Sonnenzeit - WOZ, MOZ, Zonenzeit & Co.
Basis unserer bürgerlichen Zeit ist seit je her der (scheinbare) Lauf der Sonne. Ihre tägliche Bahn beschreibt einen Bogen von Osten über Süden nach Westen. Erreicht die Sonne ihre maximale Höhe (obere Kulmination) ist es 12:00 Uhr Mittag - "high noon". Die Sonne steht genau im Süden - man sagt auch die Sonne steht im Meridian. Da sich diese Zeit am tatsächlichen Sonnenstand des Beobachtungsortes orientiert, wird sie wahre Ortszeit (WOZ) genannt. Die WOZ wird in der Regel von klassischen Sonnenuhren angezeigt. Erreicht die Sonne am darauffolgenden Tag wieder ihre obere Kulmination sind 24 Stunden, oder ein wahrer Sonnentag, vergangen.
Während die Erdrotation, und damit auch die Sternzeit, einigermaßen konstant verläuft, enthält die Bahn der Erde um die Sonne zwei "kleine Schönheitsfehler" die Auswirkungen auf die wahre Sonnenzeit haben:
Der tägliche Lauf der Sonne vollzieht sich aber auf einer Parallelen des Himmeläquators, so dass bei der Berücksichtigung der Bahnbewegung auch nur deren Projektion (P) von Bedeutung ist. Dieser Projektionsanteil verändert sich jedoch über das Jahr, und sorgt somit für einen ungleichförmigen Zeitverlauf.
Hinzu kommt, dass die Bahnbewegung auf der Ekliptik selbst schon nicht konstant ist:
Wie bereits Johannes Kepler vor rund 400 Jahren herausfand beschreibt die Erde eine leicht elliptische Bahn um die Sonne, die in einem ihrer beiden Brennpunkte steht. Da die Erde in gleichen Zeitintervallen gleiche Segmentflächen überstreicht, müssen unterschiedlich lange Wegstrecken zurückgelegt werden.
Somit ändert sich die tatsächliche Bahngeschwindigkeit in Abhängigkeit von der jeweiligen Position, und damit von der Jahreszeit. Die größte Geschwindigkeit wird in Sonnennähe (Perihel) erreicht. In Sonnenferne (Aphel) läuft die Erde am langsamsten.
Beide Effekte, Ekliptikneigung und Ellipsenbahn, überlagern sich und führen im Jahresverlauf zu Unterschieden in den Kulminationszeiten von bis zu 30 Minuten.
Da sich ein ungleichförmiger Zeitverlauf nicht wirklich zur Zeitmessung eignet, haben sich Astronomen eine fiktive mittlere Sonne ausgedacht. Sie bildet sozusagen das Jahresmittel aus den zuvor beschriebenen Abweichungen und sorgt für ein konstantes Zeitmaß. Diese "gemittelte" Sonne liefert die mittlere Ortszeit (MOZ). Sie bildet die Grundlage unseres heutigen Zeitsystems.
Würde man ein Jahr lang - beispielsweise jeweils zur Monatsmitte - um genau 12:00 Uhr MOZ die Sonne fotografieren, stellte sich der wahre Sonnenverlauf in Form einer an den Himmel projizierten Acht - auch Analemma genannt - dar. Die Abweichung gegenüber der mittleren Ortszeit (WOZ minus MOZ) wird Zeitgleichung genannt.
