Tag: Zeitmessung

Die Temporaluhr: Stunden, die sich an Sonnenauf- und -untergang anpassen

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Wenn am Wochenende oder im Urlaub zeitliche Verpflichtungen durch Arbeit und Schule wegfallen, kann man sich zeitlich freier entfalten. Der Sonnenauf- und -untergang bleibt jedoch als Determinante von Hell und Dunkel bestehen. Zur Sonnenwende ist dieser Gegensatz umso deutlicher, je weiter man vom Äquator entfernt ist. Die Zeitmessung mittels Atomuhren bedingt eine gleichbleibende Dauer von Sekunden, Minuten und Stunden. Zeit vergeht dabei vollkommen gleichförmig und ohne äußere Einflüsse – eine notwendige Voraussetzung für astronomische Zeitmessung. Für Menschen, die sich an Tages- und Nachtrhythmen orientieren, ist diese Gleichförmigkeit jedoch eine künstliche Abstraktion, die der natürlichen Wahrnehmung von Zeit widerspricht.

Noch bevor sich astronomisch genaue Uhren durchsetzten, wendeten Mönche eine an die Sonnenbewegung angepasste Zeitmessung an. Ein Tag entsprach zwar 24 Stunden, doch wurden die 12 Tagesstunden (vom Sonnenaufgang bis zum Sonnenuntergang) und die 12 Nachtstunden (vom Sonnenuntergang bis zum Sonnenaufgang) jeweils in gleich lange Abschnitte geteilt. Da die Länge von Tag und Nacht je nach Jahreszeit variiert, waren diese Stunden unterschiedlich lang – man bezeichnet sie als Temporal-Stunde.

Im Winter sind die nächtlichen Temporalstunden länger als die Temporalstunden am Tage. Im Sommer ist es umgekehrt. Nur zur Tag-Nacht-Gleiche, d.h. am 21. März und 21. September, sind die Temporalstunden tags und nachts gleich lang und entsprechen der Dauer einer astronomischen Stunde.

Temporalzeit bestimmen

Um sich eine solche Uhr besser vorstellen zu können, habe ich eine Anwendung programmiert. Für die Berechnung der Temporalzeit wird zunächst die geografische Position und in Folge die Zeiten für Sonnenauf- und Untergang bestimmt. Anschließend werden die Zeitintervalle zwischen dem Auf- und Untergang in 12 gleich große Abschnitte unterteilt. Die in Stunden und Minuten umgerechneten Intervalle werden im Dezimalformat und auf dem Ziffernblatt ausgegeben.

Die Anwendung ist als Webseite verfügbar und kann als WebApp auf dem Smartphone installiert werden: https://nise.github.io/temporal-time/

Wie lebt man nach der Temporalzeit?

Wie würde sich ein Leben nach der Temporaluhr auf unser Zeitempfinden und Wohlbefinden auswirken? Vermutlich würden typische Tagesaktivitäten subjektiv schneller vergehen. Ein achtstündiger Arbeitstag wäre im Winter tatsächlich kürzer und im Sommer länger als die mechanische Uhr anzeigt. Winterliche Tage ließen mehr Raum für Ruhe und Schlaf, während der Sommer noch ausgedehntere Tage und kürzere Nächte brächte – eine Betonung natürlicher Jahresrhythmen. Erstaunlicherweise fehlen zu dieser Frage wissenschaftliche Untersuchungen. Zwar erforscht die Chronobiologie die Auswirkungen verschiedener Schlafmuster und des durch Zeitumstellungen oder soziale Zwänge verursachten Jetlags, doch die gleichförmige Zeit als solche wurde noch nicht grundsätzlich infrage gestellt.

Tag-Nacht-Zeit: Wenn die Uhr nach der Sonne tickt

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Dieser Tage freut man sich, dass die Tage zunehmend wieder länger werden. Man erlebt kurze Tage, die nur für wenige Stunden mit Sonnenlicht erfüllt sind und gut doppelt so lange Nächte. Dabei entfernt sich die aufgrund der Beleuchtungszeit wahrgenommene natürliche Zeit von der tatsächlichen, d.h. physikalischen Zeit. Dieser Effekt ist jeweils an den Sonnenwenden am deutlichsten und zur Tag-Nacht-Gleiche nicht mehr zu spüren.

Die Idee der Tag-Nacht-Zeit (TNZ)

Würde man jedoch annehmen, dass ein Tag laut Uhrzeit genau so lange dauert wie ein Nacht, ergibt sich eine Uhr die um die Wintersonnenwende tagsüber langsamer und nachts schneller läuft. Zur Sommensonnenwende verhält sich die Uhr genau andersherum: Nachts läuft die Uhr schneller als tagsüber.

Im Winter würde sich damit die (reale, physikalische) Arbeitszeit verkürzen und im Sommer verlängern. Während man an den hellen Tagen im Sommer weniger Zeit zum Ruhen bekäme, hätte man im Winter um so mehr.  Über das Jahr hinweg wäre die Bilanz gegenüber einer konstanten physikalischen Zeitmessung ausgeglichen.

Die resultierende Varianz in der Dauer einer Sekunde ist akzeptierbar, bedenkt man die subjektive Wahrnehmung der Zeit ohne den Abgleich mit einen Zeitmesser (Uhr).

Wie berechnet man die Tag-Nacht-Zeit?

Eine Uhr dieser Art funktioniert folgender Maßen:

  1. Ermittlung der Sonnenauf- und untergangszeiten
  2. Tags multipliziert man die Sekunden seit Sonnenaufgang mit dem Verhältnis aus 12 Stunden und der tatsächlichen Dauer des Tages, und addiert es zur Sonnenaufgangszeit.
  3. Abends, d.h. nach Sonnenuntergang, multipliziert man die Sekunden seit Sonnenuntergang mit dem Verhältnis aus 12 Stunden und der tatsächuchen Dauer der Nacht (24h – Tagdauer) und addiert sie zur Sonnenuntergangszeit.
  4. Morgens, d.h. vor Sonnenaufgang, multipliziert man die Sekunden seit Mitternacht mit dem Verhältnis aus 12 Stunden und der tatsächuchen Dauer der Nacht (24h – Tagdauer).

Die obige Formel weist noch einige Ungenauigkeiten, aufgrund der konstanten Faktoren auf. Um an den Übergängen von Tag- und Nachtzeit keine Brüche oder Überschneidungen zu erhalten, kann man statt der konstanten Faktoren auf ein Polynom zurückgreifen, dessen Nullpunkte den Sonnenauf- und Untergangszeiten entsprechen.

Diskussion

Weichen die persönlichen Schlafgewohnheiten von den gesellschaftlich, z.B. durch festgelegte Arbeitszeiten, vorgegebenen Tagesrhythmus zu stark ab, kommt es zu einem sozialen Jetleg. Jemand, der von sich aus dazu neigt sehr spät ins Bett zu gehen und demzufolge morgens länger schlafen würden, fehlt es u.U. an Schlaf, wenn er sehr früh zur Arbeit gehen muss. Im Hinblick auf den individuellen Biorhythmus des Menschen und die damit zusammenhängende Gleichverteilung der Schlafmitte (Mitte zwischen der Einschlaf- und Aufwachzeit) bringt die TNZ keinen Vorteil, um den sozialen Jetleg auszugleichen. Das Problem des sozialen Jetleg kann also nicht durch eine bestimmte Zeitrechnung, sondern lediglich durch gesellschaftliche Änderung (z.B. flexible Arbeitszeiten) gelöst werden.

Der Vorteil der TNZ besteht einzig darin, dass man an langen Tag aktiver ist als an kurzen Tagen und somit seine Hauptaktivität um die Sommersonnenwende konzentriert, während man im Winter vermehrt in den Winterruhemodus findet. Im Kirchenjahr ist dies zumindest in der Adventszeit auch so vorgesehen.

In wie weit die Idee einer TNZ praktisch umsetzbar ist, bedarf eines Selbstversuchs. Eine App könnte einem Helfen die TNZ nicht aus den Augen zu verlieren. Unabhängig von einem Selbstversuch sind sind Synchronisationsprobleme mit der sozialen Umwelt vorprogrammiert. Dennoch ist die TNZ ein interessantes Gedankenexperiment für eine dynamischere, vom Licht abhängige Tagesgestaltung.