Cel mai vechi mecanism de a spune timpul. Cadran solar - cel mai simplu dispozitiv, dar conține cunoștințele și observațiile strămoșilor noștri străvechi. În prezent ceas solar folosit ca decor peisagistic. De exemplu ceas solar părinții își învață copiii structura sistem solar, și clădirea în sine Cadran solar DIY- o activitate cea mai interesantă pentru copiii noștri, de exemplu, a fi pe plajă. În timpul producției ceas solar trebuie să cunoașteți câteva puncte și caracteristici ale designului lor, despre care vom vorbi în acest articol.
Din ce este făcut un cadran solar?
Cadran solar constau dintr-o mână arătător care aruncă o umbră (această mână se numește gnomon) și un cadran solar. Timp de ceas solar determinată de umbra aruncată de gnomon pe cadran. Totul este simplu, dar există câteva particularități. Fata de ceas ceas solar este împărțit în 24 de ore, mai degrabă decât 12 ore, ca în ceasurile mecanice convenționale. Cadranul sau gnomonul trebuie să fie înclinat deasupra planului. Cadran solar nu tine cont de trecerea la ora de vara. Cadrul solar funcționează numai pe vreme senină sau parțial înnorat în timpul zilei. Asta sunt toate restricțiile ceas solar.
Există mai multe tipuri ceas solar. Să ne ocupăm de ei în ordine.
O poți face chiar pe nisipul de pe plajă. Mai întâi trebuie să știm două lucruri: la ce latitudine ne aflăm și unde este nordul. Dacă a doua parte poate fi instalată prin selecție, atunci cu prima va trebui să fiți pregătit. Deci, avem o busolă și ne cunoaștem latitudinea (Sankt Petersburg - 60, Moscova - 55, Nijni Novgorod - 56, Ekaterinburg - 56, Soci - 43, Rostov-pe-Don - 47, Novosibirsk - 55, Vladivostok - 43 grade latitudine nordică). Dacă facem un cadran ceas solar pe o suprafață portabilă - desenați un cerc și împărțiți-l în 24 de părți. Dacă facem un cadran solar pe pământ, desenăm un cerc, introducem un băț (gnomon) în centrul cercului și înclinăm-l spre nord, astfel încât unghiul dintre suprafața pământului și gnomon să fie egal cu latitudinea noastră, desenați un linie de la capătul inferior al gnomonului exact la nord - va fi 12 ore din zi, ora astronomică. Desenăm liniile rămase, împărțind întregul cerc în 24 de sectoare egale. Fiecare sector ceas solar egal cu 15 grade.
O ambuscadă ne așteaptă aici. După delimitarea competentă a cadranului și înclinarea gnomonului, este afișată ora ceas solar poate diferi de ora afișată la televiziunea locală. Problema constă în ora și fusurile orare ale maternității, care au fost create artificial pentru comoditate. Un cadran portabil va rezolva cu ușurință această problemă prin simpla rotire până când ora este corectă. Cu un ceas desenat pe nisip putin mai complicat, acest punct trebuie luat in considerare atunci cand incepeti sa vopsiti cadranul. De exemplu, puteți amâna marcarea cadranului până la ora 12, când vom determina nordul fără busolă și vom desena cu precizie axa principală a cadranului cadranului nostru. Dacă nu ai timp să aștepți și creativitatea izbucnește din tine, pictează cadranul ceas solarîn versiunea nefinalizată și ajustați cadranul la eroarea pe care ați primit-o.
La latitudinile noastre ceas solar Ele lucrează în plină vară de la 8:00 la 20:00, așa că este aproape inutil să împărțiți numerele între aceste valori. Din acest motiv, baza gnomonului este adesea mutată în jos pe un cadran rotund.
Același ceas orizontal, doar gnomonul este setat clar pe verticală, iar cadranul în sine este înclinat pe suprafața pământului la unghiul de latitudine unde este instalat un astfel de ceas.
Cadran solar vertical.
Cadran solar vertical de obicei montate pe pereţii caselor. Același gnomon înclinat și cadran marcat la 15 grade.
De obicei, în orașe se fac un tip mixt ceas solar, adică Cadranul este înclinat la jumătate de unghi, iar gnomonul este înclinat la jumătate de unghi. Această construcție ceas solar arată mai impresionant, de fapt, de aceea sunt făcute.
Constructie ceas solar DIY-ul vă va captiva cu adevărat copilul și, în plus, îi va extinde orizonturile.
Istoria cadranului solar
Omul a inventat o serie de instrumente pentru măsurarea timpului, de exemplu, ceasurile lunare, cu apă, lumânări, care au fost folosite până în secolul al XVIII-lea, apoi clepsidrile și ceasurile cu ulei din secolele XVI până în secolul al XVIII-lea. Cu toate acestea, din cauza dependenței lor de condițiile externe și de fluctuațiile lor, precum și din cauza imperfecțiunilor tehnice, aceste mijloace de măsurare a timpului nu și-au găsit utilizare universală.
Conform cronologiei moderne, ceasurile de diferite grade de complexitate existau deja peste tot cu 4000 de ani în urmă. Primii care au încercat să le realizeze au fost egiptenii, care au inventat hărțile cu ceas a stelelor și a fost posibil să se determine timpul nopții observând răsărirea stelelor. În ceea ce privește ziua, egiptenii târzii au inventat ceasurile cu umbră (ceas solar). Umbra de pe fasciculul transversal a traversat treptat o serie de semne de la răsărit până la apus. Un set de instrucțiuni pentru realizarea unui astfel de ceas a fost găsit în mormântul unui faraon.
Seti I, care a domnit în jurul anului 1300 î.Hr. Astfel de ceasuri de umbră simple au fost predecesorii solar.
Condiții climatice deosebit de favorabile pentru măsurarea timpului de utilizare ceas solar avea Egiptul. Știri despre cele mai vechi dintre egiptene antice ceas solar datează din timpul domniei lui Thutmose al III-lea – prima jumătate a secolului al XV-lea. î.Hr. Un tip de cadran solar era un ceas în trepte sub forma unui obelisc cu două suprafețe înclinate orientate de-a lungul unei axe est-vest și împărțite în trepte. La răsărit, umbra a căzut pe marginea treptei superioare a uneia dintre aceste suprafețe - cea de est, apoi a scăzut treptat până a dispărut complet până la prânz. Apoi, după-amiază, umbra a apărut din nou în partea inferioară a suprafeței vestice, de unde a continuat să se ridice până când, la apus, a atins marginea treptei superioare.
Pe cel descris ceas solar timpul a fost măsurat prin lungimea, nu direcția, a umbrei aruncate. Cu toate acestea, egiptenii aveau un cadran solar cu o scară pentru a determina direcția umbrei aruncate. Celebrul arhitect și constructor roman Marcus Vitruvius, care a lucrat în timpul domniei lui Cezar și Augustus, descrie cel puțin 13 tipuri de cadrane solare în lucrarea sa „Arhitectură”.
Acestea includ, de asemenea, goluri orizontale cadran solar emisferic- așa-numitele emisfere. Suprafața interioară a emisferei reprezenta o emisferă cerească cu o linie de ecuator, două linii de solstițiu și o scară de timp de douăsprezece ore. Invenția unor astfel de ceasuri este atribuită celebrului astronom antic Aristarh din Sames, care a trăit în anii 320 - 250. BC care a facut si ceas solar cu cântare semicirculare împărțite în cinci părți (ore) de lungime inegală. In perfectionarea greaca ceas solar Renumitul matematician, doctor, fondatorul astronomiei grecești Eudoxus din Knidos, care a trăit în 408 - 356, a avut și el un rol important. î.Hr. Capătul ascuțit al gnomonului, care a servit inițial egiptenilor pentru a limita clar umbra pe scară, a fost ulterior înlocuit de greci cu unul mic. gaura rotunda, așa-numitul ochi solar, care a aruncat un mic punct de lumină pe scară. Pe lângă ceasurile orizontale de mai sus, grecii aveau și mai avansate cadran solar vertical, așa-numitele hemocicluri, pe care le-au pus clădiri publice. Toate cadranele solare antice se bazau pe principiu simplu un gnomon, în care lungimea și direcția umbrei aruncate depindeau nu numai de poziția Soarelui la un moment dat pe cer, ci și de perioada anului.
Cu metoda romană de a împărți ziua și noaptea în 12 ore, orele de zi au fost prelungite primăvara și vara și scurtate toamna și iarna. Cadranul solar antic, datorită imperfecțiunii sale, indica ora, a cărei caracteristică principală era că, sub influența înclinării schimbătoare a Soarelui, lungimea orelor de zi și de noapte se schimba pe parcursul anului. Mai târziu antic și multe cadran solar medieval avea solzi curbilinii care au eliminat acest dezavantaj. Astfel de ceasuri, cu scale de timp mai complexe și mai precise calculate pentru intervale trimestriale sau lunare, au fost folosite până în jurul secolului al XV-lea. O nouă eră în dezvoltarea cadranelor solare a fost deschisă printr-o invenție importantă care datează din 1431. Principiul său a fost să instaleze o săgeată umbră în direcția axei pământului. Această inovație simplă a realizat ca umbra mâinii, numită semiaxă, după această inovație să se rotească uniform în jurul semiaxei, rotindu-se cu 15 grade în fiecare oră. Acest lucru a făcut posibilă introducerea orei uniforme, care putea fi folosită pe tot parcursul anului, iar segmentele corespunzătoare orelor aveau aceeași lungime, indiferent de altitudinea în schimbare a Soarelui. Următoarea etapă de dezvoltare ceas solar a devenit un cadran solar cu busolă. Primului creator ceas solar un astronom și un matematician cu busolă corectivă
Regiomontan. cu un cadran paralel cu planul ecuatorului Pământului și un gnomon perpendicular pe acesta, erau, în esență, cele mai simple ceasuri cu o scară de timp uniformă. Creatorii unor astfel de ceasuri au presupus de obicei că vor fi folosite în diferite latitudini geografice. Uneori, astfel de ceasuri aveau o mână cu viteză și un cadran mic cu o săgeată pentru numărarea intervalelor de minute cu o precizie de 1 până la 3 minute. Astfel de ceasuri au fost numite heliocronometri.
Au existat și ceasuri ecuatoriale, concepute astfel încât cadranul lor să indice direct media timpul solar , nu local timpul solar, ca un ceas ecuatorial obișnuit. Soiuri ceas solar au fost foarte diverse. Sensuri giratorii interesante ceas solar- una dintre opțiunile pentru ceasurile solare de călătorie, care de foarte multe ori a servit și ca pandantiv decorativ.
Partea principală a unui astfel de ceas solar era un inel de alamă cu diametrul de câțiva centimetri cu un alt inel mobil prevăzut cu o gaură pentru o rază de soare. Pe suprafața exterioară a inelului principal, literele inițiale ale numelor lunilor erau de obicei gravate, iar lângă ele, pe suprafata interioara, era o scară de oră. Înainte de măsurare, a fost necesar să rotiți inelul mai mic, de obicei fier, astfel încât orificiul pentru grinda să se afle la numele lunii corespunzătoare. La măsurarea timpului, ceasul era ținut într-o poziție care permitea razei soarelui să treacă prin orificiul cântarului. Așa-numitele inele ecuatoriale au fost construite pe un principiu similar - ceasuri similare, pe inelul principal al cărora mai erau două cercuri care se intersectau unul cu celălalt. Mai târziu a apărut noua optiune cu o bară transversală în loc de al treilea inel.
Pe o parte a acestei bare transversale erau indicate lunile, iar pe cealaltă - semnele zodiacului. În mijloc era un jumper cu o mică gaură pentru trecerea razei soarelui. Poziția corectă dintre aceste ceasuri când măsurarea timpului era astfel când Rază de soare, trecând prin gaură, a căzut pe linia centrală a cercului ecuatorial. Pentru a încheia această secțiune, aș dori să mă opresc pe scurt asupra unuia dintre modelele de drum ceas solar, folosit de călători indieni. Erau bețișoare octogonale din lemn, cu un vârf de metal lung de 160 cm, cu cântare orelor sculptate. O tijă de aproximativ 15 cm lungime a fost introdusă în orificiul de deasupra cântarului pentru luna corespunzătoare, astfel încât vârful ei să arunce o umbră pe cântar atunci când bastonul era în poziție verticală. Ar fi trebuit să fie 12 solzi pe băț. Deoarece aceleași condiții erau în vigoare pentru zilele îndepărtate de la solstițiu în același timp, era suficient să existe 8 solzi. Aceste ceasuri au primit denumirea de ashadah în funcție de sezonul (iunie-iulie) în care s-a făcut călătoria. Cadran solar nu și-au pierdut niciodată sensul și continuă să fie construite și astăzi. Romanii au perfecționat cadranul solar cu care suntem familiarizați astăzi și chiar au făcut ceas portabil solar, convenabil pentru călătorii. Au durat mii de ani și mai mult pentru o lungă perioadă de timp a rămas un mijloc de verificare și coordonare pentru ceasurile cu roți foarte nesigure până când acestea au fost în cele din urmă înlocuite de inventarea arcului spiral ca regulator (1674), dar despre asta vom vorbi mai jos.
Ne-am uitat la designul și funcționarea cadranelor solare, care au fost îmbunătățite și schimbate de-a lungul anilor. Cadran solar cu un stâlp mobil pe înălțime, o busolă și cântare cu diviziuni minute, erau un indicator de timp solar simplu și fiabil, dar sufereau și de unele neajunsuri serioase. Munca lor a fost asociată cu vremea însorită și cu o perioadă limitată de muncă - între răsărit și apus. Prin urmare, noile instrumente pentru măsurarea timpului erau fundamental diferite de ceasurile solare. În timp ce unitatea de timp conform cadranului solar a fost derivată din rotația Pământului și mișcarea acestuia în jurul Soarelui, a fost necesar să se creeze un standard artificial pentru unitatea de timp, de exemplu, sub forma intervalului de timp necesar pentru curgerea unei anumite cantităţi de materie într-un dispozitiv cronometric.
Când călătoriți, uneori este necesar să navigați la soare, pentru care trebuie să cunoașteți timpul aproximativ. Dacă nu ai un ceas cu cadran, poți să-ți faci singur cadranul solar. in afara de asta semnificație practică, acest design va fi un decor excelent teren de grădină. În plus, realizarea unui numărător de timp solar va fi o activitate distractivă pentru copii pentru a urmări mișcarea soarelui și a cunoaște ora din zi. Cum să faci un cadran solar? Puteți afla mai multe despre asta mai jos.
Cadran solar
Indicatoarele de timp solar sunt împărțite în trei tipuri: verticale, orizontale, ecuatoriale. Primul tip este montat pe pereții clădirilor; în consecință, are un cadran vertical îndreptat strict spre sud. Tija pentru indicarea orei este situată deasupra centrului cadranului cu o abatere de 90 de grade minus latitudinea unei anumite zone.
Al doilea tip este situat pe sol într-o poziție orizontală. Tija ceasului are forma unui triunghi cu un unghi egal cu latitudinea zonei, numit gnomon. Se îndreaptă spre nord. Acest ceas arată timpul exact pe tot parcursul anului, cu excepția iernii și toamnei târzii. Suprafața ceasului ecuatorial este înclinată față de nivelul solului și întoarsă spre nord. Gnomonul este o tijă perpendiculară pe cadran, situată paralel cu axa pământului. Cadranul este marcat cu diviziuni similare unui ceas convențional, la fiecare 15 grade. Dezavantajul ceasurilor ecuatoriale este că vor afișa informații doar în perioada dintre echinocțiul de primăvară și toamnă în emisfera nordică și invers în emisfera sudică. Avantajul acestui tip de ceas este mobilitatea sa. Puteți face o structură mică care poate fi mutată în locația dorită.
Cum să faci un cadran solar cu propriile mâini: video
Cele mai comune sunt ceasurile solare orizontale și ecuatoriale, dar, în ciuda acestui fapt, merită descris fabricarea fiecăruia dintre cele trei tipuri. Înainte de fabricarea structurii, este necesar să se determine locația pentru amplasarea acesteia. Aceasta ar trebui să fie o zonă care nu este blocată de clădiri, copaci sau alte obiecte. Este mai bine să observați mai întâi locația viitorului ceas pe tot parcursul anului, astfel încât să fie constant însorit. În funcție de locație, va depinde de ce tip de ceas să faci - vertical, orizontal sau ecuatorial. Dacă pe șantier cad o mulțime de umbre de la stâlpi și garduri, cea mai bună opțiune ar fi realizarea unui cadran solar vertical care poate fi atașat de peretele casei sau pe un stâlp decorativ.
Cadran solar ecuatorial: fabricație
Ca bază, trebuie să luați placaj sau o bucată de plastic, pe care se aplică diviziuni la fiecare 15 grade. În centrul bazei se fixează o tijă sau un știft de metal din orice alt material puternic. Lungimea acestuia variază în funcție de mărimea ceasului.
Pentru a oferi cadranului înclinarea corectă, acesta este așezat pe un suport special. Pentru a calcula corect unghiul de înclinare, trebuie să scădeți gradul de latitudine al zonei în care este instalat cadranul solar de la 90 de grade.
Odată ce cadranul este instalat, acestea trebuie să fie orientate astfel încât gnomonul să fie orientat spre nord. Acest lucru trebuie făcut astfel: cu ceva timp înainte de prânz, tija (gnomonul) este fixată pe un plan orizontal. Locul în care va cădea umbra de la tijă trebuie marcat cu un punct, apoi desenați un cerc folosind o busolă. Centrul acestui cerc va fi acolo unde este fixat gnomonul. Lungimea umbrei în momentul observării va indica raza cercului. În continuare, trebuie să observați mișcarea umbrei. Îndepărtându-se de cercul desenat, acesta va scădea treptat, apoi va crește din nou, traversând din nou cercul. În locul în care îl traversează pentru a doua oară, trebuie să puneți un semn și să îl conectați cu primul semn. Segmentul rezultat trebuie împărțit în jumătate. Linia dreaptă care trece prin mijlocul segmentului rezultat și centrul cercului va indica direcția nord-sud. Apoi, trebuie să marcați cadranul, pentru care baza este marcată în 24 de segmente identice de 15 grade fiecare și să aplicați marcaje numerice.
Pentru orientarea corectă a ecuatorialului ceas de casă trebuie indeplinite conditii:
- Partea cadranului pe care sunt indicate numerele de la 6 la 18 trebuie să fie strict orizontală.
- Partea cadranului cu numerele 12-24 trebuie să coincidă cu o anumită direcție nord-sud.
- Cadranul trebuie să fie înclinat astfel încât unghiul să fie latitudinea locală.
Cum să faci un ceas de soare orizontal
Cadranele solare cu cadran orizontal sunt chiar mai ușor de realizat decât cele ecuatoriale.
Baza este din material solid, puteți lua placaj sau plastic. Se poate face rotund sau pătrat. Gnomonul este realizat din același material sub formă de triunghi, dintre care un unghi ar trebui să fie egal cu 90 de grade, iar al doilea la latitudinea unei anumite zone. Săgeata triunghiulară este atașată la bază și este instalată pe sol în in locul potrivit. Pentru a întoarce săgeata spre nord, ei sunt ghidați de o busolă. Pentru a indica diviziunile pe cadran, trebuie să setați un cronometru și să marcați umbra mâinii în fiecare oră.
Realizarea unui cadran solar vertical
Se pregătește să facă un cadran solar Este mai bine să plasați un cadran solar vertical pe partea de sud. Realizarea acestui tip de cadran solar este mai complexă decât primele două. Cadranul este poziționat paralel cu orizontul într-o direcție strictă spre sud pentru emisfera nordică. Chiar deasupra părții centrale a bazei indicatorului de timp, trebuie să marcați locația săgeții și, din acest punct, coborâți o linie de plumb de-a lungul căreia trebuie să trasați o linie. Această linie va indica ora prânzului. Denumirile numerice sunt situate simetric pe cadran numai dacă tija este într-o poziție strict perpendiculară față de cadran. Fixarea tijei în perete nu este atât de ușoară: mai întâi trebuie să găuriți o gaură cu un diametru mai mare decât gnomonul. Partea tijei care va fi fixată în interiorul peretelui trebuie să fie ușor aplatizată pentru a preveni răsucirea acesteia. Punctul de atașare este umezit, tija este introdusă acolo astfel încât punctul de îndoire să fie exact în perete. Tija trebuie rotită astfel încât să facă un unghi de 90 de grade cu suprafața peretelui înainte ca mortarul din punctul de atașare să se întărească.
Cadranele solare din țara noastră sunt destul de exotice, dar dacă faceți acest dispozitiv cu propriile mâini, atunci poate fi folosit cu succes în țară nu numai ca dispozitiv pentru a spune ora, ci și ca un interesant. element arhitectural. Cadranele solare au fost folosite de oameni pentru a determina timpul în antichitate, dar au fost înlocuite treptat cu mai multe aparate moderne. Dar chiar și în vremea noastră, astfel de ceasuri pot fi la îndemână, mai ales că realizarea lor este o activitate foarte interesantă.
Dacă faci un cadran solar de casă cu copilul tău, va fi o activitate de dezvoltare utilă pentru el să studieze mișcarea soarelui și să spună timpul. Opțiunile de cadran solar propuse în acest articol sunt modele actuale, prin urmare, la fabricarea lor, este necesar să se respecte tehnologia potrivită au unele cunoștințe de trigonometrie și astronomie.
Materiale pentru cadranele solare
De asemenea, este important ca acestea să fie potrivite pentru realizarea cadranelor solare materiale diferite, principalul lucru este că sunt rezistente la factorii meteorologici. Puteți folosi piatră sau ciment, lemn sau fier, plastic sau pietriș pentru cadran. Este mai bine să alegeți un material ușor - umbra săgeții (gnomon) este clar vizibilă pe el. Marmura, calcarul sau pietricelele ușoare sunt potrivite pentru aceste scopuri. Pentru gnomon (săgeți) se folosesc ace de metal sau plastic, cuie lungi, ace de tricotat etc.
Tipuri de ceasuri solare
Astfel de ceasuri pot fi tipuri diferite, dar există în principal trei tipuri:
- Ecuatorial. Cadranul lor (cadran) este situat paralel cu ecuatorul, iar partea care aruncă umbra - gnomonul), sub forma unei tije metalice, este paralelă cu axa pământului. Marcajele de pe cadranul unui astfel de ceas sunt la fiecare 15 grade.
- Orizontală. În ele, planul cadrului este paralel cu orizontul, iar gnomonul este realizat sub formă de triunghi, cu latura înclinată față de planul cadranului la un unghi egal cu latitudinea geografică a zonei date. Săgeata este îndreptată spre nord, iar împărțirile în sectoare (ore) se fac după formula. Astfel de ceasuri arată timpul pe tot parcursul anului, dar iarna și toamna târzie citirile lor nu sunt în întregime exacte.
- Vertical. Cadranul lor este situat vertical și este așezat pe pereții clădirilor, stâlpilor, gardurilor și altor planuri verticale. Cadrul din ele ar trebui să fie îndreptat strict spre sud și ar trebui să fie perpendicular pe linia prânzului sau într-un unghi ascuțit față de aceasta. Gnomonul dintr-un astfel de cadran este fixat deasupra centrului cadranului și trebuie să fie deviat cu un unghi egal cu 90 de grade minus latitudine geografică a acestei zone.
Cum să faci un cadran solar
Ne vom uita la cum să facem două tipuri de ceasuri solare - ecuatoriale (oblice) și orizontale. Acestea sunt ceasurile cele mai comune în viața de zi cu zi.
Cadran solar ecuatorial
- Ca bază se folosește placaj sau plastic. Pe el este desenat un cadran cu diviziuni la fiecare 15 grade.
- În centrul cadranului este fixat un știft sau tijă de metal din orice material puternic.
- Ceasul trebuie setat corect. Pentru a face acest lucru, cadranul este înclinat folosind un suport. Unghiul acestei înclinații este calculat pentru fiecare zonă în mod individual: 90 de grade minus gradul de latitudine al zonei.
- După instalarea cadranului, cadranul solar trebuie să fie orientat spre zonă - îndreptați ceasul spre nord.
- Merită să ne amintim că un astfel de cadran solar va arăta timpul doar în anumite anotimpuri, iar iarna, de exemplu, nu va fi nepotrivit.
Cadran solar orizontal
Acest ceas este foarte simplu și rapid de realizat, așa că îl poți realiza împreună cu copilul tău.
- Pentru cadran se folosește și plastic sau placaj; un gnomon sub forma unei săgeți triunghiulare este realizat din aceleași materiale. Unul dintre unghiurile sale trebuie să fie egal cu 90 de grade, iar al doilea este egal cu latitudinea unei anumite zone.
- Acest triunghi, împreună cu cadranul, este instalat în locul unde va fi folosit cadranul solar. În acest caz, trebuie să navigați spre nord folosind o busolă.
- În continuare, porniți cronometrul și în fiecare oră se notează umbra mâinii și astfel se fac diviziunile pe cadran.
- Ceasurile orizontale pot fi făcute mari și așezate pe un pat de flori, gazon sau pe o insulă în mijlocul unui iaz decorativ. Dacă o faci foarte ceas mare, apoi puteți folosi bolovani sau cioturi de copaci ca diviziuni.
ÎN lumea modernă Cadranele solare arată, cel puțin, exotice și, în cele mai multe cazuri, sunt un decor banal - un decor pentru o dacha sau un teren al unei clădiri rezidențiale. Dar nu ar trebui să uităm că în antichitate era un lucru foarte util și funcțional, a cărui acuratețe chiar și unii o pot invidia. produse moderne acest tip. Dacă cadranul solar este realizat corect, poate concura cu al tău. ceas de mână. Le poți face trei căi diferite, despre care vom vorbi în acest articol. Împreună cu site-ul, ne vom familiariza cu întrebarea cum să faceți un cadran solar cu propriile mâini - vom vorbi despre trei soiuri ale acestor articole și despre fabricarea lor corectă.
Cadran solar ecuatorial: producție de bricolaj
Acesta este un cadran solar foarte simplu de realizat - acest lucru se datorează faptului că diviziunile cadranului său sunt aceleași și se ridică la 15 grade, ceea ce corespunde unei ore. În principiu, aici se termină totul simplu în acest ceas și încep dificultățile - un ceas de acest tip trebuie instalat corect, ceea ce în sine este dificil. Un astfel de ceas trebuie instalat simultan în două planuri.
În ceea ce privește producția efectivă de ceasuri solare ecuatoriale, totul este foarte simplu. Este mai bine să folosiți un material dur precum plasticul pentru ele. Mai întâi faci un cadran cu un gnomon, apoi te gândești cum îl poți instala în unghi, dar și îl orientezi spre nord, după care ceasul va funcționa. Apropo, unghiul de înclinare al gnomonului poate fi ajustat cu ușurință cu un raportor și rigle - instrument de desen are o încuietoare specială care vă permite să instalați între o pereche de rigle unghiul dorit. Apropo, pentru emisfera noastră, ceasul trebuie să fie îndreptat către polul nord adevărat, dar dacă faci un ceas în emisfera sudică, atunci gnomonul și cadranul ar trebui să îndrepte către adevăratul pol. polul Sud. În acest caz, cadranul va fi puțin diferit - va fi o imagine în oglindă a unui cadran solar pentru emisfera nordică a Pământului.
Puteți vedea cum poate fi un cadran solar în acest videoclip.
Cadran solar orizontal DIY
O trăsătură distinctivă a acestui tip de ceas este dispunerea pe orizontală a cadranului - gnomonul este orientat exclusiv spre adevăratul pol al Pământului. Pe de o parte, acest lucru este bun ( tehnologie mai simplă producție), dar, pe de altă parte, nu foarte bine, deoarece setarea ceasului pare foarte problematică. În astfel de ceasuri, umbra gnomonului nu se mișcă la aceeași distanță pe parcursul unei ore, așa că trebuie să aveți răbdare și ceas de mână. Diviziunile vor trebui aplicate în conformitate cu un cronometru mecanic sau electronic. Astfel de ceasuri sunt realizate după cum urmează.
În timpul orelor egale, pur și simplu plasăm semne unde indică umbra gnomonului.
Odată ce marcajele cadranului sunt finalizate, ceasul poate fi utilizat pe deplin. În principiu, pot fi folosite imediat după instalare, doar că fără diviziuni puteți determina ora exclusiv intuitiv.
Cum să faci un cadran solar polar pentru grădină
Frumusețea acestui cronometru solar constă în cadranul său - nu este rotund, ca majoritatea dispozitivelor ilogice, ci liniar. Umbra gnomonului se deplasează de-a lungul ei în linie dreaptă, ceea ce simplifică foarte mult tehnologia de realizare a cadranelor solare. De în general, acesta este încă același cadran ecuatorial, doar că gnomonul său nu este un ac, ci un băț situat peste așa-numitul cadran. Diviziunile în astfel de ceasuri sunt, de asemenea, aplicate inegal, ceea ce face posibil să se afirme că un cadran solar de acest tip este un fel de hibrid între primele două opțiuni. Cadranele solare polare sunt realizate după cum urmează.
În principiu, există o a patra opțiune pentru cadranele solare, care sunt foarte greu de fabricat și configurat - acestea sunt verticale sau, așa cum se mai numesc, cadranele solare de perete. Sunt mai comod de utilizat, dar asamblarea lor necesită calcule foarte precise și o fabricație foarte precisă (nu mai puțin precisă).
Fotografie cu cadran solar DIY
Pentru a încheia subiectul despre cum să faci un cadran solar cu propriile mâini, voi spune câteva cuvinte despre materiale. Alegerea lor depinde în întregime de scopurile producției. Dacă asta este răsfăț sau doar Trusa de instrumente pentru copii, cronometrul poate fi realizat din carton. Dacă chiar vrei să faci model de lucruși folosiți-l pentru a determina timpul, apoi trebuie să alegeți materiale mai fiabile. În acest caz, cadranul poate fi din beton (alternativ, tăiați suprafața piatră naturală dimensiune mare), iar gnomonul este din oțel - un astfel de ceas poate fi lăsat în siguranță la aer curat și, în același timp, va dura foarte mult timp.
Un gnomon tipic în forma sa originală
De asemenea, se obișnuiește să se numească un gnomon partea unui cadran solar care aruncă o umbră asupra cadranului.
Gnomonica este știința care studiază cadranele solare. Astăzi, gnomonia nu este altceva decât un hobby științific, deoarece au fost create instrumente mai precise și mai ușor de utilizat pentru a determina adevăratul meridian și timpul.
Informații teoretice
Să enumerăm câteva fapte bazate pe cunoștințele de astronomie care vă vor ajuta să înțelegeți principiul de funcționare al gnomonului.
Faptul nr. 1. Soarele se mișcă întotdeauna de la est la vest, ceea ce înseamnă că umbra de la gnomon se mișcă în direcția opusă, adică de la vest la est.
Faptul nr. 2. În timpul răsăritului și apusului, când se află direct deasupra orizontului, umbra de la gnomon este cea mai lungă, iar la amiaza solară este cea mai scurtă.
Faptul nr. 3. Cea mai scurtă umbră de la un gnomon se obține atunci când Soarele este la zenit, adică cel mai înalt punct traiectoria mișcării sale pe cer. În acest moment, Soarele traversează adevăratul meridian, adică linia care leagă de la nord la sud.
Faptul nr. 4. Cea mai rapidă schimbare a lungimii umbrei este observată în timpul orelor de răsărit și apus peste orizont. La mijlocul zilei, rata de modificare a lungimii umbrei este minimă.
Faptul nr. 5. Datorită înclinării axei de rotație a Pământului față de planul orbitei Pământului la un unghi de aproximativ 23,5 grade, precum și datorită rotației Pământului în jurul Soarelui, mișcarea observată a Soarelui pe cer are loc mai jos. ecuatorul ceresc (în emisfera nordică din septembrie până în martie), apoi deasupra lui (în emisfera nordică din martie până în septembrie). Și numai în zilele echinocțiului de primăvară și de toamnă mișcarea Soarelui coincide cu planul ecuatorului ceresc. În plus, traiectoria mișcării Soarelui se află cel mai departe de ecuatorul ceresc în zilele solstițiilor de iarnă și de vară.
Apropo, ecuatorul ceresc este un cerc mare al sferei cerești situat perpendicular pe axa de rotație a Pământului, al cărui plan coincide cu planul ecuatorului Pământului.
Faptul nr. 6. Soarele se deplasează pe cer cu o viteză unghiulară de aproximativ 15 grade pe oră.
Faptul nr. 7. Timpul mediu „terestre” nu coincide întotdeauna cu timpul astronomic din mai multe motive.
Faptul nr. 8. Diametrul Soarelui vizibil de pe Pământ este de aproximativ treizeci de minute de arc. Acest lucru face ca umbrele obiectelor să fie neclare.
Faptul nr. 9. Dacă stai în așa fel încât nordul să fie în fața ta, atunci sudul va fi în spatele tău, estul va fi la dreapta ta și vestul va fi la stânga ta.
Înțelegerea proceselor care stau la baza funcționării gnomonului și a cadranului solar este necesară nu numai pentru a realiza singur aceste dispozitive, ci și pentru a le utiliza corect. Odată mi s-a întâmplat să observ o imagine amuzantă: un bărbat, care și-a cumpărat un cadran solar, nu a putut înțelege de ce ora de pe el și ceasul de pe telefonul său era diferită. Videoclipul arată acest exemplu:
Cum să folosiți un gnomon pentru a determina adevăratul meridian
Gnomonul în acest caz este un stâlp, coloană sau alt obiect vertical drept situat pe o zonă orizontală plată deschisă către Soare. Se crede că creșterea lungimii gnomonului va crește acuratețea măsurătorilor, deoarece în acest caz modificările lungimii umbrei devin mai vizibile. Cu toate acestea, nu uitați că, pe măsură ce lungimea crește, claritatea umbrei aruncate va scădea, ceea ce poate afecta negativ acuratețea măsurătorilor. De asemenea, acuratețea rezultatelor este afectată de grosimea părții superioare a gnomonului, motiv pentru care este adesea făcut ascuțit.
Într-o zi senină și însorită, cea mai scurtă umbră de la gnomon indică începutul amiezii astronomice și indică nord (în latitudinile mijlocii și înalte ale emisferei nordice) și sud (în latitudinile mijlocii și înalte ale emisferei sudice). La tropice și la ecuator, situația se poate schimba pe parcursul anului, așa cum am discutat în detaliu aici.
Astfel, prin cea mai scurtă umbră este posibil să se determine atât amiaza adevărată, cât și direcția meridianului adevărat. Printre altele, cunoscând înălțimea gnomonului (B) și lungimea umbrei (L), nu este greu de calculat înălțimea unghiulară (H) a Soarelui deasupra orizontului. Pentru a face acest lucru, utilizați formula tgH=B/L.
Cu toate acestea, din cauza modificării ușoare a lungimii umbrei de la gnomon în timpul orelor de prânz, nu este întotdeauna posibil să se determine cu exactitate cea mai scurtă umbră. Dacă trebuie să obțineți rezultate mai precise, puteți utiliza o altă metodă. Pentru a face acest lucru, determinați bisectoarea dintre două umbre identice ale gnomonului, măsurată dimineața și seara, când rata de modificare a lungimii umbrei este mai semnificativă. Această metodă stă la baza uneia dintre metodele de orientare prin umbra Soarelui.
Cunoscând adevăratul meridian, puteți naviga cu ușurință în zonă determinând direcția nord sau sud și apoi toate celelalte direcții cardinale.
Cum să folosiți un gnomon pentru a determina latitudinea unei zone
Pe lângă determinarea meridianului adevărat, folosind un gnomon puteți calcula aproximativ latitudinea zonei în care se fac măsurători. În continuare, vom lua în considerare câteva metode care decurg din cunoștințele astronomiei.
Metoda numărul 1. În ziua echinocțiului de toamnă sau de primăvară la prânzul adevărat, altitudinea unghiulară a Soarelui este determinată folosind formula discutată anterior. Valoarea rezultată se scade din 90 de grade. Rezultatul calculelor va fi latitudinea zonei.
Metoda numărul 2. În ziua solstițiului de iarnă, la prânzul adevărat, este determinată altitudinea unghiulară a Soarelui. Deoarece în acest moment Soarele se află sub ecuatorul ceresc cu un unghi, egal cu unghiulînclinarea axei pământului, adică cu 23,5 grade, apoi adăugând acest unghi la înălțimea unghiulară a Soarelui obținută din formulă, putem obține înălțimea unghiulară a ecuatorului ceresc. La scăderea înălțimii ecuatorului ceresc de la 90 de grade se obține o valoare corespunzătoare latitudinii zonei.
Mișcarea Soarelui pe cer vara la latitudini mari.
Această metodă poate fi folosită și la solstițiul de vară. Pentru a face acest lucru, trebuie să scazi 23,5 grade din altitudinea unghiulară a Soarelui pentru a obține unghiul de înclinare al ecuatorului ceresc și cunoscând unghiul de înclinare, latitudinea zonei.
Mișcarea Soarelui la latitudini mari vara, când nu apune dincolo de orizont.
Metoda nr. 3. La prânz adevărat, măsurătorile lungimii umbrei sunt luate zilnic. Ca urmare a acestor măsurători, trebuie să obțineți cea mai lungă sau cea mai scurtă umbră, care va corespunde solstițiului de iarnă sau, respectiv, de vară, și apoi să procedați conform celei de-a doua metode. Sau, după ce a determinat cea mai lungă și cea mai scurtă umbră, găsiți valoarea lungimii medii, calculați înălțimea unghiulară a Soarelui folosind formula, concentrându-vă pe valoarea medie obținută și acționați în conformitate cu algoritmul primei metode.
La obținerea rezultatelor folosind una dintre metodele de mai sus, trebuie amintit că înălțimea aparentă a Soarelui deasupra orizontului este într-o oarecare măsură influențată de efectul refracției luminii - refracție, despre care am vorbit aici. Din cauza acestui efect, totul corpuri cerești pot apărea mai sus decât locul în care se află de fapt. Și cu cât acest efect va fi mai pronunțat, cu atât se află mai aproape de orizont obiectul observat.
Rezultă de aici că în apropierea polilor în zilele echinocțiului de primăvară și toamnă, când Soarele trece jos deasupra orizontului, rezultatele măsurătorilor pot diferi ușor de cele reale către latitudinea inferioară.
Acum să vedem cum să determinăm ora și data folosind un gnomon.
Gnomon și cadran solar
Un ceas solar este un instrument antic care vă permite să determinați timpul după umbra Soarelui în timpul orelor de zi.
Unul dintre primele ceasuri solare a apărut în Egipt. Erau un bloc de piatră lung de aproximativ 30 cm. Acest bloc era situat pe direcția est-vest. Pe o parte a acestui ceas se afla un bloc în formă de „T”, a cărui umbră, în scădere, „s-a strecurat” de-a lungul blocului de dimineața până la prânz, după care cadranul solar a fost întors cu 180 de grade, iar umbra „s-a strecurat” în direcție opusă. Timpul a fost determinat de crestăturile făcute pe bloc.
Schiță a unui ceas de soare „egiptean”.
Primele note despre cadranele solare se găsesc în manuscrisele egiptene și datează din 1306-1290 î.Hr. Cadrul solar egiptean descoperit, conform oamenilor de știință, a fost realizat cu mult înainte de manuscrisele găsite care le descriu - în 1479-1425 î.Hr.
Unul dintre primele cadrane solare.
În Egipt au fost descoperite și alte modele de ceasuri solare antice, diferite de modelul descris, dar vârsta lor, conform mărturiei oamenilor de știință, este mai tânără, așa că nu este necesar să le considerăm cele mai vechi cadrane solare.
Reconstrucția unui cadran solar antic din Egipt, expoziție a Muzeului din Cairo.
Indiferent de Egipt, cadranele solare au apărut în alte părți ale lumii, de exemplu, China antică si in Grecia antică, de unde ideea lor a migrat în Roma Antică.
În Rus', turnurile catedralei care aruncau umbre au început să fie folosite drept cadrane solare. Dar toate acestea erau deja practicate în secolul al XI-lea d.Hr.
Cu toate acestea, astfel de ceasuri nu puteau arăta ora exactă, deoarece crestăturile au fost realizate prin împărțirea uniformă a scalei într-un număr fix de părți.
Și numai multe secole mai târziu, omenirea a venit cu un cadran solar care arăta ora mai precisă. Erau mai asemănătoare cu ceasurile analogice moderne, cu singura excepție că scara lor a fost proiectată doar pentru o perioadă de timp de dimineața până seara și părea mai comprimată.
Astfel de cadrane solare pot fi găsite și astăzi: a devenit la modă decorarea pătratelor cu ele. Uneori cadranele solare pot fi găsite pe grădină și cabane de vara, unde pot arăta bine la intersecția potecilor.
Cadran solar ca element decorativ.
Gnomonul este o parte integrantă a cadranului solar. El este cel care aruncă o umbră pe cadran, formând „săgeata”.
Trebuie să înțelegeți că un cadran solar poate arăta atât timpul astronomic, cât și cel mediu „terestre”: totul depinde de marcajele când le construiți. Prin urmare, atunci când creați un ceas de casă, trebuie să decideți din timp ce oră vrem să vedem la un astfel de ceas.
Pe lângă oră, cadranul solar poate afișa și data și luna. Pentru a face acest lucru, li se aplică marcaje suplimentare.
Este important să înțelegeți că astfel de ceasuri pot indica corect data și luna numai dacă sunt „calibrate” strict pentru o anumită locație de instalare.
Dar nu este nevoie să puneți mari speranțe într-un cadran solar de casă: din cauza unui număr de inexactități asociate cu designul ceasului, denivelarea suprafeței pentru instalare, orientarea ceasului în spațiu, diametrul unghiular al Soarelui , ecuația timpului și alți factori, nu ne putem aștepta la citiri deosebit de precise de la astfel de ceasuri.
Să ne uităm la câteva modele de bază de cadrane solare pe care le puteți construi cu propriile mâini din lemn, plastic sau carton.
Cadran solar ecuatorial
Acest cadran solar și-a primit numele datorită faptului că planul cadranului său este paralel cu planul ecuatorului ceresc.
Înclinarea scalei acestor ceasuri este necesară, astfel încât chiar și Soarele aflat la zenit maxim să arunce o umbră.
Este recomandabil să faceți un astfel de ceas sub forma unui cerc plat, în centrul căruia este blocat un gnomon și în așa fel încât o parte a acestuia să se ridice pe o parte a cadranului, iar cealaltă să iasă în afară. celălalt. Dacă nu se face acest lucru, atunci din septembrie până în martie (în latitudinile mijlocii și înalte ale emisferei nordice) nu veți putea folosi un astfel de ceas, deoarece Soarele va scădea sub ecuatorul ceresc, ceea ce înseamnă partea superioară a ceasul nu va mai fi luminat de razele sale.
Ceasul ecuatorial este setat astfel încât gnomonul în raport cu orizontul să fie ridicat la un unghi corespunzător latitudinii zonei și să indice nordul geografic. În acest caz, planul cadranului va fi paralel cu planul ecuatorului ceresc.
Există adesea o recomandare de a seta un cadran solar folosind o busolă. Cu toate acestea, aceasta creează adesea o eroare suplimentară, deoarece nordul geografic nu coincide întotdeauna cu nordul magnetic, spre care indică săgeata. Busola magnetică, care a fost descris în detaliu în. In afara de asta, eroare suplimentarăîn acest caz poate apărea din cauza diferitelor deviații magnetice.
Din punctul de atașare a gnomonului la cadran în direcția nordică (pentru latitudinile mijlocii și înalte ale emisferei nordice), se trasează o linie dreaptă de-a lungul cadranului. Umbra gnomonului va trece această linie la prânzul adevărat (astronomic).
Folosind un raportor sau oricare altul într-un mod accesibil Cadranului se aplică și alte diviziuni sub formă de raze cu centrul în locul unde este atașat gnomonul. Unghiul dintre „razele” adiacente ar trebui să corespundă cu 15 grade - această distanță unghiulară, așa cum ne amintim, este că Soarele și, în consecință, umbra, călătoresc într-o oră.
Numărul „12” este plasat deasupra marcajului central corespunzător prânzului. Razele situate spre vest sunt numerotate ordine inversă, adică „11”, „10”, „9” și așa mai departe, iar razele situate la est sunt numerotate în ordine crescătoare, adică „13”, „14”, „15” și așa mai departe. Rezultatul este un cadran.
O scară similară este realizată în partea de jos a ceasului.
Un astfel de ceas poate fi realizat rapid dintr-un raportor, dar în acest caz, în loc de numerele corespunzătoare orelor, va trebui să utilizați semne de colț. Astfel, un semn de 90 de grade va corespunde orelor 12 după-amiaza, iar pentru fiecare oră umbra gnomonului se va deplasa fie într-o direcție, fie în alta cu 15 grade, din care se poate concluziona cât timp a avut. a trecut sau ar trebui să treacă pentru ca „săgeata” să fie pe 90 de grade, adică a lăsat clar că era amiază. Acest lucru nu este foarte convenabil, dar va dura un minim de timp pentru a construi un astfel de cadran solar.
Apropo, în zona ecuatorului un astfel de ceas va sta vertical, ca o roată. Și la poli - orizontal, ca un vârf în timpul rotației sale.
Videoclipul arată cum astfel de ceasuri sunt făcute manual:
În ciuda simplității designului, astfel de ceasuri au un dezavantaj: sunt dificil de utilizat în zilele apropiate de echinocțiul de primăvară și toamnă, deoarece planul mișcării Soarelui pe cer în acest caz este paralel cu planul cadranului. cadranul solar ecuatorial.
Când am apelat la numeroase surse de pe Internet, am dat peste informații conform cărora cadranele solare ecuatoriale nu pot funcționa în zilele specificate și nu am găsit niciodată informații despre cum să determinam ora în aceste cazuri. Prin urmare, îmi voi împărtăși gândurile. De fapt, totul este simplu: trebuie să faci o latură mică care să iasă deasupra suprafeței pe partea opusă a cadranului cu direcția Soarelui. Pe această parte umbra gnomonului va fi vizibilă chiar și în zilele echinocțiului.
Cadranele solare ecuatoriale sunt convenabile pentru versatilitatea lor, deoarece vor funcționa oriunde pe Pământ într-o zi senină și însorită. Cu toate acestea, va fi dificil să determinați data și luna cu ajutorul lor din cauza umbrei prea lungi și a dimensiunilor limitate ale cadranului. Dar funcția de calendar este ușor de gestionat de un cadran solar orizontal, despre care vom vorbi mai târziu.
Cadran solar orizontal
Într-un cadran orizontal, cadranul este poziționat orizontal. Gnomonul în acest caz, prin analogie cu ceasul ecuatorial, este situat în direcția nordică (pentru latitudinile mijlocii și înalte ale emisferei nordice) la un unghi față de orizont egal cu latitudinea zonei.
Cadran solar antic de cupru pe un zid de fortăreață de la St Michael's Mount, Cornwall, Marea Britanie.
Astfel de cadrane solare sunt, de asemenea, amplasate strict în funcție de direcțiile cardinale geografice.
Semnul de pe cadran corespunzător orei 12 după-amiaza este realizat prin analogie cu versiunea anterioară a cadranului solar. În momentul trecerii umbrei gnomonului acestui semn, ora este înregistrată pe un ceas obișnuit. După aceasta, exact o oră mai târziu se face următoarea notă. Și așa mai departe până când Soarele dispare sub orizont. Toate semnele sunt legate prin linii drepte de locația gnomonului - se obține un fel de rază.
Razele corespunzătoare orelor dimineții sunt desenate pe cadran ca imagine în oglindă a celor de seară. În continuare, fiecare rază este numerotată prin analogie cu versiunea anterioară a cadranului solar.
De asemenea, puteți face semne pe acest cadran pentru a determina data. Pentru aceasta:
- În ziua solstițiului de vară, în timpul zilei, în fiecare oră, pe cadran se aplică semne, corespunzătoare sfârșitului umbrei gnomonului.
- Semnele sunt conectate printr-o curbă netedă.
- Data și luna în care au fost făcute notele sunt semnate lângă curba rezultată.
- Acțiuni similare se repetă exact o lună mai târziu și așa mai departe până când sosește ziua solstițiului de iarnă.
- Pe partea opusă a curbelor sunt trasate datele și lunile corespunzătoare perioadei din decembrie până în iunie. Deci, iulie va corespunde mai, august până în aprilie, septembrie până în martie, octombrie până în februarie și noiembrie până în ianuarie.
Pentru a determina aproximativ data dintr-un astfel de ceas, trebuie să vă uitați la ce curbă se află capătul umbrei gnomonului sau între care curbe, apoi utilizați metoda de interpolare pentru a determina data și luna aproximativă. Pentru a face acest lucru, desigur, trebuie să știți cel puțin în ce perioadă se face măsurarea, deoarece, de exemplu, pe 21 noiembrie umbra va avea aproximativ aceeași lungime ca pe 21 ianuarie.
Cadran solar vertical
Un cadran solar vertical, după cum sugerează și numele, are un cadran vertical. Un astfel de cadran este adesea atașat la un stâlp sau un perete al unei clădiri. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că, pentru comoditate, un astfel de cadran trebuie poziționat strict spre sud (pentru latitudinile mijlocii și înalte ale emisferei nordice) sau strict nord (pentru latitudinile mijlocii și înalte ale emisferei sudice).
Regiunea Moscovei, fațada Templului Serafim de Sarov, cadran solar vertical din calcar Inkerman. Dimensiunea farfurii este de 100x50 cm.
Gnomonul în acest caz, ca și în cel precedent, ar trebui să fie înclinat la un unghi față de orizont egal cu latitudinea zonei în care este instalat cadranul solar.
Marcajele cadranului și ale calendarului din acest ceas sunt efectuate în mod similar cu un cadran solar orizontal.
Principalul dezavantaj al cadranelor solare verticale este imposibilitatea de a le folosi în zonele tropicale și ecuatoriale, când poziția Soarelui la amiază se schimbă de la nord la sud sau invers. În acest caz, puteți proceda prin analogie cu cadranul solar ecuatorial, făcând cadranul său cu două fețe. Cu toate acestea, nu veți putea folosi un calendar cu acest ceas, deoarece umbra gnomonului este prea lungă.
De fapt, la ecuator, un cadran solar vertical este un caz special al unui cadran ecuatorial, deoarece aici planul cadranului său este paralel cu ecuatorul ceresc, iar gnomonul este perpendicular pe acest plan.
Conversia orei astronomice în ora locală
Pentru a afla timpul „pământesc”, cunoscând timpul astronomic determinat de un ceas solar, trebuie să țineți cont de două puncte principale: longitudinea zonei în care se măsoară timpul și ecuația timpului. Am vorbit aici despre de ce este important acest lucru și despre cum afectează diferența dintre citirile de timp pe ceasurile obișnuite și cele solare.
Pentru a corecta pentru primul moment asociat cu longitudinea, trebuie să rețineți că Pământul se rotește în jurul axei sale cu o viteză unghiulară de aproximativ 15 grade pe oră. Astfel, este posibil să se determine diferența dintre timpul astronomic din această zonă și timpul astronomic din meridianul prim, adică Greenwich.
Pentru a lua în considerare corecția asociată cu ecuația timpului, trebuie să aveți un tabel sau un grafic al ecuației timpului. Este convenabil să-l aplicați direct pe cadranul solar într-un loc în care nu va interfera cu alte măsurători.
Acest grafic arată cât de mult mai devreme sau mai târziu de 12 ore „pământești” într-o anumită zi va fi Soarele la zenit, adică arată diferența de timp astronomic și „pământesc” într-o anumită zi la longitudinea „medie”. prin care se determină fusul orar.
Prin corectarea pentru longitudine și ecuația timpului, puteți obține ora „pământească” din Greenwich. Și cunoscând ora Greenwich și fusul dvs. orar, este ușor să calculați ora „pământească” locală.
Bineînțeles, puteți merge pe altă direcție, fără a încerca să calculați ora Greenwich, dar apoi va trebui să vă concentrați pe fusurile orare, care nu întotdeauna corespund clar citirilor astronomice din cauza componentei politice și, prin urmare, explicația va fi mai mult confuz.
În acest sens, să ne uităm la algoritmul menționat anterior folosind un exemplu.
Măsurătorile se efectuează pe o zonă cu o longitudine de 32 de grade 30 de minute longitudine estică. Data din calendar este 20 februarie. Citirea de pe cadranul solar este ora 16. Este necesar să se determine timpul mediu „terestre”.
Soluția arată astfel:
- Se calculează diferența cu ora Greenwich: 32°30′ / 15 = 2 ore 9 minute. Deoarece longitudinea este de est, aceasta înseamnă că ceasul din meridianul principal, în comparație cu ceasul din zona dată, va fi în urmă cu 2 ore și 9 minute.
- Se face o corecție pentru ecuația timpului. Conform tabelului ecuației timpului pentru 20 februarie, indicatorul este găsit - corespunde cu +13,9. Adică, timpul astronomic din această zi este în urmă cu 13,9 minute în urma „pământului”, ceea ce corespunde cu 13 minute și 54 de secunde. Aceasta înseamnă că timpul „pământesc” (dar nu mediat pe fusul orar) va corespunde în prezent cu 16 ore + 13 minute 54 secunde = 16 ore 13 minute 54 secunde. Rotunjiți la cel mai apropiat minut - se dovedește a fi 16 ore și 14 minute.
- Cunoscând timpul „pământesc” (nu mediu) dintr-o zonă dată și diferența de ore cu meridianul prim, se determină ora Greenwich: 16 ore 14 minute – 2 ore 9 minute = 14 ore 5 minute.
- Cunoscând fusul orar al zonei (+2) în care se fac măsurătorile, se determină timpul mediu „pământesc” în această zonă: 14 ore 5 minute + 2 ore = 16 ore 5 minute.
Dacă cadranul solar nu este planificat să fie mutat într-o zonă cu o altă longitudine, corecția pentru longitudine poate fi scrisă pe ceas în sine pentru a nu-l recalcula de fiecare dată.
De asemenea, este important atunci când convertiți timpul astronomic în „ora terestră” să nu uitați că în unele regiuni ceasurile sunt setate la ora de vară. Dacă acest lucru nu se face, eroarea poate fi de 1 oră.
Este posibil să cumpărați un cadran solar?
Astăzi puteți vedea multe la vânzare diverse modele ceas solar. Din păcate, mulți dintre ei performează pur functie decorativași nu sunt potrivite pentru măsurători precise ale timpului. Personal, am avut norocul să văd o singură dată un astfel de model, cu ajutorul căruia îți poți da cu adevărat timpul.
Atunci când achiziționați un cadran solar „funcțional”, primul lucru la care ar trebui să acordați atenție este tipul acestuia. Cadranul solar de tip ecuatorial, așa cum am menționat mai devreme, este universal, ceea ce înseamnă că este posibil ca acestea să poată fi instalate normal în orice zonă și să asigure funcționarea corectă.
Astfel de ceasuri ar trebui să fie echipate cu un mecanism care vă permite să reglați înclinarea cadranului și, dacă este posibil, o scară rotativă, permițându-vă să o utilizați în orice locație.
Există și firme care fabrică cadrane solare la comandă, dar serviciile lor, din câte știu eu, sunt foarte scumpe.
Pe baza acestui lucru, mi se pare că este mai ușor să faci singur un cadran solar din carton sau placaj. În acest caz, o persoană nu numai că va dobândi un instrument de lucru cu adevărat, dar va înțelege mai bine principiile pe care funcționează aceste ceasuri. Și aceste principii sunt lucrul fundamental al tuturor metodelor de orientare de către Soare, stele și Lună, atât de necesare călătorilor care iau în considerare riscurile situațiilor de urgență și studiază modalități de a le depăși.
Pentru a rezuma toate cele de mai sus, pot fi remarcate câteva puncte.
Pentru o persoană care se află în animale sălbatice, cadranul solar și gnomonul în special vă vor permite să navigați în zonă. În acest sens, un cadran solar portabil este un instrument mai universal, deoarece face posibilă găsirea locației aproximative a direcțiilor cardinale în orice moment al zilei, dacă ora și coordonatele zonei sunt cunoscute, iar Soarele nu este ascuns de nori. Cu un cadran solar staționar, totul este și mai simplu: fac posibilă navigarea pe vreme înnorată și chiar și pe timp de noapte, deoarece, de regulă, sunt orientate strict către punctele cardinale.
Funcțiile cadranelor solare, cum ar fi ora și data, nu sunt atât de necesare în turism și situații de supraviețuire de urgență. Cel puțin, nu am auzit niciodată de cineva rănit grav fără să știu ziua calendaristică sau ora locală. Dacă, totuși, mai trebuie să navigați în timp pe lângă Soare, ca și pentru mine, este mai ușor să faceți acest lucru dacă cunoașteți direcțiile cardinale și direcția către Soare în acest moment. Da, rezultatul nu va fi foarte precis și, la latitudini joase, această metodă va fi de puțin ajutor, cu toate acestea, nici nu va trebui să purtați cu dvs. un cadran solar voluminos sau să pierdeți timpul construind unul pe sol din materiale vechi.
Dacă, totuși, este nevoie urgentă de un cadran solar, atunci ar trebui să-l orientați nu după o busolă, ci după Steaua Polară sau după direcțiile cardinale determinate cu ajutorul unui gnomon. După cum am menționat mai devreme, polii magnetici nu coincid cu cei geografici, iar zona în care este instalat cadranul solar poate fi situată în zona unei anomalii magnetice. Toate acestea nu vor face posibilă setarea corectă a cadranului solar folosind o busolă magnetică.
