Как построить аналемматические солнечные часы
Автор: Кулькова Светлана 14.07.2012 15:08
В предыдущей статье мы рассмотрели в теории как устроены аналемматические солнечные часы. Во второй части непосредственно для г.Братска рассчитаем и построим их мелом на асфальте! Конечно же пользуясь этими данными, вы можете воплотить подобные солнечные часы в любом другом материале, сделав их более декоративными, приспособив под дизайн своего сада, городской площади или парка.
Посмотрев на график уравнения времени, мы увидим, что наилучшее время для разметки солнечных часов бывает четыре раза в году: 15 апреля, 14 июня, 1 сентября и 24 декабря, когда минуты солнечного времени совпадут с гражданским, и тень в истинный полдень совпадает с направлением центрального меридиана наблюдателя.
Сначала произведем расчет солнечных часов по формулам, приведенные в предыдущей статье. Рост среднего человека принимаем 1 м 70 см, тогда его тень в летний полдень (когда она самая короткая в году) на широте Братска будет равна:
m=M·sin(φ)=2·sin(56.3)=1.66 метра
Используя формулы для расчета координат точек эллипса::
x=M·sin(φ),
y=M·sin(φ)·cos(Θ),
находим координаты для каждой часовой метки. Результаты выносим в таблицу:
Часовые метки |
х,метр |
у, метр |
05:00 | -1,93 | -0,43 |
06:00 | -2,00 | 0,00 |
07:00 | -1,93 | 0,43 |
08:00 | -1,73 | 0,83 |
09:00 | -1,41 | 1,18 |
10:00 | -1,00 | 1,44 |
11:00 | -0,52 | 1,61 |
12:00 | 0,00 | 1,66 |
13:00 | 0,52 | 1,61 |
14:00 | 1,00 | 1,44 |
15:00 | 1,41 | 1,18 |
16:00 | 1,73 | 0,83 |
17:00 | 1,93 | 0,43 |
18:00 | 2,00 | 0,00 |
19:00 | 1,93 | -0,43 |
20:00 | 1,73 | -0,83 |
21:00 | 1,41 | -1,18 |
Площадку для солнечных часов выбираем не затененную деревьями и зданиями, помним, что тень человека будет отбрасываться в противоположном от Солнца направлении (на север в истинный полдень). Становимся в центр выбранной площадки и делаем отметку "0".
Направление на север можно узнать несколькими способами. Ночной способ по Полярной звезде нам не подходит. По компасу тоже может быть своя погрешность, так как под землей может оказаться зарыто что-то металлическое, к тому же в некоторых регионах магнитное склонение может быть значительным, благо Братску повезло в этом плане и магнитное отклонение от географического северного полюса составляет всего 1°41' к западу (данные для 2012 года). Поэтому самый верный способ - по наиболее короткой тени в течении дня, или просто взять время высшей кульминации Солнца в выбранный день, пользуясь астрономическими справочниками или программами-планетариями, и отчертить направление на север по тени в это время:
Например, берем "17 часов" с координатами по таблице х = 1,93 по у = 0,43.
От отметки "0" отступаем по оси х на Запад с помощью рулетки 1 метр 93 см. Делаем засечку, и от нее, отмерив на второй рулетке 43 см, делаем небольшую дугообразную засечку в северном направлении (по оси у). Точка пересечения этих двух дугообразных засечек и будет искомая часовая метка.
От отметки "0" отступаем по оси х на Запад с помощью рулетки 1 метр 93 см. Делаем засечку, и от нее, отмерив на второй рулетке 43 см, делаем небольшую дугообразную засечку в южном направлении (по отрицательной оси у). Точка пересечения этих двух дугообразных засечек и будет искомая часовая метка.
Нарисовав все часовые метки, очерчиваем эллипс циферблата солнечных часов:
Для Братска общее смещение против часовой стрелки составит 2 часа 13 минут (1 декретный час, 1 летний час, и 13 минут разницы с поясным временем). Пояснения в предыдущей статье.
Z=M·tg(d)·cos(φ), м,
где φ - широта места наблюдения (определяем по GPS), °,
d - склонение Солнца на дату наблюдения (берем из справочника или программы-планетария), °,
M - длина большой полуоси эллипса, м.
Результаты расчетов выводим в таблицу:
Дата | х, метр | у, метр |
21 декабря | 0,00 | -0,48 |
1 января | 0,00 | -0,47 |
1 февраля | 0,00 | -0,34 |
1 марта | 0,00 | -0,15 |
1 апреля | 0,00 | 0,09 |
1 мая | 0,00 | 0,30 |
1 июня | 0,00 | 0,45 |
21 июня | 0,00 | 0,48 |
1 июля | 0,00 | 0,47 |
1 августа | 0,00 | 0,36 |
1 сентября | 0,00 | 0,16 |
1 октября | 0,00 | -0,06 |
1 ноября | 0,00 | -0,29 |
1 декабря | 0,00 | -0,44 |
От отметки "0" по оси y на Юг отмеряем 48 см - это будет крайняя точка площадки, соответствующая дате 21 декабря.
Остальные календарные отметки несложно установить, воспользовавшись таблицей. Помечаем каждую отметку цифрой или названием соответствующего месяца: