Источник изображения: de.123rf.com
Измерение времени всегда было связано с Солнцем, т. к. жизнь людей издревле подчинялась его видимому движению по небу. Люди делили время на сутки, выделяли день и ночь, утро и вечер, полдень (время наивысшего положения Солнца над горизонтом, «половина дня»). Но для многих практических целей было желательно определять время более точно.
В Древнем Египте время между восходом и заходом Солнца было поделено на 12 равных частей – часов. Было замечено, что тень от предметов в течение дня меняет свою длину: утром и вечером, когда Солнце низко над горизонтом, тень самая длинная, а в полдень самая короткая. Это навело на мысль определять время по длине тени. Так были придуманы первые солнечные часы – с вертикальным столбиком, который называется гномон, тень от которого служит своеобразной стрелкой. Если нарисовать деления, т. е. сделать циферблат, то получим самые простые горизонтальные солнечные часы.
Источник изображения: Ольга Шатеева. Солнечные часы своими руками
Гномон – простейший астрономический прибор. Воткните вертикально палку в землю - вот вам и гномон. В полдень тень от гномона самая короткая и указывает строго на север. Линия, на которой лежит полуденная тень, называется полуденной линией. Она совпадает с истинным меридианом в данной точке местности.
Из рисунка виден способ определения полуденной линии. В некоторый момент, близкий к полудню, отмечают конец тени (точка А) и чертят окружность радиуса ОА. Ждут, когда конец тени коснётся окружности (точка В) Поделив угол АОВ пополам, получают полуденную линию ОС.
Кроме сторон света, гномон позволяет определять высоту Солнца над горизонтом, а также солнечный азимут (подумайте, как).
Но такие часы с вертикальным гномоном неудобны, потому что в разное время года тень в одно и то же время суток имеет разную длину и направление (вы наверняка знаете, что зимой Солнце ходит ниже над горизонтом, а летом выше). Стали делать гномон наклонным – угол наклона к горизонту равен широте места установки часов, т. е. гномон направлен на Полярную звезду, а значит параллелен земной (и небесной) оси – и теперь стало можно определять время не по длине тени, а только по её постоянному для каждого времени дня направлению. Гномон часто изготавливают в виде прямоугольного треугольника, гипотенуза которого, собственно, и есть гномон, наклонённый под нужным углом к горизонту.
Источник изображения: Солнечные часы для сада
Можно, наоборот, плоскость солнечных часов (циферблат) наклонить к горизонту так, чтобы гномон был перпендикулярен циферблату и смотрел на Полярную звезду (был параллелен земной оси). Такие солнечные часы называются экваториальными (или наклонными).У них плоскость циферблата параллельна экватору (наклонена к горизонту под углом 90 градусов минус географическая широта места, в котором часы установлены), а шкала часов равномерна, в отличие от шкалы горизонтальных часов (тень за каждый час проходит 15°). По таким часам время можно определять только с 21 марта по 23 сентября, в другое время года Солнце находится слишком низко над горизонтом.
Источник изображения: langaraphysics.com
Существуют и другие виды солнечных часов. Например, вертикальные, устанавливаемые обычно на стенах.
Солнечные часы показывают местное истинное солнечное время, а мы пользуемся средним поясным временем. Например, истинный полдень в данной местности и официальный (гражданский) полдень не совпадают. Кроме того, солнечные часы не показывают время ночью и в пасмурную погоду. Поэтому сегодня солнечные часы не используются по своему прямому назначению. Но они остаются оригинальным скульптурным украшением в наших городах, парках, садах.
Можете изготовить самостоятельно горизонтальные солнечные часы с вертикальным передвижным гномоном. Для этого надо распечатать на плотной бумаге (или наклеить потом на картон) развёртку (деталь 1)
Гномоном в них служит игла длиной примерно 5 см, которая втыкается на линии NS (север-юг)в определённое для каждой даты место (W - запад, O - восток). По данному принципу устроены большие часы в парках, где гномоном является сам человек, встающий на определённое место для каждого дня, и смотрящий на свою тень. В данной бумажной модели удобно приклеить снизу плоский кусок поролона или пенопласта размерами 1х8х16 см. Часы могут служить компасом, если известно время.
