Waagrechte Sonnenuhren

Die ursprünglichste Form wird wohl die waagrechte Skala gewesen sein. Die Obelisken des Altertums, aber auch der Mensch selber als Zeiger der Schattenrichtung sind schon aus Urzeiten bekannt. Die waagrechte Sonnenuhr zeigt die Zeit von Sonnenauf- bis -untergang.

Senkrechte Sonnenuhren

Die senkrechte Sonnenuhr ist in unserem Kulturkreis die bei weitem häufigste Art. Die Anbringung an der Hauswand ist platzsparend, gut sichtbar und einfach zu bewerkstelligen. Die Zeitanzeige ist bei einer ebenen senkrechten Wand allerdings auf max. 12 Stunden eingeschränkt. Die Fläche kann von der Südausrichtung abweichen, damit ändert sich die Skala und die Bescheinungsdauer. Sogar auf einer nach Norden gerichteten Wand funktioniert eine Sonnenuhr, allerdings nur im Sommerhalbjahr vor 6h und nach 18h.

Äquatoriale Sonnenuhren

Äquatoriale Sonnenuhren haben ein Zifferblatt, das parallel zur Äquatorebene der Erde steht. Bei erdachsparallelem Schattenstab steht die Skalenebene dazu senkrecht. Ein äqatoriales Zifferblatt ist meist eine Scheibe mit einer Skala auf jeder Seite. Von Frühlingsbeginn bis Herbstbeginn wird die obere Seite beschienen, im Herbst und im Winter die untere Seite.

Polaruhren

Bei der Polaruhr ist die Skalenfläche parallel zum erdachsparallelen Schattenstab angeordnet. Die Fläche kann eben sein oder, wie bei der Armillasphäre als kreisförmiges Band um den Schattenstab angeordnet sein.

Kugelsonnenuhren

Bei der Kugelsonnenuhr steht ein Globus mit aufgezeichneter Landkarte genau so im Raum, wie die Erde im Weltraum. Wo auf der Kugelsonnenuhr die Sonne hinscheint, dort scheint sie auch auf der Erdkugel. Ein zur Oberfläche senkrechter Stab zeigt die gleiche Zeit wie ein Stab am jeweiligen Ort.

Analemmatische Sonnenuhren

Vor allem auf öffentlichen Plätzen sieht man manchmal eine Sonnenuhr am Boden, der offensichtlich der Zeiger fehlt. Den Zeiger bildet der Beobachter, der sich dazu auf das Datumsband in der Mitte stellen muss. Der Körperschatten zeigt zum entsprechenden Stundenpunkt. Der Zeiger muss deshalb nicht erdachsparallel sein, weil die analemmatische Sonnenuhr eine Projektion der äquatorialen Uhr auf eine horizontale Fläche darstellt. Die Schräge des Polstabes bildet sich als Datumsband auf der Horizontalen ab. Der Stundenkreis mit den Punkten wird zur Ellipse.

Wenn man auf dem entsprechenden Datumspunkt steht und über die manchmal markierten Sonnenauf- und Untergangspunkte visiert, blickt man zum Punkt am Horizont, an dem die Sonne zur Zeit auf- bzw. untergeht. Das stimmt natürlich nur bei ebenem Horizont.
Die analemmatische Sonnenuhr ist deshalb auf öffentlich zugänglichen Plätzen so beliebt, weil sie relativ vandalensicher ist. Zudem lädt sie den Betrachter zum Mitwirken ein.

Azimutale Sonnenuhren

Eine azimutale Sonnenuhr misst nur den Winkel, den die Sonne in Ost- Westrichtung zurücklegt. Der Unterschied der verschieden hohen Sonnenbahnen ist in den Monatslinien berücksichtigt. Wegen dem Aussehen nennt man sie auch „Sonnenuhr-Spinne"

Höhensonnenuhren

Eine „normale" Sonnenuhr misst die Zeit mit der Beobachtung der Bewegung der Sonne am Tagesbogen von Osten über Süden nach Westen. Wie schon ausgeführt muss sich bei dieser Uhr der Polstab genau in der Südebene befinden. Das ist insbesondere bei tragbaren Sonnenuhren ein Manko, weil dazu ein Kompass eingebaut werden muss. Ein Kompass ist aber ein zusätzliches, empfindliches Instrument, dessen Genauigkeit auch noch zu wünschen übrig lässt.
Man kann auch die Höhe der Sonne über dem Horizont während des Tages zur Messung heranziehen. Diese ist jedoch von der Jahreszeit abhängig. Daher muss man bei Höhensonnenuhren das Datum einstellen. Zusätzlich ist Vor- und Nachmittag zu berücksichtigen, da ja die Sonne 2 x am Tag die gleiche Höhe hat.

Polardiagramm

Solche Skalen benutzt man, um die Sonnenscheindauer jeden Tages genau bestimmen zu können. Dazu trägt man am Umfang die Horizonterhebung ein, man bestimmt sie entweder mit Aufnahme mit dem Theodoliten oder einfacher mit einer winkelgetreuen Fischaugenkamera mit 180° Blickwinkel. Anhand der Ergebnisse kann der Architekt den Bau genau nach der Sonnenscheindauer planen, der Solaranlagenbauer die Anlage auf größte Einstrahlung ausrichten und der Gärtner und der Förster die Bepflanzungen nach der örtlichen Sonneneinstrahlung optimieren. Als Handgerät verwendet man das gleich funktionierende Horizontoskop.