Doorlees astronomisch uurwerk

Wat is een astronomisch uurwerk?

Een astronomisch uurwerk is een klok waarop men allerlei bijzonderheden kan aflezen over de tijd en de stand van de zon, maan en dierenriem aan de hemel. Het dagelijkse gebeuren op die hemelkoepel, en dat zowel ’s nachts als overdag, wordt als het ware op de wijzerplaat van het uurwerk geprojecteerd.

 

Een vleugje voorgeschiedenis

Vitruvius, de Romeinse architect rond het begin van de jaartelling, schreef al een uitvoerig verhaal over astronomische uurwerken. In zijn uurwerk zag men de zon in één jaar de dierenriem doorlopen. Maar ook zag men hoe die zon elke dag weer opkwam en onderging, en waar dat aan de horizon geschiedde.

 

Maken we een grote sprong in de tijd dan is daar de Arabier Al Jazari die in het begin van de 13e eeuw eveneens dergelijke uurwerken bouwde. Maar hij zou geen rechtgeaarde oosterling zijn geweest, wanneer hij niet allerlei opvallende merkwaardigheden aan zijn astronomisch uurwerk had toegevoegd. Van poppen die op de volle uren musiceerden en van bronzen valken die gelijktijdig messing kogels op cimbalen lieten vallen. Van heinde en verre kwam men kijken, vanuit het verre China en vanuit het middeleeuwse Europa.

 

De monniken namen het idee over, zoals te Saint Albans in Engeland en te Cluny in Frankrijk. Kroniekschrijvers laten niet na de loftrompet over de uurwerken te steken. Andere volgden, op vele middeleeuwse kerken en stadhuizen. Er werd een traditie in gang gezet die zijn weerga niet kende, van het kleine stadje met een even zo eenvoudig astronomisch uurwerk aan de gevel van zijn stadhuis tot machtige kathedralen met uurwerken waarin al dat wonderlijks even opvallend als technisch volmaakt verenigd was.

 

Het is zinvol om in deze tijd die traditie voort te zetten, met dingen die een beetje nuttig zijn, maar vooral met dingen die aangenaam zijn, en daarom gekoesterd worden door ze te maken en door ze te gebruiken!

 

Voor geïnteresseerden is een boek over dit onderwerp verkrijgbaar van de hand van André Lehr met als titel: ”De geschiedenis van het astronomisch kunstuurwerk, zijn techniek en muziek”. Het verscheen in 1981 bij Martinus Nijhoff te ’s-Gravenhage.

 

De burgerlijke tijd

De burgerlijke tijd wordt aangegeven door middel van de wijzer waarvan het uiteinde een pijl vormt. De bijbehorende wijzerplaat geeft niet de gebruikelijke twaalf uren aan, doch vierentwintig. Zulks houdt verband met de zonnewijzer die één maal per dag een volledige omwenteling moet maken. Uiteraard kan de wijzer voor de burgerlijke tijd versteld worden naar zomertijd.

 

De zonnetijd

Zoals bekend geldt voor Nederland de Midden-Europese tijd die op 15 O.L. gefixeerd is. Tegelen ligt echter op 69’O.L. In tijd bedraagt het verschil derhalve 35 min. 24 sec. Hierbij moet overigens vastgesteld worden dat het uurwerk uitsluitend middelbare waarden aangeeft. Er is geen rekening gehouden met geringe afwijkingen, zoals die bijvoorbeeld veroorzaakt worden door het feit dat de aarde niet in een cirkel maar in een ellips om de zon loopt en dus niet steeds met constante snelheid zijn weg volgt. Dit heeft een geringe vertraging resp. versnelling van de zonnetijd tot gevolg.

 

In het uurwerk wordt de zonnewijzer gevormd door de wijzer met het traditionele handje. Wanneer de zon precies in het zuiden staat, zal deze wijzer twaalf uur aanwijzen. Staat de zon vrijwel in het westen dan is het 18 uur zonnetijd enz.

 

Op dezelfde wijzer bevindt zich ook een afbeelding van de zon. Wij komen hier later op terug.

 

Men kan gemakkelijk vaststellen dat gedurende de zomermaanden, dus in juni en juli, de zon het verste van het middelpunt in het uurwerk verwijderd is en de grootste boog over de wijzerplaat maakt. De zon blijft dan relatief lang boven de horizon, dus in het blauw van de daghemel. In de wintermaanden december en januari is dat juist omgekeerd. Dan komt de zon nog maar nauwelijks boven de horizon. Uiteraard zijn talloos andere zaken af te lezen. Men kan bijvoorbeeld vaststellen hoe laat de zon op- en ondergaat. Men kan bovendien een schatting maken in welke windstreek dit op- en ondergaan geschiedt enz.

 

De sterretijd

Het zal waarschijnlijk bekend zijn dat een zonnedag niet even lang is als een sterredag. Of anders gesteld, wanneer de zon precies in het zuiden staat heeft hij per definitief 24 uur nodig om daar weer terug te keren. Een ster daarentegen doet daar echter 23 uur 56 min. en 4 sec. over. De sterredag is dus bijna vier minuten korter dan de zonnedag. Wanneer de zon door het noordpunt gaat, dus onder de horizon, is het nul uur zonnetijd. Een soortgelijke afspraak geldt voor de sterretijd. Het is namelijk nul uur sterretijd wanneer het lentepunt door het zuiden gaat. Ook de sterretijd is afhankelijk van de geografische plaats waar men die tijd wil meten.

 

Het lentepunt is dat punt in de dierenriem is waar de zon aan het begin van de lente staat (21 maart).

 

Gezien het tijdsverschil van bijna vier minuten tussen de zonne- en sterretijd kunnen de bijbehorende wijzers elke willekeurige stand ten opzichte van elkaar aannemen. In het uurwerk wordt de sterrewijzer gevormd door de wijzer met een ster op het uiteinde. Deze is aan de excentrische ring, de dierenriem, bevestigd en wel juist in het herfstpunt, d.w.z. aan het begin van het teken weegschaal.

 

Projectie van de hemelkoepel

Voor een goed begrip van het hierna volgende dienen we even stil te staan bij het centrale deel van de wijzerplaat. In hoofdzaak kan deze omschreven worden als een stereografische projectie van de hemelkoepel. In het centrum daarvan kan men de waarnemer denken. Hij ziet derhalve de zon om zich heen draaien. Is die zon in het blauwe deel dan is het dag, is hij in het grijze deel dan is er schemering en is hij tenslotte in het zwarte deel dan is het nacht. De gebogen lijn als afscheiding tussen grijs en blauw vormt derhalve de horizon.

 

De dierenriem

Vanuit de aarde bezien loopt de zon door de ecliptica. Wordt deze lijn aan de hemel naar weerszijden wat uitgebreid dan spreekt men van dierenriem. In deze dierenriem bewegen zich bovendien de maan en de planeten. De ecliptica maakt een helling van 23,5 ten opzichte van de hemelequator. In het uurwerk zal men daarom de dierenriem excentrisch om de hemelas zien draaien. Opgemerkt zij daarbij dat de buitenkant van deze excentrisch draaiende ring de ecliptica vormt. In de ring ziet men twaalf tekens afgebeeld, beginnende met ram en naar links eindigend met vissen.

 

De zon in de dierenriem

De constructie van de zonnewijzer is zodanig uitgevoerd, dat het zonneschijfje om de buitenkant van de dierenriem, dus in de ecliptica, draait. Omdat de sterren, dus de dierenriem, ongeveer vier minuten sneller een volledige omwenteling maken dan de zon, zal de zon links om de dierenriem doorlopen. Hij doet daar precies één jaar over. In het uurwerk kan men aflezen in welk teken van de dierenriem de zon staat.

 

De maan in de dierenriem

Om constructieve redenen is het onmogelijk om niet alleen de zon, doch ook nog de maan door de ecliptica te laten lopen. Men vindt de positie van de maan in het uurwerk, en daarmee aan de hemel, door het snijpunt te zoeken tussen de maanwijzer en de buitenkant van de dierenriem. Weliswaar wordt daarmee verwaarloosd dat de maanbaan een helling van ruim 5 met de ecliptica maakt, doch anderzijds is deze helling voldoende klein om het zonder ernstige consequenties te mogen verwaarlozen. Men ziet op dezelfde wijze als bij de zon vanuit genoemd snijpunt de plaats van de maan aan de hemel waar ze opkomt en ondergaat, in welk teken van de dierenriem ze staat enz. 

 

Verder zij nog opgemerkt dat de maan de dierenriem ten opzichte van de zon in ruim 29,5 dag doorloopt. Gecombineerd met de dagelijkse beweging van de dierenriem betekent dit dat de maanwijzer één volledige omwenteling maakt in 24 uur, 50 min. 28 sec. De zonnewijzer daarentegen maakt een volledige omwenteling in 24 uur, zodat de man op de zon achterblijft en aldus geleidelijk de dierenriem ten opzichte van de zon in genoemde tijd doorloopt.

 

De schijngestalten van de maan

Hoewel men natuurlijk uit de onderlinge stand van de zonne- en maanwijzer de schijngestalte van de maan kan afleiden, is niettemin op het uiteinde van de maanwijzer een bolletje aangebracht waarin automatisch die schijngestalte zich aftekent. Bovendien kan men in het centrale deel nog eens de ouderdom van de maan in dagen aflezen.

 

Zons- en maansverduisteringen

In mythologische tijden ging men ervan uit dat tijdens een zons- of maansverduistering de zon of maan tijdelijk door een draak werd opgegeten. Vandaar ook dat de wijzer die in een astronomisch uurwerk de verduisteringen moet signaleren als een draak is uitgevoerd.

Een zons- of maansverduistering zal optreden zodra de wijzers van de zon en maan met de drakewijzer geheel of vrijwel geheel samenvallen.