constructie van een analemmatische zonnewijzer. fer j. de vries

procedure


Op deze pagina wordt het construeren van een analemmatische zonnewijzer beschreven.
De beschrijving beperkt zich tot de horizontale uitvoering waarvoor dit type zonnewijzer zich ook het beste leent.

De ellips

Teken een rechthoekige driehoek FMN met de hoek bij F gelijk aan de breedtegraad j. (phi)
De schuine zijde van de driehoek is dan de halve grote as a en de rechthoekszijde tegenover F is de halve korte as b.
Zet nu een assenkruis met deze waarden voor a en b uit.
Teken ook een tweede punt F op dezelfde afstand van de korte as.
Deze twee punten F zijn de brandpunten van de ellips.
In formules:

analem08.gif

analem01.gif

Het tekenen van de ellips

Breng tussen de twee brandpunten een niet rekbaar koord aan met een lengte van 2 maal de halve lange as = 2a.
Houdt dit koord strak met een poltlood en teken de ellips.

analem02.gif

De ellips die we nu uiteindelijk nodig hebben ziet er als volgt uit.

analem03.gif

De uurpunten

Het uitzetten van de uurpunten kan het eenvoudigst gebeuren door daarvoor de x,y coördinaten te berekenen.
De formules daarvoor zijn:

analem09.gif

t is hierin de uurhoek van de zon.

analem04.gif

De datumschaal

De datumschaal kan gemaakt worden voor onze gebruikelijke kalender maar ook voor de kalender volgens de dierenriem.
In dit voorbeeld is voor het laatste gekozen.
Bepaal voor elk gewenst datumpunt de zonsdeclinatie d. (delta)
Voor onze datumschaal zijn die waarden ongeveer:
-23.5, -20, -11.5, 0, 11.5, 20, 23.5 graad en deze waarden worden twee keer toegepast.
Trek voor elk datumpunt een lijn vanuit een brandpunt naar de korte as onder een hoek van de bijbehorende zonsdeclinatie d. (delta)
In formules:

analem12.gif

analem05.gif

Opkomst en ondergang van de zon

Op een analemmatische zonnewijzer is eenvoudig te bepalen hoe laat de zon op een bepaalde datum opkomt en ondergaat.
Daarvoor kunnen de zognoemde cirkels van Lambert worden aangebracht.
Trek een lijn van een brandpunt naar een datumpunt en teken de middelloodlijn.
Waar deze de korte as snijdt ligt het middelpunt van de Lambertse cirkel.
Teken nu een cirkelboog door de beide brandpunten en het datumpunt tot waar deze de ellips snijdt. Op die snijpunten lezen we de tijd van opkomst respectievelijk ondergang af.
De hier getekende boog geldt voor het wintersolstitium op het noordelijk halfrond.
In formules:

straal van de cirkel:
analem10.gif

y coördinaat van het middelpunt:
analem11.gif

analem06.gif

Het resultaat

De uiteindelijke analemmatische zonnewijzer komt er nu uit te zien als in de laatste figuur is weergegeven.
Dit voorbeeld is uitgewerkt voor een breedtegraad van 52 graden en wijst zonnetijd aan.
Voor de twee solstitia zijn de cirkels van Lambert getekend.
De middellijn kan opgevat worden als de cirkel van Lambert voor de twee equinoxen.
De straal van de cirkel wordt dan namelijk oneindig groot en de cirkel wordt een rechte lijn.

analem07.gif

December 2002