Sunčani sat od kamena. Zidni sunčani sat

Pojava sunčanog sata povezuje se s trenutkom kada je čovjek shvatio odnos između duljine i položaja sunčeve sjene od određenih predmeta i položaja Sunca na nebu. Najstariji alat za određivanje vremena bio je gnomon. Promjena duljine njegove sjene pokazivala je vrijeme. Stvaranje tzv. sjenovitih (mi ih zovemo sunčanih) satova pripisuje se Egipćanima, koji su ih izumili još u drugom tisućljeću prije Krista. Bile su to jednostavne drvene ploče s oznakama. Sat u sjeni, podijeljen u dvanaestodnevne intervale, postao je prvi ljudski izum dizajniran za ODREĐIVANJE vremena. Tako, " Sunčani sat"je uređaj za određivanje vremena promjenom duljine sjene s gnomona i njegovim kretanjem po brojčaniku. Na ravnom kamenu (kadranu) bila je pričvršćena mala šipka (gnomon), izrezbarena linijama - brojčanik, sjena gnomona služila je kao satna kazaljka. Ali budući da su takvi satovi "radili" samo danju, noću ih je zamijenila klepsidra - tako su Grci zvali vodeni sat.

Sunčani satovi su vodoravni, okomiti (ako je ravnina brojčanika okomita i usmjerena od zapada prema istoku), jutarnji ili večernji (ravnina je okomita, od sjevera prema jugu) i ekvatorijalni. Izrađivani su i kupasti, sferični i cilindrični sunčani satovi.

Najjednostavniji sunčani sat.

Najstariji alat za određivanje vremena bio je gnomon. Promjena duljine njegove sjene označavala je doba dana. Takav jednostavan sunčani sat spominje se u Bibliji:

Četvrta knjiga o kraljevima, 20. poglavlje

9. I Izaija je rekao, “Evo znaka od Gospoda za vas, da će Gospod ispuniti riječ koju je rekao: Hoće li sjena ići deset koraka naprijed ili se vratiti deset koraka nazad?”

10 A Ezekija reče: Lako je sjeni napredovati deset koraka; ne, neka se sjena vrati deset koraka unatrag.

11. I Izaija prorok zavapi Gospodu, i vrati sjenu natrag na stepenice, gdje je sišla niz Ahazove stepenice, deset stepenica.

Izaija, poglavlje 38

8. Evo, vratit ću deset koraka natrag sjenu sunca, koja je prošla uz Ahazove korake. I sunce se vrati deset koraka uz stepenice na koje je sišlo.

Biblijski stih spominje sunčani sat izgrađen u Jeruzalemu pod kraljem Ahazom u 8. stoljeću pr.

Jedan od prvih sunčanih satova pronađenih u grobnici Nauth (Irska) datira iz 5000. godine pr.

Prvi poznati opis sunčanog sata u starom Egiptu je natpis u grobnici Setija I. koji datira iz 1306.-1290. PRIJE KRISTA e. Govori o sunčanom satu koji je vrijeme mjerio duljinom sjene i bio je pravokutna ploča s podjelama. Na jednom kraju je pričvršćen nizak blok s dugom vodoravnom šipkom, koja je bacala sjenu. Kraj ploče s prečkom bio je usmjeren prema istoku, a prema oznakama na pravokutnoj ploči određivan je sat koji je u starom Egiptu definiran kao 1/12 vremenskog razdoblja od izlaska do zalaska sunca. Poslije podneva je kraj ploče išao prema zapadu.

Rekonstrukcija na temelju opisa egipatskog sunčanog sata iz grobnice Setija I. u popodnevnom položaju. Ujutro su okrenuti u drugom smjeru.

Pronađeni su i instrumenti izrađeni po ovom principu. Jedan od njih potječe iz vremena vladavine Tutmozisa III i datira iz 1479.-1425. PRIJE KRISTA e., drugi je iz Saisa, on je 500 godina mlađi. Na kraju imaju samo prečku, bez vodoravne prečke, a imaju i utor za visak za vodoravni položaj uređaja.

Sunčani sat iz vremena vladavine Tutmozisa III. Ove satove također je trebalo odmotati popodne.

Druge dvije vrste staroegipatskih satova koji su mjerili vrijeme duljinom sjene bili su oni kod kojih je sjena padala na nagnutu ravninu ili na stepenice. Bili su lišeni nedostatka satova s ​​ravnom površinom: u jutarnjim i večernjim satima sjena se protezala izvan ploče. Ovi tipovi satova kombinirani su u modelu od vapnenca koji se čuva u Egipatskom muzeju u Kairu i datira nešto kasnije od sata iz Saisa. Na jednoj strani makete nalaze se dvije kose plohe sa stepenicama, od kojih je jedna bila okrenuta prema istoku, a druga prema zapadu. Prije podneva, sjena je pala na prvu ravninu, postupno se spuštajući uz stepenice odozgo prema dolje, a poslijepodne - na drugu ravninu, postupno se dižući odozdo prema gore; u podne nije bilo sjene. S druge strane modela nalaze se dvije kose ravnine bez stepenica; ovaj tip sata radi slično kao sat sa stepenicama.

Specifična izvedba tipa sunčanog sata s kosom ravninom bio je prijenosni sat iz Kantare, nastao oko 320. pr. e. s jednom kosom ravninom na kojoj su označene podjele i viskom. Avion je bio usmjeren prema Suncu.

Crtanje sata s nagnutom ravninom. Ovako je izgledao sat s Kantare.

Godine 2013. znanstvenici sa Sveučilišta u Baselu izvijestili su o otkriću sunčanog sata, navodno okomitog, starog 3300 godina, naslikanog na ostrakonu od vapnenca. Otkriveni su u Dolini kraljeva u blizini radničke nastambe između grobnica KV29 i KV61.

Sat je skafis.

Prema priči Vitruvija, babilonski astronom Berosus, koji se naselio u 6.st. PRIJE KRISTA e. na otoku Kosu upoznao Grke s babilonskim sunčanim satom koji je imao oblik kuglaste zdjele - tzv. skafis. Ovaj sunčani sat poboljšali su Anaksimandar i Anaksimen. Sredinom 18. stoljeća, tijekom iskapanja u Italiji, pronašli su potpuno isti instrument kakav je opisao Vitruvije. Stari Grci i Rimljani, kao i Egipćani, vremensko razdoblje od izlaska do zalaska sunca dijelili su na 12 sati, pa je stoga njihov sat (kao mjera vremena) bio različite duljine ovisno o godišnjem dobu. Površina udubljenja na sunčanom satu i linije "sata" na njemu odabrane su tako da kraj sjene štapa pokazuje sat. Kut pod kojim je vrh kamena izrezan ovisi o geografskoj širini mjesta za koje je sat napravljen. Kasniji geometri i astronomi (Eudoks, Apolonije, Aristarh) osmislili su različite oblike sunčanih satova. Sačuvani su opisi takvih instrumenata koji po izgledu nose najčudnija imena. Ponekad je gnomon, bacajući sjenu, bio smješten paralelno s osi zemlje.

Iz Grčke je sunčani sat stigao u Rim. Godine 293. pr. e. Papirije Kursor naredio je izgradnju sunčanog sata u Kvirinalskom hramu, a 263. pr. e. drugi konzul, Valery Messala, donio je sunčani sat sa Sicilije. Dizajnirani za južniju zemljopisnu širinu, netočno su pokazivali sat. Za širinu Rima, prvi satovi izgrađeni su oko 170. pr. e. Marcije Filip.

Skafis - sunčani sat starih. Sferoidni urez ima satne linije. Sjenu je bacala vodoravna ili okomita šipka ili kugla u središtu instrumenta. Kut pod kojim je vrh kamena izrezan ovisi o geografskoj širini mjesta za koje je sat napravljen. Stoga su takvi satovi izgrađeni na mjestu gdje su se trebali koristiti.

Horizontalni sunčani sat.

Horizontalni sunčani sat sastoji se od kadrana i gnomona. Okvir je postavljen paralelno s ravninom horizonta. Najčešće je gnomon trokut, okomito na ravninu okvira, a jedna mu je stranica prema njemu nagnuta pod kutom jednakim geografskoj širini mjesta na kojem je sat postavljen. Crta sjecišta gnomona i okvira usmjerena je paralelno s podnevnom linijom - linijom duž koje je usmjerena sjena okomite šipke u pravo podne na određenom mjestu.

Vintage horizontalni sunčani sat.

Vertikalni sunčani sat.

Vertikalni sunčani satovi obično se postavljaju na zidove zgrada i raznih građevina. Stoga je njihov okvir okomit - okomit na ravninu horizonta, ali se može okretati u različitim smjerovima. Položaj satnih podjela na okviru ovisi o smjeru u kojem je okvir okrenut. Oni će biti simetrični u odnosu na podnevnu podjelu samo kada je okvir okrenut strogo prema jugu (geografski, ne magnetski!) - na sjevernoj hemisferi, ili prema sjeveru - na južnoj hemisferi, drugim riječima - kada je okvir okomit do podnevne linije. Za tako usmjeren kadran, gnomon mora ležati u ravnini nebeskog meridijana, drugim riječima, biti okomit i na ravninu kadrana i na ravninu horizonta, a jedna njegova stranica mora biti paralelna sa zemljinom osi.

Vertikalni sunčani sat.

Vertikalni sunčani sat na pročelju Hrama Merafima Sarovskog u Moskovskoj oblasti. Inaermanski vapnenac, bakar, 100x50cm.

Vertikalni sunčani sat, 1623. Rekonstrukcija 1991.

U Moskovski planetarij Postoji vertikalni sunčani sat koji pokazuje vrijeme i datum.

Ovo je rijedak dizajn sunčanog sata u kojem je gnomon koji pokazuje na Sjevernjaču na donjem kraju povezan s dioptrijom. Svjetlosna rupa u obliku Sunca s krunom baca zečića na okomiti štit-brojčanik, na čijoj je površini apliciran sustav datuma i sati. Ravnina sata je orijentirana u smjeru zapad-istok.

Od vrha do dna duž stalka je lepeza ravnih linija koje mjere sate i minute, a horizontalno je hrpa hiperbola po kojima klizi sjena Sunca. različiti mjeseci na različitim visinama. Sunčeva zraka istovremeno označava doba dana i doba godine.

Jasno je vidljivo da na dan ljetni solsticij, kada se Sunce pomakne što je više moguće od nebeskog ekvatora i stigne do Rakova tropa, zeko hoda po donjem rubu koordinatne mreže. U danima proljetnog i jesenskog ekvinocija Sunčev će krug prolaziti duž srednje horizontalne crte, duž ekvatora. A zimi će zeko hodati po vrhovima.

Ekvatorijalni sat.

Ekvatorski sunčani sat također se sastoji od okvira (ravnina sa satnim podjelama) i gnomona. Satne podjele na okviru su označene u jednakim kutnim razmacima, kao na brojčaniku običnog sata, a gnomon je obično metalna šipka postavljena na okvir okomito na njegovu površinu. Zatim se okvir usmjeri u vodoravnoj ravnini tako da je ravna crta koja povezuje bazu gnomona i satnu podjelu koja odgovara podnevu usmjerena paralelno s linijom podneva prema jugu - za sjevernu hemisferu, ili prema sjeveru - za južne hemisfere i nagnut je u odnosu na ravninu horizonta prema sjeveru odnosno prema jugu pod kutom α=90°-φ, gdje je φ geografska širina mjesta postavljanja sunčanog sata. Okvir će biti paralelan s nebeskim ekvatorom (otuda i naziv ove vrste sunčanog sata), a budući da se nebeska sfera tijekom dana rotira ravnomjerno, sjena gnomona za bilo koji sat u danu opisivat će jednake kutove (dakle, podjele sati provode se na isti način kao na brojčaniku redovnih sati).

Dijagram ekvatorijalnog sunčanog sata. Također se nazivaju nagnuti.

Jednaki kutni razmaci (t=15°) između susjednih satnih podjela, kao na brojčaniku običnog sata, te okomitost gnomona na okvir glavne su prednosti ekvatorijalnih sunčanih satova u odnosu na vodoravne i okomite. Glavni nedostatak ekvatorijalnih sunčanih satova je što će, za razliku od vodoravnih, raditi samo od dana proljetnog ekvinocija do dana jesenskog ekvinocija (na sjevernoj hemisferi proljetni ekvinocij je u ožujku, jesenski ekvinocij u rujnu, u Južna polutka proljetni ekvinocij je u rujnu, jesenski ekvinocij u ožujku). Ostatak godine neće raditi jer će Sunce biti s druge strane ravnine nebeskog ekvatora, a cijela gornja površina okvira bit će u sjeni. Naravno, ovaj se nedostatak može otkloniti ako napravite okvir u obliku ploče, aplicirate satne podjele i na gornju i na donju plohu, a gnomon nastavite ispod ploče, ali čak i tada, u danima blizu proljeća ili jesenski ekvinocij, sunčani sat neće raditi - Sunce će sjati na tanjur ne odozgo ili odozdo, već sa strane.

U srednjem vijeku arapski astronomi (Thabit ibn Qorra, Ibn al-Shatir, Abu l-Hasan ibn Yunis) ostavili su opsežne rasprave o gnomonici, odnosno umijeću građenja sunčanih satova. Osnova su bila pravila trigonometrije. Na površini arapskog sata, osim linija za “sat”, bio je označen i smjer prema Meki, tzv. kibla. Posebno važnim se smatrao trenutak u danu kada je kraj sjene okomito postavljenog gnomona padao na liniju kible.

Uvođenjem jednakih sati dana i noći (neovisno o godišnjem dobu) zadatak gnomonike je znatno pojednostavljen: umjesto uočavanja kraja sjene na složenim krivuljama, bilo je dovoljno uočiti smjer sjene. Ako se igla nalazi u smjeru zemljine osi, tada njena sjena leži u ravnini Sunčevog satnog kruga, a kut između te ravnine i meridijanske ravnine je satni kut Sunca ili pravo vrijeme. Sve što ostaje je pronaći sjecište uzastopnih ravnina s površinom "brojčanika" sata. Najčešće je to bila ravnina okomita na iglu, odnosno paralelna s nebeskim ekvatorom (ekvatorijalni ili ekvinocijski sat); na njemu se svaki sat mijenja smjer sjene za 15°. U svim drugim položajima ravnine brojčanika kutovi koje na njoj stvara smjer sjene s podnevnom crtom ne rastu ravnomjerno.

Gnomonika se bavila izradom pravila za pronalaženje različitih položaja sjena na tim površinama. Sunčani sat, kao što je već rečeno, ne daje prosječno, već pravo sunčevo vrijeme. Jedna od posebnih zadaća gnomonike bila je konstruirati krivulju na brojčaniku sunčanog sata koja bi označavala “prosječno” podne u različito doba godine. U srednjovjekovna Europa Gnomoniku su proučavali: Apian, Albrecht Durer, Kircher. Živio početkom 16. stoljeća. Münster je bio priznat kao "otac gnomonike".

U Kini, tijekom Zhou ere Ekvatorijalni sunčani sat korišten je u obliku kamenog diska, postavljenog paralelno s nebeskim ekvatorom i probijajući ga u središte šipke postavljene paralelno sa zemljinom osi. Tijekom ere Qing u Kini su se izrađivali prijenosni sunčani satovi s kompasom: ili ekvatorijalni - opet sa šipkom u središtu diska, postavljene paralelno s nebeskim ekvatorom, ili vodoravni - s navojem kao gnomon iznad vodoravnog brojčanika.

U drevnim ruskim kronikama često se navodio sat nekog događaja, što je sugeriralo da su se u to vrijeme u Rusiji već koristili određeni instrumenti ili predmeti za mjerenje vremena, barem tijekom dana. Umjetnik iz Černigova Georgy Petrash skrenuo je pozornost na uzorke u osvjetljenju Suncem niša sjeverozapadnog tornja Katedrale Preobraženja u Černigovu i na čudne uzorke ("meandre") iznad njih. Na temelju njihova detaljnijeg proučavanja sugerirao je da je toranj sunčani sat, u kojem se sat u danu određuje osvjetljenjem odgovarajuće niše, a meandri služe za određivanje petominutnog intervala. Slične značajke zabilježene su iu drugim crkvama u Černigovu, te je zaključeno da je sunčani sat u drevna Rusija korišten još u 11. stoljeću.

Za vrijeme vladavine Anne Ioannovne, 23. kolovoza 1739., izdan je dekret Senata prema kojem su na cesti od Sankt Peterburga do Peterhofa postavljeni drveni miljostupi-obeliski, a 1744. izdan je dekret o postavljanju stupova cesta od Petrograda do Carskog Sela. Umjesto miljostupova-obeliska naknadno su podignute “mramorne piramide” prema nacrtima prema djelima Antonija Rinaldija. Neki od njih su imali sunčane satove, a putnik je pomoću njih mogao saznati udaljenost i vrijeme. “Mramorne piramide” sa sunčanim satovima sačuvane su na sljedećim mjestima: u Sankt Peterburgu na uglu nasipa rijeke Fontanke i Moskovskog prospekta (označava jednu milju od zgrade pošte) i u Puškinu kod Orlovskih vrata, smještenih na južna granica Catherine Parka. Datum postavljanja naveden je na "mramornoj piramidi" na Orjolskim vratima - 1775.

Uoči ljeta, sunca, sezone dače, vrtnih poslova i svega sličnog, želim vam ponuditi upute korak po korak Kako napraviti vodoravni sunčani sat na svom mjestu. Pronalaženje vremena pomoću njih ponekad je čak i praktičnije nego putem mobitel(jer nemam uvijek telefon sa sobom; ruke su mi prljave; sunce sija preko ekrana).

Osnova sunčanog sata je gnomon. Ovo je štap čija će nam sjena pokazati vrijeme. Što točnije usmjerimo ovaj štap paralelno s osi rotacije Zemlje (kako to učiniti - vidi točke 1, 2, 3 u nastavku), to će uređaj biti precizniji. Bilo koji ravni štap, veličine slične dršci lopate, poslužit će kao gnomon (možete koristiti samu ručku ako imate nepotrebnu).

Nalazimo mjesto gdje nema puno ljudi i pasa koji trčkaraju, a gdje često prolazite. Glavna stvar je da je obasjan suncem većinu dana. Da biste to učinili, pronađite jug (ili se krećite pomoću Google Eartha ili okrenite lice prema suncu oko 12-13 sati) i potražite mjesto na mjestu s južnom polovicom neba što je moguće slobodnije (od krovovi, drveće itd.).

Točke 1 i 2 posvećene su pronalaženju točnog smjera prema sjeveru. Da, za to možete koristiti i kompas, ali moramo zapamtiti da magnetska deklinacija (odnosno odstupanje očitanja kompasa od stvarnog smjera prema geografskom sjeveru) u našoj zemlji može doseći 10, 20 ili više stupnjeva. Osim toga, možete uhvatiti lokalnu magnetsku anomaliju. Stoga je metoda određivanja sjevera po suncu točnija i pouzdanija.

1. Do pravog podneva (solarni klimaks, također pogrešno nazvan “zenit”) pripremimo visak (npr. objesimo kamenčić/komad željeza na uže i pazimo da sve ne visi u vjetar) i horizontalna platforma na kojoj se vidi sjena užeta. U nastavku ću opisati metode za izračunavanje pravog podneva za vaše područje.

2. U trenutku pravog podneva (dobro bi bilo unaprijed sinkronizirati vrijeme s internetom, npr. servisom time.is ili Android aplikacijom ClockSync) označavamo smjer sunčeve sjene od visak, na primjer, pomoću nekoliko kamenčića, koje postavljamo duž sjene. To je točan smjer sjever-jug (smjer meridijana).

3. Izračunavamo tangens kuta na horizontalu pod kojim treba stajati gnomon (odnosno naš štap). Da biste to učinili, saznajte zemljopisnu širinu mjesta, unesite je u kalkulator i pritisnite tan. Na primjer, ako je geografska širina 56 stupnjeva, tada je tan(56) = 1,483.

Ovaj broj pomnožimo, na primjer, s pola metra (50 cm), dobijemo 74 cm. Zabodemo štap u zemlju, u smjeru strogo prema sjeveru (našli smo ga u zadnjoj točki viskom), od na ovo mjesto postavimo kamenčić 50 cm od mjesta gdje je štap zaboden, i nagnemo štap tako da pređe preko kamenčića na visini od 74 cm. Na slici 3 (i 3a radi veće preglednosti) prikazao sam visak koja se spušta s gnomona i pada na meridijansku liniju (duljina ovog viska u našem primjeru = 74 cm) . Umjesto viska, možete "gađati" okom, ali to neće biti tako precizno. I u tom položaju počinjemo voziti štap, s vremena na vrijeme provjeravajući/podešavajući tako da pređe preko našeg kamena od „pola metra“ na zadanoj visini. Čim štap čvrsto drži, možemo si čestitati - najvažniji dio posla je obavljen: naš smo gnomon usmjerili paralelno sa zemljinom osi. I, usput, u isto vrijeme, on pokazuje na Sjevernjaču s dobrom točnošću (možete to provjeriti noću tako što ćete "gađati" okom po štapu).

4 i 5. Sljedeći položaji satnih oznaka, napravljeni mjeračem vremena. Treba napomenuti da iako slika pokazuje 12 sati za oznaku podneva, u stvarnosti će civilno vrijeme biti drugačije. Kako biste izbjegli razmišljanje o ovome, najlakši način je označiti brojčanik tako da se gnomonu približite na 13:00, 14:00 i tako dalje, te jednostavno označite smjer sjene. I sljedeći dan, od jutra do podneva, označite preostale satove.

Sami satovi mogu biti što god želite: možete zakucati pločice s brojevima, možete ih obložiti kamenjem.

Izračunavanje pravog podneva

Dopustite mi da nabrojim što se točno događa u trenutku pravog podneva:
* sunce je točno na jugu (za naše sjeverne geografske širine);
* horizontalne sjene od okomitih objekata padaju točno na sjever;
* sunce je na najvišoj točki svog dnevnog hoda;
* ovo je trenutak - s dobrom točnošću središnja točka između izlaska i zalaska sunca ovog dana.

Svaki meridijan ima svoj trenutak pravog podneva. Tako, recimo, u usporedbi sa središtem Moskve, pravo podne na istoku grada nastupa oko 1 minutu ranije, a na zapadu - minutu kasnije. Ovdje je godišnji podnevni vremenski grafikon za središte Moskve (za vremensku zonu UTC+3, u kojoj se Moskva stalno nalazi od listopada 2014.):

To jest, na moskovskom meridijanu možete jednostavno koristiti ovaj grafikon. Grafikon će imati potpuno isti oblik na vašoj lokaciji, samo što ga treba pomaknuti duž okomite osi za (D–37,6)/15 sati, gdje je D vaša geografska dužina. Na primjer, uzmimo Perm, njegova zemljopisna dužina je 56,2 stupnja, zamijenimo je formulom: (56,2–37,6)/15 = 1,24 sata = 1 sat 14,5 minuta. To jest, u Permu pravo podne nastupa 01:14,5 m ranije nego u Moskvi, a prema moskovskom vremenu, 01:14,5 m mora se oduzeti od gornjeg rasporeda. Na primjer, za 22. svibnja dobivamo 12h26,5m minus 01h14,5m = 11:12 po moskovskom vremenu, dodamo 2 sata (razlika u vremenskim zonama Perma i Moskve), dobivamo 13:12. Zapamtimo ovaj put za usporedbu sa sljedećom metodom.

Druga metoda je pronaći svoj lokalitet na web stranici o vremenu koja navodi vrijeme izlaska i zalaska sunca. Na primjer, za slučaj Perma, otvaramo Yandexovu stranicu za vremensku prognozu yandex.ru/pogoda/perm i tamo vidimo izlazak sunca: 04:37 zalazak sunca: 21:47, nalazimo aritmetičku sredinu ta dva vremena (04:37 + 21:47) / 2 = 13:12. U isto vrijeme kada smo stigli gore.

Treća metoda je korištenje programa za izračun. Možete odabrati program po svom ukusu, ja koristim svoj Dan–noć (na poveznici daybit.ru/video/video-i-soft.html naći ćete video o njegovoj upotrebi i samom programu), a daje vrijeme podne za Perm = 13:11:45.

Bilješke

1. Gornji grafikon za Moskvu je posljedica takozvane jednadžbe vremena - razlika između srednjeg sunčevog vremena i stvarnog sunčevog vremena. Treba napomenuti da će se očitanja vašeg sunčanog sata mijenjati s istom amplitudom kao na ovom grafikonu. Odnosno do plus-minus četvrt sata tijekom cijele godine. Međutim, ako bolje pogledate, možete vidjeti da tijekom ljetnog vremena, koje je nama najzanimljivije, fluktuacije nisu tako velike i da se uklapaju u plus-minus 5-6 minuta. Ponekad, kada se želi postići točnost do minute, posebno se sastavlja raspored korekcija za sunčane satove tijekom cijele godine.

Iz ovog grafikona je, na primjer, jasno da ako namjestite sunčani sat sredinom lipnja, onda će do sredine rujna biti 5 minuta brži.

2. Zašto jednostavno ne biste trebali koristiti okomiti štap? Zašto se zamarati njegovim nagibom i paralelnošću sa Zemljinom osi rotacije? Činjenica je da će sat napravljen okomitom palicom prije ili kasnije početi pokazivati ​​primjetno netočno vrijeme. Dakle, sat napravljen za okomitu palicu u lipnju će pogriješiti za 1 sat ujutro i navečer u rujnu. Više detalja ovdje sundial-ru.livejournal.com/2337.html

3. Ako želite, možete odmah izračunati brojčanik za svoje područje koristeći, recimo, program Shadows shadowspro.com, uzeti kutove iz ovog izračuna i odmah ih izmjeriti na tlu, umjesto da cijeli dan trčite okolo i označavate sunčeve sjena.

U zaključku, kao ilustraciju, dat ću jedan od svojih satova, napravljen "od sjekire".

Kako napraviti sunčani sat? Ako ste si postavili ovo pitanje, onda ćete ih nakon čitanja ovog članka napraviti! Ispod je algoritam radnji, metoda izračuna u Excelu i nekoliko opće preporuke ovime zanimljiva tema. Prijeđimo na posao, izostavljajući opće teorijske aspekte...

Prvo bih želio dati dva jednostavna savjeta:

1. Ako želite napraviti sunčani sat za svoj stan, prenosiv kao suvenir, možda sa svojim sinom, onda mislim Najbolja odluka – horizontalna brojčanik sata.

Ne preporučujem da to radite sklona brojčanik – takvi satovi (ekvatorijalni) su manje praktični i glomazniji.

2. Ako planirate napraviti sunčani sat u svojoj dači, u privatnoj kući, u poduzeću, u naseljenom području, onda je najbolje rješenje, po mom mišljenju, vertikalna brojčanik sata. Ova je opcija više vizualna, ne zahtijeva posebno određeno područje, može biti mnogo jeftinija za proizvodnju i zaštićenija je od vandala.

Ovaj sat bi mogao biti vaš poslovna kartica, ako ih postavite na vrata, zid ili čak krov. O izračunu takvih sati će se dalje raspravljati.

Prikazani izračun u Excelu moguće je izvesti i u programu Calc iz paketi Apache OpenOffice ili LibreOffice.

Izračun okomitih sunčanih satova u Excelu.

Sva daljnja frazeologija točna je samo za sjevernu hemisferu!

Izračunati sunčani sat pokazat će normalno LOKALNO VRIJEME!

Zid (površina) za postavljanje sata trebao bi biti južni, jugoistočni ili jugozapadni, budući da sjeverni zid u srednjim geografskim širinama gotovo nije osvijetljen suncem. Ako je potrebno, možete montirati montažnu površinu za brojčanik pod estetski ugodnim i vidljivim kutom na južnom kutu zgrade ili stupu kapije. Pravi izbor Mjesto postavljanja diktirati će vaša mašta i zdrav razum - mjesto ne bi trebalo biti zasjenjeno drvećem i susjednim zgradama (ako je moguće).

Razmatrani primjer izračuna izveden je za grad Omsk (Rusija) za postavljanje sata na jugoistočni zid zgrade, okrenutog prema istoku pod kutom δ=24°.

Početni podaci:

1. Konstanta - kut nagiba ekvatora prema ekliptici ε unesite u stupnjevima

u ćeliju D3: 23,433

2. Vremenska zona (GMT) vašeg mjesta N Doznajemo, primjerice, preko Google tražilice i upisujemo u naš program za izračun

u D4: 6

Za određivanje sljedeća tri početna podatka preporučujem korištenje prekrasnog besplatnog programa Google Zemlja!

Preuzmite i instalirajte program na svoje računalo, pronađite svoju kuću i odabrani zid, povećajte područje karte i ispišite na papir. Mreža paralela i meridijana prisutna na karti omogućit će vam određivanje koordinata mjesta postavljanja sunčanog sata s točnošću od sekunde, a pomoću kutomjera možete jednostavno izmjeriti kut rotacije odabranog zida. δ (vidi sliku gore).

Iz prakse je to najtočniji, najjeftiniji i najlakši način određivanja početnih podataka, iako postoji još nekoliko metoda koje zahtijevaju mjerenja na terenu.

3. Geografska širina mjesta na kojem je sat postavljen φ pisati u stupnjevima

u D5: 55,061

4. Značenje geografske dužine λ Stavili smo to u stupnjeve

u D6: 73,282

5. Kut rotacije zida zgrade δ pisati u stupnjevima

u D7: 24,000

6. Duljina baze gnomona (element sata koji baca sjenu na brojčanik) AB unesite u milimetrima

u D8: 275

Veličina gnomona ovisi o veličini brojčanika. Ako sunčani sat ima mali brojčanik, onda bi gnomon trebao biti mali. Odaberite duljinu baze gnomona na temelju duljine njegove sjene u podne (pogledajte bilješku na ćeliji B8 u programu).

U bilješkama uz unose u ćelijeB3… BDano je 8 važnih preporuka! Svakako ih pogledajte!!!

Rezultati izračuna:

7. Kut ugradnje baze gnomona α Računamo u stupnjevima

u ćeliji D10: =ATAN (TAN ((90-D5)/180*PI())*SIN (D7/180*PI()))/PI()*180 =15,863

α =arctg(tg(90-φ )*grijeh (δ ))

Pravila za izračunavanje kuta ugradnje baze gnomona navedena su u bilješci uz ćelijuB10.

8. Visinski kut gnomona β definiramo u stupnjevima

u ćeliji D11: =ASIN (SIN ((90-D5)/180*PI())*COS (D7/180*PI()))/PI()*180 =31,547

β =arcsin(sin(90-φ )*jer (δ ))

9. Visina gnomona prije Krista Računamo u milimetrima

u ćeliji D12: =D8*TAN (D11/180*PI()) =169

prije Krista = AB * tg(β )

10. Duljina radnog ruba gnomona A.C. u milimetrima nalazimo pomoću Pitagorinog poučka

u D13: =(D8^2+D12^2)^0,5 =323

A.C. =(AB 2 + prije Krista 2 ) 0,5

Duljina radnog ruba može biti korisna ako odlučite napraviti gnomon u obliku nagnute šipke.

11. Duljina sjene A.E. u milimetrima u astronomsko podne 20. lipnja...21 računamo

u D14: =$D$8*COS ($D$10/180*PI())+$D$12*COS ($D$7/180*PI())/(TAN (($D$5-$D$3)/180* PI())) =515

A.E. = AB * cos(α )+ prije Krista * cos(δ )/ tg(φ — ε )

12. Duljina sjene A.E. u milimetrima u astronomsko podne 21. prosinca...22 brojimo

u D15: =$D$8*COS ($D$10/180*PI())+$D$12*COS ($D$7/180*PI())/(TAN (($D$5+ $D$3)/180* PI())) =296

A.E. = AB * cos(α )+ prije Krista * cos(δ )/ tg(φ + ε )

Duljine sjena izračunate su kako bi se usporedile i prilagodile veličine gnomona i brojčanika.

13. Pomoćni projektantski kut χ definiramo u stupnjevima

u D16: =ATAN (TAN (D10/180*PI())/SIN (D11/180*PI()))/PI()*180 =28,507

χ =arctg(tg(α )/grijeh (β ))

14. Korekcija zemljopisne dužine Δ λ Računamo u stupnjevima

u D17: =D4*15-D6 =16,718

Δ λ = N *15-λ

15. Kut koji definira liniju sata na brojčaniku na 3 sata γ 3 u stupnjevima, računamo

u ćeliji D18: =(ATAN (SIN ($D$11/180*PI())*TAN (($D$16-135-$D$17)/180*PI())) -$D$10/180*PI())/ PI()*180=22,769

γ 3 =arctg(grijeh(β )* tg(χ -135-Δ λ )) -α

Kut koji definira liniju sata na brojčaniku od 4 sata γ 4 u stupnjevima, računamo

u ćeliji D19: =(ATAN (SIN ($D$11/180*PI())*TAN (($D$16-120-$D$17)/180*PI())) -$D$10/180*PI())/ PI()*180= 41,975

γ 4 =arctg(grijeh(β )* tg(χ -120-Δ λ )) -α

U dobivenom skupu rješenja u sredini tablice nalazimo trenutak vremena kada je vrijednost kuta γ i mijenja predznak. U našem primjeru to se događa između 13 i 14 sati u astronomsko podne. Odaberite sve gore u tablici negativne vrijednosti više od -90° i niz stol - sve pozitivne vrijednosti manji od 90°. Ovo područje na snimci zaslona Excel izračuna (vidi gore) označeno je crvenim okvirom. Ovo su vrijednosti radnog kuta γ i od 6 do 17 sati, što se može primijeniti za izradu brojčanika.

Pravila za brojanje satnih kutovaγ ja Pogledajte bilješke za spojene ćelijeB10... B36. Imajte na umu da su ova pravila suprotna pravilu referentnog kuta α !

Excel izračun je završen. Možete napraviti sunčani sat i postaviti ga na prethodno odabrani zid. Za to imamo sve potrebne podatke.

Točnost očitanja sunčanog sata.

Zbog eliptičnosti Zemljine putanje i nagnutosti Zemljine osi prema ravnini gibanja (ekliptike), prividno kretanje Sunca po nebeska sfera nejednako! To znači da sunčani sat u različito doba godine ili ide ispred ili zaostaje.

Na donjoj slici prikazan je grafikon jednadžbe vremena koji prikazuje karakteristične točke.

Četiri zelene točke pokazuju datume kada je sunčani sat apsolutno točan - to su ~14. travnja, ~14. lipnja, ~2. rujna i ~24. prosinca.

Četiri žute točke su dani ekvinocija (~20. ožujka i 22. rujna) i solsticija (21. lipnja i 21. prosinca).

Dvije crvene točke pokazuju dane s najvećim pogreškama u očitanjima sunčanog sata. Oko ~11. veljače, sunčani sat je ~14 minuta iza normalnog sata, a ~2. studenog je ~16 minuta ispred normalnog sata.

Saznati točno vrijeme, na primjer, 1. kolovoza trebali biste dodati 6 minuta očitanjima sunčanog sata u skladu s rasporedom.

Imajte na umu da od 20. ožujka do 20. rujna (to jest, ljeti) pogreška u očitanjima sunčanog sata ne prelazi ±7 minuta. Mislim da će takva točnost mnogima odgovarati i da će potreba za primjenom korekcija prema grafu jednadžbe vremena biti nepotrebna.

Odlučite sami kako lijepo ukrasiti sat ili zatražite pomoć od umjetnika. Na internetu možete pronaći stotine fotografija okomitih sunčanih satova koje vam mogu pomoći u rješavanju ovog problema.

O proračunu horizontalnih (prijenosnih, suvenirskih) sunčanih satova bit će riječi u jednom od sljedećih članaka na blogu.

preklinjem pun poštovanja autorski rad preuzmite datoteku s primjerom nakon pretplate na najave članaka!

Unesi svoj email:

Članci slične tematike

Recenzije

30 komentara na “Zidni sunčani sat”

1. Belmando 29 tra 2015 02:40
2. Aleksandar 14 ruj 2015 22:45
3. Alexander Vorobyov 15. rujna 2015. 10:01
4. Aleksandar 15 ruj 2015 16:08
5. Alexander Vorobyov 15. rujna 2015. 20:24
6. Alexander Vorobyov 15. rujna 2015. 20:30
7. Aleksandar 16 ruj 2015 12:40
8. Nikolaj 03 Mar 2016 17:02
9. Nikolaj 03 Mar 2016 17:09
10. Nikolaj 03 Mar 2016 17:13
11. Nikolaj 03 Mar 2016 17:15
12. Alexander Vorobyov 3. ožujka 2016. 19:57
13. Nikolaj 04 Mar 2016 10:42
14. Nikolaj 04 Mar 2016 10:49
15. Nikolaj 04 Mar 2016 11:23
16. Alexander Vorobyov 5. ožujka 2016. 15:43
17. Andrey 10. kolovoza 2016. 13:13
18. Konstantin 25 kol 2016 13:07
19. Alexander Vorobyov 25. kolovoza 2016. 19:17
20. Sergej 30. lipnja 2017. 11:56
21. Alexander Vorobyov 1. srpnja 2017. 14:53
22. Alexander Vorobyov 25. srpnja 2017. 19:53
23. Sergej 14. kolovoza 2017. 17:45
24. Alexander Vorobyov 14. kolovoza 2017. 19:04
25. Anatolij 30. listopada 2017. 05:38
26. Alexander Vorobyov 30. listopada 2017. 18:19
27. Petar 01. studeni 2017. 13:24
28. Alexander Vorobyov 01. studenog 2017. 20:22
29. Petar 02. studeni 2017. 02:05
30. Alexander Vorobyov 2. studenog 2017. 19:06

Ako ste ljubitelj nevjerojatnih stvari, znajte kako uzgojiti kristal od soli, dati drugi život starim stvarima i stvoriti sve vrste zanata, pokušajte napraviti sunčani sat vlastitim rukama, dajte mu individualni dizajn i instalirajte ga u pravom smjeru. Sada se možete sigurno pohvaliti svojim prijateljima - nitko drugi nema tako nešto!

Sunčani satovi postali su jedan od prvih instrumenata za računanje vremena, kada se osoba naučila snalaziti po sjenama predmeta na sunčanom danu. Izrada ovakvog kronometra zahtijeva određena astronomska i fizikalna znanja. Pokušajte napraviti sunčani sat vlastitim rukama zajedno sa svojom kćeri ili sinom - proces će vam biti ne samo uzbudljiv, već i poučan za vašu djecu.

Vrste satova

Postoji nekoliko vrsta sunčanih satova. Svi se sastoje od 2 glavna dijela: okvira ili brojčanika i gnomona - strelice. Razlika u satima pojavljuje se pri različitim kutovima postavljanja okvira.

Nakon što pročitate klasifikaciju, shvatit ćete da se sve vrste ne mogu napraviti vlastitim rukama.

Ovaj sat je dobio ime zahvaljujući ugradbenim linijama dijelova. Okvir se u pravilu postavlja pod kutom geografske širine na kojoj se uređaj nalazi. Ispada da je ravnina okvira paralelna sa Zemljinim ekvatorom, a linija gnomona paralelna sa Zemljinom osi.

Nedostaci ove vrste satova su što pokazuju točno vrijeme samo tijekom određenih godišnjih doba. Na sjevernoj hemisferi to je razdoblje od proljetnog do jesenskog ekvinocija, na južnoj hemisferi je obrnuto.

Ovaj tip se ugrađuje paralelno s ravnom linijom horizonta na takav način da kada se linija brojčanika i gnomona sijeku, dobije se linija paralelna s linijom podneva.

U ovom slučaju, gnomon je instaliran na isti način kao na ekvatorijalnom satu - pod kutom jednakim geografskoj širini lokacije.

Teže je napraviti takav sunčani sat vlastitim rukama od prva 2 tipa. Prilikom postavljanja okomitog mjerača vremena, gnomon se postavlja paralelno s horizontom striktno u smjeru geografskog juga za sjevernu hemisferu.

Satne podjele mogu se postaviti simetrično na okvir samo ako je u takvom položaju gnomon strogo okomit na brojčanik.

Postoje i manje poznate varijante sunčanih satova: polarni, stožasti, cilindrični i sferni. Zbog izgledčesto imaju više dekorativno nego praktično značenje i koriste se za ukrašavanje mjesta na kojem su postavljeni. Na primjer, kuglasti kronometri često se koriste kao nadopuna dizajnu dječjih spavaćih soba - nemaju oštre kutove, pa su uređaji sigurni za djecu.

Sunčani sat: majstorska klasa

Pokušajte sa svojim djetetom izraditi vlastiti sunčani sat. Ova lekcija će vam pomoći da svom djetetu detaljno objasnite kako odrediti vrijeme pomoću takvih satova, zašto su tako dizajnirani i kako se jedna vrsta razlikuje od druge.

Prije svega, pokušajte vlastitim rukama dizajnirati ekvatorijalni sunčani sat - najjednostavniji za izradu.

Ne morate računati broj satnih podjela na brojčaniku i stupanj svake od njih - na internetu možete pronaći mnoge predloške okvira.

• Prije nego počnete crtati izgled, izračunajte duljinu stranica. Na slici vidite kut α koji se izračunava sljedećom formulom: 90 stupnjeva minus mjera stupnja geografske širine na kojoj se nalazite. Prema tome, suprotni kut će biti jednak: 90 stupnjeva minus vrijednost kuta α.

• Odaberite proizvoljnu vrijednost za stranu C - to će biti duljina stranica vašeg brojčanika.

• Strana ovog izgleda prikazana je u obliku pravokutnog trokuta. Stoga, znajući hipotenuzu (strana C) i sve kutove trokuta, možemo izračunati preostale stranice pomoću sljedećih formula: stranica A jednaka je stranici C pomnoženoj sa sinusom kuta α, a stranica B jednaka je stranici C pomnoženo s kosinusom kuta α.

Koristeći dobivene podatke, nacrtajte model uređaja vlastitim rukama na listu potrebne veličine, izrežite ga i zalijepite. U ovom slučaju, bilo koji štap potrebnog promjera može poslužiti kao gnomon. Jednostavno napravite rupu na željenom mjestu i postavite gnomon okomito na brojčanik.

Postavite sunčani sat na prozorsku dasku tako da gnomon pokazuje točno prema sjeveru. Pomoću kompasa možete izračunati smjer.

Još je lakše vlastitim rukama stvoriti horizontalni sunčani sat nego ekvatorijalni. Odaberite tvrdi materijal kako biste kasnije mogli lako nacrtati brojčanik: plastiku, karton ili tanko drvo.

• Napravite okrugli ili četvrtasti brojčanik.

• Napravite trokutasti gnomon. Prije početka rada izračunajte njegove parametre: jedan kut bi trebao biti jednak 90 stupnjeva, a drugi bi trebao biti zemljopisna širina u kojoj se sat nalazi.

• Postavite gnomon u sredinu brojčanika.

• Postavite sat na prozorsku dasku tako da krajnji donji kut gnomona bude okrenut točno prema jugu.

Uzmi sat. Svaki sat označite položaj sjene okvira na brojčaniku. Nakon što ste označili svih 12 točaka, nacrtajte brojčanik vlastitim rukama.

Nakon što ste naučili kako napraviti DIY stolni sunčani sat, pokušajte napraviti džepni sunčani sat. U tome će vam pomoći sljedeći video vodič.

Horizontalni satovi mogu se povećati u veličini, ukrasiti i koristiti kao ukrasni element vaše gredice ili vrta. Na primjer, možete isklesati gnomon i svaki broj na brojčaniku vlastitim rukama i obojiti ih tako da odgovaraju cvijeću koje raste oko vas. Ili možete napraviti uređaj na temelju drvenog rezanja - tada će najbolji ukras biti spaljivanje figuriranih brojeva u drvo.

Uzmi ga za sebe i reci svojim prijateljima!

Pročitajte i na našoj web stranici:

Prikaži više

Plastične boce su posude za tekućine. Ali to je samo na prvi pogled. Zapravo, raspon njihove primjene je prilično velik i ograničen je samo vašom maštom. U našem članku možete vidjeti 5 učinkovite načine aplikacije plastične boce to će vas zanimati.

Sunčani sat na vašoj ljetnoj kućici lijep je i originalan ukras, a i koristan. I ljetni stanovnici u posljednjih godina Sve češće ljudi pokušavaju napraviti nešto svijetlo i neobično na svom mjestu, što uključuje sličan vrtni kronometar.

Možete napraviti brojčanik od raznih materijala, koji će se savršeno uklopiti u vrtno okruženje: prikladno je bilo koje kamenje - pješčenjak, obični ravni, granit, školjka, male (40x40 centimetara) betonske ploče.

Koristeći ove materijale, morate napraviti ravnu površinu, a zatim primijeniti vremensku ljestvicu na nju koristeći bilo koji raspoloživi način.

Materijal za strijelu može biti komad kositra ili plastike; šperploča ili drvo također će raditi. Njihova strelica je napravljena u obliku trokuta s pravim kutom koji se nalazi u skladu s geografskom širinom područja na kojem se nalazi vikendica. Strogo vodoravni položaj brojčanika preduvjet je za vrtni kronometar.

Kako “namjestiti vrijeme” na sunčanom satu. Uradi sam

Potrebno je osigurati točan pokret seoskih uličnih satova. Da biste to učinili, morate pronaći točku u blizini Sjevernjače, čiji je kut nagiba jednak zemljopisnoj širini područja na kojem se nalazi. područje seoske vikendice. Na primjer, za Moskvu će ovaj kut biti jednak 48 stupnjeva. Radno područje kazaljke uličnog kronometra usmjereno je na ovu točku.

Oznaka za trinaest sati trebala bi biti na sjevernoj strani kazaljke. Prikladno je pronaći mjesto ove oznake točno u 13-00, za što se brojčanik polako okreće i prati sjena kazaljke na satu - trebala bi se podudarati s oznakom trinaest sati, u ovom položaju vremenska skala treba ostaviti na miru. Naknadne oznake se prave tijekom dana prema očitanjima redovnog (istog ručnog) sata. Na primjer, u 14-00 sjena će biti unutra određeno mjesto— tu se stavlja oznaka „14“. Zatim uhvate sjenu u 15-00 i stave oznaku "15" i tako dalje. Odnosno, morate se usredotočiti na sjenu kazaljke sunčanog sata i označiti svaki sat na vrtnom brojčaniku, dok gledate na ručni sat. Svaki sat u zemlji će imati kronometar različite veličine kutak. Međuvrijednosti se mogu ucrtati između njih.

Izrada ekvatorijalnog sunčanog sata od kamena

Ekvatorijalni sunčani sat jedan je od najjednostavnijih, lako ga možete napraviti u svojoj kući. Ali imaju značajan nedostatak - vrijede samo u ljetnim mjesecima. Ali za ljetne stanovnike koji ne žive na mjestu tijekom cijele godine, to nije važno.

Ekvatorijalni sat se pravi ovako:

• Za brojčanik je prikladan ravni kamen dimenzija približno 40x40 centimetara, prvo ga morate premazati bijelom bojom s vodootpornim svojstvima;
• na kamenu je nacrtana vremenska ljestvica u obliku kruga čiji je radijus 15 centimetara;
• krug je podijeljen na 24 dijela: najprije se povuku dvije okomite crte (promjeri) paralelne s bazom, podjele su označene od 0 do 24;
• šipka od 10 centimetara postavlja se u središte kruga - u prethodno napravljenu rupu;
• brojčanik (kamen) postavljen je na ravnu površinu - poslužit će panj ili niski kameni stup;
• linija 12-00 na brojčaniku trebala bi se podudarati sa smjerom sjever-jug.

Strelica je ojačana trokutastom prizmom, postavljenom pod određenim kutom u odnosu na horizont. Ovaj kut se izračunava kao razlika između 90 stupnjeva i kuta geografske širine područja na kojem se nalazi dacha. Pomaže u određivanju geografske širine geografska karta ili mjerenje visine Sjevernjače. Na primjer, kut za postavljanje prizme na mjestu u Moskvi izračunava se na sljedeći način: 90 stupnjeva - 48 stupnjeva = 42 stupnja. Prizma je postavljena pod kutom od 42 stupnja.