Zon als tijdreferentie

De zon staat in het zuiden  om 12u

Dat klopt niet ! De zon loopt voor, de zon loopt achter. Is er iets mis met de zon?

Natuurlijk is er niets mis met de zon.

De tijd verloopt zeer regelmatig, maar de beweging van de zon minder. Daarom loopt de zon soms voor op de klok en dan weer achter.

Onze tijd is niet gebaseerd op de zon!

De tijd op onze uurwerken is gebaseerd op een denkbeeldige zon, de middelbare zon. En die middelbare zon loopt wel met een constante snelheid langs de hemel. De verplaatsing van de echte zon is een schijnbare beweging die niet alleen veroorzaakt wordt door de rotatie van de aarde maar ook door het draaien van de aarde om de zon.

Nu is de aardbaan een ellips en geen cirkel. In januari staat de aarde een paar miljoen kilometer dichter bij de zon dan gemiddeld en in juli een paar miljoen kilometer verder weg. Daardoor draait de aarde niet met een constante snelheid om de zon. Ze loopt soms wat sneller en soms wat langzamer. En dat heeft gevolgen voor de plaats van de zon aan de hemel op de middag.

Maar er is nog een factor die een rol speelt. De tijd wordt gemeten op de hemelevenaar en de zon beweegt (schijnbaar) over de ecliptica. De projectie van de beweging van de zon op de evenaar is groter bij het begin van de zomer en de winter dan in de buurt van het begin van de lente en de herfst. Het verschil tussen het tijdstip dat de ware zon in het zuiden staat en het tijdstip dat de middelbare zon in het zuiden staat heet de tijdvereffening.

Deze verschillen kunnen worden weergegeven in een tekening: een analemma. Je bekomt dit door geregeld de zon s’middags te fotograferen en de foto’s over elkaar te leggen. Dit heeft de vorm van een scheve 8-figuur. Waar de stippellijn de verticale as snijdt, loopt de middelbare zon gelijk met de echte zon. Dan staat de zon in het zuiden om 12 uur. En dat gebeurt vier keer per jaar (16 april, 15 juni, 2 september en 26 december).

Was het maar zo eenvoudig

Want België behoort strikt genomen tot de tijdzone van Greenwich. Wanneer de zon daar in het zuiden staat, dan is dit in België al gemiddeld 20 minuten voorbij. En in de winter lopen we één uur voor op de tijd van Greenwich, en in de zomer zelfs twee uur. Gevolg: op 16 april, 15 juni en 2 september staat de zon bij ons in het zuiden om 13.40 u en niet om 12 u zoals verwacht. En op 26 december gebeurt dit rond 12.40.

2. En toch is het de aarde die beweegt …

Tijdens haar jaarlijkse beweging verplaatst de zon zich in tegenwijzerzin over de ecliptica. Het is niet gemakkelijk om deze beweging waar te nemen omdat er tijdens de dag geen sterren te zien zijn.

Die sterren zijn er wel degelijk, zoals kan waargenomen worden tijdens een zonsverduistering. Gesteld dat de sterren toch zouden zichtbaar zijn op het moment dat de zon haar hoogste stand bereikt in het zuiden, dan zou de waarnemer doorheen het jaar de sterrenbeelden van de dierenriem langzaam achter de zon zien doorschuiven.

Dit is een echter een schijnbare beweging.

Want dit gebeurt er in werkelijkheid.

De aarde draait in een jaar tijd (ongeveer 365,25 dagen) in een ellipsbaan éénmaal om de zon. Het baanvlak van de aarde noemen we het eclipticavlak. De grootcirkel die de doorsnede is van het eclipticavlak met de hemelkoepel, heet de ecliptica.

De aardas staat niet loodrecht op het eclipticavlak, maar maakt met de verticaal op het eclipticavlak een hoek van ongeveer 23,5°. Door die schuine stand ontstaan de seizoenen.

Vanuit onze waarnemingspositie zien we de zon uiteraard steeds op de ecliptica. Zij lijkt in één jaar tijd op deze ecliptica een volledige omloop rondom ons te beschrijven:

De schijnbare jaarlijkse beweging van de zon.