Analemma
Ein Analemma ist eine Konstruktionsvorschrift für den Bau von Sonnenuhren. Es dient dazu, Maße für die Schattenlänge an den Extrempunkten einer Uhr (Sommersonnenwende, Wintersonnenwende) und an der Tagundnachtgleiche sowie weitere Maße für den Sonnenverlauf zu bestimmen. Mit einem vollständigen Analemma können sogar Aussagen über den Jahresverlauf der Tierkreiszeichen getroffen werden. Eine vollständige antike Beschreibung eines solchen Analemmas befindet sich bei Vitruvius in seinen 10 Büchern über Archtiektur (De architectura libri decem) um neuten Buch, Kapitel 7. Die Beschreibung ist dort ausdrücklich allgemeingültig gehalten und kann auf verschiedene Sonnenuhrentypen angewandt werden.
Konstruktion eines einfachen Analemmas
konstruiert für den Breitengrad von Rom
Um ein Analemma für einen bestimmten Ort konstruieren zu können, muss dessen Breitengrad bekannt sein. Die Angabe erfolgte bei den Römern entweder bereits wie heute üblich in Grad, oder in der Angabe des Verhältnisses der Länge des Schattens zum Gnomon zur Tagundnachtgleiche. Für Rom gibt Vitruvius an, dass der Schatten 8/9 beträgt, was den tatsächlichen Breitengrad von Rom nahezu perfekt trifft.
Man beginnt die Konstruktion des Analemmas mit einer waagerechten Linie. Auf dieser bezeichnet man einen Punkt B und trägt senkrecht zur Grundlinie den Gnomon in der gewünschten Länge ein. Die Spitze des Gnomon wird mit dem Buchstaben A bezeichnet. Dann trägt man auf der Grundlinie den Punkt C ein, so dass der Abstand BC genau der zur Gnomonlänge passenden Schattenlänge zur Tagundnachtgleiche entspricht. Um A schlägt man einen Kreis mit Radius AB, der als Mittagslinie bezeichnet wird. Die Linie AC stellt den Sonnenstrahl zur Mittagsstunde der Tagundnachtgleiche dar.
Parallel zur Grundlinie zeichnet man eine Linie durch A und bezeichnet ihre Schnittpunkte mit der Mittagslinie mit E und I. Diese Linie wird als Horizont bezeichnet und ist für einige Abmessungen im vollständigen Analemma relevant. Auf der Linie AC bezeichnet man den Schnittpunkt mit der Mittagslinie mit dem Buchstaben F.
Links und rechts von F trägt man auf der Mittagslinie die Punkte G und H ein. Für den Abstand gibt Vitruvius jeweils 1/15 des Kreisumfangs an, so dass ein Winkel von 24 Grad entsteht. Tatsächlich ist dieser Wert nicht ganz korrekt, denn eigentlich müsste er der Schiefe der Erdachse entsprechen, die geringfügig kleiner ist. Danach zeichnet man Linien durch A und G sowie durch A und H ein, die die Grundlinie in den Punkten T und R schneiden und die den Sonnenstrahlen im Winter (AT) und im Sommer (AR) jeweils zur Mittagsstunde entsprechen.
Zeichnet man die Sonnenstrahlen über A hinaus nach oben weiter, ergeben sich dort weitere Schnittpunkte mit der Mittagslinie, die mit K (gegenüber G), N (gegenüber F) und L (gegenüber H) bezeichnet werden.
Diese einfache Konstruktion reicht bereits, um grundlegende Maße, nämlich die Schattenlängen, abzunehmen, jedoch noch nicht für eine vollständige Konstruktion einer Sonnenuhr.
