Как нарисовать солнечные часы

В этой статье мы попросили мастера ответить на вопрос: «Как нарисовать солнечные часы?», а также дать полезные рекомендации для наших читателей. Что из этого получилось, читайте далее.

Где-то она уже в самом разгаре, где-то её прихода пока только ждут, через месяцок-другой, но солнце везде светит ярче и дольше. И у нас есть прекрасная возможность пустить солнечный свет в дело, смастерив солнечные часы своими руками. Разумеется, они не заменят традиционные — механические и электронные — часы, но самоделка эта — очень занимательная, а для представителей подрастающего поколения — ещё и познавательная, ведь модель солнечных часов, которую мы будем делать, — самая что ни на есть действующая, а её изготовление потребует определённых знаний в области астрономии и тригонометрии.

Существует немало разновидностей этого древнейшего прибора для измерения времени. Но среди всего многообразия солнечных часов, когда-либо использовавшихся, в качестве основных или классических выделяют следующие типы:

— экваториальные (у таких солнечных часов плоскость кадрана (циферблата) параллельна экватору, а гномон (та часть, которая отбрасывает тень), обычно представляющий собой металлический стержень, параллелен земной оси);

Экваториальные солнечные часы на берегу Темзы (Лондон, Англия)

— горизонтальные (плоскость кадрана параллельна плоскости горизонта, а гномон имеет форму треугольника, одна из сторон которого наклонена к плоскости кадрана на угол, равный географической широте места установки часов);

Горизонтальные солнечные часы (Лимассол, Кипр)

— вертикальные (как следует из названия, циферблат таких часов размещается в вертикальной плоскости, обычно на стенах зданий).

Настенные солнечные часы (Собор Или, Англия)

Мы с вами будем делать солнечные часы экваториального типа, как самые простые в изготовлении. Благодаря тому, что циферблат устанавливается параллельно экватору, а солнце движется по небесной сфере практически равномерно, тень от гномона за каждый час будет смещаться на угол, равный 15°. Поэтому часовые деления на циферблат наносятся также, как и в обычных часах, только отметок нужно не 12, а 24. Понятно, что верхняя часть циферблата вряд ли пригодится, разве только жителям заполярья, когда наступит полярный день, и солнце будет светить круглосуточно.

Чертить циферблат самостоятельно необходимости нет, можете воспользоваться готовыми шаблонами — круглым или квадратным (какой больше по душе):

Наша задача сводится к тому, чтобы правильно сориентировать в пространстве солнечные часы. Угол наклона циферблата относительно горизонтальной плоскости определяется так:

где φ — географическая широта. Узнать широту своего места жительства можно по карте или в Википедии.

А зная необходимые углы, очень просто сделать для наших солнечных часов наклонную подставку из картона или бумаги и потом наклеить на неё распечатанный на принтере циферблат либо подготовить в графическом редакторе развертку корпуса часов с нанесённым изображением циферблата.

Давайте посмотрим, как рассчитать размеры корпуса солнечных часов.

Размеры шаблона циферблата нам известны. Боковая сторона корпуса представляет собой прямоугольный треугольник. Таким образом, нам известны длина гипотенузы С и углы треугольника, а длины катетов A и B рассчитываются по тригонометрическим формулам:

Остаётся только начертить развёртку по полученным размерам, можно даже без боковых стенок.

Я сделала корпус с открывающейся задней крышкой (ниже объясню, для чего):

Что ни делай, всё равно коробочка получается

Ну вот, теперь в центре циферблата нужно установить гномон. Для этого можно использовать любой подходящий по размеру стержень (например, пластиковую трубочку от пакетика с соком). А можно также сделать его из картона или бумаги:

— вырезаем прямоугольную полоску шириной 60 мм (длину определяем эмпирически, на глаз, так, чтобы при сворачивании получилась плотная трубочка диаметром около 5-6 мм с небольшим отверстием);

— наклеиваем на 1 край двусторонний скотч и сворачиваем трубочку;

— вырезаем ещё одну прямоугольную полоску шириной 15-20 мм и также сворачиваем ее в трубочку диаметром, совпадающим с диаметром отверстия первой трубочки;

— отрезаем часть первой трубочки на расстоянии 10 мм от края (это будет что-то вроде гайки)

— закрепляем гномон на циферблате, фиксируя его с обратной стороны «гайкой» (тут-то и пригодилась открывающаяся крышка).

Солнечные часы готовы. Теперь, чтобы они работали правильно, нужно поставить их на освещённом солнцем месте (на подоконнике, на балконе и т.д.) так, чтобы гномон «смотрел» на север (направление определяем по компасу).

Конечно, ждать точного совпадения показаний таких солнечных часов с показаниями обычных часов не стоит. Во-первых, солнечные часы, показывающие истинное солнечное время, не учитывают поясное время в конкретной местности. Во вторых, не стоит забывать, что магнитный и географический полюса Земли имеют расхождение, и то, что часы мы ориентировали по магнитному полюсу, также внесёт некоторую погрешность.

И наконец, главный момент, с которым также придётся считаться, — экваториальные часы работают только в период между днями весеннего и осеннего равноденствия. Всё остальное время время верхняя поверхность кадрана будет находиться в тени. Но день весеннего равноденствия в северном полушарии уже скоро, так что ждать остаётся недолго. Времени как раз хватит, чтобы сделать солнечные часы своими руками и настроить их на работу.

Успешных вам экспериментов!

Понравилась статья? Впереди ещё много интересного — подписывайтесь на обновления и получайте анонсы прямо себе на почту!

Кстати, уже готов новый мастер-класс по изготовлению солнечных часов. На этот раз речь идёт о модели карманных часов горизонтального типа.

Каждый, кто проживает в частном доме, стремится украсить свой приусадебный участок в соответствии с дизайнерскими новинками и модными тенденциями. Нередко в основу ландшафтного дизайна положена природная конструкция – солнечные часы. Вы удивитесь, но по ним можно с точностью определить время. Сегодня мы будем мастерить солнечные часы своими руками.

Раньше о часах, которые мы привыкли считать необходимым аксессуаром, могли только мечтать. Ориентировались во времени наши предки по солнцу. Следуя за этой звездой, можно было узнать, какое сейчас время суток.

Время шло, мы научились делать наручные часы, а необходимость доверять солнышку отпала. Но сегодня солнечные часы ворвались на просторы наших приусадебных участков. Чем не дизайнерское украшение?

Мастера постоянно стараются изобрести нечто такое, чего не будет у других. Именно поэтому мы хотим поделиться информацией, как сделать солнечные часы своими руками. Если вы думаете, что соорудить такую конструкцию просто, то отчасти это так. Но вам потребуются определенные знания по географии и геометрии.

Для начала давайте выясним, какие виды солнечных часов существуют в природе. Всего их три:

Мастерить такие часы можно из любого материала, даже из картона. В общем, любой бросовый материал вам пригодится.

Обратите внимание, что конструкция солнечных часов отличается от обычного прибора замера времени. Обязательно нужно смастерить следующие элементы:

  • пластину циферблата;
  • гномон;
  • указатель;
  • центр кадраны.

Солнечные часы на даче своими руками могут быть выполнены в виде фонтана, статуэтки. В общем, вы можете смастерить что угодно. Все зависит от широты вашей фантазии и навыков.

Обязательно часы нужно располагать в солнечном месте, где нет тени. Тень будет отбрасывать гномон. На циферблате появится теневая линия, которая и будет играть роль стрелки. Конечно, в ночное время вы не сможете посмотреть, который час. А вот днем во время прогулки или прекрасного времяпрепровождения в саду вы всегда сможете контролировать бег минут и часов.

Читайте также:

Солнечные часы вертикальные своими руками – простейший способ соорудить оригинальное украшение для сада или аллеи. Размещать такие часы нужно на стене, заборе или столбе. Они могут быть выполнены из древесины, пластика, металла, картона.

Чтобы смастерить не просто элемент декора, а действительно рабочие часы, нужно знать некоторые особенности:

  • угол наклона определим по формуле: 90° — угол вашей широты;
  • гномон должен быть длинным, чтобы отбрасывать тень;
  • каждый час примерно равен 15°;
  • строительство часов лучше выполнять в самый долгий день в году;
  • украшать солнечные часы можно камнем, бусинами, плиткой, корягами, кирпичами, стеклом, коваными элементами.

Маленький совет: прежде чем смоделировать сложную конструкцию – солнечные часы, попрактикуйтесь на карманных вариантах. Для этого лучше использовать фанеру или картон. И только отточив свое мастерство, приступайте к созданию настоящего чуда природы.

Нередко именно в дошкольных учреждениях можно встретить солнечные часы. Такой элемент не только украсит территорию детского сада, но и поможет ребятишкам полноценно развиваться и расширять свой кругозор.

А если вы еще и привлечете своих отпрысков к творческому процессу, то это будет просто чудесно. Они смогут научиться делать расчеты, конечно, под вашим чутким руководством, а также проявят фантазию. Доверьте декор своим детям. Получится необычная и очень красивая конструкция.

  • щебень;
  • клей прочный;
  • песок;
  • цемент;
  • гномон;
  • плитка;
  • камни;
  • лак, краска;
  • линолеум для вырезания цифр.
  • Мы будем конструировать горизонтальные часы, поэтому никаких расчетов проводить не нужно.
  • Для начала привлечем представителей сильной половины человечества к сложной работе. Нам нужно вырыть не слишком глубокий котлован.
  • Засыплем углубление песком, стараясь максимально выровнять его поверхность.
  • Теперь возьмем рулетку и измерим диаметр нашей окружности.
  • Найдем середину и установим гномон.
  • Для такого элемента подойдет держатель лопаты, граблей или тяпки. Можно взять металлическую трубку.
  • Затем засыплем котлован щебнем. Распределим его равномерно. Можно использовать даже отсев.
  • Теперь нам нужно найти профессионального строителя, который приготовит цементный раствор и сделает стяжку.
  • До полного застывания раствора мы не сможем выполнять дальнейшие действия, поэтому у нас нарисовался незапланированный выходной.
  • Пришло время на плиточный клей посадить плитку, желательно выбирать уличный вариант.
  • Если в вашем полку есть умельцы по укладыванию плитки, то лучше сохранить форму окружности. А если нет, сойдет и квадрат.
  • Сразу давайте окрасим гномон краской яркого цвета. Нам нужно покрытие для наружных работ.
  • Чтобы все было совершенно, межплиточные швы затрем оставшимся клеем.
  • Вымеряем окружность, центр – это наш гномон.
  • По кругу выложим щебень или гальку, зафиксируем ее клеем.
  • Эти действия выполняем только после полного застывания плиточного клея.
  • А вот теперь нам придется потрудиться и поработать наблюдателем. В ясный солнечный день ежечасно будем подходить к нашим часам и наносить отметки, на которые указывает гномон.
  • Вокруг мы можем продолжить оформление часов и выложить декоративный камень.
  • Чтобы декоративный камень держался прочно и детки не смогли его растащить, давайте зафиксируем его раствором цемента.
  • Внутреннюю часть циферблата выкрасим краской золотистого цвета.
  • Наружную часть часов покрасим корабельной краской или лаком.
  • Возьмем куски линолеума и вырежем из них цифры.
  • Можно от руки нарисовать арабские или римские цифры. Чтобы получилось красиво, воспользуйтесь шаблонами.
  • Приклеим наши цифры на циферблат.
  • Вот часы и готовы. Детишки будут радоваться, глядя на такое чудо природы.

Читайте также:

Если вы будете соблюдать все правила конструирования этого дизайнерского элемента, то у вас не возникнет сложностей. Солнечные часы будут показывать точное время. Маленький нюанс: в зависимости от широты проживания, возможно, придется сместить центр часов. Но для начала можно попробовать сделать часы по приведенной выше инструкции. У вас все непременно получится. Творческих успехов!

Читайте другие интересные рубрики

Основа солнечных часов — гномон. Это палка, тень от которой и будет показывать нам время. Чем точнее мы сориентируем эту палку параллельно оси вращения Земли (как это сделать — см. пункты 1, 2, 3 ниже), тем точнее будет устройство. В качестве гномона сгодится любая ровная палка, похожая по габаритам на черенок от лопаты (можно и сам черенок, если завалялся ненужный).

Находим место, где не бегает много людей и собак, и мимо которого вы часто проходите. Главное, чтобы оно было освещено солнцем большую часть дня. Для этого найдите юг (либо сориентируйтесь по Google Earth, либо в районе 12–13 часов повернитесь лицом к солнцу) и поищите на участке место с максимально свободной (от крыш, деревьев и тому подобное) южной половиной неба.

Далее смотрите на рисунок.

Пункты 1 и 2 посвящены нахождению точного направления на Север. Да, для этого можно использовать и компас, но надо помнить, что магнитное склонение (то есть отклонение показаний компаса от реального направления на географический Север) в нашей стране может достигать 10, 20 и более градусов. Кроме того, вы можете словить локальную магнитную аномалию. Поэтому метод определения Севера по солнцу — точнее и надёжнее.

1. К моменту истинного полудня (солнечной кульминации, еще ее ошибочно называют «зенитом») готовим отвес (например подвешиваем на веревке камешек/железяку и следим, чтобы все это не болталось на ветру) и горизонтальную площадку, на которой видна тень от веревки. Методы вычисления времени истинного полудня для вашей местности я опишу ниже.

2. В момент истинного полудня (предварительно время неплохо бы синхронизировать с интернетом, например по сервису time.is, ну или по андроид–приложению ClockSync) отмечаем направление солнечной тени отвеса, например, с помощью нескольких камешков, которые выкладываем вдоль тени. Это точное направление север–юг (направление меридиана).

3. Вычисляем тангенс угла к горизонтали, под которым должен стоять гномон (то есть наша палка). Для этого выясняем широту места, вбиваем ее в калькулятор и жмем tan. Например, если широта 56 градусов, то tan(56) = 1.483.

Умножаем это число например на полметра (50 см), получаем 74 см. Втыкаем палку в землю, в направлении строго на север (мы его выяснили в прошлом пункте по отвесу) от этого места кладем камешек в 50 см от места, где воткнута палка, и наклоняем палку таким образом, чтобы она проходила над камешком на высоте 74 см. На рисунке 3 (и 3а для пущей наглядности) я показал отвес, который спускается от гномона и попадает на линию меридиана (длина этого отвеса в нашем примере = 74 см). Вместо отвеса можно «стрелять» глазом, но получится не так точно. И в таком положении начинаем вбивать палку, время от времени проверяя/корректируя, чтобы она проходила над нашим «полуметровым» камешком на заданной высоте. Как только палка будет крепко держаться, можем себя поздравить — самая ответственная часть работы сделана: мы сориентировали наш гномон параллельно земной оси. И, кстати, он заодно с хорошей точностью указывает на Полярную звезду (можете проверить ночью, «стрельнуть» глазом вдоль палки).

4 и 5. Следующие положения часовых меток, сделанные по таймеру. Надо отметить, что хоть на рисунке и отмечено 12 часов для полуденной метки, на самом деле гражданское время для неё будет иным. Чтобы об этом не думать, проще всего разметить циферблат, подходя к гномону в 13:00, 14:00 и так далее, и просто отмечать направление тени. А на следующий день с утра до полудня отметить остальные часовые метки.

Сами часовые метки могут быть какими угодно: можно вбить таблички с цифрами, можно выложить камнями.

Перечислю, какие именно вещи случаются в момент истинного полудня:
* солнце находится точно на Юге (для наших северных широт);
* горизонтальные тени от вертикальных предметов падают точно на Север;
* солнце находится в наивысшей точке своего дневного хода;
* это момент — с хорошей точностью середина между восходом и заходом солнца в этот день.

Для каждого меридиана — свой момент истинного полудня. Так, скажем, в сравнении с центром Москвы истинный полдень на востоке города случается примерно на 1 минуту раньше, а на западе — на минуту позже. Вот годовой график времени полудня для центра Москвы (для часового пояса UTC+3, в котором Москва постоянно находится с октября 2014 года):

То есть на меридиане Москвы вы просто можете использовать этот график. Точно такой же формы график получится и в вашем месте, только его нужно сместить по вертикальной оси на величину (Д–37.6)/15 часов, где Д — ваша географическая долгота. Например возьмём Пермь, её долгота составляет 56.2 градуса, подставляем в формулу: (56.2–37.6)/15 = 1.24 часа = 1 час 14.5 минут. То есть в Перми истинный полдень случается на 01ч14.5м раньше, чем в Москве, и по московскому времени от вышеприведённого графика надо отнять 01ч14.5м. Например для 22 мая мы получим 12ч26.5м минус 01ч14.5м = 11:12мск, прибавляем 2 часа (разница часовых поясов Перми и Москвы), получаем 13:12. Запомним это время, чтобы сравнить со следующим методом.

Второй метод заключается в том, чтобы найти свой населённый пункт на погодном сайте, где указано время восхода и захода солнца. Например для случая Перми открываем погодный сайт яндекса yandex.ru/pogoda/perm и видим там Восход: 04:37 Закат: 21:47, находим среднее арифметическое этих двух времён (04:37 + 21:47) / 2 = 13:12. То же самое время, что получили выше.

Третий метод — использование расчетных программ. Вы можете выбрать программу по вкусу, я пользуюсь своей Day–night (по ссылке daybit.ru/video/video-i-soft.html вы найдете и видео по ее использованию, и собственно саму программа), и она для Перми выдаёт время полудня = 13:11:45.

1. Вышеприведённый график для Москвы — это следствие так называемого Уравнения времени — разницы среднего солнечного и истинного солнечного времени. Надо отметить, что именно с такой же амплитудой, как в этом графике, будут меняться показания ваших солнечных часов. То есть до плюс–минус четверти часа в течение года. Однако если присмотреться, видно, что в наиболее интересное для нас летнее время колебания не столь велики, и укладываются в плюс–минус 5–6 минут. Иногда, когда хотят получить минутную точность, для солнечных часов специально составляют график поправок в течение года.

Из этого графика, например, видно, что если вы разметили свои солнечные часы в середине июня, то к середине сентября они будут спешить на 5 минут.

2. Почему не стоит использовать просто вертикальную палку? Зачем морочиться с ее наклоном и её параллельностью оси вращения Земли? Дело в том, что часы, сделанные с помощью вертикальной палки, рано или поздно начнут показывать заметно неверное время. Так, часы, сделанные для вертикальной палки в июне, будут в сентябре врать на 1 час по утрам и вечерам. Тут подробнее sundial-ru.livejournal.com/2337.html

3. Если хотите, можете сразу рассчитать циферблат для вашей местности с помощью, скажем, программы Shadows shadowspro.com, взять из этого расчета углы и сразу отмерить их на земле, вместо того, чтобы бегать целый день и ставить отметки по солнечной тени.

В заключение в качестве иллюстрации приведу одни из своих часов, сделанные «из топора»:

Возможно у Вас есть свои мнения на тему «Как нарисовать солнечные часы»? Напишите об этом в комментариях.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Adblock detector