Im letzten Teil geht es um die Ablesegenauigkeit. Es soll präzise bestimmt werden, wie sich Sonne, Mond, Sterne und Schatten bewegen.
Wenn Sie nach der aktuellen Uhrzeit gefragt werden, teilen Sie die Uhrzeit minutengenau mit. Es ist nicht notwendig, die Sekunden mitzuteilen, da dies unnötig kompliziert ist und die Ungenauigkeit der Uhr berücksichtigt werden muss. Außerdem kann es zu Fehlern beim Ablesen kommen, die den wahren Wert verfälschen können.
Die DIN Vorschrift 5725 behandelt die Richtigkeit und Präzision von Messverfahren und Messergebnissen sowie die Direktanzeige von Messgeräten.
Die Vorschrift ist jedoch keineswegs abschreckend. Ein bekanntes Beispiel für eine Direktanzeige ist das Tachometer im Auto, dem der Fahrer vertraut. Für die Ablesbarkeit des Zeigers zwischen zwei Strichmarken gilt eine maximale menschliche Genauigkeit von 0,2. Es wird nicht erwartet, dass jemand einen Wert von 51,7 km/h ablesen kann. Daher gibt es einen Vertrauensbereich (Richtigkeit und Präzision), in dem sich der wahre Wert befindet. Dies gilt auch für die Ablesung von Glasthermometern, runden Druckanzeigen oder einfach nur die Ablesung einer Armbanduhr. Bei Armbanduhren entspricht eine Minute exakt dem Wert zwischen zwei Marken auf dem Zifferblatt. In der Vorschrift geht es auch um die Farben von Zeigern und Zifferblättern. Es hat sich herausgestellt, dass ein Schwarz-Weiß-Kontrast am besten geeignet ist, zum Beispiel auch bei Schatten auf Kalkstein.
Es ist wichtig, so genau wie möglich zu messen, insbesondere bei Schattenwurf, wo die Ablesegenauigkeit das größte Problem darstellt. (Ich verzichte an dieser Stelle auf ein erklärendes Bild zum Schattenwurf.)
Je länger ein Schatten ist, desto unschärfer wird er. Jedoch ist der wahre Wert umso genauer, je unschärfer (länger) der Schatten ist.
Dieses Phänomen ist vielen Menschen leider unbekannt. Je höher ein Baum oder ein Bauwerk ist, desto schwächer ist die Schattenbildung. Auch der Schatten des Hahns auf der Kirchturmspitze ist schwer zu erkennen. Es wird angenommen, dass der Schatten eines Obelisken früher zur Zeitmessung verwendet wurde.
Allerdings eignet sich die Spitze eines Obelisken nur zur Peilung und Beobachtung des Himmels.Ein kurzer Schatten ist schärfer, aber auch ungenauer. (kleine Sonnenuhr)
Als Beispiel können Sie auf Ihrem Schreibtisch die Maus Ihres Computers anheben. Je höher Sie die Maus anheben, desto schwächer wird der Schatten.
Ich verzichte an dieser Stelle auf die Erklärung der Begriffe Kernschatten, Halbschatten und Schlagschatten. Das eigentliche Problem ist Ihnen nun bekannt. Bei großen Sonnenuhren oder Obelisken wurden nachträglich vergoldete Kugeln über der Spitze angebracht. Mit mäßigem Erfolg wurde versucht, eine Lösung zu finden.
Die Lösung besteht in der Kombination dieser beiden Phänomene, die bisher noch nicht entdeckt wurde. Um dies zu verdeutlichen, stellen Sie sich eine große Wand vor, die die Sonne komplett abdeckt. Wenn die Sonne gerade hinter der senkrechten Kante hervorblitzt, entsteht ein schwacher Schatten mit unscharfer Kante am Boden. Wenn Sie nun einen Gegenstand, wie zum Beispiel einen Mauerstein, ein paar Zentimeter über den Boden halten, entsteht ein schärferer Schatten am Boden (Schatten im Schatten). Für die Zeit gilt die erste Schattenerscheinung am Boden, welche durch die erste Lichterscheinung an der senkrechten Kante entsteht.
Ich habe diese Phänomene an einer Sonnenuhr (ähnlich einem Obelisken) auf dem ungefähren Längengrad von Pi (31,415 Grad) in der Türkei mehrfach ausprobiert. Bei einem Schattenwurf von über 25 m Länge konnte ich eine Ablesegenauigkeit von weit unter einem Zentimeter erreichen.
Die Ablesegenauigkeit für den Schattenlauf wurde anhand von Tabellenwerten berechnet.
Um 12:00 Uhr betrug der Sonnenhorizontalwinkel 195,43 Grad, um 13:00 Uhr 210,18 Grad. Der Schattenweg beträgt bei einem Kreis mit einem Radius von 25 m 157,08 m. Die Differenz beträgt 14,75 Grad pro Stunde. Durch die Division des Umfangs durch 360 Grad und anschließende Multiplikation mit 14,75 Grad ergibt sich ein Schattenweg von 6,44 m pro Stunde. Pro Minute ergibt sich ein Schattenweg von 10,7 cm, wenn man 6,44 m durch 60 teilt. Durch die Division von 107 mm durch 60 ergibt sich ein Schattenweg von ca. 1,8 mm pro Sekunde.
Eine sekundengenaue Ablesung ist mit optimierten Lesegeräten (z.B. Lochblenden oder Schlitzblenden) in mehrstufiger Ausführung möglich.
Die Techniken der Schattentheater aus dem islamischen Raum haben mich hierbei inspiriert.
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