Наскільки точний сонячний годинник?
Іноді ми можемо зустріти перехожих, порівнюючи час на сонячному годиннику з власним годинником, і в більшості випадків ви можете побачити різницю між показаннями обох таймерів. Сьогодні ми встановлюємо годинник відповідно до дуже точних атомних годинників, тож чи сонячні годинники працюють не так, як мали б? Навпаки, щоб це було можливо, є дві виправлення. Перший пов’язаний з довготою місця, де знаходиться наш годинник, а другий є результатом т.зв. рівняння часу, що виключає змінну швидкість, з якою Земля обертається навколо Сонця.
Насамперед. Сонячний годинник показує місцевий час, реальний час, який визначається видимими рухами сонця. Як о 12 годині, що є опівдні, ми вважаємо момент, коли Сонце здіймається над даним місцем, тобто воно досягає найвищої точки свого щоденного шляху зі сходу на захід. Це означає, що в місцях на північ і південь цього місця точно однакова сонячна година. Наприклад (дивлячись від узбережжя до гір) у Гданську, Грудзондзі, Торуні, Велуні, Рибнику та Цешині, сонячний полудень падає більш-менш одночасно. Різниця в часі буде помітна в містах, розташованих на схід та захід. У випадку з нашою країною ця різниця може досягати приблизно 50 хвилин (наприклад, у Холмі сонце досягає свого піку на 48 хвилин раніше, ніж у Згожельці). Щоб подолати ці відмінності,введено часовий пояс. Майже вся Європа знаходиться в центральноєвропейському часі, який визначається на основі меридіана 15 °, що проходить біля нашого західного кордону. Іншими словами, 12 годин у Польщі, Німеччині, Франції та багатьох інших європейських країнах падає, коли Сонце знаходиться точно над меридіаном цієї довготи.
Корекція довготи нашого сонячного годинника обчислить різницю в градусах між довготою, де стоїть годинник, і зональним меридіаном (15 °) і помножить результат на 4, оскільки 1 градус дорівнює 4 хвилинам. Обчислимо поправку для Кракова, місто лежить на довжині 20 °.
20 ° - 15 ° = 5 °, результат множиться на 4, а отримані 20 хвилин віднімаються від показань сонячного годинника (ці відмінності віднімаються, а не додаються, оскільки більшість польських міст розташовані на схід від 15-го меридіана).
І ще один приклад, цього разу для Варшави, яка лежить на довжині 21 °:
21 ° - 15 ° = 6 °, результат множиться на 4. Корекція становить 24 хвилини, яку ми віднімаємо від показань сонячного годинника.
Таким чином, ми на крок від встановлення офіційного часу. Тепер достатньо врахувати поправку, яка випливає з рівняння часу. Ми можемо прочитати виправлення на кожен день року з таблиці (фото 2).
Наприклад, якщо 11 травня сонячний годинник показує 9,46 (з урахуванням корекції довготи), то після додавання 3 хвилин і близько 38 секунд ми отримуємо округлення до 9,50. У період з березня по жовтень застосовується перехід на літній час, тому до отриманого результату слід додати ще одну годину. Отже, у нашому прикладі це буде 10.50 за літнім часом. Чотири рази на рік поправка рівняння часу дорівнює 0, тому сонячні годинники показують той самий час, що і механічні годинники. Це відбувається 15 квітня, 14 червня, 2 вересня та 25 грудня.
Визначення місцевого меридіана
Для того щоб правильно встановити сонячний годинник у саду, необхідно визначити місцевий меридіан (фото 3). Це дає можливість визначити, в якій площині знаходиться Сонце над садом і місце майбутніх вимірювань часу. Примітка: не використовуйте для цього компас, оскільки магнітна північ досить сильно відрізняється від географічної півночі.
1. Виберіть сонячне, рівне місце. Нехай воно буде порожнім і вільним від нерівностей. Це має бути місце, куди ми плануємо поставити годинник.
2. Вбийте вертикальний стрижень або пряму палицю в землю. Ми дуже акуратно підводимо його. Це буде вимірювальний гномон, той самий, що використовувались древні. Оптимальна довжина - 1-1,5 м (занадто коротка дасть ненадійні показники, а занадто довга змусить кінець тіні розмитися на землі).
3.За 2-3 години до сонячного обіду ми робимо коло навколо гнома з радіусом, рівним довжині його тіні (протягом літнього періоду сонячний полудень відбувається близько 13:00).
4. Позначте точне місце, де кінець тіні гномона торкається кола.
5. Чекаємо, поки кінець тіні гномона знову торкнеться кола. Це відбудеться 2-3 години вдень. Ми позначаємо це місце.
6. З двох точок, позначених на колі, проводимо дуги з однаковим радіусом, більшим за відстань між точками (розмір цієї дуги не має значення, але ми припускаємо, що вона повинна бути в 1,5-2 рази більшою за відстань між точками). Ми позначаємо точні місця їх перетину - їх повинно бути два, по одному з кожного боку гномона.
7.Місця перетину арок з’єднуємо прямою лінією - вона повинна проходити через місце, де ми розмістили гномона. Вітаємо, це наш місцевий меридіан!
Для підвищення точності такого вимірювання можна навколо гномона зробити кілька кіл з різним радіусом і позначити місця, де тінь торкається їх, на кожному. Наступну процедуру слід повторити для кожного з кіл, а намальована лінія меридіана повинна бути однаковою для всіх них. Незалежно від конструкції сонячного годинника, ми можемо розглянути можливість фіксації меридіана та встановлення гномона, який завжди відображатиме момент справжнього полудня. Це унікальний атракціон, якого вдома немає ні в кого іншого.
Влітку тіні дуже короткі, а взимку тривалі. Тому найбільш точні вимірювання проводяться навколо рівнодення. Це відбувається двічі на рік 20/21 березня та 22/23 вересня.
Малювання горизонтального годинника Циферблат
можна намалювати за допомогою будь-якої з безкоштовних комп'ютерних програм, доступних в Інтернеті (наприклад, Shadows Pro), або намалювати інструментами для малювання. Ось покрокова інструкція (рис. 4).
1. Накресліть дві перпендикулярні лінії AB і CO, що перетинаються в точці O. Створені таким чином відрізки пізніше будуть використані для позначення годин: CO буде лінією 12 годин, AO - 6 ранку, а OB - 18. світ.
2. З точки O проводимо пряму OD так, щоб кут COD мав значення, рівне широті місця, для якого розрахований годинник. У нашому прикладі це 50 °, що відповідає південним районам Кракова.
3. З будь-якої точки E на OD проведемо пряму EF, перпендикулярну OD і перетинаючу CO в точці F.
4. З точки F проведемо пряму GH, паралельну AB.
5.З точки F ми вимірюємо довжину сегмента FE штангенциркулем, а потім позначаємо точку C на CO так, щоб FC дорівнював FE.
6. З точки О, виміряйте довжину відрізка OC штангенциркулем, а потім позначте точки A і B на лінії AB так, щоб OA і OB дорівнювали OC.
7. З точок А, В і С проводимо дуги будь-якого рівного радіуса.
8. Розділяємо дуги на кути 15 °.
9. З точки С витягніть плечі кутів так, щоб вони перетинали лінію GH.
10. З створених таким чином точок J і L проведемо прямі JK і LM, паралельні CO і перетинають пряму AB.
11. З точок А і В витягніть плечі кутів, що розділяють їх дуги, так, щоб вони перетинали прямі JK і LM.
12.З точки О проведемо прямі, що з’єднують О з місцями, де плечі кутів перетинають прямі GH, JK і LM.
Годинні лінії горизонтального сонячного годинника тепер готові. Ось як позначити години на нанесеному годиннику (фото 5, порядок їх нанесення повинен бути за годинниковою стрілкою).
У наведеному вище прикладі ви можете побачити дугу, намальовану навколо точки O, де закінчуються годинні лінії. Це не потрібно, але завдяки цьому ми уникаємо щільності, яка виникає, коли стільки ліній зосереджено в одному місці. Це суто естетичне питання. Ми встановили готовий сонячний годинник так, щоб лінія CO збігалася з лінією місцевого меридіана, яку ми позначили раніше в місці, де був встановлений годинник. Точка С і кінець гномона повинні вказувати на північ, точку А на захід і точку Б на схід. Точка О, навпаки, важлива з іншої причини: це так званий центр сонячного годинника, де повинна знаходитися нижня вершина гномона.
Даріуш Оцкі
Редактор веб-сайту Gnomonika.pl
