Зміст
- Введіть сонячний годинник: основи
- Дізнатися про сонячні годинники
- Небесний екватор
- Екліптика
- Інші стандартні астрономічні умови
- Історія сонячних годин
- Запчастини та експлуатація сонячного годинника
- Види сонячних годин
- Сонячний годинник "Зроби сам"
Спробуйте уявити світ без Інтернету. Принаймні, це мало незручно, правда? Тепер вийміть з рівняння мобільні пристрої будь-якого типу, а також цифрові камери та технологію GPS.
Коли ви йдете ще далі і виймаєте наручні годинники та настінні годинники, суміш починає відчуватися майже панічно. Сьогодні важко повірити, що до початку 1800-х рр сонячний годинник були людства головним способом зберігати час тисячі років!
Цей матеріал є все готовим до справжнього питання, хоча: Що робити, якщо ви не могли сказати час? Зовсім? Як в тому, що, якщо в житті не вистачає жодних зусиль для закріплення всього поняття "коли" у чомусь, що нагадує безпосередній сенс? (Сучасний Землінг не в змозі навіть протистояти цьому питанню; вам, мабуть, неможливо очистити усю концепцію секунд, хвилин і годин та передбачуваності всієї схеми структурованого часу.)
У якийсь момент когнітивної еволюції людини ваші предки виробили здатність пов'язувати звичайні, або принаймні регулярні, астрономічні явища з проходженням фіксованої кількості "часу", що б там не було, і як би вони не замислювались про цю кількість (що навіть сьогодні ухиляється від правильного опису навіть якщо є спосіб обліку цього з математики та фізики).
Прикладами є схід і захід Сонця, зірок і Місяця щодня, фази Місяця та те, як небо кружляє шляхом точного і передбачуваного перетворення кожного разу, коли Земля виконує ще один оберт навколо своєї осі обертання ("день" ) або подорож навколо сонця («рік»).
Введіть сонячний годинник: основи
На даному етапі еволюції людини або до людини, створення досконалих інструментів дозволило вашим предкам прискорити їх ефективне відокремлення від інших мавп. Мозок гомінідів став досить складним, щоб оцінити тимчасовий взаємозв'язок між фізичними неминучістю в їхньому середовищі та біологічними реаліями, які вони потребували, тому що той факт, що легше спати "вночі" (тобто в темряві), але також Справа в тому, що певні небезпечні хижаки йдуть на гойдалки, коли темно.
Що таке сонячний годинник? Формально так і є хронометр (тобто годинник), який використовує тінь, що утворюється від сонячного світла, що падає на вертикальний стрижень, для показу місцевого часу. З коротких причин ви побачите стрижень, званий a гномон, повинні розташовуватися паралельно осі обертання Землі та вказувати на положення на небі, яке відповідає північній, або небесний північний полюс (CNP).
Тому на будь-якій географічній широті стрижень повинен бути нахилений під кутом до горизонту (тобто горизонталі), що є ідентичним величині цієї широти.
Наприклад, хтось, що будує сонячний годинник на широті 40 ° у Боулдері, штат Колорадо, у Сполучених Штатах, націлить гномона на 40 градусів вище середини північного горизонту, трохи під півдороги до точки, безпосередньо над головою ( зеніт). Як ви, можливо, знаєте, оскільки в колі є 360 градусів, півколо, як небо, охоплює 180 градусів; це означає, що кутова відстань від будь-якого горизонту до зеніту дорівнює половині цього, або 90 градусів.
Дізнатися про сонячні годинники
Правильна робота з основними фактами про сонячний годинник потребує запам’ятовування назв кількох нерухливих частин, але сподіваємось, що ви підійдете до цього мислення як астронома і отримаєте оцінку за не просто якісні сонячні годинники, дивовижні майстерність, але й наука, яка дозволила цьому класу пристроїв виконувати свою єдину, нескінченну роботу протягом тисячоліть людської історії.
Коли ви прочитаєте цю статтю, ви будете стикатися з усіма цікавими новими термінами, і навіть будете готові створити свій власний сонячний годинник - будь то скромний або детальний - до того часу, як переживете. Але для вас найважливіше спробувати зосередити своє мислення - це відносини між екліптичний, the небесний екватор, та небесні полюси.
Розумієте, коли ви дізнаєтесь про сонячні годинники, ви насправді не навчилися робити приємний, якщо захоплюючий, інструмент, який більше не потрібен завдяки колосальним та постійним стрибкам у людській техніці. Ви багато схиляєтесь до самих рамок астрономії - як об'єкти розташовані та марковані, і як небесні цикли, які ви бачите та приймаєте як належне, були інтегровані навіть у найдавніші сонячні годинники з 1500 року до нашої ери.
Небесний екватор
Оригінальні творці сонячного годинника визнали взаємозв'язок між простою геометрією та поведінкою, а конкретніше явний поведінку, об’єктів на небі. Відмінність важлива, тому що для цілей сонячного годинника Земля трактується як нерухома, з іншими речами "піднімаючись" і "встановлюючи" та "перетинаючи небо" - описи, які мають сенс лише з точки відліку земного спостерігача, і які пояснюють, чому стародавні зробила зрозуміло подумайте, що все в космосі буквально обертається навколо Землі.
Найпростіший спосіб уявити систему, яка використовується для картографування об’єктів на небі, - це взяти ту, яка використовується тут на Землі (широта і довгота) і зобразити уявні лінії, що проектуються на уявну сферу (власне півкулю, оскільки ви можете бачити лише половину з неї) в небі. Площина, проведена через середину Землі через її екватор, перетинає це небесна сфера у колі, який подається у вигляді рядка під назвою небесний екватор.
Екліптика
Тим часом ще одна кругла лінія на небі утворюється подовженням площини обертання Землі навколо Сонця. Ця уявна лінія називається " екліптичний, і являє собою очевидний 360-градусний шлях Сонця через кожен рік відносно віддалених фонових зірок. Ці зірки з'являються нерухомий порівняно із сонцем і планетами, оскільки один із способів вимірювання руху останньої - це трактування першого як "фіксованого" опорного кадру.
Оскільки вісь обертання Землі нахилена на 23,4 ° від її площини обертання навколо Сонця, екліптика та небесний екватор зміщуються (нахиляються) на цю кількість. Але вони зустрічаються у двох точках, як перетинаються хула обручі однакового розміру. Сонце слідує за небесним екватором у ці два дні скрізь на Землі, на весняне рівнодення (перехід від зими до весни в Північній півкулі) та перехід від літа до осені (осіннє рівнодення).
Інші стандартні астрономічні умови
На Землі лінії широти паралельні одна одній на шляху від екватора до обох полюсів. Лінії на небі, відповідні широтам, називаються лініями скланеннята встановити розмірне розташування північ-південь.
Лінії довготи, з іншого боку, ще називають меридіанами на Землі. Це можна уявити як випромінювання назовні від двох точок, утворених небесними полюсами, і знову зустрітися на протилежному полюсі, хоча жоден глядач Землі не може побачити обидва полюси одразу. Лінія, що проходить прямо з півночі на горизонті через зеніт і на південь на протилежному горизонті, називається "меридіаном у небесному лінгві".
При виявленні положення схід-захід на небі небесного об'єкта ця частина координати відома як праве сходження.
Історія сонячних годин
Ви напевно помітили, що коли сонце знаходиться поруч із горизонтом (рано вранці чи пізно вдень), тіні довші, ніж вони є, коли сонце знаходиться прямо над тобою. І все-таки сонце весь час перетинає небо з однаковою швидкістю, навіть якщо тіні змінюють розмір і форму з різною швидкістю.
Ця примха геометрії надихнула перші сонячні годинники, оскільки їх винахідники зрозуміли, що «час» можна надійно розділити не лише на дні, а на частини дня. Очевидна поліпшена простота планування життєвих дій за такою системою.
Вважається, що найдавніші сонячні годинники датуються Єгиптом, близько 1500 р. До н. Деякі з них насправді мали кишеньковий розмір і їх можна було перевозити, тому що гномон (Грецьке для "полюс") насправді міг бути стрижнем замість стрижня. Вони стали корисними для зайняття часу навіть до тієї хвилини, коли механічні годинники стали звичними і надійними, і їх добре застосовували в 1800-х роках для перевірки точності "справжніх" годинників.
Запчастини та експлуатація сонячного годинника
The гномон вже згадувалося. Він повинен мати дві характеристики: він повинен вказувати на небесний полюс, і він повинен бути нахилений під кутом до горизонту, точно рівним широті спостерігачів. Його часто роблять у формі плавника.
The циферблатна пластина - поверхня, на яку проектується тінь сонця. Він може бути циліндричним або плоским і позначений на будь-які підрозділи, які вибирає його виробник, якщо вони узгоджуються з точним часом.
Годинні лінії знаходяться з очевидних причин практично на всіх сонячних годинниках і відзначають точні (хоча довільно вибрані, в деякому сенсі) моменти часу.
The вузлики - виїмка в гномоні, яка дозволяє визначити точне, різке положення вздовж лінії тіні, яке в іншому випадку може бути нечітким.
Види сонячних годин
Сонячні годинники можна розділити на два основні типи, циферблати висоти і циферблати спрямованого.
An набір висоти дозволяє визначити час, використовуючи відстань сонця над горизонтом. У всіх випадках вони повинні бути орієнтовані на компас, а в інших - сонце саме є орієнтиром. Вибрані види включають плоскі циферблати, циліндричні циферблати, набір циферблатів та кільцеві циферблати.
А циферблат спрямованого покладається на азимут (напрямок компаса) і на кут сонця, оскільки він наближається до меридіана опівдні. Підтипи включають горизонтальні, полярні вертикальні, азимутальні та рівнодревні циферблати.
У всіх випадках ви можете уявити, як сонце сходить і кидає широку тінь з одного боку, яка поступово звужується до лінії, коли підходить полудень, а потім повторює "фільм" у зворотному напрямку на іншій стороні набірної платівки, поки не настане захід сонця.
Сонячний годинник "Зроби сам"
Пропозиції щодо виготовлення власного сонячного годинника легко знайти, і одне, для початку роботи, включено до ресурсів. Пам'ятайте, що не найточніші матеріали чи те, як виглядає прикрашене творіння, є найважливішим; це означає, що ви розумієте фізику і можете пояснити їх будь-кому з добрим почуттям, щоб запитати вас про вашу важку працю.
О, і остання порада: не вибирайте дощовий день для демонстрації - це зробить вправу набагато більш "освітлювальною" для всіх присутніх!