De tijd (de uurhoek) kan bepaald worden door de richting van waaruit de zon schijnt. Daarom is het belangrijkste onderdeel van de meeste zonnewijzers een schaduwwerper (gnomon).
Door de helling van de aardas en de verschillende snelheden van de beweging van de aarde rond de zon zijn er afwijkingen tot circa ±5 minuten in de zomer en tot circa ±15 minuten in het winterhalfjaar.
De zonnewijzer heeft altijd gelijk
de wielklok wordt te serieus genomen.
(De afwijkingen van maximaal ±15 minuten maakt niet uit tot het einde van de 19e eeuw.
Het hoogste punt van de zon (zenit) was 12 uur. De wielklokken werden ingesteld na de zon.)
Berekening van de maximale zonhoogte σ
De grafiek toont de stand van de zon op 20 maart 2023 en 23 september 2023 – verticaal boven de evenaar. Omdat de zon 109 keer groter is dan de aarde, vallen de zonnestralen bijna parallel op de aarde. De schets laat zien dat de elevatiehoek σ als volgt wordt berekend uit de breedtegraad φ: σ = 90º - φ
Voor Saarbrücken resulteert dit in de maximale hoogte van de zon op de equinox: σ = 90º – 49,2º = 40,8º
Als de aardas in de loop van een jaar ± 23,4º helt, is de maximale zonnestand in Saarbrücken 64,2º voor de zomerzonnewende en 17,4º voor de winterzonnewende.
Deze berekening is de ware hoogte van de zon. Door de breking van het zonlicht in de atmosfeer lijkt het hoger te zijn, d.w.z. je kunt de zon 's avonds ongeveer een kwartier langer zien, hoewel hij eigenlijk al gedeeltelijk onder de horizon staat, en ongeveer een kwartier eerder in de ochtend, hoewel hij nog onder de horizon staat. Dit is goed voor ongeveer +0,5º. Als de zon het hoogst staat, is de weg van het zonlicht door de lucht korter en is dit effect veel kleiner.
Omdat het pad van het zonlicht door de atmosfeer varieert, wordt de bolvorm van de zon vlak bij de horizon afgeplat.
Als je rekening houdt met de datum, kun je de tijd ook bepalen aan de hand van de schijnbare stand van de zon of, als je de tijd weet, de datum.
De uitvinding van de cilinderzonnewijzer wordt toegeschreven aan Hermann de Lame (1013-1054), een monnik in het klooster van Reichenau (Bodenmeer), in 1050. Het was wijdverspreid van de late middeleeuwen tot de moderne tijd. Het is gemakkelijk te gebruiken en onafhankelijk van de noord-zuidrichting, dus er is geen kompas nodig. Het cilindrische lichaam heeft een draaibare kop met een paar intrekbare schaduwuitwerpers. Rondom de cilinder zitten twee ringen met maand- en dagdata voor de eerste en tweede helft van het jaar.
Als u de zomergnomon (kort) of de wintergnomon (lang) instelt op de datum en het horloge zo richt dat de schaduw recht naar beneden wijst, kunt u de tijd op de lijnen aflezen.
De voorganger was de Chinese pelgrimsstaf (rechts op de muur).
Equatoriale zonnewijzer
De zonnewijzer is een getrouwe kopie van een instrument gebouwd door Philipp Pfeffenhauser (1654 - 1733) in Augsburg. Als de tijd moet worden afgelezen, wordt eerst de loodlijn opgericht en het instrument genivelleerd met behulp van de twee stelschroeven. Nu wordt de kwartcirkel van het breedtegraadkwadrant opgericht, het equatoriale vlak wordt eroverheen geduwd en de breedtegraad wordt ingesteld. Trouwens, de breedtegraden van enkele grote Europese steden zijn gegraveerd op de bovenkant van het instrument. De onderste regel zegt dan: Philipp Pfeffenhauser Augsburg 48. Ten slotte wordt de hoogte van de halfronde schaduwwerper ingesteld op de schuifregelaar volgens de huidige maand. Nu wordt de zonnewijzer verdraaid totdat de punt van de door de schaduwwerper geworpen schaduw op de lijn van een van de twee wijzerplaten valt. De wijzerplaten tonen de uren van de ochtend en de uren van de middag.
