Previous Entry Share Next Entry
вертикальный гномон в солнечных часах
ivan_lj wrote in sundial_ru
Обсуждение солнечных часов в Перми вновь подняло вопрос, можно ли в качестве гномона (указателя в солнечных часах) использовать вертикальную палку. Мол, Земля же крутится со стабильной скоростью 15 градусов/час, и тень от вертикальной палки будет крутиться с той же скоростью, остается только нарисовать вокруг этой палки 24 равных угловых сегмента. Но Земля крутится со скоростью 15 градусов/час вокруг своей оси, и такой подход к солнечным часам будет оправдан только на полюсе, потому что там вертикальная палка как раз параллельна оси вращения Земли. На других широтах эту параллельность надо делать специально, рассчитывая для конкретного места направление на север и широту. Однако возникает вопрос - а может погрешности на средних широтах будут не столь велики, так что можно не мучиться и воткнуть палку вертикально. Ок, давайте рассмотрим такие часы. В качестве инструмента буду использовать программу Shadows.

Заодно сделаю расчет для Перми, хотя выводы будут схожими для любого пункта в средних широтах. Предположим, мы в день летнего солнцестояния (22 июня) не поленились, провели целый день на солнце, подышали свежим воздухом и расставили часовые метки. Они попали на точки, обозначенные цифрами 9, 10, 11... 20. Это местное время в Перми. Линию, по которой пройдет в этот день конец тени от палки, я обозначил толстой красной линией (кликайте, чтобы увеличить изображение):

Изображение - savepic.net — сервис хранения изображений



В качестве примера я обозначил три положения тени от палки: в 10 (утро), 14 (полдень) и 19 часов (вечер). Еще целый месяц после 22 июня (и до него тоже) такая разметка будет терпимо работать, но уже к 22 августа (или 22 апреля, что для солнечных часов почти одно и то же) мы будем наблюдать следующую картину:

Изображение - savepic.net — сервис хранения изображений

Обратите внимание - полуденная тень по-прежнему с хорошей точностью попадает на старую метку (обозначено зеленым кружком). Но вот в 10 часов тень будет показывать половину 11-го (красный кружок слева), а в 19 часов - около 18:30, то есть неточность часов утром и вечером составит уже полчаса.

Последняя картинка - 22 сентября (или 22 марта), день равноденствия:

Изображение - savepic.net — сервис хранения изображений

Как видно, утром часы будут спешить уже на целый час (левый кружок, 11 часов вместо реальных 10), а вечером - на 1 час отставать (правый кружок, 18 часов вместо реальных 19). И в общем-то нельзя сказать, что толку от солнечных часов уже нет: конец сентября (это как раз сейчас) вполне еще балует солнечными теплыми днями.

Последний рисунок - как это выглядело бы в сентябре, если бы гномон был наклонен правильно:

Изображение - savepic.net — сервис хранения изображений

Ну, в общем, тут и комментировать нечего, на то оно и правильно, что теперь все совпадает.

Несколько замечаний:

* я не учитывал уравнение времени, но это оправдано, поскольку в летние полгода эта погрешность составляет менее 10 минут

* самое оптимальное для такого проекта, по-видимому, было бы поставить метки для 20-х чисел августа - ни вашим ни нашим. Тогда часы в течение летнего полугодия врали бы по утрам и вечерам в пределах получаса (а днем и вовсе показывали бы относительно верно), что вполне терпимо для такой конструкции.

* вертикальный гномон используется в особых солнечных часах, которые называются аналемматическими. В них вертикальный столб движется в течение года. Например, человек просто становится на метку текущего месяца, и тень от него показывает правильное время.

  • 1
Здравствуйте. Несколько раз читал, что сч можно устроить так, чтобы они показывали, например, московское время(я живу в часовом поясе москвы). Они предлагают произвести коррекцию широты долготы и т.д. Мне не совсем понятно, они имеют ввиду конкретный день или весь год. Их что, каждый день придется корректировать?

Здравствуйте. В любом случае вам сначала надо установить гномон в соответствии с вашим положением, то есть под углом к горизонтали, равным вашей географической широте, а по направлению - точно на север (например по отвесу в момент полудня, заранее рассчитанному). Тем самым вы получаете грань, параллельную оси вращения планеты (косвенный признак - она "смотрит" на полярную звезду). Подробнее смотрите здесь: http://daybit.ru/solnechnye-chasy/kak-sdelat-prostye-gorizontalnye-solnechnye-chasy.html

А дальше вы вольны разметить циферблат как хотите - под местное солнечное время, под местное административное время, под московское время или какое угодно другое.

Однако систематические погрешности, связанные с уравнением времени (это плюс-минус 5-6 минут летом и плюс-минус четверть часа зимой), устранить не удастся. Так или иначе это особенность солнечных часов.

Спасибо за ответ. Правильно ли я понял, что солнечные часы показывающие точное московское(минута в минуту) время невозможны?

Нет, я бы так категорично не сказал.

1. Надо понять, так ли нужна минутная точность. Если достаточно нескольких минут точности, а также вспомнить что зимой солнца вообще мало (ну в москвах во всяком случае), то можно про этот момент даже не сильно морочиться.

2. Если хочется учесть это рассогласование, то на часах рисуют уравнение времени, и тогда вы смотрите на часы, смотрите, чему равно на сегодня уравнение времени, и отнимаете/прибавляете это значение. Да, это не так изящно и удобно, но вполне практично и в общем нетрудно. Пример реализации:
http://www.parthenon-house.ru/upload/iblock/b72/4.jpg

3. Есть более навёрнутый подход - сразу учесть аналеммы в циферблате. Для этого вместо прямых часовых меток рисуют "восьмёрки", например так:
http://daybit.narod.ru/060715_SunDial_01_analem_01___.jpg

4. Поскольку рисовать аналемму целиком - неудобно (поскольку надо всё время помнить, какой край аналеммы надо смотреть), то придумали вот такой подход - по полгода на каждый циферблат:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bf/Precision_sundial_in_Bütgenbach-Belgium.jpg/1024px-Precision_sundial_in_Bütgenbach-Belgium.jpg
В этом варианте заявлена 30-секундная точность.

Спасибо большое

Пожалуйста.

Если будут ещё вопросы по солнчасам, можете писать в паблик https://vk.com/daybitru - делайте там "Предложить новость", и там в комментариях и обсудим.

  • 1
?

Log in

No account? Create an account