Солнечные часы своими руками

Содержание:

III. Солнечные часы в школьном дворе
Как сделать солнечные часы своими руками
СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ
Тканевые игрушки
- Для начала подбираем материалы:
Гномон и солнечные часы
III. Солнечные часы в школьном дворе
Подготовительные мероприятия
- Выбор материалов
- Определение места
Экваториальные солнечные часы

III. Солнечные часы в школьном дворе

После того как я нашла солнечные часы в Москве, изучила устройство солнечных часов и их виды, я решила сделать свои солнечные часы во дворе школы. Одни солнечные часы в нашем школьном дворе я решила сделать горизонтальными. Как мы знаем, одной из частей таких часов служит гномон, который устанавливается в центре под углом, равным широте местности. Для Москвы этот угол составляет 56. Но если посреди школьного двора установить штырь, маленькие дети могут забегаться и напороться на него. То есть установка такого оборудования была бы не безопасна для школьников. Поэтому я решила сделать съемный гномон. То есть укрепить его на доске, он постоянно будет храниться в кабинете учителя, а при необходимость под руководством учителя его можно установить и проверять время. Но тогда, просто гуляя во дворе дети без гномона не смогут определить время. То есть нужны еще одни солнечные часы, где в роли гномона выступает сам человек. Как мы знаем, это аналемматические часы.

Мои двушкальные часы.

Я придумала новый вид солнечных часов, которые еще нигде не встречала. Это двушкальные солнечные часы.

У нас в Москве с октября по апрель в основном стоит пасмурная погода, солнце выглядывает редко. А с ноября по март школьный двор покрыт снегом. Таким образом в эти месяцы использование солнечных часов неактуально. С другой стороны летом все дети разъезжаются на каникулы, в школьном дворе никто не гуляет. То есть и в летние месяцы солнечные часы не особенно нужны. А вот в теплые солнечные майские или сентябрьские дни школьники любят выбегать во двор на переменах, гулять там после уроков. Много времени на улице проводят и дети из группы продленного дня. В эти дни уроки физкультуры проходят на улице; некоторые учителя проводят практические работы на открытом воздухе. Именно в это время солнечные часы во дворе нашли бы свое применение. А так как у нас всего два месяца использования часов, то можно не менять площадку для размещения человека, решившего воспользоваться часами, а сделать две шкалы разного цвета: одну майскую и одну сентябрьскую со своими разметками. Эту идею мы и стали воплощать на нашем школьном дворе.

Этапы изготовления солнечных часов

Итак, сначала мы долго присматривались к нашему школьному двору, выбирали место, хорошо освещенное солнцем в течение всего дня. Такое место нашлось возле здания начальной школы.
В солнечный день, в середине мая, в субботу мы вышли на школьный двор. Мы начертили основу наших солнечных часов. Для этого мы взяли толстую нить, с одной стороны привязали к ней карандаш, с другой мел. После этого мы воткнули карандаш в землю и с помощью мела начертили 2 окружности.

3. После того как у нас получилось 2 окружности, мы закрасили пространство между ними белой краской. Это была майская шкала.

4. После того, как 2 окружности были закрашены, мы с помощью компаса отметили все стороны горизонта.

5. Затем мы установили гномон, так, чтобы его острие указывало на юг и в том месте поставили точку, чтобы было понятно, как ставить гномон. На двушкальных солнечных часах гномоном, как мы уже знаем, является человек, поэтому там мы нарисовали 2 ступни, на которые человеку надо встать, чтобы узнать время. И через каждые полчаса мы делали отметки.

6. После того, как Цифры были отмечены, мы решили украсить часы пиктограммами в соответствии с распорядком дня. Пиктограммы мы рисовали по трафаретам собственного изготовления, а за тем заливали их краской и баллончиков для граффити.

7. Таким образом, горизонтальные солнечные часы были готовы. А на двушкальных солнечных часах была готова 1-ая майская шкала. Доделать до конца двушкальные солнечные часы мы могли только в сентябре.

8. В середине сентября, в солнечный день мы доделали наши солнечные часы. Таким образом на наших двушкальных солнечных часах появилась сентябрьская шкала.

9. Что бы школьники понимали, как пользоваться моими солнечными часами, я сделала табличку с подробной инструкцией.

И нам было очень приятно видеть, что школьники подходят к часам, интересуются ими и определяют по ним время.

Как сделать солнечные часы своими руками

Солнечные часы — древнейший механизм для определения времени. Солнечные часы — простейший прибор, но в нем заложены знания и наблюдения наших древних предков. В настоящее время солнечные часы используются как ландшафтное украшение. На примере солнечных часов родители учат своих детей строению солнечной системы, да и сама постройка солнечных часов своими руками — увлекательнейшее занятие для наших детей, например, будучи на пляже. При изготовлении солнечных часов надо знать некоторые моменты и особенности их конструкции, о которых мы и расскажем в этой статье.

Из чего состоят солнечные часы

Солнечные часы состоят из стрелки-указателя, отбрасывающей тень (эта стрелка называется гномон) и циферблата солнечных часов. Время по солнечным часам определяют по тени, отбрасываемой гномоном на циферблат. Все просто, однако есть некоторые особенности. Циферблат солнечных часов делится на 24 часа, а не на 12 часов, как в обычных механических часах. Циферблат или гномон должны быть наклонены над плоскостью. Солнечные часы не учитывают переход на летнее время. Солнечные часы работают только в ясную или малооблачную погоду в светлое время суток. Вот и все ограничения солнечных часов.

Существует несколько видов солнечных часов. Давайте разберемся с ними по-порядку.

Горизонтальные солнечные часы.

Горизонтальные солнечные часы можно делать прямо на песке на пляже. Для начала нам нужно знать две вещи: на какой широте мы находимся и где находится север. Если вторую часть можно установить методом подбора, то с первой придется быть подготовленным. Итак, у нас есть компас и мы знаем свою широту (Санкт-Петербург — 60, Москва — 55, Нижний Новгород — 56, Екатеринбург — 56, Сочи — 43, Ростов-на-Дону — 47, Новосибирск — 55, Владивосток — 43 градусов северной широты). Если мы делаем циферблат солнечных часов на переносимой поверхности — чертим круг и делим его на 24 части. Если делаем солнечные часы на земле, рисуем круг, в центр круга вставляем палку (гномон) и наклоняем ее на север так, чтобы угол между поверхостью земли и гномоном был равен нашей широте, от нижнего конца гномона ровно на север рисуем черту — это будет 12 часов дня по астрономическому времени. Остальные линии расчерчиваем, деля весь круг на 24 равных сектора. Каждый сектор солнечных часов равен 15 градусам.

Здесь нас ожидает засада. После грамотного разграфления циферблата и наклона гномона, время показывающее солнечными часами может отличаться от времени, которое показывает местное телевидение. Проблема кроется в декретном времени и часовых поясах, которые были для удобства созданы искусственно. Переносимый циферблат с легкостью решит эту проблему, просто вовернем его, пока время не будет правильным. С часами, нарисованными на песке чуть посложнее, этот момент надо учесть при начале разрисовывания циферблата. Например, можно отложить разметку циферблата до 12 часов, когда мы и север без компаса определим и точно главную ось циферблата наших солнечных часов нарисуем. Если ждать некогда, и творчество рвется из Вас, разграфите циферблат солнечных часов в черновом варианте и скорректируйте свой циферблат на ту погрешность, которая у Вас получилась.

В наших широтах солнечные часы работают в самый разгар лета часов с 8 утра и до 8 вечера, так что расовать числа между этими значениями практически бессмысленно. Из-за этого часто на круглом циферблате основание гномона сдвигают вниз.

Экваториальные солнечные часы.

Экваториальные солнечные часы — те же самые горизонтальные часы, только гномон установлен четко вертикально, а сам циферблат наклонен к поверхности земли на угол широты места установки таких часов.

Вертикальные солнечные часы.

Вертикальные солнечные часы обычно крепят на стенах домов. Тот же самый наклоненый гномон и расчерченный через 15 градусов циферблат.

Обычно в городах делают смешанный тип солнечных часов, т.е. на половину угла наклоняют циферблат, наполовину угла наклоняют гномон. Такое построение солнечных часов смотрите эффектнее, собственно, из-за чего их и делают.

Построение солнечных часов своими руками действительно увлечет Вашего ребенка и, кроме того, расширит его кругозор.

СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ

Под измерением времени обычно понимают задачу счета одинаковых по длительности интервалов времени.
Чем точнее часы отсчитывают одинаковые интервалы, тем они лучше справляются со своей задачей.
Раньше вполне хватало точности огневых, водяных и песочных часов.
К XIV веку появились первые механические часы, которые с изобретением маятника достигли к
XVIII веку принципиально более высокой точности.
Это окончательно закрепило переход к колебательной хронометрии, к классическим часам типа тик-так.
В современных кварцевых часах маятником служит резонансная частота пьезоэлектрического кристала.
В атомных часах маятником служат атомы цезия,
а немыслимая раньше точность таких часов позволяет использовать
их синхронизированные сигналы для геопозиционирования с точностью до метра, но…
чтобы стать часами всем этим замечательным устройствам надо задать какое-то начальное значение.

И только солнечным часам этого не требуется, поскольку
именно они и задают начальное значение всем остальным часам!
Первые механические часы корректировались по Солнцу в полдень, как это изображено на старинной гравюре.
Сейчас сигналы точного времени передаются по радио и в Интернете,
но в обсерватории Гринвича по-прежнему отслеживается прохождение Солнца через нулевой мередиан и наш календарь синхронизуется с реальным вращением Земли в пределах секундной погрешности.

Солнечные часы следует воспринимать, как древнейший в мире астрономический инструмент,
который нисколько не утратил своего значения.
Среди огромного количества хронометров солнечные часы обладают уникальным свойством:
они показывают неравномерное местное солнечное время, которое еще называют истинным.

Общим принципом работы всех солнечных часов является измерение высоты Солнца и его азимута (направления
относительно юга)
по длине и положению тени от указателя, который по-гречески называется гномон.
А показание времени — это всего лишь одно из практических применений гномона.
Наука о расчете солнечных часов и их конструировании
называется гномоникой.

Точность атомных часов давно превышает точность григорианского календаря.
Поэтому понятие GMT (среднее время по Гринвичу), которое привязано к реальному Солнцу, заменяется на UTC (универсальное координированное время),
которое привязано к точным часам и регулярно корректируется.
Пока разница между ними поддерживается меньше секунды, но дьявол кроется в деталях…
Кстати, все наши электронные устройства уже давно живут по своему виртуальному календарю,
в котором считаются секунды, начиная с великой Unix-эпохи: 1970, 1 января, 00:00:00 (GMT).

В современной гномонике, принято классифицровать солнечные часы по расположению гномона и циферблата.

Вертикальный гномон идеально подходит для астрономических измерений азимута Солнца (углового отклонения от юга) и
высоты Солнца над горизонтом. Реже часы с таким расположением гномона используются для измерения часов в сутках.
Само вертикальное направление легко удерживать с помощью отвеса, что использовалось в древних навигационных приборах и позже в
конструкции секстанта.
Особняком стоят аналемматические солнечные часы, в которых сам наблюдатель располагается
в определенном месте и, являясь «вертикальным гномоном»,
отбрасывает тень в сторону часовой отметки. Такие часы становятся все более популярными, поскольку достаточно просты в расчете и изготовлении, безопасны и позновательны для детей.

Горизонтальный гномон, обращенный на юг и закрепленный на вертикальной стене-циферблате, позволяет измерять все то же, что и вертикальный, но при этом располагает тень удобнее для коллективного созерцания.
В некоторых моделях солнечных часов горизонтальный гномон делается поворотным.

Если же основное назначение гномона — это определение времени, то его располагают параллельно оси вращения Земли. Такое положение называется полярным, поскольку гномон направляется на полюс небесной сферы,
который в северном полушарии расположен около Полярной звезды.
Вокруг полярного гномона Солнце будет вращаться со скоростью 15° в час.

Циферблат может располагаться произвольным образом: вертикально, горизонтально, наклонно
и может иметь любую геометрию:
быть плоским, выпуклым, вогнутым или оборачиваться вокруг гномона.
Некоторые классические типы солнечных часов, расчет которых предельно прост приведены ниже.
Выберите тип часов, чтобы понять принцип
их работы, способ расчета часовых линий и особенности применения.
Подробнее о солнечных часах разного типа написано в разделе
.

Тканевые игрушки

Из ткани можно пошить отличные игрушки вашему ребенку. Это могут быть как небольшие лошадки, курочки так и подушечки в форме игрушек. Рассмотрим схему пошива лошадки.

Для начала подбираем материалы:

Синтепон
Нитки черные и коричневые, а также шерстяная нить

Делаем выкройку туловища, ушей, ног и копыт животного.

Подготавливаем гриву и хвост. Начинаем сшивать.

Заполняем изделие синтепоном и пришиваем гриву.

Прошиваем ноги. Заполняем их синтепоном и соединяем с туловищем.

Наша лошадка готова.

Гномон и солнечные часы

Солнечные часы — древний инструмент, позволяющий определять время по тени от Солнца в светлое время суток.

Одни из самых первых солнечных часов появились в Египте. Они представляли собой каменный брусок длиной примерно 30 см. Брусок этот располагался вдоль направления восток-запад. С одной стороны этих часов находился «Т»-образный брусок, тень от которого, уменьшаясь, «ползла» по бруску с утра до полдня, после чего солнечные часы поворачивали на 180 градусов и тень «ползла» в обратном направлении. По насечкам, сделанным на бруске определялось время.

Эскиз «египетских» солнечных часов.

Самые первые заметки о солнечных часах встречаются в египетских рукописях и датируются 1306—1290 годами до нашей эры. Найденные египетские солнечные часы, по мнению ученых, были сделаны задолго до найденных рукописей, их описывающих, — еще в 1479—1425 годах до нашей эры.

Одни из первых солнечных часов.

В Египте также были обнаружены и другие модели древних солнечных часов, отличающихся от описанной модели, но их возраст, если верить показаниям ученых, более молодой, поэтому рассматривать их, как самые древние солнечные часы, не приходится.

Реконструкция древних солнечных часов в Египте, экспонат каирского музея.

Независимо от Египта, солнечные часы появлялись и в других уголках мира, например, древнем Китае и в Древней Греции, откуда их идея перекочевала в Древний Рим.

На Руси в качестве солнечных часов стали использовать башни соборов, отбрасывающих тень. Но это все практиковалось уже аж в XI веке нашей эры.

Однако такие часы не могли показывать точное время, поскольку насечки делались путем равномерного деления шкалы на фиксированное число частей.

И только много веков спустя человечество придумало солнечные часы, которые показывали более точное время. Они были больше похожи на современные аналоговые часы за тем только исключением, что шкала у них была рассчитана лишь на промежуток времени с утра до вечера и выглядела более сжато.

Такие солнечные часы можно встретить и сегодня: ими стало модно украшать площади в скверах. Иногда солнечные часы можно встретить и на садовых и дачных участках, где они могут неплохо смотреться на пересечении дорожек.

Солнечные часы, как декоративный элемент.

Вот об этих солнечных часах и поговорим далее.

Гномон является неотъемлемой частью солнечных часов. Именно он отбрасывает на циферблат тень, образующую «стрелку».

Нужно понимать, что солнечные часы могут показывать, как астрономическое, так и усредненное «земное» время: тут все зависит от разметки при их конструировании. Поэтому при создании самодельных часов нужно заранее определиться с тем, какое именно время мы хотим видеть на таких часах.

Кроме времени солнечные часы также могут показывать дату и месяц. Для этого на них наносятся дополнительные разметки.

Важно понимать, что корректно указывать дату и месяц такие часы могут только в случае, если они «откалиброваны» строго для конкретного места установки. Но не нужно возлагать большие надежды на самодельные солнечные часы: из-за ряда неточностей, связанных с конструированием часов, неровностью поверхности для установки, ориентированием часов в пространстве, угловым диаметром Солнца, уравнением времени и другими факторами особо точных показаний от таких часов ждать не приходится. Но не нужно возлагать большие надежды на самодельные солнечные часы: из-за ряда неточностей, связанных с конструированием часов, неровностью поверхности для установки, ориентированием часов в пространстве, угловым диаметром Солнца, уравнением времени и другими факторами особо точных показаний от таких часов ждать не приходится

Но не нужно возлагать большие надежды на самодельные солнечные часы: из-за ряда неточностей, связанных с конструированием часов, неровностью поверхности для установки, ориентированием часов в пространстве, угловым диаметром Солнца, уравнением времени и другими факторами особо точных показаний от таких часов ждать не приходится.

Рассмотрим несколько основных моделей солнечных часов, которые можно сконструировать своими руками из дерева, пластика или картона.

Список источников

zorca.ru
top-sovet.ru
vijivaka.com
moyadacha.org
www.zaesenok.ru
megapoisk.com
www.astronet.ru

III. Солнечные часы в школьном дворе

Мои двушкальные часы.

Я придумала новый вид солнечных часов, которые еще нигде не встречала. Это двушкальные солнечные часы.

Этапы изготовления солнечных часов

Итак, сначала мы долго присматривались к нашему школьному двору, выбирали место, хорошо освещенное солнцем в течение всего дня. Такое место нашлось возле здания начальной школы.
В солнечный день, в середине мая, в субботу мы вышли на школьный двор. Мы начертили основу наших солнечных часов. Для этого мы взяли толстую нить, с одной стороны привязали к ней карандаш, с другой мел. После этого мы воткнули карандаш в землю и с помощью мела начертили 2 окружности.

4. После того, как 2 окружности были закрашены, мы с помощью компаса отметили все стороны горизонта.

И нам было очень приятно видеть, что школьники подходят к часам, интересуются ими и определяют по ним время.

Подготовительные мероприятия

Перед началом работы обязательно нужно провести несколько подготовительных мероприятий. Они помогут тщательно продумать конструкцию изделия и снизить вероятность допущения каких-либо ошибок.

Выбор материалов

Самая трудная часть подготовки заключается в выборе материала, из которого будут изготовлены самодельные часы. Во время выполнения этой работы нужно учитывать различные факторы, которые будут влиять на привлекательность изделия и его характеристики (прочность, устойчивость к атмосферным осадкам, морозостойкость и другие).

Для кадрана рекомендуется выбирать следующие материалы:

В качестве другого главного элемента часов (гномона) можно использовать:

пластиковые штыри;
спицы для вязания;
длинные гвозди;
металлические прутья.

Определение места

Наиболее интересным подготовительным этапом является выбор места, где будет располагаться самодельное устройство. В этой работе нужно учитывать стандартные рекомендации, которые подойдут для каждого вида солнечных часов.

Основные правила:

Располагать самодельное устройство нужно на открытых участках, куда всегда будут попадать солнечные лучи.
Свободного место должно быть столько, чтобы можно было расположить циферблат диаметром не менее 4 м.
Вокруг изделия не должно быть высоких деревьев, кустарников или трав, которые будут отбрасывать свою тень на циферблат.
При выборе места для часов следует убедиться в отсутствии нависающих проводов. В противном случае они будут отбрасывать тень и затруднять процесс определения времени.
Вертикальные часы нужно располагать на южной стене здания.

https://youtube.com/watch?v=8iHRx93sPnY

Экваториальные солнечные часы

Свое название такие солнечные часы получили из-за того, что плоскость их циферблата параллельна плоскости небесного экватора.

Наклон шкалы у этих часов требуется для того, чтобы даже стоящее в полном зените Солнце отбрасывало тень.

Такие часы желательно сделать в виде плоского круга, в центр которого воткнут гномон, причем таким образом, чтобы одна его часть возвышалась с одной стороны циферблата, а другая — торчала с другой. Если этого не сделать, то в период с сентября по март (в средних и высоких широтах северномго полушария) такими часами пользоваться не получится, ведь Солнце опустится ниже небесного экватора, а значит верхняя часть часов перестанет освещаться его лучами.

Экваториальные часы устанавливают так, чтобы гномон по отношению к горизонту оказался приподнят на угол, соответствующий широте местности, и указывал на географический север. В этом случае плоскость циферблата окажется параллельной плоскости небесного экватора.

От точки крепления гномона к циферблату в северном направлении (для средних и высоких широт северного полушария) по циферблату проводится ровная линия. Эту линию тень от гномона будет пересекать в истинный (астрономический) полдень.

С помощью транспортира или любым другим доступным способом на циферблат наносятся и другие деления в виде лучей с центром в месте крепления гномона. Угол между соседними «лучами» должен соответствовать 15 градусам — именно это угловое расстояние, как помним, Солнце, а соответственно и тень, проходят за один час.

Над центральной разметкой, соответствующей полдню, ставится цифра «12». Лучи, расположенные западнее нумеруются в обратном порядке, то есть «11», «10», «9» и так далее, а лучи, расположенные восточнее, нумеруются по возрастанию, то есть «13», «14, «15»» и так далее. В результате получается циферблат.

Аналогичная шкала делается и на нижней части часов.

Такие часы можно быстро изготовить из транспортира, однако в этом случае вместо цифр, соответствующих часам, нужно будет пользоваться отметками углов. Так, отметка в 90 градусов будет соответствовать 12 часам дня, а за каждый час тень гномона будет смещаться либо в одну, либо в другую сторону на 15 градусов, из чего делается вывод, сколько времени прошло либо должно пройти, чтобы «стрелка» оказалась на 90 градусах, то есть дала понять, что наступил полдень. Это не очень удобно, однако же и времени на сооружение таких солнечных часов уйдет минимум.

Кстати, в районе экватора такие часы будут стоять вертикально, подобно колесу. А на полюсах — горизонтально, подобно волчку во время его вращения.

В видео показано, как такие часы изготавливаются своими руками:

Несмотря на простоту конструкции, такие часы обладают недостатком: ими сложно пользоваться в дни близкие к моменту весеннего и осеннего равноденствий, поскольку плоскость движения Солнца по небосводу в этом случае располагается параллельно плоскости циферблата экваториальных солнечных часов.

При обращении к многочисленным Интернет-источникам, мне доводилось встречать информацию о том, что экваториальные солнечные часы не могут работать в указанные дни, и ни разу не попадалась информация, как определять время в этих случаях. Поэтому поделюсь своими соображениями. На самом деле все просто: нужно на стороне циферблата, противоположной направлению Солнца, сделать небольшой бортик, выступающий над поверхностью. На этом бортике тень от гномона будет видна даже в дни равноденствия.

Экваториальные солнечные часы удобны своей универсальностью, поскольку будут работать в любой точке Земли в ясный солнечный день. Однако определить с их помощью дату и месяц будет сложно из-за слишком длинной тени и ограниченных размеров циферблата. Зато с функцией календаря с легкостью справляются горизонтальные солнечные часы, о которых и поговорим далее.