SUNNY WATCHES – starověký přístroj na měření času Sluncem. Toto je pravděpodobně nejstarší vědecký přístroj, který se k nám dostal v nezměněné podobě a představuje první využití znalostí o pohybu nebeských těles člověkem.
Přestože je známa široká škála slunečních hodin, lze je všechny rozdělit do několika hlavních typů. Nejběžnější hodinky horizontální typ; jsou k vidění v mnoha parcích a zahradách. Hodiny od vertikální ciferníky se obvykle nacházejí na stěnách orientovaných ke světovým stranám. Otočeno Ciferník je vyroben na vertikálních hodinách umístěných na stěnách, které nejsou orientovány ke světovým stranám. A odmítl и uklonil se číselníky jsou nakloněny směrem od a směrem k pozorovateli. Obvykle je najdeme na vícestranných hodinkách, které kombinují tři nebo více číselníků a často mají tvar krychle; umisťují se na střechy a hřebeny stěn orientované ke světovým stranám. Otočený-odchýlený и soustružené-ohnuté Číselníky jsou umístěny na budovách, které nejsou orientovány ke světovým stranám. U rovníkový и polární hodiny jsou roviny číselníků rovnoběžné s rovinou rovníku a polární osy, resp. Armilární hodinky mají rovníkový ciferník; často se používají k dekorativním účelům. Obsahují dva až deset prstenců, které představují velké kruhy pozemské a nebeské sféry. Hodinové divize jsou vyznačeny uvnitř rovníkového kruhu a ty, které vrhají stín gnómon slouží jako tyč představující polární osu.
Také na téma:
VODNÍ HODINY (CLEPSYDRA)
Nejstarší dnes známé sluneční hodiny byly vyrobeny kolem roku 1500 před naším letopočtem. Jsou vyrobeny z kamene ve formě kvádru o délce asi 30 cm se svislým vrcholem ve tvaru T na jednom konci. Čas se počítal značkami vyznačenými na bloku v nepravidelných intervalech. Hodiny byly nastaveny vodorovně a kolmo. Konec ve tvaru T byl ráno otočen na východ a odpoledne na západ. Stín od horního okraje “T” ukazoval čas. Tyto a další starověké sluneční přístroje vykazovaly „nestejné hodiny“, což bylo výsledkem rozdělení času od východu do západu slunce na pevný počet částí. Protože se délka denního světla v průběhu roku mění, měnila se i délka hodiny: v létě byla delší a v zimě kratší.
Vyrobit takové hodinky nebylo těžké. Mnoho z nich mělo hodinové čáry pro konkrétní dny v roce, oddělené asi měsícem, stejně jako pro data rovnodenností a slunovratů. Hodinové značky pro každý den byly získány spojením bodů, na kterých ležel v danou hodinu stín vržený gnómonem ve dnech rovnodennosti a slunovratů.
Zhruba na počátku křesťanské éry byl objeven princip nakloněného gnómonu, který umožnil zavést „rovné hodiny“, které zajišťovaly přesnější ukládání času. Bylo zjištěno, že pokud je tyč gnómonu nasměrována k nebeskému pólu, stane se jakoby osou kruhu rovnoběžného s rovníkem, podél kterého se Slunce otáčí. Když to rozdělíme na 24 stejných částí, dostaneme hodiny stejné délky. Poté se výroba přesných a rovnoměrně běžících slunečních hodin stala jednoduchým geometrickým a trigonometrickým úkolem.
Vývoj slunečních hodin šel ruku v ruce s rozvojem matematiky a astronomie. Po mnoho staletí však umění vytváření slunečních hodin ovládali pouze řemeslníci obeznámení s gnómonikou. Od 14. do 18. století prokázalo mnoho řemeslníků vynalézavost a zručnost při výrobě vysoce přesných kapesních slunečních hodin, které se staly korunovačními klenoty hodinářství.
Podoba mechanických hodinek zanikla až v 18. století. pomocí slunečních hodin k udržení času. Výrobci slunečních hodin drželi krok s konstruktéry mechanických hodin a vynalézali solární přístroje k určení „středního času“. Když byl zaveden „zónový čas“, byly tomu také přizpůsobeny sluneční hodiny. (Standardní čas oblasti je střední sluneční čas na konkrétním poledníku.) Na konci 19. a na počátku 20. století bylo vyrobeno mnoho velmi přesných slunečních hodin k určení standardního času, tzv. heliochronometry.
Konstrukce hodin.
Aby byly sluneční hodiny užitečné, musí být postaveny na vhodném místě. Musí být známa zeměpisná šířka místa a také poloha vzhledem k horizontu a poledníku místa nebo povrchu, na kterém budou hodinové čáry nakresleny.
Nejdůležitější části slunečních hodin jsou vytáčení, tj. povrch, na který jsou aplikovány hodinové čáry, a gnómon vrhnout stín. Ukazatel, tj. že okraj gnómonu, jehož stín ukazuje čas, je vždy nasměrován k nebeskému pólu. Výška ukazatele je úhel, pod kterým je ukazatel nakloněn k číselníku, a střed číselníku (bod, ze kterého vyzařují hodinové čáry) je bod, ve kterém ukazatel protíná rovinu číselníku. Uzel je speciální bod na ukazateli, jehož stín se používá k měření výšky, deklinace a azimutu a také času.
Metody určování času sluncem.
Existují tři způsoby určování času ze slunce: měřením jeho hodinového úhlu od poledníku, jako u běžných zahradních slunečních hodin; měřením jeho výšky nad horizontem a jeho azimutem (úhel měřený v rovině horizontu mezi směrem k bodu na jih a svislou kružnicí procházející sluncem), což vyžaduje vertikální ukazatel na gnómonu. Většina stacionárních slunečních hodin měří hodinový úhel. Další dvě metody se často používají v přenosných hodinkách.
Existují také tři způsoby indikace času: stín, světelný bod a magnetická střelka. Většina hodin používá stín. Světlo se u stacionárních hodin používá jen zřídka. A v přenosných se používají všechny tři způsoby. Existují dva typy magnetických hodin. V první jsou na tělo kompasu, které má obvykle čtvercový tvar, umístěny hodinové značky. Po otočení pouzdra tak, aby stíny na jeho bočních stranách zmizely, odečtěte čas ve směru šipky. U zařízení druhého typu jsou hodinové značky aplikovány na eliptický pás, který se pohybuje v souladu s dnem v roce, jako v mnoha azimutálních hodinách. V tomto případě se tělo také otáčí, dokud nezmizí stín na bočních plochách a čas se odečítá ve směru šipky. Tento typ hodinek je přesnější; jejich chyba je určena pouze tím, že se magnetická střelka odchyluje od skutečného směru k severu.
Speciální sluneční hodiny.
Sluneční hodiny se zpravidla umisťují na konkrétní místo, ale můžete vyrobit i univerzální hodiny pro použití kdekoli. Někdy jsou vyrobeny pouze pro označení poledne nebo svátků. V dnešní době jsou nejčastější horizontální hodiny s trojúhelníkovým gnómonem a vertikální na stěnách domů. Můžete však najít mnoho dalších designů. Výroba přenosných slunečních hodin se nyní stala oblíbeným koníčkem.
Podívej. také NEBESKÉ KULE; ČAS.
Starý profesor astronomie vstává k řečnickému pultu: „Nebudu vám dělat přednášku. Přišel jsem se rozloučit. V mé hvězdárně se dnes zastavily hodiny, které běžely téměř tři sta let. Jsem si jistý: nastal konec světa!” Studenti se chichotali a houkali. Křičí, křičí: “Kupte si Rolex!”, “Zavolejte technika!”, “Vložte novou baterii!” atd. Když hluk utichl, profesor znovu promluvil: „A teď řeknu něco jiného. Dnes se moje sluneční hodiny zastavily na mé observatoři.“ (Žert)
Sluneční hodiny byly široce používány již od starověku. Navzdory své relativní jednoduchosti existuje mnoho druhů tohoto zařízení.
Jednoduchost většiny konstrukcí slunečních hodin z nich dělá velmi spolehlivý přístroj, alespoň za jasného počasí.
Obecně není výroba slunečních hodin obtížná [1-2]. Design jakýchkoli slunečních hodin musí mít určitým způsobem označený číselník a gnómon, jehož stín bude hrát roli šípu. Asi nejjednodušší variantou by byly rovníkové sluneční hodiny. Hlavní předností těchto hodinek je jejich jednoduchý ciferník, který je rozdělen na 24 stejných sektorů.
V nejjednodušším případě lze číselník vytisknout jednoduše na papír nebo, jak to udělal autor, použít laserovou gravírku. Gnómon je upevněn ve středu číselníku, kolmo k rovině číselníku. Autor použil šroub M3 x 40.
Číselník musí být umístěn pod úhlem k horizontu rovný , kde je zeměpisná šířka místa, kde jsou hodinky nainstalovány.
V tomto provedení se požadovaný úhel nastavuje pomocí klínu.
Vzhledem k tomu, že číselník v tomto provedení je kloubově spojen se základnou, bude při přesunu na jinou zeměpisnou šířku potřeba vyměnit pouze klín.
Pro nastavení hodin je potřeba najít místo osvětlené Sluncem, na kterém musí být hodiny orientovány tak, aby čára odpovídající 12 hodině koukala severním směrem, tzn. byla umístěna rovnoběžně s polední čárou. Polední čára je čára, která spojuje severní bod s jižním bodem na obzoru. Podél ní leží stín v pravé sluneční poledne, tzn. v okamžiku, kdy je Slunce nejvýše nad obzorem a stíny jsou nejkratší. V tuto chvíli se Slunce nachází nad jihem a stín gnómonu bude směřovat na sever. V nejjednodušším případě můžete sluneční hodiny orientovat pomocí kompasu.
Obecně platí, že v tomto případě nebudou hodiny orientovány podél geografického, ale podél magnetického poledníku, což přirozeně způsobí chybu v odečtech hodin. To však lze zanedbat, protože nejčastěji se směr k severnímu geografickému pólu a magnetický pól přibližně shodují, tloušťka stínu vrženého gnómonem je poměrně velká a Slunce se obecně nepohybuje zcela rovnoměrně podél ekliptiky. . Tento nerovnoměrný pohyb Slunce po obloze se vysvětluje částečně tím, že jeho zdánlivý pohyb závisí nejen na rotaci Země, ale také na pohybu Země na její oběžné dráze kolem Slunce. V tomto případě je oběžná dráha Země elipsa, i když se příliš neliší od kruhu, což znamená, že podle druhého Keplerova zákona se rychlost oběhu Země mění. Přesně řečeno, sluneční hodiny ukazují místní skutečný sluneční čas, který se může výrazně lišit od průměrného slunečního času daného časového pásma, podle kterého běží všechny běžné mechanické a elektronické hodiny. Tento rozdíl se liší v závislosti na aktuálním datu. Rozdíl mezi středním slunečním časem a skutečným slunečním časem lze určit z časové rovnice.
kde a je číslo dne v roce.
Graficky lze časovou rovnici znázornit následovně.
Jak je vidět na grafu, v různých dnech roku může rozdíl mezi středním a skutečným slunečním časem dosáhnout asi +14,3 minuty (12. února) a -16,4 minuty (4. listopadu), a to čtyřikrát ročně, přibližně 15. dubna , 13. června, 1. září a 25. prosince jde na nulu. Měli byste také mít na paměti, že v době psaní tohoto textu je ve většině regionů Ruska platný místní (mateřský) čas, tzn. ke standardnímu času se připočítá jedna hodina. Pravé sluneční poledne tedy nastane kolem 13.00:XNUMX.
Když jsou hodiny správně orientovány, gnómon ukáže na severní pól, který se nachází poblíž Polárky.
Hlavní nevýhodou slunečních hodin tohoto provedení je, že na severní polokouli mohou fungovat pouze od jarní rovnodennosti (19.-20. března) do podzimní rovnodennosti (22.-23. září). Druhou polovinu roku pro pozorovatele na severní polokouli Země vychází Slunce příliš nízko nad obzor a jeho paprsky nemohou osvětlit ciferník takových hodinek. Děje se tak proto, že Slunce je v tuto dobu na jižní polokouli nebeské sféry a číselník nakloněných slunečních hodin se nachází v rovině nebeského rovníku, tzn. sluneční paprsky jej osvětlí zespodu. V zásadě je možné nanést označení na spodní plochu ciferníku, ale na malých hodinkách je to nepohodlné.
Složitějším řešením jsou horizontální sluneční hodiny, které sice nemají výše popsanou nevýhodu, ale pro schopnost celoroční práce si musíte zaplatit číselník složitějšího typu, který se navíc mění v závislosti na zeměpisné šířce místa. kde jsou hodiny instalovány.
Podobně jako u rovníkových hodin by měly být horizontální sluneční hodiny instalovány tak, aby čára odpovídající 12 hodinám vypadala přísně na sever, a gnomon horizontálních slunečních hodin by měl být vyroben tak, aby jeho horní okraj byl nakloněn k horizontu pod úhlem rovným na zeměpisnou šířku oblasti, tzn. podíval se přibližně na Polárku. Podle toho se čas musí počítat podle polohy stínu horní strany gnómona.
Ciferník hodinek z obrázku výše lze použít, pokud se hodinky nacházejí v pásmu od 50 do 55 stupňů severní šířky. Pro ostatní zeměpisné šířky severní polokoule bude nutné změnit úhel gnómonu a změnit označení číselníku. Toto označení lze provést pomocí tabulky, která je umístěna v knize [1] na straně 305. Popis způsobu výpočtu horizontálních slunečních hodin pro libovolnou zeměpisnou šířku naleznete v knize [2] na stranách 260-261. Správně sestavené sluneční hodiny poběží bez přídavného navíjení nebo výměny baterií, dokud se neujme nemilosrdný druhý termodynamický zákon, alespoň pokud nenastane asteroid [3], vulkanická [4] nebo jaderná [5-6] zima a bude relativně trochu nad hlavou.jasná obloha.
- Astronomie. Encyklopedie pro děti – M.: Avanta plus, 1998.
- Encyklopedický slovník mladého astronoma. Sestavil N. P. Erpylev – M.: Pedagogika, 1986.
- Rychlová L.V. Problém nebezpečí asteroid-kometa // Reshetnev Readings. – 2010. – str. 677-679 (URL: https://cyberleninka.ru/article/n/problema-asteroidno-kometnoy-opasnosti/viewer)
- Yellowstonský supervulkán spustil dvě „vulkanické zimy“. — URL: https://nplus1.ru/news/2017/10/26/yellowstone
- Jaderná zima a její počítačové modelování v 80. letech. — URL: https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/668256/
- Tarko A.M., Parkhomenko V.P. Jaderná zima: historie a předpovědi // Biosféra. – 2011. – sv.3. — č. 2. — S.164-173 (URL: https://cyberleninka.ru/article/n/yadernaya-zima-istoriya-voprosa-i-prognozy/viewer)
- sluneční hodiny
- gnómon
- měření času
- laserové gravírování
- DIY sezóna
