Как построить аналемматические солнечные часы
Автор: Кулькова Светлана 14.07.2012 15:08
Теги:
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:
l=h·tg(φ-d)=1.7·tg(56.3-23.44)=1.1 метра
Методом подбора оптимального размера, находим, что для Братска большая полуось эллипса предпочтительна 2 метра. Тогда тень наблюдателя летом около полудня, учитывая что он стоит на крайней верхней отметке календарной площадки, будет доставать до часовых меток на эллипсе.
Длина малой полуоси эллипса:
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),
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 |
Для вычерчивания на асфальте солнечных часов вам понадобится: разноцветные мелки, две рулетки, рейка (в качестве линейки), компас (на всякий случай), и помощник, хотя вполне можно справиться и в одиночку :)
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:
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:
От отметки "0" на Север откладываем часовую метку 12 на расстоянии 1,66 м (см. таблицу расчета). Эта будет малая полуось эллипса солнечных часов (или ось y). Также от точки "0" отмеряем по 2 метра в каждую сторону на Запад (W) и Восток (Е). Это будут часовые точки 6 часов (W) и 18 часов (E). Эти часовые точки образуют большую ось эллипса солнечных часов (или ось x). Оси х и y желательно отчертить тонкими временными линиями или отметить другим удобным способом.
Приступаем к разметке остальных часовых отметок. Для этого берем из таблицы координаты (х;y) нужной часовой метки. Рассмотрим наглядный пример разметки одной из часовых меток.
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.
Схема размётки аналемматических солнечных часов для Братска
Далее берем "19 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 южном направлении (по отрицательной 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.
Внимательнее приглядевшись к таблице можно заметить симметричность расположения некоторых меток. Например: к приведенной 17 часовой метке симметричны относительно "0" будут 5, 7 и 19 часовые метки. Зная это, можно значительно ускорить процесс разметки.
Нарисовав все часовые метки, очерчиваем эллипс циферблата солнечных часов:
Можно сразу в конструкции солнечных часов учесть декретное время и зимний/летний час (если они действуют в вашем регионе), сместив часовые метки на циферблате в нужную сторону, или просто нанести вторую шкалу для гражданского времени. Не забываем и о поправке на разницу между местным временем на данном меридиане и поясным временем. Она вычисляется следующим образом: если вы находитесь западнее своего поясного меридиана, то добавьте к показаниям солнечных часов 4 минуты на каждый градус долготы, если находитесь восточнее, то отнимите.
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.
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.
Далее приступаем к расчету календарной площадки, которая располагается по центру часов (красный прямоугольник на схеме).
Дистанция от центра эллипса "0" до метки выбранной даты (по оси у):
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.
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 |
Переходим к разметке этой площадки. Сначала определяем крайние точки площадки. Как видно из расчетной таблицы это будут дни летнего и зимнего солнцестояний (21 июня и 21 декабря).
От отметки "0" по оси y на Север отмеряем 48 см - это будет крайняя точка площадки, соответствующая 21 июня.
От отметки "0" по оси y на Юг отмеряем 48 см - это будет крайняя точка площадки, соответствующая дате 21 декабря.
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:
Наши аналемматические солнечные часы почти готовы! Человек становится так, чтоб его верхняя точка тела располагалась над соответствующей месяцу наблюдений метке на календарной площадке, а его тень, как часовая стрелка, покажет солнечное время. Верхняя шкала может быть использована для истинного солнечного времени, а нижняя - для гражданского.
Но в таком виде часы будут показывать время не совсем точно, сильно спеша в ноябре и отставая в феврале. Как мы знаем из предыдущей статьи, Солнце в течении года неравномерно движется по небосводу, поэтому к подобным солнечным часам обязательно прикладывают график уравнения времени и в соответствии с датой наблюдений "подводят" показания солнечных часов в ту или иную сторону.
График уравнения времени
Например, 2 июля братские солнечные часы показывают 12 часов по шкале истинного солнечного времени и 14 часов 13 минут по гражданской шкале. По графику уравнения времени видно, что 2 июля солнечные часы отстают на 4 минуты. Эти 4 минуты и надо прибавить к показаниям шкалы гражданского времени, чтобы получить время наручных часов 14 часов 17 минут.
Солнечные часы мелом на асфальте готовы! Теперь в ясную безоблачную погоду вы всегда будете знать который час!
фото автора
МЫ ВКОНТАКТЕ:
ЖУРНАЛЫ:
РЕКОМЕНДУЕМ МАГАЗИНЫ:
ПОГОДА В БРАТСКЕ:
Содержание Статьи
Содержание Новости
Содержание Наблюдаем!
© Astro-bratsk.ru 2010-2024 0+
Перепечатка материалов приветствуется при активной гиперссылке на http://astro-bratsk.ru
Связаться с нами можно по e-mail: admin@astro-bratsk.ru и через группу ВКонтакте