Как устроены солнечные часы

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

Наконец нашел время написать статейку о создании солнечных часов своими руками. На написание данного материала меня натолкнули ценные комментарии и правки пользователя Александра. На первый взгляд, создание солнечных часов не совсем относится к теме выживания. Но поняв принцип работы солнечных часов и сконструировав несколько образцов, вы лучше поймете принципы ориентирования, определения географических координат и и.т.д. Да и в целом, создание солнечных часов своими руками — очень увлекательное занятие. Надеюсь эта тема будет интересна широкому кругу читателей нашего сайта.

Как вы знаете, солнечные часы — это один из самых древних научных инструментов, используемых нашими предками дя определения времени. Нас же, по мимо непосредственного определения времени, интересует понимание принципов работы часов, которые строятся на принципах ориентирования. Существует великое множество видов солнечных часов. Попробуем рассмотреть некоторые из них.

В простейшем виде, солнечные часы состоят из гномона, откидывающего тень от Солнца на циферблат. Тень работает по аналогии со стрелкой в обычных часах. По тому же принципу импровизированный гномон используется для определения географической широты и долготы, где требуется определение солнечного времени и местного полудня.

Солнечные часы показывают не местное среднее время, а истинное солнечное. Если же вы хотите видеть местное время, то необходимо корректировать и сдвигать значения циферблата. Поскольку истинный полдень может на час другой отличаться от местного. Залог правильного определения времени — это правильно сориентированные в пространстве часы.


Если гномон будет перпендикулярен плоскости циферблата и направлен на мировой полюс, т.е параллельно оси мира, то отбрасываемая от него тень ляжет в плоскость часового круга. Иными словами плоскость циферблата будет паралельна плоскости экватора. Полученный угол между плоскостью часового круга и меридианом и будет являться истинным солнечным временем, выраженным в градусах.

Часовые деления равномерно наносятся на циферблат через каждые 15°, исходя из того, что 1 ч в угловом измерении равен 15°. Именно такой отрезок проходит Земля за 1 ч своего вращения. В горизонтальной плоскости экваториальные часы должны устанавливаться точно на истинный Север для Северного полушария, и наоборот для Южного полушария. Причем циферблат для Южного полушария будет иметь зеркальную копию Северного. Для России все же актуальней первый вариант.

Компас для нахождения линии Север-Юг использовать не совсем правильно, поскольку компасное направление на Север отличается от истинного на величину магнитного склонения, которое может достигать 7-8°, что составит погрешность до получаса. Хотя можно по топографическим картам местности узнать магнитное склонение и ежегодное магнитное склонение и вычислить эту величину на данный момент. Необходимо определить истинный полдень местности, тогда тень от гномона и будет указывать на истинный Север.

Достоинством экваториальных часов является простота изготовления и равномерность градуировки циферблата. Главным недостатком экваториальных солнечных часов, в отличии от других типов, является ограниченность применения — они будут работать только в период между весенним и осенним равноденствием. Для Северного полушария весеннее равноденствие — в марте, осеннее — в сентябре.

Приведенный ниже макет усовершенствованных экваториальных солнечных часов позволяет использовать их практически без ограничения, благодаря циферблату на обратной стороне.


Северное полушарие — июнь 1:00 PM Северное полушарие — декабрь 11:00 AM

Макет экваториальных солнечных часов для самостоятельного изготовления можно скачать здесь

Все, что нужно, это распечатать на принтере макет в оригинальном масштабе на плотной бумаге, либо наклеить на картон, или на тонкий пластик. Проверить масштаб распечатанного макета солнечных часов можно линейкой по дюймовой шкале, приведенной на одном из листов. В архиве экваториальные часы 3 размеров для Северного и Южного полушарий. Выбирайте тот, который вам нравиться, но больший размер более нагляден и точен. Также необходимо найти стержень для изготовления гномона.

После склейки макета, часы нужно расположить по линии истинного полудня и выставить широту на задней части. И даже не надо высчитывать угол наклона циферблата по формуле 90° — φ, где φ — широта . Просто соедините обратную часть гномона со значением широты вашей местности. И можно наслаждаться древним способом измерения времени))

В отличии от экваториальных солнечных часов, у горизонтальных циферблат распологается параллельно плоскости горизонта. Поэтому циферблат проградуирован неравномерно. После полудня тень каждый следующий час поворачивается на больший угол. Как правило, у горизонтальных часов гномон выполнен в виде трегольника со стороной, направленной на полюс мира, т.е угол между ней и плоскостью циферблата будет равен географической широте.

Простого, но интересного макета горизонтальных солнечных часов я пока не нашел.


Еще один тип простых солнечных часов. Особенностью является расположение линии циферблата по направлению Запад — Восток. Все, что вам нужно, это распечатать макет, наклеить на картон, и выставить угол наклона циферблата с гномоном по широте вашей местности при помощи шкалы нанесенной на обратную сторону часов.

Схематическое изображение настройки полярных часов

Полярные часы показывают 2:00 PM в Северном полушарии

В архиве есть макеты для Северного и Южного полушария. Скачать полярные солнечные часы можно здесь

В целом, принцип работы солнечных часов очень схож, и используют одни и те же базовые принципы. В дальнейшем я выложу еще несколько интересных макетов солнечных часов для изготовления своими руками. Разных видов солнечных часов очень много.

Макеты солнечных часов использованы с сайта www.mysundial.ca. В дальнейшем, с позволения автора макетов, я постараюсь их русифицировать. А также выложу программу для расчета экваторильных, горизонтальных и вертикальных часов.

Возможно, что какие то моменты могут быть не понятны, поэтому задавайте вопросы в комментариях.

Как устроены солнечные часы?

Солнечные часы около 4000 лет назад изобрели египтяне. Эти часы вошли в широкое употребление с VIII века до нашей эры.

Проделаем небольшой опыт: воткнем в землю деревянный колышек. По мере движения Солнца (а оно движется по небу с востока на запад) тень от колышка будет равномерно перемещаться по кругу. Теперь, пользуясь обычными часами, отметим место тени для каждого часа. И уже завтра мы сможем узнавать время по нашим солнечным часам.

Равномерность перемещений светила была замечена уже в древности и подтолкнула неведомых изобретателей на создание солнечных часов, правда, не особо точных. К тому же все ограничивается только светлым временем суток и хорошей погодой. Поэтому задолго до появления механических часов люди придумали массу различных способов для измерения течения времени. Например, с помощью тающего воска свечи или капающей из сосуда в сосуд воды. Наконец, посредством песочных часов.

Первыми солнечными часами был просто столб, воткнутый в землю. Камни, размещенные вокруг столба, показывали положение тени, как она двигается в течение дня. Так человек мог измерить текущее время. Позже стали пользоваться огромными каменными колоннами. «Игла Клеопатры», находящаяся сейчас на набережной Темзы в Лондоне, является частью таких солнечных часов. Но и меньшие по размерам солнечные часы также использовались. Одни маленькие египетские часы, которым 3500 лет, имеют форму буквы L. Они плоско лежат на длинной стороне этой буквы, а отметки показывают 6 периодов времени.

Около 300 года до нашей эры древневавилонский астроном изобрел новый вид солнечных часов, имеющих форму чаши, шара. Тень, брошенная стрелкой – указателем, двигалась и отмечала за день 12 часов. Этот вид солнечных часов был очень точным, им пользовались на протяжении многих веков.

В настоящее время в садах можно увидеть солнечные часы, но они построены больше для развлечения, чем для реального использования. Тем не менее на стенах и оконных ставнях можно иногда увидеть грубые солнечные часы. Они устроены так, что костыль или край оконной обшивки бросают тень. В точных солнечных часах указатель должен быть размещен под углом, равным широте места, где часы используются. Просто вертикальная палка показывает правильное время только на определенной широте в определенное время года. Если циферблат плоский, часовые отметки должны быть расположены на нем неравномерно.

Вы уже многое сделали для того, чтобы облагородить свой загородный участок, но хочется добавить еще что-то оригинальное и вместе с тем – практичное? Форумчане предлагают украсить участок полезным сооружением из ряда малых архитектурных форм

Как хорошо в холодные зимние вечера думается о теплом солнышке и отдыхе на загородном участке. А между тем это время можно использовать для другого – сделать нужный для каждого дачника прибор, который освободит вас от необходимости искать часы, покажет точное время, а заодно станет интересным развлечением для детей.

Солнечные часы показывают местное солнечное время, которое может отличаться от среднего поясного, отображаемого на механических часах.

Конструкция

Солнечные часы состоят из двух элементов: кадрана – плоской поверхности с нанесенными на нее часовыми делениями (циферблатом) и гномона – прямого стержня, закрепленного на кадране.

Солнечные часы можно изготовить из любого материала, устойчивого к погодным факторам: цемента и камня, дерева и коряг, железа, пластмассы и гравийной отсыпки, или, как Натали 1409, – из привезенных с моря камушков и ракушек. Для циферблата лучше использовать светлый материал (камень-известняк, белый мрамор) – на нем тень от гномона будет заметнее. Для гномона подойдут вязальные спицы, металлические или пластмассовые штыри, длинные гвозди.

Длина гномона должна быть немного больше окружности кадрана.

Солнечные часы станут интересным и «живым» элементом ландшафтного дизайна, если для делений циферблата использовать растения и цветы, обладающие внутренним временем. К ним относятся: водяная лилия, бархатцы, ипомея, одуванчик, лилейник, осот огородный и другие (более 60 видов). Например, соцветия календулы раскрываются в 6-7 часов утром и закрываются примерно в четыре часа вечером даже в облачную погоду.

Солнечные часы подразделяют на три основных вида: вертикальные, наклонные (экваториальные) и горизонтальные.

Вертикальные солнечные часы обычно размещают на стенах каких-нибудь сооружений, на заборах, столбах и т. д. В таких часах кадран нужно направлять строго на юг, перпендикулярно полуденной линии или под острым углом к ней. Гномон крепят несколько выше центра циферблата. Он должен быть наклонен от вертикали на угол, равный 90 градусов минус географическая широта местности.

Экваториальные солнечные часы имеют один недостаток: они показывают точное время лишь в определенный период года. Например, для регионов, расположенных в Северном полушарии, такие часы будут работать с 22 марта по 22 сентября. Однако, учитывая, что дачный сезон длится с весны по осень, этого должно быть достаточно.

Горизонтальные часы показывают время круглый год, однако их показания поздней осенью и зимой не совсем точны. В таких часах гномон устанавливают под углом, равным географической широте местности. Горизонтальные часы обычно располагают посреди клумбы, газона, каменистых садиков или на островке посреди декоративного водоема. В качестве цифровых делений можно использовать пни или валуны.

Устройство солнечных часов начинается с выбора места. Подойдет открытая площадка в 4 кв.м. На следующем этапе прикрепляют гномон (его тень будет «часовой стрелкой»), наносят на циферблат часовые, получасовые и четвертьчасовые деления (их можно вырезать на плоскости материала, продолбить, нарисовать или пометить цветными стеклышками, нержавеющей проволокой и т.п.).

Часовые деления следует делать крупнее и заметнее остальных. Отсчет начинается от полуденной линии (север-юг), которую лучше определять не по компасу, а найдя самую короткую тень. Положите горизонтально лист фанеры, перпендикулярно ему воткните штырь острием вверх. Каждые 15 минут (в течение примерно трех часов) отмечайте положение тени, соединяя все точки линией. Самая короткая тень и будет полуденной линией.

О том, как самому сделать солнечные часы, читайте здесь.

По материалам участников форума «Дом и Дача»

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

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