Солнечные часы

Содержание

Конструкции солнечных часов

Самые древние часы представляли собой обелиск, колонну или просто шест, врытый вертикально в землю. Часы эти назывались — гномоном (по-гречески — «указатель тени»).

Время по гномону определяли, измеряя шагами длину отбрасываемой им тени. Такой способ измерения времени родился несколько тысяч лет назад и дожил до наших дней: в фильме «Белое солнце пустыни» красноармеец Сухов, прикинув длину тени от саперной лопатки, заключает: «Два часа…».

Гномон не только часы, но и древнейший астрономический прибор. Наблюдая за его тенью, можно определять высоту и азимут Солнца, направление на север и другие астрономические данные. И в этом качестве гномон сегодня тоже, оказывается, может быть полезен.

Летом и зимой Солнце поднимается на разную высоту, поэтому в разные месяцы гномон будет отбрасывать тень разной длины и под разными углами к полуденной линии.

Чтобы избежать ошибок, античные мастера стали снабжать гномон кадраном — циферблатом в виде сложной системы линий.

Аналогичным образом поступил В. Леонов, который самостоятельно рассчитал, сконструировал и построил солнечные часы, имеющие разные шкалы для разных месяцев.

Солнечные часы конструкции В. Леонова. Часы исправно «идут», показывая точное время.

Но, оказывается, в сложных шкалах и кропотливых расчетах нет нужды. Гномон всегда будет показывать практически верное время, если его кадран сделать параллельным плоскости экватора.

Для этого весь прибор нужно поставить наклонно, под углом 90° — φ к горизонту (φ — географическая широта места), а стержень гномона направить точно на север. Тень от него будет двигаться по кадрану равномерно, проходя за час угол 15° (360°: 24 часа).

Такие часы будут работать только между 21 марта и 23 сентября: в остальное время Солнце находится в южном полушарии, ниже плоскости экватора, и гномон тени отбрасывать не будет.

Чтобы часы работали круглый год, деления наносят на цилиндрическую поверхность, укрепленную параллельно стержню.

Круглый год будут работать и часы, циферблат которых расположен горизонтально или вертикально. Стрелка — гномон у них наклонена к плоскости кадрана (на угол φ, равный широте места у горизонтальных часов и 90° — φ — у вертикальных) и часто делается в виде треугольной пластины.

Кадран симметричен относительно полуденной линии, расстояния между его часовыми делениями различны. Углы и, на которые наклонены деления к полуденной линии, можно рассчитать по формулам, приведенным на рисунке.

Солнечные часы, рассчитанные по этим формулам, будут показывать астрономическое солнечное время, а мы живем по поясному среднему декретному времени.

Разницу в один час между истинным и декретным временем в летнее время учесть легко, сдвинув на час или два обозначения часовых делений: полуденное деление солнечных часов соответствует часу дня декретного времени зимой и двум часам пополудни летом.

Сложнее другое: солнечные часы, установленные у восточной границы часового пояса, покажут полдень примерно на полчаса раньше часов механических, у западной — на полчаса позже.

Избавиться от этой неприятности можно, изготовив кадран «по месту», то есть отметить положения тени на нем, сверяясь с точными механическими часами.

Старинные солнечные часы на стенах домов. Из-за того, что стены домов расположены под углом к полуденной линии, циферблаты часов оказались несимметричными.

График уравнения времени. По нему определяют, какое время покажут верные механические часы в разные месяцы года, когда на солнечных часах — полдень.

Это связано с неравномерной скоростью движения Земли вокруг Солнца по эллиптической орбите. Снизу отложены показания механических часов, сверху величина расхождения между истинным и средним солнечным полуднем. Для нахождения среднего времени показания солнечных часов надо уменьшить (-) или увеличить (+). Декретное и летнее время график не учитывает.

Конструкции солнечных часов

Конструкции солнечных часов могут быть самыми разнообразными, размеры и устройство часов зависят от места их установки, а материал для их изготовления может быть любой: камень, кирпич, дерево, металл — буквально все, что может найтись под руками.

Поэтому мы не даем чертежи конкретных устройств, а ограничиваемся несколькими рекомендациями.

Довольно просто работать с кирпичом. Из него можно сложить невысокую тумбу, на которой монтируются часы — вертикальные или горизонтальные, для циферблата лучше использовать светлый облицовочный кирпич — тень на нем видна лучше, и поверхность у него более гладкая.

Можно взять и обычный красный кирпич, предварительно выровняв его поверхность с помощью грубой наждачной шкурки, абразива и песка. Для этих же целей с успехом можно приспособить плоскую облицовочную плитку или плоский камень.

Линии и цифры можно вырезать из листового металла, согнуть из проволоки или выгравировать на кадране резцами и залить темной краской. Гномон укрепляется на кадране винтами или на штифтах.

Можно отлить кадран вместе с делениями целиком из бетона или гипса. Цифры можно сделать и металлическими, выступающими над бетонной поверхностью.

На каждой детали делают лапки, которые вдавливают в сырой бетон. Деления на сырой гипсовой плите можно нарисовать острой деревянной палочкой. Для крепления стрелки нужно предусмотреть деревянные пробки или сквозные металлические трубки.

Чтобы поверхность отливки получилась гладкой, деревянную форму покрывают тонким слоем парафина.

Интересны часы из металла — стальных прутьев, толстой проволоки и обрезков листа, которые всегда можно отыскать среди металлолома. Конструкция, собранная из ажурных и кованых деталей, прекрасно смотрится на фоне любого ландшафта.

Красиво выглядят солнечные часы, сделанные из обрубка дерева или большого пня. Ровный затес на его боковой поверхности позволит разместить на пне сразу двое часов — вертикальные и горизонтальные.

Деления на них можно вырезать, выжечь или сделать из толстой проволоки или медных полос, забитых в выдолбленные пазы. Чтобы дерево не портилось, его следует пропитать горячей олифой, а потом покрыть атмосферостойким лаком.

Вертикальные часы можно также сделать на южной стене дома, укрепив на ней стрелку и нарисовав деления. Если стена не перпендикулярна полуденной линии, стрелку располагают в плоскости юг — север, определив направление по компасу или по Солнцу.

Если позволяет место, большие солнечные часы можно сделать на земле в виде рабатки или клумбы. На выбранной площадке под нужным углом вкапывается отрезок трубы или шест высотой около двух метров.

Часовые деления можно сделать из отдельных камней, кирпичей или невысоких пеньков, которые могут заодно служить и садовыми сиденьями.

Нижнюю часть гномона заплетают вьющимися растениями, на свободной поверхности земли разбивают коротко подстриженный газон или цветник.

Транковский С.