterdam zou gelden. Ten oosten van Amsterdam bleven hierdoor de klokken achter bij de plaatselijke zonnetijd.


In 1940 is bepaald dat in ons land dezelfde tijd zou gelden als in Duitsland. En dat was de middelbare zonnetijd van 15 graden oosterlengte. Nu lag in Nederland de openbare tijdaanwijzing zo n 30 tot 45 minuten voor op de plaatselijke zonnetijd. Deze tijd wordt Midden Europese Tijd ( M.E.T.) genoemd en geldt ook nu nog in de herfst en winter. Tegenwoordig tellen wij in de lente en zomer een uur op bij de M.E.T. en spreken we van Midden Europese Zomer Tijd (M.E.Z.T.). Deze tijd komt overeen met de middelbare zonnetijd van 30 graden oosterlengte. Onze klokken lopen in de zomer daarom 1h 30m tot 1h 45m voor op de plaatselijke zonnetijd. Een moderne zonnewijzer kan dus ons nog steeds aardig vertellen hoe laat het is.


Een dergelijk sieraad in uw tuin is daarom meer dan een tuinornament. Hij vertelt u ook op natuurlijke wijze hoe laat het ongeveer is.




2. Zonnewijzer2


Lang voordat eerste mechanische klok werd uitgevonden werd de tijd al gemeten aan de hand van de stand van de zon. Met een zonnewijzer was het mogelijk, door gebruik te maken van de draaiing van de aarde ten opzichte van de zon de tijd af te lezen. Erg precies is dit niet, maar de tijd is wel op een aantal minuten nauwkeurig af te lezen.

In onze huidige tijd is het echte nut van een zonnewijzer verdwenen, de moderne klokken geven de tijd tot op de seconde nauwkeurig aan. Toch spreekt de zonnewijzer nog tot de verbeelding. Zonder gebruik te maken van mechanische delen geven zonnewijzers de tijd aan, het enige noodzakelijke is de zon die schijnt.



2.1 Hoe werkt een zonnewijzer3



Een zonnewijzer 'werkt' met de schaduw van een voorwerp in het zonlicht. Die schaduw geeft het uur aan. Een zonnewijzer maakt gebruik van de baan die de zon langs de hemel maakt. De aarde draait in 24 uur volledig rond ten opzichte van de zon, in één uur is er dus een verschuiving van de zon langs de hemel van 15° (360/24 ). Een zonnewijzer heeft een staaf die ongeveer evenwijdig loopt aan de aardas, de schaduw van deze staaf valt op een ring waarop een urenschaal is aangebracht.

2.2 Een horizontale zonnewijzer


De meest eenvoudige zonnewijzer ben je zelf of een stok die je in de grond steekt.
Als de zon op gelijk welke dag op haar hoogste punt staat, staat ze in het zuiden en is het middag. Ze heeft dan (als er geen wolken zijn) sinds zonsopgang even lang geschenen als ze nog zal schijnen tot zonsondergang. De schaduw wijst dan 12 uur aan. Dat stemt niet overeen met het uur op je uurwerk.
Helaas is een zonnewijzer niet altijd even nauwkeurig. In de loop van het jaar loopt het verschil tussen de normale tijd en de tijd die de zonnewijzer aangeeft op tot ongeveer een kwartier. Hiervoor zijn twee oorzaken: ten eerste is de baan van de aarde rond de zon elliptisch. Bovendien staat de aardas schuin op het vlak van de aardbaan.

We merken dit natuurlijk zelf ook dagelijks, de zon komt ook niet elke dag op hetzelfde tijdstip op, ook de tijd van ondergaan variëert. Het verloop van het verschil tussen 'onze' tijd en de tijd die de zonnewijzer aangeeft is te zien in de tabel. De waarde die in de tabel is aangegeven geeft aan hoe ver de tijd voorloopt op de zonnewijzer. Ligt de waarde boven de as dan loopt de zonnewijzer dus achter.



De schaduw kan je markeren met een uurlijn, de uurlijn van 12 uur. Elk uur later markeer je weer de schaduw en zo heb je de uurlijnen voor 13 uur, 14 uur en zo verder tot 20 uur. Nadien is er op onze breedtegraad nooit nog zon, in het midden van de winter zelfs al na 16 uur niet meer. De uurlijnen van de voormiddag, aan de andere kant van de 12-uurlijn, vormen het spiegelbeeld van de uurlijnen van de namiddag: 11 uur, 10 uur en zo verder. Je zal merken dat de cijfers van klein naar groot in uurwijzerzin oplopen



2.2.1 - De stijl moet schuin staan


Zodoende heb je een zonnewijzer voor de dag waarop je hem gemaakt hebt. Opdat hij ook in de rest van het jaar dezelfde tijd zou aanwijzen had je de stok niet recht in de grond moeten steken maar schuin. Hoe schuin hangt af van de plaats op de wereld waar je bent. De hoek tussen de stok en de grond moet immers gelijk zijn aan de breedtegraad van de plaats. In Vlaanderen is die overal ongeveer 51 graden.

De stok – het juiste woord is de 'stijl' van de zonnewijzer – moet hier met de grond een hoek van 51 graden maken. Bovendien moet het bovenuiteinde van de stijl naar het noorden wijzen. Naar de noordpool dus, daarom heet hij 'poolstijl'. Hoe je dat noorden vindt, lees je in het zonnewijzerweetje De noord-zuidlijn bepalen.


Op die wijze is de stijl evenwijdig met de as waarrond de aarde draait. Een zonnewijzer uit Spanje kan je dus hier niet gebruiken. Een hoek van 51 graden vind je in een rechthoekige driehoek waarvan een rechthoekszijde 10 cm is en de andere 8 cm. De hoek tussen de schuine zijde en de kortste rechthoekszijde is 51 graden. Als je een dergelijke driehoek met zijn kortste zijde op de grond of op een horizontaal vlak plaatst en de stijl langs de schuine zijde plaatst, staat de stijl dus goed.



Als je weet hoe groot de hoeken moeten zijn tussen de uurlijnen kan je het uurlijnenpatroon ook tekenen met behulp van een graadboog of geodriehoek. In de figuur hier bijgevoegd zijn de waarden van de hoeken voor Vlaanderen aangegeven.
Wat is nu een poolstijl?4 Dat is een nabootsing van de aardas of hemelas. Dat is de as waaromheen de zon zijn dagelijkse rondje om ons heen maakt. Die as gaan we materialiseren door een staaf zo neer te zetten dat die staaf evenwijdig komt met de aard- of hemelas.
En die staaf heet dan poolstijl.

De poolstijl is altijd noord-zuid gericht. Op het horizontale vlak van de plaats waar we de zonnewijzer willen maken maakt de poolstijl met de grond een hoek die gelijk is aan de breedtegraad van die plaats. In Utrecht is dat dus 52°. En in Kaapstad -35°.


In de figuur hierboven is dit voor beide plaatsen getekend.
De hoek tussen de poolstijl en het zonnewijzervlak noemen we de stijlverheffing.
De lijn op het zonnewijzervlak recht daaronder noemen we de substijl

2.2.2 - De noord-zuidlijn bepalen


Plaats een lange rechte stok loodrecht (met waterpas werken!). Als de zon in het zuiden staat, met andere woorden als het 12 uur (zonnetijd) is, geeft de schaduw van de stok de noord-zuidlijn aan.

Maar op welk uur kloktijd is het op een bepaalde dag 12 uur zonnetijd? Met andere woorden hoeveel loopt de kloktijd die dag voor op de zonnetijd? De tijdzone5 van je woonplaats op het kaartje dat dan verschijnt lees je af hoeveel de kloktijd die dag voorloopt op de zonnetijd (als de zomertijd geldt 1 uur bijtellen).


Voorbeeld: voor 6 september in Hasselt staat op het kaartje 37 minuten. De zomertijd geldt. De voorlooptijd is daarom 1u. 37min. De zon staat in  Hasselt op 6 september dus  in het zuiden en het is 12 uur zonnetijd om 12 + 1u. 37min. = 13u. 37min. Met de sterrenkundige calculator6 kan je precies de tijd bepalen.




2.3 Een verticale zonnewijzer


Tot nu toe hadden we het over een horizontale zonnewijzer. Hij staat waterpas. Een verticale zonnewijzer staat op een verticaal vlak, bijvoorbeeld op een muur. De stijl priemt door het vlak in de richting van het noorden. Hij maakt met het horizontale vlak een hoek van 51 graden (in Vlaanderen althans).

De 12-uurlijn is altijd een verticale lijn en de uurcijfers van klein naar groot lopen op in tegen-uurwijzerzin.

Ook het uurlijnenpatroon voor de verticale zonnewijzer kan je tekenen als je de hoeken tussen de uurlijnen kent. Zie de tekening hier bijgevoegd.

Tot hiertoe gingen we ervan uit dat het verticale vlak pal naar het zuiden gericht is. Voor een naar het zuiden gerichte muur is het tekenen van een zonnewijzer even gemakkelijk als voor een horizontale zonnewijzer. Meestal staat de muur echter niet naar het zuiden gericht en moet je weten hoeveel hij verdraaid is om de hoeken tussen de uurlijnen te kennen. Om ze te berekenen moet je wat van driehoeksmeetkunde afweten. Het uurlijnenpatroon links en rechts van de 12-uurlijn is dan ook niet meer het spiegelbeeld van elkaar.


Is de zonnewijzer precies naar het westen of naar het oosten gericht dan is er geen 12-uurlijn en zijn de andere uurlijnen parallel aan elkaar. Ook op een noordelijk gerichte muur kan een zonnewijzer staan. Die krijgt in de zomer 's morgens vroeg en 's avonds laat zonlicht.

Een zonnewijzerdeskundige kan zonnewijzers die niet precies naar het zuiden gericht zijn voor je berekenen.

Verticale zonnewijzers die je in een tuincentrum koopt zijn alleen bruikbaar tegen een muur die precies naar het zuiden gericht is





2.4 Een equatoriale  zonnewijzer


Vaak zie je zonnewijzers waarop je het uur afleest op een ringvormige band die als een stuk hoepel rond de stijl is aangebracht. De stijl staat zoals steeds (in Vlaanderen) schuin met een helling van 51 graden t.o.v. het horizontale vlak en hij wijst naar het noorden. De stijl en het vlak waarin de hoepel ligt staan loodrecht op elkaar.

Bij dit soort zonnewijzers zijn de uurlijnen op de band evenwijdig met elkaar en ze staan op gelijke afstand van elkaar. Zoals de rand van een taart die je in 24 stukken snijdt.


Vermits de stijl evenwijdig is aan de aardas is het vlak van de hoepel evenwijdig met het vlak waarin de evenaar ligt. Een moeilijker woord voor evenaar is equator. Daarom heet deze zonnewijzer een equatoriale zonnewijzer. Nog juister, sferische equatoriale zonnewijzer, omdat er ook vlakke equatoriale zonnewijzers zijn.






2.5 Een analemmatische  zonnewijzer7


Een analemmatische zonnewijzer is meestal horizontaal uitgevoerd, vaak op de grond. Het voorwerp dat de schaduw geeft (meestal een persoon) staat loodrecht en wordt verplaatst over een datumschaal, een soort kalender. De uuraanduidingen bevinden zich op een ellips. Verdere informatie over soorten zonnewijzers is te vinden op Wikipedia8 en op zonnewijzerkring9.



Figuur: De analemmatische zonnewijzer

3. Een zonnewijzer richten


De stijl van een zonnewijzer moet naar het noorden gericht zijn. Bij een horizontale zonnewijzer betekent dat ook dat het cijfer 12 naar het noorden gericht is. De schaduw van de stijl wijst dan de juiste (zonne)tijd aan.


3.1 Een horizontale zonnewijzer richten


De eenvoudigste manier om de stijl van een horizontale of equatoriale zonnewijzer naar het noorden te richten is de zonnewijzer zo opstellen dat hij de juiste (zonne)tijd aanduidt. Met een kompas werken is niet zo nauwkeurig. Maar wat is de zonnetijd voor een bepaalde kloktijd? Met andere woorden hoeveel loopt de kloktijd op een bepaalde dag voor op de zonnetijd?



3.2 Een verticale zonnewijzer richten

Ook de stijl van een verticale zonnewijzer moet naar het noorden gericht zijn. Het cijfer 12 staat dan onderaan, de 12-uurlijn is een verticale lijn.


Als je zonnewijzer gemaakt is om met het uurlijnentafereel naar het zuiden gekeerd te zijn - links en rechts van de 12-uurlijn is hij dan symmetrisch - pas je dezelfde methode toe als bij een horizontale zonnewijzer: je draait hem tot hij de juiste (zonne)tijd aanduidt.




4. Praktische opdracht

4.1 Werkblad vragen zonnewijzers


Voor de leerlingen is er een werkblad gemaakt die bestaat uit een vragenlijst over zonnewijzers. Dit werkblad heeft als bestandsnaam: 3.Werkblad vragen zonnewijzers.doc.

4.2 Werkblad zonnewijzer


Werkblad maken van een zonnewijzer is bijgevoegd met bestandsnaam: 4.Werkblad maken van een zonnewijzer.docx.

Verder zijn er foto’s van een zonnewijzer gemaakt om de voortgang van het proces te controleren. Dit bestand is bijgevoegd met bestandsnaam: 5. Controlefoto’s zonnewijzer.doc.




1 http://www.zonnewijzer.com/01c3ca961d0778001/01c3ca961d07cb737/index.html

2 http://www.zonnewijzer.nl/

3 http://www.wijzerweb.be/wijzerweetjes.html

4 Bron: http://www.de-zonnewijzerkring.nl/ned/easy-zonw-procedure.htm


5 http://www.wijzerweb.be/kloktijdzonnetijd.html

6 Sterrenkundige calculator

7 http://www.wijzerweb.be/analemmatisch.html

8 http://nl.wikipedia.org/wiki/Zonnewijzer

9 http://www.de-zonnewijzerkring.nl/ned/easy-zonw-procedure.htm





De database wordt beschermd door het auteursrecht ©opleid.info 2017
stuur bericht

    Hoofdpagina