Карманные солнечные часы

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.

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

1. 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.
2. 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 расчертить солнечные часы?

Существует несколько вариантов. Чаще всего рекомендуют циферблат разбитый не на 12 частей, а на 24. При этом необходимо пользоваться циркулем и линейкой, так как деления должны быть одинаковыми. При этом изначально не нужно наносить цифры. Это можно сделать, используя таймер. Каждый час наносится соответствующая метка, которая сделана путем нанесения точки в место, куда падает тень.

Также можно вообще изначально не ставить никаких меток. Можно просто вырезать круг, а в его центре установить стрелку. Необходимо чтоб она была наклонена на север. Угол наклона должен быть равен углу широты. При этом возьмите часы и отмечайте время каждый час.

Как расчертить солнечные часы?
Как расчертить солнечные часы?

Краткий исторический экскурс

Особую популярность солнечные часы обрели в XVII-XVIII столетии и использовались преимущественно в садах классического стиля – вначале в регулярных, а вскоре и в пейзажных садах. Впервые они обрели популярность в составе дворцовых ансамблей, но массовое распространение связано с превращением часов в самостоятельный элемент декоративных садов, которые, к слову, выполнялись в самых разнообразных стилях.

Нередко говорят, что Европа не является подходящим местом для создания солнечных часов на участке, мол, это лишь очередная попытка выделиться среди других дачников, причем безрезультативная. И говорят так потому, что наш климат для этого не подходит, так как в нем много облачных дней. Вы удивитесь, но все это – очередное заблуждение! К примеру, в Англии с ее частыми туманами редкие классические сады обходятся без этого декоративного элемента.

Горизонтальные часы

Как сделать солнечные часы этого типа? Тоже весьма несложно. Их кадран должен быть параллельным по отношению к горизонту. Гномон изготавливаем в форме треугольника. Его сторона наклонена к плоскости кадрана под углом, который соответствует географической широте вашей местности. Преимущество таких часов в том, что время они показывают круглый год. Правда, поздней осенью и зимой показания их требуют определенной поправки на погрешность.

Сначала выпиливаем из листа пластика или фанеры треугольный гномон. Один из его углов должен быть прямым, а второй — соответствовать географической широте вашего района. То есть для петербуржцев это треугольник с углами 90° и 30°, а для сочинцев — 90° и 46°.

Фото 2: При установки учитываем географическую широту своего района

Устанавливаем треугольник на месте, где будут находиться часы, ориентируясь по компасу, острием на север (см. рис. 2)

При этом важно соблюсти такие условия:

• линия кадрана от 6 до 18 часов должна располагаться абсолютно горизонтально;
• линия от 12 до 24 часов «смотрит» в направлении север — юг;
• плоскость кадрана наклонена на север, чтобы угол между гномоном и плоскостью горизонта соответствовал географической широте вашего района.

Потом заводим будильник и каждый час отмечаем на кадране течение времени дня, то есть чертим круг, делим его на 24 одинаковых сектора по 15° (360° : 24 часа = 15°) и наносим обозначения часов. Гномон укрепляем на кадране перпендикулярно его поверхности.

После этого солнечный хронометр можно раскрасить, покрыть лаком, красиво декорировать цветами, игрушками, статуэтками — тут для фантазии нет предела. Горизонтальные часы отлично смотрятся на газоне, клумбе, в садовом водоеме. В интернете очень много фото оригинальных решений.

Полезные советы

Для того чтобы готовое изделие получилось максимально точным и красивым, необходимо учитывать советы опытных дачников. Они укажут новичкам на некоторые важные моменты, которые можно упустить из виду.

Рекомендации профессионалов:

• Изначально любая конструкция размечается из расчёта, что полдень наступает в 12 часов. Однако в каждом регионе отсутствие тени можно наблюдать в разное время. Из-за этого нужно будет вносить корректировку в разметку.
• Перед тем как начинать изготовление устройства из камня или металла, необходимо потренироваться на более дешёвом материале (например, на фанере).
• Если нужно, чтобы часы показывали точное время на протяжении всего года, необходимо делать 2 циферблата. Первый будет полезен в период с ноября по февраль, а второй — с марта по октябрь.
• Лучше всего делать круглый или квадратный циферблат. Это значительно упростит работу и поможет точнее определять время.
• Устройство работает только от рассвета до заката. Из-за этого на циферблат можно не наносить разметку, соответствующую ночному времени суток.

Хорошо иметь на даче часы, которые видно издалека и которые легко сделать из подручного материала. Они помогут проводить время на даче с пользой: ведь поливать растения можно только до 10 и после 4 часов дня, а находиться на солнце с 11 до 3 категорически запрещено из-за активного воздействия солнечного излучения.

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.

Солнце в ладонях или солнечные часы своими руками

Вы живете в частном доме? Отлично, ведь это особый простор для занятий и игр с вашими детьми. Как использовать свободное время и пространство участка с пользой? В этом вам помогут не только колеса, песочница или турник. Замечательная забава – следить за временем по настоящим солнечным часам станет доступной и вам, если вы прислушаетесь к нашим советам и сделаете солнечные часы своими руками.

Сейчас это выглядит скорее необычно, но поверьте, польза от солнечных часов – огромная. Помимо устройства совместного досуга во время их «воздвижения», вы сможете приложить творческие усилия и необычно украсить их, с их помощью легко и наглядно можно объяснять малышу понятия, связанные со временем и пространством (часы, минуты, стороны света, утро, день, вечер ит.д.), а если ваш ребенок – школьник, то попрактиковаться в астрономии, геометрии, тригонометрии.

Для того, чтобы понять, как сделать солнечные часы с ребенком, вам надо знать виды солнечных часов. Основных – три:

• Экваториальные
• Горизонтальные
• Вертикальные

Первый тип называется так, поскольку их циферблат располагается параллельно экватору, а указатель – перпендикулярно основанию в центре циферблата. Каждые 15 градусов – новый час. Всего на циферблате – 24 метки

Второй вид отличается тем, что у него циферблат расположен параллельно горизонту, указатель в виде треугольника (основание в центре циферблата) с углом равным градусам географической широты вашего района. Угол треугольника направлен строго  на север.

Третий тип характерен тем, что циферблат располагается вертикально (на стене, заборе, столбе) и направлен строго на юг. Этот вид часов требует серьезных измерений, поэтому сложен в воспроизведении. Мы с вами остановимся на методике изготовления первых двух.

 Экваториальные солнечные часы

Экваториальные часы. За основу пойдет любой твердый и легкий материал – пластик, фанера и др. Через каждые 15 градусов чертится деление. В середине циферблата устанавливается указатель (гомон) в виде любого металлического длинного тонкого предмета – спицы, гвоздя, штыря. Угол установки часов должен быть равен 90- градус широты вашего района. Стрелка часов должна смотреть на север. Эти часы очень мобильны (занести их в дом от непогоды или на зиму не составит труда), вы можете сделать их любой формы и украсить любыми видами декора: бусинами, раковинами, пуговицами, поделками, искусственными цветами, лепкой, бисером, в общем, всем, что есть под рукой.

Горизонтальные солнечные часы

Горизонтальные часы. Материал основы тот же, что и при изготовлении первого вида солнечных часов. Гомон в виде треугольника делается из картона, пенопласта или другого легкого, но достаточно прочного материала, один его угол – 90 градусов, другой – градус широты вашей местности. Устанавливают часы строго на север. Дальше – самое интересное. Каждый час нужно отмечать положение тени от солнца, так и вырисовываются деления часов.

Прелесть этих часов в том, что их не нужно подводить, они не будут спешить или отставать и себестоимость их выходит сущие копейки. Сидя на свежем воздухе, любуясь своим произведением, вы можете рассказывать ребенку увлекательные исторические факты о египтянах, вавилонянах, древних греках, которые, как и вы сейчас, следили за временем вот по таким часам. Удачи!

Часы Tissot с солнечной батареей

Прочный водонепроницаемый хронометр отличается от остальных изделий производителя наличием солнечной батареи, которая значительно повышает срок автономной работы устройства.

Кроме того, данное изделие, по представлению разработчика, имеет ряд функций, присущих классическим SmartWatch, и даже превышающих их.

Модель будет продемонстрирована на мероприятии BaselWorld 2016 года. Ее разработкой занимается Группа Компаний Swatch Group, которой принадлежит бренд Tissot. Новые стильные часы Smart-Touch Solar характеризуют следующие элементы и возможности:

1. • Синхронизация с данными GPS на смартфоне для указания направления движения. • Наличие функции «вернуться домой». • Наличие функции отслеживания движущегося объекта (носителя данных часов). • Автоматическое обновление времени и календаря (со смартфона).
2. • Беспроводной модуль Bluetooth для синхронизации со смартфоном.

Если говорить о технологии T-Touch Solar, включающей фотоэлемент на главной панели, то она позволяет находиться в режиме автономной работы значительно дольше других моделей. Зарядка в таком случае потребуется примерно через год эксплуатации. Аналог данной технологии можно найти в современных часах Casio.

Так же одним из интересных аксессуаров для часов небольшая метеостанция, которая так же питается от солнечных батарей. Данный гаджет способен предоставлять такую информацию, как температура, влажность и качество воздуха с прогнозом погоды.

Стоит отметить, что компания выпускает свои часы свыше полутора десятков лет, что позволяет говорить о том, что они прошли проверку временем. Среди обычных функций моделей Tissot T-Touch (помимо указанных выше возможностей нового «умного гаджета») находятся:

• Барометр. • Высотомер. • Таймер. • Гоночный хронометр (показ времени прохождения круга и времени всей гонки). • Будильники (2 шт.).

• Магнитный компас с указанием азимута на 12 часов (минутная стрелка показывает на север).

Для сравнения: часы 2016 года Tissot T-Touch Expert Solar NBA

Экваториальные солнечные часы

Если гномон будет перпендикулярен плоскости циферблата и направлен на мировой полюс, т.е параллельно оси мира, то отбрасываемая от него тень ляжет в плоскость часового круга. Иными словами плоскость циферблата будет паралельна плоскости экватора. Полученный угол между плоскостью часового круга и меридианом и будет являться истинным солнечным временем, выраженным в градусах.

Часовые деления равномерно наносятся на циферблат через каждые 15°, исходя из того, что 1 ч в угловом измерении равен 15°. Именно такой отрезок проходит Земля за 1 ч своего вращения. В горизонтальной плоскости экваториальные часы должны устанавливаться точно на истинный Север для Северного полушария, и наоборот для Южного полушария. Причем циферблат для Южного полушария будет иметь зеркальную копию Северного. Для России все же актуальней первый вариант.

Компас для нахождения линии Север-Юг использовать не совсем правильно, поскольку компасное направление на Север отличается от истинного на величину магнитного склонения, которое может достигать 7-8°, что составит погрешность до получаса. Хотя можно по топографическим картам местности узнать магнитное склонение и ежегодное магнитное склонение и вычислить эту величину на данный момент.  Необходимо определить истинный полдень местности, тогда тень от гномона и будет указывать на истинный Север.

Достоинством экваториальных часов является простота изготовления и равномерность градуировки циферблата. Главным недостатком экваториальных солнечных часов, в отличии от других типов, является ограниченность применения — они будут работать только в период между весенним и осенним равноденствием. Для Северного полушария весеннее равноденствие — в марте, осеннее — в сентябре.

Приведенный ниже макет усовершенствованных экваториальных солнечных часов позволяет использовать их практически без ограничения, благодаря циферблату на обратной стороне.

 

Северное полушарие — июнь 1:00 PM                  Северное полушарие — декабрь 11:00 AM

Макет экваториальных солнечных часов для самостоятельного изготовления можно скачать здесь

Все, что нужно, это распечатать на принтере макет в оригинальном масштабе на плотной бумаге, либо наклеить на картон, или на тонкий пластик. Проверить масштаб распечатанного макета солнечных часов можно линейкой по дюймовой шкале, приведенной на одном из листов. В архиве экваториальные часы 3 размеров для Северного и Южного полушарий. Выбирайте тот, который вам нравиться, но больший размер более нагляден и точен. Также необходимо найти стержень для изготовления гномона. 

После склейки макета, часы нужно расположить по линии истинного полудня и выставить широту на задней части. И даже не надо высчитывать угол наклона циферблата по формуле 90° -φ, где φ — широта. Просто соедините обратную часть гномона со значением широты вашей местности. И можно наслаждаться древним способом измерения времени))