В этой статье мы попросили мастера ответить на вопрос: «Где находится солнечные часы в форте?», а также дать полезные рекомендации для наших читателей. Что из этого получилось, читайте далее.
Солнечные часы — древнейший механизм для определения времени. Солнечные часы — простейший прибор, но в нем заложены знания и наблюдения наших древних предков. В настоящее время солнечные часы используются как ландшафтное украшение. На примере солнечных часов родители учат своих детей строению солнечной системы, да и сама постройка солнечных часов своими руками — увлекательнейшее занятие для наших детей, например, будучи на пляже. При изготовлении солнечных часов надо знать некоторые моменты и особенности их конструкции, о которых мы и расскажем в этой статье.
Человек изобрел для измерения времени целый ряд инструментов, например, лунные, водяные, свечные часы, которые использовались вплоть до XVIII века, затем песочные часы и от XVI до XVIII века масляные часы. Однако из-за своей зависимости от внешних условий и их колебаний, равно как и из-за технического несовершенства эти средства измерения времени не нашли всеобщего применения.
По современной хронологии уже 4000 лет назад уже повсюду существовали часы различной степени сложности. Первыми попытались их сделать египтяне, которые изобрели звездные часовые карты, и можно было определить ночное время, наблюдая за подъемом звезд. Что касается дневного времени, то поздние египтяне изобрели теневые часы (солнечные часы). Тень от поперечной балки постепенно пересекала ряд меток от восхода и до заката солнца. Набор инструкций для изготовления таких часов был найден в могиле фараона
Сети I, который правил примерно в 1300 году до н.э. Такие простые теневые часы были предшественниками солнечных.
Особо благоприятные климатические условия для измерения времени с помощью солнечных часов имел Египет. Известия о самых древних из древнеегипетских солнечных часов относится к эпохе правления Тутмоса III — первой половине XV в. до н.э. Одним из видов солнечных часов были ступенчатые часы в виде обелиска с двумя наклонными поверхностями, ориентированными по оси на восток — запад и разделенными на ступени. При восходе Солнца тень падала на край верхней ступеньки одной из этих поверхностей — восточной, затем постепенно опускалась, пока к полудню полностью не исчезала. Затем, после полудня, тень снова появлялась в нижней части западной поверхности, откуда она все поднималась до тех пор, пока при заходе Солнца не касалась грани верхней ступеньки.
На описанных солнечных часах время измерялось длиной, а не направлением отбрасываемой тени. Однако египтяне имели солнечные часы и со шкалой для определения направления отбрасываемой тени. Известный римский архитектор и зодчий Маркус Витрувий, работавший во времена правлений Цезаря и Августа, описывает в своем сочинении «Архитектура» не менее 13 видов солнечных часов.
К ним относятся и не совсем обычные для северных областей Европы горизонтальные полые полусферические солнечные часы — так называемые гемисферы. Внутренняя поверхность полушария представляла небесную полусферу с линией экватора, двумя линиями солнцестояния и с двенадцатичасовой шкалой времени. Изобретение таких часов приписывают известному античному астроному Аристарху из Самеса, жившему в 320 — 250 гг. до н.э который изготовил также солнечные часы с полукруглымишкалами, разделенными на пять частей (часов) неодинаковой длины. В совершенствовании греческих солнечных часов большое участие принимал и известный математик, врач, основатель греческой астрономии Евдокс из Книдоса, живший в 408 — 356 гг. до н.э. Острый конец гномона, служивший первоначально египтянам для четкого ограничения тени на шкале, греки позднее заменили небольшим круглым отверстием, так называемым солнечным оком, бросавшим на шкалу небольшую световую точку. Кроме указанных выше горизонтальных часов, греки имели еще и более совершенные вертикальные солнечные часы, так называемые гемоциклы, которые они располагали на общественных зданиях. Все древние солнечные часы были основаны на простом принципе гномона, у которого длина и направление отбрасываемой тени зависели не только от положения Солнца в данный момент на небосводе, но и от времени года.
При римском способе деления дня и ночи на 12 часов весной и летом удлиняли дневные часы, а осенью и зимой их укорачивали. Античные солнечные часы вследствие своего несовершенства указывали такое время, главной чертой которого было то, что под влиянием изменяющегося наклона Солнца изменялась в течение года длина дневных и ночных часов. Более поздние античные и многие средневековые солнечные часы имели криволинейные шкалы, устраняющие этот недостаток. Такими часами с более сложными и более точными шкалами времени, вычисленными для квартальных или месячных интервалов, пользовались примерно до XV века. Новую эпоху в развитии солнечных часов открыло важное изобретение, датирующееся 1431 годом. Принцип его заключался в установке теневой стрелки в направлении земной оси. Этим простым нововведением было достигнуто то, что тень стрелки, называемой полуосью, после этого нововведения равномерно вращалась вокруг полуоси, поворачиваясь каждый час на 15 градусов. Это дало возможность ввести равномерное время, которым можно было пользоваться в течение всего года, причем отрезки, соответствующие часам, были одинаковой длины независимо от изменяющейся высоты Солнца. Следующим этапом в развитии солнечных часов стали солнечные часы с компасом. К первым создателем солнечных часов с корректирующим компасом относится астроном и математик
Региомонтан. Экваториальные солнечные часы с циферблатом, параллельным плоскости земного экватора, и гномоном, перпендикулярным ей, были, по существу, простейшими часами с равномерной шкалой времени. Создатели таких часов обычно исходили из того, что ими будут пользоваться в различных географических широтах. Иногда такие часы имели стрелку с зубчатой передачей и малый циферблат со стрелкой для отсчета минутных интервалов с точностью от 1 до 3 минут. Такие часы назывались гелиохронометрами.
Были и экваториальные часы, устроенные так, что их циферблат указывал непосредственно среднее солнечное время, а не местное солнечное время, как у обычных экваториальных часов. Разновидности солнечных часов были весьма многообразны. Интересны кольцевые солнечные часы — один из вариантов дорожных солнечных часов которые очень часто одновременно служили и в качестве декоративной подвески.
Главной частью таких солнечных часов было латунное кольцо диаметром несколько сантиметров с другим передвижным кольцом, снабженным отверстием для солнечного луча. На внешней поверхности главного кольца обычно гравировали начальные буквы наименований месяцев, а против них, на внутренней поверхности, находилась часовая шкала. Перед измерением надо было повернуть меньшее, обычно железное, колечко так, чтобы отверстие для луча лежало у наименования соответствующего месяца. При измерении времени держали часы в положении, позволяющим солнечному лучу проходить через отверстие в шкале. На подобном принципе строились и так называемые экваториальные кольца — аналогичные часы, на главном кольце которых имелись еще два пересекающихся друг с другом круга. Позднее возник новый вариант с поперечиной вместо третьего кольца.
На одной стороне этой поперечины были указаны месяцы, а на другой — знаки зодиака. Посередине имелась перемычка с малым отверстием для прохождения солнечного луча. Правильное положение этих часов при измерении времени было таким, когда солнечный луч, проходящий через отверстие, попадал на центральную линию экваториального круга. В заключение этого раздела хотелось бы коротко остановиться на одной из моделей дорожных солнечных часов, используемых индийскими путешественниками. Они представляли собой деревянные восьмигранные палки с металлическим острием длиной 160 см с вырезанными часовыми шкалами. В отверстие над шкалой для соответствующего месяца вдвигался стержень длиной около 15 см так, чтобы его острие при вертикальном положении палки отбрасывало тень на шкалу. На палке должно было быть 12 шкал. Поскольку для дней, удаленных от солнцестояния на одинаковое время, действовали одинаковые условия, то достаточно было иметь 8 шкал. Наименование ашадах эти часы получили по тому сезону (июнь-июль), в котором совершались путешествия. Солнечные часы никогда не утрачивали своего значения и продолжают конструироваться еще и в наши дни. Римляне усовершенствовали солнечные часы, с которыми мы знакомы в настоящее время, и даже сделали солнечные переносные часы, удобные для путешествий. Они просуществовали тысячелетия и еще долгое время оставались средством проверки и координации для очень ненадежных колесных часов, пока не были окончательно вытеснены благодаря изобретению спиральной пружины в качестве регулятора хода (1674г.), но об этом мы расскажем ниже.
Мы рассмотрели устройство и функционирование солнечных часов, которые с годами совершенствовались и изменялись. Солнечные часы с передвижным по высоте полюсом, компасом и шкалами с минутным делением были простым и надежным указателем солнечного времени, но страдали и некоторыми серьезными недостатками. Их работа была связана с солнечной погодой и с ограниченным периодом работы — между восходом и заходом Солнца. Поэтому новые приборы для измерения времени принципиально отличались от солнечных часов. В то время как единица времени по солнечным часам выводилась из вращения Земли и ее движения вокруг Солнца, надо было создать искусственный эталон единицы времени, например, в виде интервала времени, необходимого для вытекания определенного количества вещества в хронометрическом устройстве.
Это самые простые в изготовлении и установке солнечные часы. Плоскость их циферблата лежит в плоскости небесного экватора (то есть расположена под углом (90° — f), где f — географическая широта). Таким образом, для их изготовления нам понадобятся: плоская поверхность (кадран), на которой мы будем размечать циферблат, и вертикальный указатель (гномон), тень которого будет показывать время. Еще необходимо знать точную географическую широту своей местности.
В начале надо изготовить циферблат. Это может быст любой предмет с плоской поверхностью: камень, плита, доска, пластик. На нее необходимо нанести часовые деления. Размечать можно непосредственно на плоскости часов или сделать это на бумаге, а потом уже перенести на выбранную поверхность. Циферблат экваториальных солнечных часов представляет собой круг, разделенный на 24 равные сектора по 15° каждый (360° : 24 = 15°). Таким образом, каждый час
нашего циферблата содержит 15°, а каждому градусу соответствуют 4мин часового времени. Это и вся разметка. В центре устанавливаем гномон — вертикальный указатель. Он должен располагаться строго перпендикулярно поверхности часов, от этого зависит их точность.
Из чего изготовить гномон и как его прикрепить к часам — подскажет Ваша фантазия. В конце статьи дана ссылка на фотографии готовых часов, надеемся, она поможет Вам создать что-то интересное и необычное.
Итак, часы готовы, теперь самое сложное — установка. Циферблат должен располагаться наклонно в сторону севера, а полуденная линия 24 — 12 должна соответствовать направлению юг — север. Так как мы рассматриваем сейчас летний вариант часов, а у нас вводится «летнее время», то и время полдня мы сдвигаем и, соответственно, полуденная линия у нас сместится и будет летом соответствовать положению 1 — 13.
В таком виде циферблат можно устанавливать, он уже достаточно точно будет показывать время.
Но если Вы задались целью максимально точно определять время, то надо будет еще немного потрудиться над циферблатом. Сейчас он расчерчен, чтобы показывать среднее время для нашего часового пояса, а нам надо полуденную линию расположить так, чтобы она показывала истинный полдень в нашей местности. Для этого надо знать точно долготу нашего населенного пункта. Время истинного полдня можно определить по формуле:
где L — географическая долгота местности (выраженная в часах), n — номер часового пояса, 1ч — прибавляем один час летнего времени.
Например, для Харькова долгота составляет 36°13′, часовой пояс n = 2ч. Как выше указывалось, 1° соответствует 4мин в часовом измерении, поэтому, долгота 36°13′ будет соответствовать примерно 2час25мин. Подставляя эти значения в формулу, получим время истинного полдня:
T = 12ч — 2ч25м + 2ч + 1ч= 12ч35м
Таким образом, в Харькове летом истинный полдень наступает в 12ч35м, 
а значит полуденная линия (выделена красным цветом) должна быть направлена именно на 12ч35мин. Чтобы было нагляднее, можно циферблат разграфить более точно, как на рисунке, или сделать двойную шкалу.
Теперь необходимо циферблат расположить так, чтобы полуденная линия S-N располагалась точно по направления юг-север. Опять же, если особо точные настройки часов не нужны, то можем воспользоваться обычным компасом. Но стрелка даже сверхточного компаса показывает направление на магнитный полюс Земли, которое отличается от направления на север. Приведем несколько способов определения истинного направления север-юг: 
1. Направление на север можно определить ночью, наблюдая за Полярной звездой, такое определение направления на север даст ошибку не более 1-3 градусов.
2. В момент истинного полдня тень от предметов показывает на север. Мы определили время истинного полдня в нашей местности, теперь прибавив или отняв, в зависимости от знака, значение уравнения времени из таблицы, мы получим время истинного полдня для каждого дня.
3. Определить направление на север можно по тени от указателя (гномона). Установив указатель (G) отмечают утром направление тени, затем проводят окружность с центром возле указателя и радиусом равным длине тени. Вечером отмечают направление тени, которое будет равно утренней. Биссектриса угла между двумя направлениями тени покажет на север.
После того, как выбрали направление на север, устанавливаем наш циферблат так, чтобы полуденная линия S — N совпадала с направлением юг-север. Плоскость часов должна быть установлена наклонно, угол наклона должен равняться 90° минус широта вашей местности. Например, Харьков расположен
на широте ровно 50°, поэтому наклон плоскости часов к линии горизонта составит 90° — 50° = 40°.
Теперь солнечные часы установлены правильно и смогут показывать нам точное время. Вот только работать такие наклонные часы будут в период с 22 марта по 22 сентября, когда солнце находится в нашем Северном полушарии. После осеннего равноденствия циферблат окажется в постоянной тени.
Но если Вы хотите круглый год следить за солнечным временем, то Вам необходимо построить другие часы — с горизонтальным или вертикальным циферблатом. Рассчитать их, конечно, сложнее, но в наших статьях раздела «Интересно знать» мы подробно рассказываем об этом.
Этот удивительный мост сразу же после завершения строительства стал символом небольшого калифорнийского городка Реддинг. Узнаем же, откуда у него такое интересное название=)
Белая стрела моста Сандиал протянулась через реку Сакраменто. Архитектором выступил, конечно же, никто иной как Сантьяго Калатрава. Те, кто знаком с его творчеством, наверняка узнали архитектора с первой же фотографии
Почему же Солнечные Часы? Удивительно, но ответ буквально лежит на поверхности — мост на самом деле является гигантскими солнечными часами!=)
Если обычно наклонные опоры мостов Калатравы носили чисто эстетическое значение (не считая точно рассчитанной поддержки мостов), то на этот раз опора не только держит мост, но и является гигантским 66-метровым гномоном (если кто не знает, гномон – это столбик-указатель солнечных часов)!
Мост “Солнечные Часы” разработан исключительно для пешеходного и велосипедного движения в южную часть Черепашьей Бухты, где находится целый парковый комплекс с дендрариумом и садами и музеями
После окончания строительства, мост был торжественно открыт. Окончательная стоимость проекта составила $23,5 миллионов
Единственная опора моста Сандиал направлена точно на север, а сам мост признан самыми большими солнечными часами в мире (хотя солнечные часы Тайбея 101 больше — отбрасываемая гномоном калифорнийского моста на прилежащую парковую территорию тень гораздо длиннее)
Острие тени перемещается примерно на треть метра каждую минуту, так что её движение можно увидеть даже невооружённым глазом
Мост Солнечные Часы сооружён по тому же принципу, что и другие проекты Калатравы — Мост Аламильо в испанской Севилье, и Мост Женщины в Буэнос-Айресе — единственная опора моста под 42-градусным наклоном поддерживает 213-градусный мост посредством натянутых тросов
Кабеля для моста были изготовлены в Англии, а белая плитка, украшающая опору, — в Испании. Пол моста сделан из прозрачного стекла, привезённого из Квебека, которое ночью подсвечивается и принимает аквамариновый оттенок. Стальные структурные элементы были отлиты в Ванкувере
В пасмурную погоду, когда солнца нет и часы “не работают” — опора моста может даже сливаться с небом, благодаря традиционной у Калатравы белой окраске всей конструкции)
О создании пешеходного моста в Реддинге заговорили ещё в 1990 году — тогда город выделил на проект $3 миллиона. Однако после того, как Сантьяго Калатрава в 1996 году представил свой проект, смета которого превышала выделенные средства “всего-то” на $20 миллионов) В итоге долгих прений и дебатов было решено всё-таки выделить такую огромную сумму — на основании тезиса о несомненной рекреационной ценности Реддингского моста, то есть о привлечении большого количества туристов в город благодаря созданию такой необычной структурной доминанты города. Так что в 2004 году, на три года позже запланированного срока, здесь появились первые туристы, привлечённые самыми большими в мире Солнечными Часами=) За годовой период после громкого открытия моста — число посетителей Черепашьей Бухты увеличилось на 42%
Интересный факт — реддингские Солнечные Часы изображены на учебнике физики как пример сопротивления необычной конструкции моста силе ветра и гравитации
6 августа 2011 | Категории: Места, Архитектура
Возможно у Вас есть свои мнения на тему «Где находится солнечные часы в форте»? Напишите об этом в комментариях.
Загрузка...