Die aus acht Fragmenten zusammengesetzte Sonnenuhr ist aus einem Kalksteinblock gearbeitet. Sie hat die Form eines Throns mit Löwenfüßen. Die Anzeigefläche hat die Form einer angeschnittenen Halbkugel, in die sieben quer verlaufende Monatslinien graviert sind. Sie werden von elf Stundenlinien geschnitten. Die Monatslinien veranschaulichen die zunächst zunehmende, dann wieder abnehmende Länge des Schattens, den der Gnomon (Schattenzeiger) in den zwölf Monaten jeweils im Verlauf eines Tages wirft. Die beiden äußeren Linien erreicht der Schatten bei der Sommer- bzw. Wintersonnenwende, die mittlere Linie bei der Tag- und Nachtgleiche im Frühling und Herbst. Der verlorene Gnomon aus Metall war in der Mitte der Rückwand mit einer Kralle mit fünf Zähnen befestigt, deren Einlassungen sich erhalten haben. Die Spitze des horizontal angebrachten Gnomon befand sich im geometrischen Zentrum der Kugel, seine Länge entsprach somit ihrem Radius. Errechnet man anhand der eingravierten Linien die geographische Breite, für die diese Sonnenuhr geschaffen wurde, erhält man eine Position zwischen 38° 28’ und 35° 51’. Diese Werte liegen recht nah bei der Breite von 37° 10’, auf der sich Ai Khanum befindet; die Toleranz liegt bei 1°.
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