Вертикальные солнечные часы31.05.2024 11:15

Вертикальные солнечные часы представляют собой один из многочисленных вариантов конструкции солнечный часов. Основное преимущество такой конструкции состоит в том, что вертикальные солнечные часы можно повесить на стену подобно привычным всем механическим или электронным часам. Правда это должна быть открытая прямым солнечным лучам южная стена здания.

Рис. 1 Вертикальный солнечные часы Московского планетария [1] (фото автора)

Рис. 1 Вертикальный солнечные часы Московского планетария [1] (фото автора)

В отличии от экваториальных [2–3] или горизонтальных [2–5] часов рассматриваемый тип солнечных часов не требует в стационарном исполнении специально выделенной площадки или колонны. Правда, за это приходится платить тем, что в общем случае рассчитать циферблат вертикальных часов заметно сложнее [6] (за ссылку благодарю уважаемого @Dovgaluk), т.к. кроме широты надо учесть ориентацию стены здания на которой предполагается размещать часы. В идеале надо найти стену, которая ориентирована строго в широтном направлении т.е. перпендикулярно полуденной линии и при этом обращенную на юг. Полуденная линия — это линия вдоль которой лежит тень в истинный солнечный полдень, в этот момент Солнце располагается на юге, а тень от вертикального предмета, очевидно, указывает на север. Разумеется, поправку на ориентацию стены можно учесть, более того, существует даже онлайн инструмент, который может сгенерировать циферблат таких часов для данной конкретной широты и пространственной ориентации стены [7] (за ссылку благодарю уважаемого @vindy123). Можно также пойти по другому пути и разметить циферблат по месту [3]. Именно такой путь и избрал автор этого материала.
Для начала надо изготовить гномон. В простейшем случае гномон должен представлять собой прямоугольный треугольник с острыми углами \phi и 90^\circ-\phi (\phi — широта места установки часов). В этом случае можно добиться того, что бы верхняя грань гномона (гипотенуза нашего треугольника) была примерно параллельна оси мира и смотрел на Полярную звезду [8]. Автора сделал гномон из оцинкованного железа, сторона гномона, которая лежит против угла \phi дополнена тремя отгибаемыми частями с крепежными отверстиями. Точные размеры гномона зависят от того часы какого размера вы хотите построить. Чаще всего будет достаточно гномона с характерным размером примерно 15–30 см.

Рис. 2 Гномом вертикальных солнечных часов в виде «плавника» или в данном случае скорее «носа».

Рис. 2 Гномом вертикальных солнечных часов в виде «плавника» или в данном случае скорее «носа».

Имевшаяся, в распоряжении автора, стена была не очень пригодна для рисования циферблата прямо на ней. Поэтому автора ограничился сборкой циферблата из подходящих по размеру обрезков ДСП, толщиной 16 мм. Это экземпляр часов имеет строго познавательный характер, а потому в то время, когда эти часы не используются, их необходимо убирать под крышу для защиты от непогоды. Если планируется изготовить часы, которые будут непрерывно находиться под открытым небом, то лучше нанести метки краской непосредственно на стену или в более сложном и дорогом случае смотреть в сторону мозаики или резьбы по камню.

В верхней части циферблата часов прикрепляется гномон. Важно установить часы так, что бы циферблат располагался в вертикальной плоскости.

Рис. 3 Заготовка для вертикальных солнечных часов

Рис. 3 Заготовка для вертикальных солнечных часов

Гномон, после закрепления на заготовке циферблата, требуется немного свернуть в бок для того, что бы он оказался расположен строго в плоскости полуденной линии. Чем сильнее ориентация стены отличается от линии восток-запад, тем сильнее придется поворачивать гномон, для фасада здания обращенного строго на юг поворачивать гномон не нужно.

Рис. 4 Окончательная ориентация гномона вертикальных солнечных часов

Рис. 4 Окончательная ориентация гномона вертикальных солнечных часов

Следующим шагом будет черновая разметка циферблата. Ее надо проводить по проверенным и достаточно точно идущим часам. Если гномон был установлен правильно, то в истинный солнечный полдень тень гномона должна лежать по отвесной линии. Следует заметить, что время наступления истинного солнечного полудня в общем случае может сильно отличаться от 12:00. Его надо либо специально рассчитывать [9], либо определять по моменту когда тень от вертикального гномона станет самой короткой [2–3]. Автору показалось, что проще всего установить момент истинного солнечного полудня, а затем отсчитывать от него промежутки времени равные одному часу и в нужные моменты делать на циферблате соответствующие отметки.

Рис. 5 Начало черновой разметки циферблата. Следует обратить внимание, что бы в истинный солнечный полдень тень от гномона была максимально тонкой. Это значит, что гномон лежит в той же плоскости, что и полуденная линия.

Рис. 5 Начало черновой разметки циферблата. Следует обратить внимание, что бы в истинный солнечный полдень тень от гномона была максимально тонкой. Это значит, что гномон лежит в той же плоскости, что и полуденная линия.

Автор ставил только часовые отметки в промежутке от 9 до 15 часов. При этом надо иметь в виду, что разметку часов следует проводить вблизи 15 апреля, 13 июня, 1 сентября и 25 декабря, т.к. в это время уравнение времени дает близкую к нулю поправку [2]. Разумеется, для часов такого размера отклонение от этих дат на несколько дней (или даже недель) будет не очень заметно. Так же можно проводить разметку за несколько дней, например утренние отметки ставить сегодня, а отметки для второй половины дня отложить назавтра.

Рис. 6 Завершение черновой разметки циферблата

Рис. 6 Завершение черновой разметки циферблата

После черновой разметки автор зафиксировал часовые отметки при помощи маленьких финишных гвоздей, а отметки »9»,»12» и »15» часов дополнительно визуализировал при помощи декоративных цифр, которые обычно используются для обозначения номеров на дверях.

Рис. 7 Готовые часы

Рис. 7 Готовые часы

Как и любые другие солнечные часы, вертикальные солнечные часы надежно показывают время без необходимости завода пружины и смены батареек, но разумеется только в тот период когда на небе можно видеть Солнце.

Источники

  1. Вертикальные солнечные часы. — URL: https://planetarium-moscow.ru/in-planetarium/exhibit/park-neba/vertikalnye-solnechnye-chasy/

  2. Солнечные часы. — URL: https://habr.com/ru/articles/746772/

  3. Астрономия. Энциклопедия для детей — М.: Аванта плюс,1998 г.

  4. Энциклопедический словарь юного астронома. Составитель Н.П. Ерпылев — М.: Педагогика, 1986 г.

  5. Горизонтальные солнечные часы. — URL: https://habr.com/ru/articles/755052/

  6. Настенные солнечные часы. — URL: http://al-vo.ru/o-zhizni/nastennye-solnechnye-chasy.html

  7. Создать свои вертикальные солнечные часы — URL: https://www.sundialzone.com

  8. Системы небесных координат. — URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1175352/node4.html

  9. Находим время истинного солнечного полдня — URL: https://www.youtube.com/watch? v=GxMWqUy5Fxk

© Habrahabr.ru