Гномон - это простейшие солнечные часы. Гномон своими руками фото

Гномон - это простейшие солнечные часы

Все мы пользуемся часами. Создание современных устройств во многом облегчило жизнь человека. Раньше наблюдать за временем было также необходимо, поэтому существовали другие часы. А назвали их интересным словом «гномон». С древнегреческого оно переводится как «указатель». Что они из себя представляли, как ими пользовались ранее? Об этом мы сегодня и расскажем.

Гномон - точнейший указатель истинного времени

Гномон – это древнейший астрономический инструмент, который позволяет по наименьшей длине тени его колонны определить угловую высоту солнца. Такие своеобразные часы были созданы очень давно, они помогали определять время в солнечный день. Солнце тут как раз играет ключевую роль, точнее говоря, тень от него. Иными словами, гномон – это простейшие солнечные часы.

Помимо колонны и тени от нее в часах есть циферблат, который позволяет более точно определять время и, соответственно, высоту солнца.

В различных точках Земли разделение циферблата будет неодинаковым. Это зависит от конкретной точки, где предполагается установить гномон. В астрономии такой прибор предназначен для определения высоты солнца. В течение дня оно располагается в различных точках, соответственно, тень, отбрасываемая предметами, тоже различается. Это позволяет узнавать время. Определение производится по градусам дуги. Азимут и высота солнца – вот, что позволяет определять его точно. Помимо этого, по тени гномона выясняют, например, день равноденствия, так с любой датой. Выглядеть подобные часы могут по-разному. Чаще всег, это круг на плоскости, с прикрепленным к нему треугольником. По солнечным часам легко определять время, но насколько оно точное?

Чем солнечные часы отличаются от обычных?

Солнечные часы всегда или спешат, или несколько отстают от настоящего времени. Лишь четыре раза в году они показывают абсолютно верное время, а в остальные дни не совпадают с ним. На самом деле, солнечные часы показывают верное время, а не наручные, придуманные людьми. Но все же, чтобы лучше ориентироваться во времени, используют специальный график, который, как правило, помещают рядом с часами. Обычно в солнечных часах предусмотрено сразу два способа узнать время.

Тень гномона - указатель времени

Гномоном называют часы, но если говорить точнее, то это всего лишь их часть, а именно предмет, отбрасывающий тень. Чаще всего – это треугольник. От географической широты зависит угол его наклона. Гномон всегда направлен на север. У точных часов два гномона. Одна грань представляет собой изогнутый контур.

Сделан он с той целью, чтобы не перепутать, по какой из граней измерять время, а смотрится это довольно эстетично. Также в целях эстетики можно делать гномон слегка изогнутым. Самое главное, чтобы грань, предназначенная для регистрации времени, была прямой.

Разнообразие солнечных часов

Иногда создаются часы, у которых предусмотрено сразу три гномона. Первый гномон - это тот, что измеряет местное времени, второй измеряет поясное, а третий нужен, чтобы измерять азимут солнца.

Интересное о солнечных часах

Солнечные часы, в отличие от наручных, показывают настоящее солнечное время, тогда как время, придуманное человеком, во многом упрощено. По солнечным часам наглядно можно увидеть полдень. Промежуток между двумя полуднями носит название солнечных суток. Солнечные часы напрямую зависят от солнца, а сконструировать механический агрегат, ориентированный на светило, практически невозможно. Время, придуманное человеком не только не точное, но еще и постоянное, что исключает эту самую точность.

Таким образом, гномон – это одна из главных частей солнечных часов. По виду это красивая конструкция. Наблюдение за гномоном позволяет узнать точное время, зависящее от солнца, то есть истинное.

fb.ru

Солнечные часы

Содержание работы

I Введение

II О солнечных часах

Солнечные часы в Москве
Устройство солнечных часов
Виды солнечных часов

а) Горизонтальные солнечные часы

б) Вертикальные солнечные часы

в) Экваториальные солнечные часы

г) Аналемматические солнечные часы

История солнечных часов

а) Солнечные часы в Древнем Китае

б) Солнечные часы в Древнем Риме и Древней Греции

в) Солнечные часы в Древней Руси

г) Солнечные часы в Великобритании

III Солнечные часы в школьном дворе

Мои двушкальные солнечные часы
Этапы изготовления солнечных часов

IV Заключение

V Источники информации

I. Введение

В прошлом году я прочитала в газете «Москва. Центр.» от 6 ноября 2015 № 37 статью о солнечных часах Екатерины Шаминой. Оказалось, что в Москве имеются 8 солнечных часов. Меня заинтересовала эта тема. Мне захотелось посмотреть на эти солнечные часы, изучить их историю создания, узнать где они находятся, как их используют. Солнечные часы очень удобный инструмент для определения времени в солнечную погоду. Если в школьном дворе сделать солнечные часы, их можно использовать в качестве учебного пособия и в начальной школе на уроках окружающего мира, и в средней школе на уроках географии и физики. Они позволяют по движению тени наглядно проследить суточное и годовое движение нашей планеты. Таким образом, целью моей работы является создание солнечных часов во дворе нашей школы.

Критерии, по которым можно оценить результат работы:

а) солнечные часы в солнечную погоду должны подсказывать нам время;
б) солнечные часы должны быть просты и удобны в использовании;
в) солнечные часы должны способствовать формированию научного мировоззрения школьников;
г) солнечные часы должны эстетично выглядеть и служить декоративным элементом нашего школьного двора.

Свою работу организую по следующему плану:

Прогулка по Москве и поиск солнечных часов нашего города.
Сбор и анализ информации по истории, устройству, видам, принципу работы солнечных часов.
Изготовление солнечных часов во дворе нашей школы.
Проверка результативности созданного инструмента.

II.О солнечных часах

Солнечные часы в Москве

В выходные я поездила по Москве и собственными глазами увидела все эти солнечные часы, о которых говорилось в газете. Мне хотелось посмотреть, как органично они вписываются в архитектурный облик нашего города.

1. Самые старые дошедшие до нас солнечные часы установлены на Лопухинских палатах Новодевичьего монастыря. Предположительно они относятся к XVII веку.

2. От часов на церкви Воскресения Христова в Кадашах, написанных на фасаде храма, строившегося в 1687-1713 годах, сохранились только некоторые символы.

3. Так же в Москве существуют «пропавшие» солнечные часы - на так называемом «доме Брюса» (сейчас д. 2 по Спартаковской улице). От них осталась лишь каменная доска - трапеция. Существует легенда, что перед войнами и революциями она краснеет.

4. Так же солнечные часы сохранились на здании главного корпуса старого Московского университета, находящегося по адресу ул. Моховая; д. 11.

5. Так же к началу ХIX века относятся часы на здании бывшей Синодальной типографии, на Никольской улице. Эти часы с объемной поверхностью и поэтому они позволяют узнать не только время, но и день зимнего и весеннего равноденствия.

6. В центре Москвы есть еще одни солнечные часы, они находятся на здании приюта у храма Святого Людовика, находящегося по адресу:ул. Лубянка, д. 12А

7. Еще одни солнечные часы находятся на пешеходной аллее Космонавтов, ведущей к мемориальному музею космонавтики.

8. Самые новые солнечные часы в Москве находятся на здании русско-литовской школы в Госпитальном переулке; д.3.

Конечно же оказалось, что в Москве солнечных часов намного больше. Ведь после ремонта в Московском Планетарии, открыли площадку для наблюдений «Парк неба», где представлены различные виды солнечных часов. Я решила съездить в Планетарий и посмотреть на эти солнечные часы. Там я узнала и увидела много нового и интересного:

Горизонтальные солнечные часы Московского Планетария.

Экваториальные солнечные часы Московского планетария.

Также в Московском планетарии есть макет солнечных часов «Самрат Янтра», находящихся в Индии.

Вертикальные солнечные часы Московского планетария.

Устройство солнечных часов.

Итак, давайте разберемся подробнее с каждой частью, образующей солнечные часы.

Шкалы.

Главный элемент циферблата это шкала для регистрации времени. Точность шкалы зависит от точности изготовления солнечных часов и тщательности сборки их деталей. Кроме того, точность шкалы определяется размером солнечных часов (чем больше их размер, тем точнее может быть сделана шкала). Деления шкалы представляют собой отрезки так называемых часовых линий. То есть линий, образованных тенью гномона на циферблате солнечных часов.

На фотографии ниже часовые линии выделены цветом.

Иногда, кроме шкал, предназначенных для регистрации времени, на солнечных часах выполняются шкалы для измерения азимута солнца и высоты солнца над горизонтом а также шкала географической долготы. Азимут это угол между направлением на полюс и направлением на какой-либо удаленный предмет. В момент истинного полудня азимут солнца по определению равен 180º, а в тот момент, когда солнце находится точно на западе или точно на востоке, его азимут соответственно равен 90º и -90º. Большинство людей полагает, что солнце всегда восходит на востоке и заходит на западе. С помощью шкалы азимутов легко убедиться, что это не так. Лишь два раза в году, в дни равноденствий, солнце восходит на востоке и заходит на западе.. Шкала географической долготы позволяет наблюдать перемещение солнца по планете. Когда солнце пересекает какой-либо местный меридиан, на этом меридиане наступает истинный солнечный полдень, солнце занимает высшую точку своего дневного пути а его азимут равен точно 180º. То есть в этот момент солнце находится точно на юге. Если шкалу географической долготы дополнить списком городов таким образом, чтобы название города располагалось напротив соответствующей долготы, то по тени гномона можно, не прибегая к вычислениям, узнать, в каком городе сейчас истинный полдень.

Гномон.

Гномон это материальный объект, и у него есть толщина. Ее следует учитывать при расчете циферблата. В шкалах делаются разрывы, ширина которых равна толщине гномона. Строго говоря, у точных солнечных часов есть два гномона – восточный и западный. Западный представляет собой ребро, образованное западной и верхней гранями. По его тени регистрируется время от восхода солнца до полудня. Восточный представляет собой ребро, образованное восточной и верхней гранями треугольника. По его тени регистрируется время от полудня до захода солнца.

Чем солнечные часы отличаются от обычных.

Солнечные часы показывают истинное солнечное время. Наручные часы показывают среднее солнечное время. Момент, когда солнце достигает высшей точки своего суточного пути и пересекает местный меридиан, называется истинным солнечным полуднем. Промежуток времени между двумя последовательными полуднями называется истинными солнечными сутками.

Истинные солнечные сутки — величина непостоянная. Иногда они длиннее, иногда короче. Стало быть, и части их, то есть часы, минуты и секунды не всегда равны между собой. Затруднительно сконструировать часовой механизм так, чтобы он шел точно по солнцу, то есть в один день быстрее, в другой медленнее. Поэтому наручные часы показывают не солнечное и некое другое время, называемое средним. Продолжительность средних суток, называемых еще гражданскими, получают путем расчетов. Складывают продолжительность всех солнечных суток года и делят получившуюся сумму на количество суток в году. Гражданские сутки, а стало быть, гражданские часы, минуты и секунды, есть величина постоянная по определению.

До изобретения атомных часов, самой стабильной единицей времени считались звездные сутки, определяемые по промежутку времени между двумя последовательными восходами какой-либо отдаленной звезды. Чтобы измерить продолжительность солнечных суток, а затем путем расчетов определить продолжительность средних суток, по традиции используют именно звездное время — звездные часы, минуты и секунды.

Виды солнечных часов.

Солнечные часы — устройство для определения времени по изменению длины тени от гномона и её движению по циферблату.

Выделяют 4 вида солнечных часов: горизонтальные, вертикальные, экваториальные и аналемматические.

а) Горизонтальные солнечные часы.

Эти часы можно видеть во многих парках и садах.

часы в г. Севастополь; наб. Корнилова

Горизонтальные солнечные часы состоят из кадрана (плоскость с часовыми делениями) и гномона. Циферблат расположен горизонтально относительно земной поверхности. Гномон расположен перпендикулярно кадрану и представляет собой треугольник, угол которого равен широте места, в котором находятся солнечные часы (для Москвы это 55 градусов).

б) Вертикальные солнечные часы

часы на здании Соловецкого монастыря (Соловецкие острова

Вертикальные солнечные часы обычно располагаются на стенах зданий. Поэтому циферблат перпендикулярен относительно плоскости земной поверхности. А гномон располагается под углом, равным широте места, в котором расположены часы.

в) Экваториальные солнечные часы.

Часы на берегу реки Темзы(Лондон; Англия.)

Эти солнечные часы состоят из тех же частей, что и 2 предыдущих типа. Гномон, устанавливается на циферблате перпендикулярно его поверхности. Циферблат устанавливают углом 90 градусов, минус широта той местности, в которой расположен циферблат.

г) Аналемматические солнечные часы

На таких часах есть все те же части, что и на остальных, но гномоном здесь служит человек.

Циферблат аналемматических солнечных часов имеет форму эллипса. Чем ближе часы находятся к югу, тем больше эллипс становится похожим на круг.

часы на территории природного заказника «Долина реки Сетунь

В середине циферблата располагается разлинованная по месяцам площадка. Так как человек стоит вертикально по отношению к поверхности земли, а не под определенным углом, как гномон на горизонтальных часах, то его тень не будет показывать точное время на протяжении года, а будет постепенно смещаться. Что бы исправить этот недостаток, на площадке размечают место, куда должен встать человек, что бы его тень показывала точное время. Но и в этом случае точное время тень будет показывать только в середине месяца, а в начале и в конце будет небольшое расхождение.

Считается, что первые в мире часы были солнечными. Их история уже насчитывает не одно тысячелетие, но когда именно люди начали их применять достоверно неизвестно. Установлено, что в Древнем Египте, Вавилоне и Китае такими приборами пользовались ранее, чем за тысячу лет до нашей эры. Первые упоминания об определении времени по солнечным лучам с помощью гномона относятся к 1306-1290 гг. до н.э.

а) Солнечные часы в Китае.

Первое упоминание о солнечных часах в Китае, вероятно, задача о гномоне, приводимая в древнем китайском задачнике "Чжоу-Би" , составленном около 1100 г. до н. э. В эпоху Чжоу в Китае применялись экваториальные солнечные часы в виде каменного диска, устанавливаемого параллельно небесному экватору и пронизывающего его в центре стержня, устанавливаемого параллельно земной оси. В эпохуЦин в Китае изготавливали портативные солнечные часы с компасом: либо экваториальные — опять-таки со стержнем в центре диска, устанавливаемого параллельно небесному экватору, либо горизонтальные — с нитью в роли гномона над горизонтальным циферблатом.

б) Солнечные часы в Древнем Риме и в Древней Греции.

По рассказуВитрувия, вавилонский астроном Берос , поселившийся в VI в. до н. э. на острове Косе, познакомил греков с вавилонскими солнечными часами, имевшими форму сферической чаши — так называемым скафисом. В середине XVIII столетия при раскопках в Италии нашли именно такой инструмент, какой описан у Витрувия.

Из Греции солнечные часы достигли Рима В 293 году до н.з. Папирий Курсор велел соорудить солнечные часы на стене храма Квиринал, а в 263 году до н.э. другойконсул, Валерий Мессала, привёз солнечные часы из Сицилии.

в) Солнечные часы в Древней Руси.

В древнерусских летописях часто указывался час какого-то события, это наводило на мысль, что в то время на Руси уже использовались определённые инструменты или объекты для измерения времени по крайней мере днём. Черниговский художник Георгий Петраш обратил внимание на закономерности в освещении Солнцем ниш северо-западной башни Спасо-Преображенского собора в Чернигове и на странный узор-меандр. На основании более подробного их изучения он высказал предположение, что башня представляет собой солнечные часы, в которых час дня определяется освещением соответствующей ниши, а меандры служат для определения пятиминутного интервала. Подобные особенности были отмечены и у других храмов Чернигова, и был сделан вывод, что солнечные часы в Древней Руси применяли ещё в XI веке.

г) Солнечные часы в Великобритании.

В Великобритании находятся одни из самых знаменитых и древних солнечных часов в мире-Стоунхендж. Это древняя обсерватория, которая была построена в первом тысячелетии до нашей эры. Древние люди использовали Стоунхендж, как солнечный и лунный календарь. Сейчас это очень ценная достопримечательность.

И в «Парке Неба» Московского планетария я видела модель этой древнейшей обсерватории.

III. Солнечные часы в школьном дворе

После того как я нашла солнечные часы в Москве, изучила устройство солнечных часов и их виды, я решила сделать свои солнечные часы во дворе школы. Одни солнечные часы в нашем школьном дворе я решила сделать горизонтальными. Как мы знаем, одной из частей таких часов служит гномон, который устанавливается в центре под углом, равным широте местности. Для Москвы этот угол составляет 560. Но если посреди школьного двора установить штырь, маленькие дети могут забегаться и напороться на него. То есть установка такого оборудования была бы не безопасна для школьников. Поэтому я решила сделать съемный гномон. То есть укрепить его на доске, он постоянно будет храниться в кабинете учителя, а при необходимость под руководством учителя его можно установить и проверять время. Но тогда, просто гуляя во дворе дети без гномона не смогут определить время. То есть нужны еще одни солнечные часы, где в роли гномона выступает сам человек. Как мы знаем, это аналемматические часы.

Мои двушкальные часы.

Я придумала новый вид солнечных часов, которые еще нигде не встречала. Это двушкальные солнечные часы.

У нас в Москве с октября по апрель в основном стоит пасмурная погода, солнце выглядывает редко. А с ноября по март школьный двор покрыт снегом. Таким образом в эти месяцы использование солнечных часов неактуально. С другой стороны летом все дети разъезжаются на каникулы, в школьном дворе никто не гуляет. То есть и в летние месяцы солнечные часы не особенно нужны. А вот в теплые солнечные майские или сентябрьские дни школьники любят выбегать во двор на переменах, гулять там после уроков. Много времени на улице проводят и дети из группы продленного дня. В эти дни уроки физкультуры проходят на улице; некоторые учителя проводят практические работы на открытом воздухе. Именно в это время солнечные часы во дворе нашли бы свое применение. А так как у нас всего два месяца использования часов, то можно не менять площадку для размещения человека, решившего воспользоваться часами, а сделать две шкалы разного цвета: одну майскую и одну сентябрьскую со своими разметками. Эту идею мы и стали воплощать на нашем школьном дворе.

Этапы изготовления солнечных часов

Итак, сначала мы долго присматривались к нашему школьному двору, выбирали место, хорошо освещенное солнцем в течение всего дня. Такое место нашлось возле здания начальной школы.
В солнечный день, в середине мая, в субботу мы вышли на школьный двор. Мы начертили основу наших солнечных часов. Для этого мы взяли толстую нить, с одной стороны привязали к ней карандаш, с другой мел. После этого мы воткнули карандаш в землю и с помощью мела начертили 2 окружности.

3. После того как у нас получилось 2 окружности, мы закрасили пространство между ними белой краской. Это была майская шкала.

4. После того, как 2 окружности были закрашены, мы с помощью компаса отметили все стороны горизонта.

5. Затем мы установили гномон, так, чтобы его острие указывало на юг и в том месте поставили точку, чтобы было понятно, как ставить гномон. На двушкальных солнечных часах гномоном, как мы уже знаем, является человек, поэтому там мы нарисовали 2 ступни, на которые человеку надо встать, чтобы узнать время. И через каждые полчаса мы делали отметки.

6. После того, как Цифры были отмечены, мы решили украсить часы пиктограммами в соответствии с распорядком дня. Пиктограммы мы рисовали по трафаретам собственного изготовления, а за тем заливали их краской и баллончиков для граффити.

7. Таким образом, горизонтальные солнечные часы были готовы. А на двушкальных солнечных часах была готова 1-ая майская шкала. Доделать до конца двушкальные солнечные часы мы могли только в сентябре.

8. В середине сентября, в солнечный день мы доделали наши солнечные часы. Таким образом на наших двушкальных солнечных часах появилась сентябрьская шкала.

9. Что бы школьники понимали, как пользоваться моими солнечными часами, я сделала табличку с подробной инструкцией.

И нам было очень приятно видеть, что школьники подходят к часам, интересуются ими и определяют по ним время.

IV. Заключение

Вывод: считаю, что моя работа отвечает всем критериям результативности:

а) мои солнечные часы показывают точное время в солнечные майские и сентябрьские дни;

б) я считаю, что мои солнечные часы просты и удобны в использовании, кроме того, они снабжены табличкой с подробной инструкцией ;

в) я считаю, что мои солнечные часы будут полезны для школьников в солнечные майские и сентябрьские дни, когда ученики выходят из школы, они могут примерно узнать время, встав в центр двушкальных солнечных часов. А с помощью горизонтальных солнечных часов учителя начальной школы, а также учителя физики и географии могут проводить открытые уроки на улице;

г) считаю, что мои солнечные часы эстетично выглядят и служат декоративным элементом нашего школьного двора.

Работа над проектом мне очень понравилась, поэтому я хочу сделать переносной макет экваториальных солнечных часов, который учителя смогут использовать на своих уроках.

www.zaesenok.ru

Солнечные часы | Топ-Совет

Как сделать солнечные часы своими руками

Солнечные часы - древнейший механизм для определения времени. Солнечные часы - простейший прибор, но в нем заложены знания и наблюдения наших древних предков. В настоящее время солнечные часы используются как ландшафтное украшение. На примере солнечных часов родители учат своих детей строению солнечной системы, да и сама постройка солнечных часов своими руками - увлекательнейшее занятие для наших детей, например, будучи на пляже. При изготовлении солнечных часов надо знать некоторые моменты и особенности их конструкции, о которых мы и расскажем в этой статье.

Из чего состоят солнечные часы

Солнечные часы состоят из стрелки-указателя, отбрасывающей тень (эта стрелка называется гномон) и циферблата солнечных часов. Время по солнечным часам определяют по тени, отбрасываемой гномоном на циферблат. Все просто, однако есть некоторые особенности. Циферблат солнечных часов делится на 24 часа, а не на 12 часов, как в обычных механических часах. Циферблат или гномон должны быть наклонены над плоскостью. Солнечные часы не учитывают переход на летнее время. Солнечные часы работают только в ясную или малооблачную погоду в светлое время суток. Вот и все ограничения солнечных часов.

Существует несколько видов солнечных часов. Давайте разберемся с ними по-порядку.

Горизонтальные солнечные часы.

Горизонтальные солнечные часы можно делать прямо на песке на пляже. Для начала нам нужно знать две вещи: на какой широте мы находимся и где находится север. Если вторую часть можно установить методом подбора, то с первой придется быть подготовленным. Итак, у нас есть компас и мы знаем свою широту (Санкт-Петербург - 60, Москва - 55, Нижний Новгород - 56, Екатеринбург - 56, Сочи - 43, Ростов-на-Дону - 47, Новосибирск - 55, Владивосток - 43 градусов северной широты). Если мы делаем циферблат солнечных часов на переносимой поверхности - чертим круг и делим его на 24 части. Если делаем солнечные часы на земле, рисуем круг, в центр круга вставляем палку (гномон) и наклоняем ее на север так, чтобы угол между поверхостью земли и гномоном был равен нашей широте, от нижнего конца гномона ровно на север рисуем черту - это будет 12 часов дня по астрономическому времени. Остальные линии расчерчиваем, деля весь круг на 24 равных сектора. Каждый сектор солнечных часов равен 15 градусам.

Здесь нас ожидает засада. После грамотного разграфления циферблата и наклона гномона, время показывающее солнечными часами может отличаться от времени, которое показывает местное телевидение. Проблема кроется в декретном времени и часовых поясах, которые были для удобства созданы искусственно. Переносимый циферблат с легкостью решит эту проблему, просто вовернем его, пока время не будет правильным. С часами, нарисованными на песке чуть посложнее, этот момент надо учесть при начале разрисовывания циферблата. Например, можно отложить разметку циферблата до 12 часов, когда мы и север без компаса определим и точно главную ось циферблата наших солнечных часов нарисуем. Если ждать некогда, и творчество рвется из Вас, разграфите циферблат солнечных часов в черновом варианте и скорректируйте свой циферблат на ту погрешность, которая у Вас получилась.

В наших широтах солнечные часы работают в самый разгар лета часов с 8 утра и до 8 вечера, так что расовать числа между этими значениями практически бессмысленно. Из-за этого часто на круглом циферблате основание гномона сдвигают вниз.

Экваториальные солнечные часы.

Экваториальные солнечные часы - те же самые горизонтальные часы, только гномон установлен четко вертикально, а сам циферблат наклонен к поверхности земли на угол широты места установки таких часов.

Вертикальные солнечные часы.

Вертикальные солнечные часы обычно крепят на стенах домов. Тот же самый наклоненый гномон и расчерченный через 15 градусов циферблат.

Обычно в городах делают смешанный тип солнечных часов, т.е. на половину угла наклоняют циферблат, наполовину угла наклоняют гномон. Такое построение солнечных часов смотрите эффектнее, собственно, из-за чего их и делают.

Построение солнечных часов своими руками действительно увлечет Вашего ребенка и, кроме того, расширит его кругозор.

История солнечных часов

Человек изобрел для измерения времени целый ряд инструментов, например, лунные, водяные, свечные часы, которые использовались вплоть до XVIII века, затем песочные часы и от XVI до XVIII века масляные часы. Однако из-за своей зависимости от внешних условий и их колебаний, равно как и из-за технического несовершенства эти средства измерения времени не нашли всеобщего применения.

По современной хронологии уже 4000 лет назад уже повсюду существовали часы различной степени сложности. Первыми попытались их сделать египтяне, которые изобрели звездные часовые карты, и можно было определить ночное время, наблюдая за подъемом звезд. Что касается дневного времени, то поздние египтяне изобрели теневые часы (солнечные часы). Тень от поперечной балки постепенно пересекала ряд меток от восхода и до заката солнца. Набор инструкций для изготовления таких часов был найден в могиле фараона

Сети I, который правил примерно в 1300 году до н.э. Такие простые теневые часы были предшественниками солнечных.

Особо благоприятные климатические условия для измерения времени с помощью солнечных часов имел Египет. Известия о самых древних из древнеегипетских солнечных часов относится к эпохе правления Тутмоса III - первой половине XV в. до н.э. Одним из видов солнечных часов были ступенчатые часы в виде обелиска с двумя наклонными поверхностями, ориентированными по оси на восток - запад и разделенными на ступени. При восходе Солнца тень падала на край верхней ступеньки одной из этих поверхностей - восточной, затем постепенно опускалась, пока к полудню полностью не исчезала. Затем, после полудня, тень снова появлялась в нижней части западной поверхности, откуда она все поднималась до тех пор, пока при заходе Солнца не касалась грани верхней ступеньки.

На описанных солнечных часах время измерялось длиной, а не направлением отбрасываемой тени. Однако египтяне имели солнечные часы и со шкалой для определения направления отбрасываемой тени. Известный римский архитектор и зодчий Маркус Витрувий, работавший во времена правлений Цезаря и Августа, описывает в своем сочинении "Архитектура" не менее 13 видов солнечных часов.

К ним относятся и не совсем обычные для северных областей Европы горизонтальные полые полусферические солнечные часы - так называемые гемисферы. Внутренняя поверхность полушария представляла небесную полусферу с линией экватора, двумя линиями солнцестояния и с двенадцатичасовой шкалой времени. Изобретение таких часов приписывают известному античному астроному Аристарху из Самеса, жившему в 320 - 250 гг. до н.э который изготовил также солнечные часы с полукруглымишкалами, разделенными на пять частей (часов) неодинаковой длины. В совершенствовании греческих солнечных часов большое участие принимал и известный математик, врач, основатель греческой астрономии Евдокс из Книдоса, живший в 408 - 356 гг. до н.э. Острый конец гномона, служивший первоначально египтянам для четкого ограничения тени на шкале, греки позднее заменили небольшим круглым отверстием, так называемым солнечным оком, бросавшим на шкалу небольшую световую точку. Кроме указанных выше горизонтальных часов, греки имели еще и более совершенные вертикальные солнечные часы, так называемые гемоциклы, которые они располагали на общественных зданиях. Все древние солнечные часы были основаны на простом принципе гномона, у которого длина и направление отбрасываемой тени зависели не только от положения Солнца в данный момент на небосводе, но и от времени года.

При римском способе деления дня и ночи на 12 часов весной и летом удлиняли дневные часы, а осенью и зимой их укорачивали. Античные солнечные часы вследствие своего несовершенства указывали такое время, главной чертой которого было то, что под влиянием изменяющегося наклона Солнца изменялась в течение года длина дневных и ночных часов. Более поздние античные и многие средневековые солнечные часы имели криволинейные шкалы, устраняющие этот недостаток. Такими часами с более сложными и более точными шкалами времени, вычисленными для квартальных или месячных интервалов, пользовались примерно до XV века. Новую эпоху в развитии солнечных часов открыло важное изобретение, датирующееся 1431 годом. Принцип его заключался в установке теневой стрелки в направлении земной оси. Этим простым нововведением было достигнуто то, что тень стрелки, называемой полуосью, после этого нововведения равномерно вращалась вокруг полуоси, поворачиваясь каждый час на 15 градусов. Это дало возможность ввести равномерное время, которым можно было пользоваться в течение всего года, причем отрезки, соответствующие часам, были одинаковой длины независимо от изменяющейся высоты Солнца. Следующим этапом в развитии солнечных часов стали солнечные часы с компасом. К первым создателем солнечных часов с корректирующим компасом относится астроном и математик

Региомонтан. Экваториальные солнечные часы с циферблатом, параллельным плоскости земного экватора, и гномоном, перпендикулярным ей, были, по существу, простейшими часами с равномерной шкалой времени. Создатели таких часов обычно исходили из того, что ими будут пользоваться в различных географических широтах. Иногда такие часы имели стрелку с зубчатой передачей и малый циферблат со стрелкой для отсчета минутных интервалов с точностью от 1 до 3 минут. Такие часы назывались гелиохронометрами.

Были и экваториальные часы, устроенные так, что их циферблат указывал непосредственно среднее солнечное время, а не местное солнечное время, как у обычных экваториальных часов. Разновидности солнечных часов были весьма многообразны. Интересны кольцевые солнечные часы - один из вариантов дорожных солнечных часов которые очень часто одновременно служили и в качестве декоративной подвески.

Главной частью таких солнечных часов было латунное кольцо диаметром несколько сантиметров с другим передвижным кольцом, снабженным отверстием для солнечного луча. На внешней поверхности главного кольца обычно гравировали начальные буквы наименований месяцев, а против них, на внутренней поверхности, находилась часовая шкала. Перед измерением надо было повернуть меньшее, обычно железное, колечко так, чтобы отверстие для луча лежало у наименования соответствующего месяца. При измерении времени держали часы в положении, позволяющим солнечному лучу проходить через отверстие в шкале. На подобном принципе строились и так называемые экваториальные кольца - аналогичные часы, на главном кольце которых имелись еще два пересекающихся друг с другом круга. Позднее возник новый вариант с поперечиной вместо третьего кольца.

На одной стороне этой поперечины были указаны месяцы, а на другой - знаки зодиака. Посередине имелась перемычка с малым отверстием для прохождения солнечного луча. Правильное положение этих часов при измерении времени было таким, когда солнечный луч, проходящий через отверстие, попадал на центральную линию экваториального круга. В заключение этого раздела хотелось бы коротко остановиться на одной из моделей дорожных солнечных часов, используемых индийскими путешественниками. Они представляли собой деревянные восьмигранные палки с металлическим острием длиной 160 см с вырезанными часовыми шкалами. В отверстие над шкалой для соответствующего месяца вдвигался стержень длиной около 15 см так, чтобы его острие при вертикальном положении палки отбрасывало тень на шкалу. На палке должно было быть 12 шкал. Поскольку для дней, удаленных от солнцестояния на одинаковое время, действовали одинаковые условия, то достаточно было иметь 8 шкал. Наименование ашадах эти часы получили по тому сезону (июнь-июль), в котором совершались путешествия. Солнечные часы никогда не утрачивали своего значения и продолжают конструироваться еще и в наши дни. Римляне усовершенствовали солнечные часы, с которыми мы знакомы в настоящее время, и даже сделали солнечные переносные часы, удобные для путешествий. Они просуществовали тысячелетия и еще долгое время оставались средством проверки и координации для очень ненадежных колесных часов, пока не были окончательно вытеснены благодаря изобретению спиральной пружины в качестве регулятора хода (1674г.), но об этом мы расскажем ниже.

Мы рассмотрели устройство и функционирование солнечных часов, которые с годами совершенствовались и изменялись. Солнечные часы с передвижным по высоте полюсом, компасом и шкалами с минутным делением были простым и надежным указателем солнечного времени, но страдали и некоторыми серьезными недостатками. Их работа была связана с солнечной погодой и с ограниченным периодом работы - между восходом и заходом Солнца. Поэтому новые приборы для измерения времени принципиально отличались от солнечных часов. В то время как единица времени по солнечным часам выводилась из вращения Земли и ее движения вокруг Солнца, надо было создать искусственный эталон единицы времени, например, в виде интервала времени, необходимого для вытекания определенного количества вещества в хронометрическом устройстве.

top-sovet.ru

Создание вертикальных солнечных часов своими руками

В данной презентации представлено пошаговое описание создания вертикальных солнечных часов из подручных материалов.

Если у кого не вопроизводится презентация есть письменное описание:

Вам потребуется: Карандаш Транспортир Циркуль Компас Угольник Расположение часов

На рисунке линия ABопределяет поверхность стены, на которой мы хотим установить часы (вид сверху). Панель 1234 устанавливается перпендикулярно к стене и выравнивается горизонтально. Определите линию меридиана NS, начертите линию EWпараллельно AB. Из точки пересечения линий D нарисуйте линию DCперпендикулярно к WE. Угол CDSесть поворот стены.

Теперь для расчета вертикальных часов нам нужны 3 величины 1.Размер гномона по линии его ориентирования на север SD(проекция гномона на циферблат будущих часов); 2.Высота гномона SH(угол, составляющий гномоном с поверхностью циферблата); 3.Положение часовых линий на циферблате ●Шаг 1:

Нарисуем горизонтальный отрезок AB. Из точки Cнарисуем перпендикуляр CD так, что бы ADB образовало полуокружность с центром в точке C

●Шаг 3:

Из точки Cсо стороны противоположной CGнарисуем CJтак, чтобы угол DCJравнялся углу поворота стены. Точка Kлежит на отрезке CJна расстоянии равном GH (можно воспользоваться циркулем). Из точки Kпараллельно АВ чертится отрезок KLдо пересечения с CD

●Шаг 5:

Нарисуйте KPпараллельно линии CDдо пересечения с линией ABв точке P. Определите точку Rна полуокружности так, чтобы линия MRбыла равна отрезку KP (используйте циркуль). Соедините точки Cи R.

Последний шаг заключается в определении часовых линий. Для этого сделаем новый чертеж. От предыдущих построений нам потребуются отрезки AB, CD, CNи CR.

На продолжении линии CNвыберите точку Mи нарисуйте линию STперпендикулярно к CN. Размер CMбудет определять окончательный вид циферблата, поэтому выбирайте соответствующий размер бумаги.

Нарисуйте MEтак, чтобы CR был перпендикулярен. Определите точку Oна продолжении линии CNтак, чтобы MEи MOбыли равны.

Из центра Oнарисуйте окружность произвольного радиуса. Пересечение линии CDи STобозначено точкой d. Соедините точку Oс точкой d.

От линии Odразделите окружность на 15-градусные сектора. Продолжение радиусов до линии STопределяют часовые отметки.

Заключение

Все, что теперь остается сделать, это изготовить и закрепить гномон. Высота и размер гномона были определены на первых двух этапах. Его можно изготовить в виде треугольника, закрепить в точке C перпендикулярно плоскости циферблата, вдоль отрезка CN.

При монтировании часов на стене необходимо выровнять циферблат таким образом, чтобы полуденная линия 12:00 часов была вертикальной.

infourok.ru

Солнечные часы на даче

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.

Виды солнечных часов

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.

Установка солнечных часов

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

Понравился наш сайт? Присоединяйтесь или подпишитесь (на почту будут приходить уведомления о новых темах) на наш канал в МирТесен!

zakustom.com

Вертикальные солнечные часы

Такие часы много веков украшают стены домов, церквей, общественных зданий. Во многих городах мира сохранились они, как прекрасные архитектурные украшения. Глядя на такие часы, не перестаешь удивляться умению древних мастеров, которые десятки столетий назад создавали шедевры, которые до сих пор восхищают всех своей красотой и точностью. А точность таких часов напрямую зависит от знания координат местности и азимута стены, на которой они размещены. Именно эти координаты играют решающую роль в создании каждых вертикальных солнечных часов. И если, в процессе эксплуатации таких часов, хотя бы незначительно изменить ориентацию циферблата по отношению к сторонам света или угол наклона гномона, то такие часы не смогут отражать точное время.

Так произошло с прекрасными часами, которые создал в 1658 году Кристофер Рен, архитектор Кафедрального собора святого Павла в Лондоне. Он установил часы на южной стене часовни в оксфордском университете. В 1870 году часы были перенесены на стену библиотеки, построенной в начале XVIII века одним из лучших мастеров английского барокко Никласом Хоксмором. В результате этого часы перестали показывать точное время.

Расчет циферблата вертикальных солнечных часов ничем не отличается от расчета горизонтальных часов, но только в том случае (!), если стена, на которую их устанавливают, сориентирована строго на юг. Если же стена хотя бы на несколько градусов повернута относительно южного направления, то в расчет циферблата необходимо вносить существенные поправки, которые мы не будем приводить здесь из-за их сложности.

Но, если Вам повезло, и стена Вашего дома смотрит прямо на юг, или Вы хотите разместить часы на специальной опоре, сориентировав их в южном направлении, то вам не составит труда рассчитать чертеж циферблата, воспользовавшись нашими рекомендациями из статьи про горизонтальные солнечные часы.

Как видно из рисунка, циферблат вертикальных часов является зеркальным отображением циферблата горизонтальных часов. А гномон будет сориентирован на юг и отклонен от вертикали на угол, равный 90° минус угловая величина широты местности. Так, для Харькова этот угол составит 40°, так как Харьков расположен на широте 50°.

Если Вы все-таки захотите украсить стену Вашего дома вертикальными солнечными часами, то Вы можете заказать их расчет в нашем интернет-магазине. Вам необходимо только точно определить угол отклонения стены от направления на юг. Сделать это можно следующим способом: на строго горизонтальной поверхности начертить линию АВ, параллельную стене и линию CD, перпендикулярную АВ. Из точки пересечения этих линий, провести прямую, совпадающую с направлением ЮГ - СЕВЕР. Угол между этой прямой и прямой CD и даст нам искомую величину отклонения нашей стены от направления на юг. На данном рисунке стена сориентирована на юг и развернута на восток на угол a градусов. Часы, рассчитанные для Харькова и расположенные на стене, развернутой к востоку на угол 30°, будут выглядеть так.

Укреплять их на стене необходимо таким образом, чтобы полуденная линия была строго вертикальна.

Вообще, проектировать и создавать солнечные часы дело чрезвычайно сложное и увлекательное. Во всем мире постоянно растет число людей, обративших свой взор на это древнее искусство, создаются общества и клубы ценителей солнечных часов, проводятся международные встречи, на которых мастера делятся своим опытом и секретами. Мы попытаемся рассказать о некоторых, на наш взгляд, самых интересных и необычных часах.

Самыми большими в мире на сегодняшний день считаются часы, спроектированные и построенные испанским архитектором Сантьяго Калатравой. Точнее, проектировал он не просто часы, а мост через реку в одном из живописных парков в Калифорнии. И пилон этого моста, высотой около 66 метров, и является гномоном солнечных часов. Циферблатом этих часов являются дорожки парка, а часовые разметки сделаны из искусственного камня. Это уже второй такой мост, созданный Калатравой. Первый - расположен в Испании, в Севилье и был построен в 1992 году к открытию выставки Экспо-92.

Идея сооружать большие солнечные часы не нова. Можно отыскать множество примеров таких часов по всему миру, сооруженных в самое разное время. В Индии в 18-м веке Махараджей Джай Сингхом II (1686-1743) было построено здание обсерватории в Джайпуре. Само здание, высотой около 30 метров, является гномоном. До недавнего времени это были самые большие солнечные часы в мире. И современные архитекторы иногда включают расчет солнечных часов в проекты своих зданий. А фирма MacDonalds включила их даже в свой рекламный щит.

Часто солнечные часы устанавливают в парках и на площадях. Обычно это интерактивные анналематические часы, в которых сам человек, став в центре циферблата, играет роль гномона, а его тень указывает на часовую отметку. Например, часы, разработанные доктором Паулем Лаппом и созданные ландшафтным дизайнером Королевских Ботанических Садов Канады - Энн Миловсорофф. Эти часы расположены в уголочке сада, посвященного времени и окружены цветами, которые очень чувствительны к движению солнца (подсолнечник, маргаритки и др.). Или, например, еще одни часы из Канады, разработанные и созданные Брайеном Албинсоном из Северного Ванкувера. Он установил такие часы уже на территории четырех школ, обучает учеников разрабатывать такие часы и пользоваться ими. Его мечта - установить солнечные часы во всех школах Ванкувера, тем более что и дети, и учителя с большим энтузиазмом воспринимают его идеи и с удовольствием ему помогают.

А вот жители небольшого рыбацкого городка на северном побережье Англии, решили украсить скучную автостоянку в центре города таким необычным архитектурным элементом. Теперь эти часы являются достопримечательностью их города, тем более, что часовыми отметками на этих часах являются вмурованные в мостовую плиты с выгравированными на них датами важнейших событий в жизни города. Одновременно и часы - и исторический музей! Дети, гуляя с мамами в центре города по площади, могут изучать историю своего города.

Если у Вас есть хотя бы небольшой участок земли возле дома, то Вы можете создать настоящий шедевр. Это может быть и прекрасная клумба, и водоем, и фонтан, и просто какой-нибудь необычный декоративный элемент в саду. Ну, а если места совсем мало, то можно повесить их на стену дома или украсить ими дымовую трубу. Для изготовления часов можно использовать абсолютно любой материал, применяя и самые неожиданные варианты, как, например, старые CD диски.

Если у вас нет садового участка, то это вовсе не повод отказать себе в удовольствии понаблюдать за движением небесного светила. Очень оригинальные часы разработаны в Германии Райнхольдом Криглером и установлены им в своем доме. Он давно мечтал украсить свою комнату солнечными часами и когда, с помощью своего друга, ему удалось спроектировать часы и разметить лазерными приборами комнату, то он решил изготовить сразу двое таких часов, в двух комнатах. Принцип работы его часов очень необычен: луч солнца, попадая на кристалл или зеркальце, расположенные вблизи окна, отражается на стену и скользит по ней, напоминая наблюдателю о беспрерывном течении времени. Фотографии сделаны Райнхольдом Криглером.

Современные дизайнеры тоже не обходят своим вниманием солнечные часы. Особенно популярны они в изготовлении сувенирной продукции. С разметкой солнечных часов изготавливают подвески, кольца, серьги, брелоки, сувенирные шкатулочки, в которые включают компас и украшают их различными астрономическими таблицами.

Ну и самыми необычными, конечно, являются солнечные часы, которые были разработаны группой ученых специально для работы на Марсе. В 2004 году часы были туда доставлены. Циферблат этих часов имеет необычный вид, отсутствуют часовые отметки, а вокруг гномона нанесены траектории движения Земли и Марса. Как и полагается, на циферблат нанесен девиз: "ДВА МИРА - ОДНО СОЛНЦЕ". По окружности кадрана слово "Марс" написано на 17 языках, включая древние языки шумеров и майя. На обратной стороне записаны послания и пожелания от людей Земли будущим исследователям Марса. На кадране по углам нанесены метки разных цветов, что даст возможность наблюдать не только за движением солнца на Марсе, но и определять, как изменяется цветовое восприятие в зависимости от времени суток под розовым марсианским небом.

Надеюсь, мы вдохновили Вас на создание Ваших неповторимых солнечных часов. Вы можете по нашим инструкциям рассчитать их самостоятельно или заказать их расчет в нашем интернет-магазине. Кроме того, у нас есть специалисты, которые могут изготовить часы по индивидуальному заказу. Так что, творите, изобретайте, удивляйте! И, возможно, скоро Вы на вопрос "Который час?" сможете дать ответ, сверяясь по наручным солнечным часам.

edenland.com.ua

Солнечные часы на даче: творим, оцениваем, сравниваем

Как верно сказано: стрелки часов – это две руки, отнимающие у человека время. Чтобы узнать на садовом участке точное время, нужно остановиться, вымыть руки, достать сотовый телефон из кармана. А что если установить в саду настоящие солнечные часы? Они не только будут показывать время, но и украсят окружающее пространство. И детям новое устройство придется по душе: они будут представлять себя древними астрономами, которым удалось разгадать секрет времени.

Как сделать солнечные часы: горизонтальный вариант

Договоримся сразу: высокая точность на даче нам не требуется. Простейшие солнечные часы изготовить не очень сложно. Сначала делаем ровную площадку (циферблат или кадран) на освещенном месте, которое не загораживают строения и деревья. Самое главное, необходимо помнить, что солнечные часы будут находиться на улице, поэтому материалы должны быть устойчивы к воздействию окружающей среды. Это может быть ровный камень, керамическая плитка, установленная на кирпичное основание, кусок пластика или спил дерева, крышка от бочки, большая декоративная тарелка.

Или цветочная клумба, засаженная низкорослыми цветами, ровная площадка в виде круга, выложенная цветными камешками, ракушками, пробками от пластиковых бутылок. Диаметр циферблата может быть любым: от нескольких сантиметров до нескольких метров. Некоторые изобретатели создают настоящие шедевры.

В последнем случае в качестве делений можно приспособить большие камни, декоративные фигуры, пеньки. На маленьком циферблате деления рисуют краской или приклеивают цветные черточки. Только делают это после закрепления стрелки (ее еще называют гномоном). Стрелку вырезают в виде прямоугольного треугольника, один из углов которого должен быть равен географической широте населенного пункта, где вы находитесь. Приклеивают гномон так, чтобы катеты треугольника находились в одной плоскости, которая располагается перпендикулярно кадрану и ориентирована строго с юга на север (вершина угла, равного широте местности, находится в центре циферблата), это направление определяем по компасу.

Теперь можно заняться и делениями: заводим будильник, и каждый час (кроме ночных часов) рисуем (выкладываем, устанавливаем) черточки на кадране. Простейшие солнечные часы готовы.

Как сделать солнечные часы, если нужна высокая точность

Если нужна высокая точность, тогда необходимо изготовить наклонные (экваториальные) или вертикальные солнечные часы. Для того чтобы часы «ходили» точнее, нужно рассчитать по формуле времени поправку и учитывать ее и множество других факторов. Если вам не хочется ломать голову, обращайтесь к специалистам, они предлагают как готовые устройства, так и изготавливают их на заказ. Были бы деньги….

11ogorod.ru