Эти часы рассчитать, конечно, сложнее, чем экваториальные, но зато время они могут показывать круглый год. В этих часах кадран лежит строго горизонтально, а гномон направлен на север и расположен к поверхности кадрана под углом, равным географической широте местности. Вся сложность построения - в разметке часовых линий, которые в данном случае будут располагаться на циферблате не равномерно. Эту разметку можно провести тремя способами.
Первый способ - самый легкий, но не очень точный - способ визуальных наблюдений. Для начала, надо изготовить плоский кадран и укрепить на нем гномон. Например, Харьков расположен на широте 50°, поэтому гномон будет располагаться под углом 50° к горизонтальной поверхности кадрана. Чертеж гномона в данном случае будет выглядеть так.
После этого закрепляем гномон на кадране таким образом, чтобы стороны треугольника ВС и ВА были направлены строго на север (как это сделать описывалось в статье про экваториальные часы). Теперь наблюдаем за движением тени от гномона и каждый час делаем отметки на циферблате. Таким образом, за сутки можно разметить весь циферблат. Чтобы разметка была более точной, надо выбрать дни, когда значение уравнения времени приближается к нулю. После разметки наш циферблат будет сверху выглядеть так.
Из точки А проведем линию к перпендикулярной прямой так, чтобы угол САВ равнялся широте вашей местности (Рис.2).
Из точки В проведем перпендикуляр к отрезку АС (Рис.3) и отметим на нем точку D. Из точки В, радиусом BD, проведем окружность и, на пересечении ее с горизонтальной прямой, отметим точку О (Рис.4).
Теперь чертим окружность с центром в точке О и радиусом ОВ и эту окружность делим на равные сектора по 15°, как при разметке экваториальных часов. Каждый луч продлеваем до пересечения с вертикальной прямой ВС. Эти точки и будут определять часовую разметку наших горизонтальных часов (Рис.5).
Соединяем эти точки с точкой А (линии красного цвета). Осталось только пронумеровать - и половинка циферблата готова. Повернем полученный чертеж на 90° (Рис.6) и симметрично дорисуем правую половинку циферблата.
Часы готовы. Гномон изготавливается так же, как описано в первом способе и устанавливается на циферблат вдоль 12-часовой линии (линия АВ) так, чтобы угол, равный широте местности совпадал с точкой А.
Остается правильно сориентировать часы на местности - и все..
Третий способ - тригонометрический. В начале заготовим основу будущего циферблата - пересекающиеся под прямым углом линии и нанесем основные часовые отметки.
Все углы для разметки часовых делений можно рассчитать по формуле:
tg(a)=sin(f) * tg(t),
где а - искомый угол
f - широта местности
t - временной отрезок, выраженный в градусной мере (из расчёта 1ч = 15°).
Например, рассчитаем, где будет находиться отметка 11 часов на часах, расположенных в Харькове. Значение f = 50°, а t = 15° (1час от отметки 12).Подставим эти значения в формулу:
tg(a)=sin(50°)*tg(15°)=0,7660*0,2679=0,2052
отсюда определяем, что угол a=12°.
Таким образом, на циферблате угол между 12 и 11 часами будет для Харькова равняться 12°. Симметрично ему можно отложить сразу и угол между 12 и 13 часами. По этой же формуле рассчитываем и остальную разметку, принимая угол t равный соответственно двум, трем и т. д. часам (30°, 45° и т.д.).
Наши часы будут выглядеть так, как на этом рисунке (вид сверху). Красной линией ВС отмечено место крепления гномона, в данном случае без учета поправки на долготу местности. Если учесть эту поправку, то гномон будет направлен не ровно на 12 часов, а на точку времени 12час 35мин - истинный полдень для Харькова.
Теперь устанавливаем эти часы на местности, сориентировав гномон строго по линии север-юг, как описывалось ранее.
Циферблат горизонтальных часов не обязательно должен быть круглым. Если учесть реальную тень от гномона, то можно создать часы, которые будут показывать не только точное время, но и дату, не давая Вам забыть о таких важных событиях в жизни, как юбилеи, дни рождения, памятные даты. Например, солнечные часы у входа в яхт-клуб города Четхэма (Англия), показывают дату и час гибели адмирала Нельсона (21 октября в 17 часов). О построении таких часов можно прочитать в нашей специальной статье, посвещенной горизонтальным солнечным часам с циферблатом, ограниченным линиями солнцестояния .
Если Вы заинтересовались построением таких часов у себя на участке или дома, но у Вас нет времени сделать расчеты, вы можете заказать чертеж таких часов, рассчитанный именно для Вашей местности и для Ваших дат, в нашем интернет-магазине в разделе экзотических товаров.
Как точно замечено: часовые стрелки представляются двумя руками, которые отнимают у людей их время. Чтобы определить на своем дачном участке - который сейчас час, нужно прекратить работу, помыть руки, найти мобильник. А что если смастерить на даче действующие солнечные часы? Они не только украсят какой - то уголок сада, но и будут показывать время.
И детворе ноу - хау понравится: дети будут казаться себе сказочными волшебниками, которые обладают секретами времени.
Варианты горизонтальных солнечных часов:
Высокоточные часы на дачном участке не нужны, а изготовление простейших солнечных часов не сложно и много времени не займет. Сначала выбирается площадочка на солнечном участке, которую не затеняют постройки, заборы, деревья и выравнивается. Не забывайте, что постоянное нахождение солнечных часов будет на открытом воздухе, поэтому материал для часов должен быть устойчив к воздействию атмосферных осадков. В качестве циферблата можно взять природный камень с ровной поверхностью,
керамическую плитку,
выложенную на кирпичном основании, спил бревна,
металлическую крышку от бочки, декоративную тарелку больших размеров и даже цветочную клумбу с высаженными на ней сортами низкорослых цветов
или просто ровную площадочку в виде окружности от нескольких дециметров и больше одного метра.
Для часовых точек (делений) можно использовать крупные камешки,
декоративные фигурки,
пенечки. На небольших циферблатах деления отмечаются красками или приклеиваются цветные полоски. Только делается это после установки гномона (стрелки).
Гномон вырезается треугольником, один угол прямой, а другой равен географической широте, где находится ваша дача . Укрепляют стрелку так, чтобы стороны треугольника были в одной плоскости, которую располагают перпендикулярно кадрану (циферблату) и ориентируют с помощью компаса с юга на север, при этом, вершину угла, равного широте расположения дачи, устанавливают в центре кадрана.
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.
Солнечные часы стали первым устройством для определения времени. Точное время они показывают всего три дня за весь дачный сезон (весеннее и осеннее равноденствие и летнее солнцестояние). В остальные дни разница может доходить до 17 минут, но для дачных работ это не принципиально. Поэтому можно обойтись без создания таблицы погрешностей или графика, уточняющего время каждый день и час.
Солнечные часы показывают точное время только в дни равноденствия и солнцестояния
Какие бывают солнечные часы
Существует три вида солнечных часов:
- вертикальные;
- горизонтальные;
- экваториальные.
Сферические, полукруглые и другие - разновидности основных видов. Принцип всех часов основан на показаниях тени от предмета (гномона), падающей на заранее нанесённые на циферблат (кадран) деления в час, пятнадцать, десять или пять минут, в зависимости от пожелания изготовителя.
У горизонтальных часов кадран параллелен линии горизонта. В центре или ближе к югу устанавливается гномон - вертикальный предмет, тень которого и будет указывать время.
В горизонтальных часах циферблат параллелен горизонту
От вертикального гномона тень на любой широте России будет иметь разную длину. Для того чтобы тень имела равную длину, гномон наклоняют на угол широты местности, которую можно точно определить по GPS-навигатору или в интернете. Например, Москва стоит на 55-й широте, угол наклона - 55 о от линии горизонта. Наклоняется гномон только в направлении север–юг по линии самой короткой тени в истинный полдень. Истинный полдень - момент верхней кульминации центра Солнца для данной точки земной поверхности.
Истинный полдень, как правило, не совпадает с официальным временем. Поэтому тем, кто заранее нанёс деления на кадран, придётся просто повернуть циферблат на угол погрешности. При этом гномон остаётся наклонённым в сторону истинного полдня.
Полуденная линия указывает на географический полюс, а не на магнитный
Экваториальные часы
У экваториальных часов кадран наклоняется в сторону географического севера (для России) относительно горизонта на угол: 90 минус величина широты этой местности. То есть циферблат будет параллелен линии экватора. Гномон устанавливается перпендикулярно кардану, то есть параллельно земной оси. Поправки на местное время такие же, как для горизонтальных часов.
Показания экватариальных часов видны издалека
Вертикальные часы располагают на плоскости, перпендикулярной линии горизонта, а гномон устанавливается под углом к кадрану по полуденной линии на угол, равный разнице между 90 о и величиной широты местности. Полуденная линия определяется по линии самой короткой тени от горизонтального гномона.
На вертикальных часах цифры не всегда симметричны, если стена не смотрит строго на географический юг
Солнечные часы своими руками
Сначала определите место и цель установки часов:
- если вы чаще работаете в саду–огороде, чем отдыхаете на даче, то установите часы в центре на открытом со всех сторон участке;
- если часы должны напоминать о времени уйти с открытого солнца, тогда делайте их в центре зоны отдыха;
- на клумбе возле дачного домика часы напомнят назойливым соседям о скоротечности времени.
После того как вы определились с местом установки, выберите вид часов. Вертикальные часы подойдут только для южной стены, иначе они будут в тени сами. Горизонтальные хороши для открытых пространств, а экваториальные лучше будут смотреться на площадках или зонах отдыха.
Делаем горизонтальные часы
Самый простой и малозатратный способ изготовления солнечных часов - шест и камни. Вместо шеста подойдут кусок арматуры, длинная коряга или прут, кусок пластиковой или железной трубы, даже высокая бутылка, например, из-под шампанского. Предпринимаем следующие действия:
- Выбираем площадку не менее 1 м 2 , освещённую весь день солнцем. Любителям более точного времени придётся выровнять её или установить основу с помощью строительного уровня (ещё можно взять бутылку, налить в неё воды, не доливая до края 1–1,5 см, закрыть её пробкой. В горизонтальном положении пузырёк воздуха должен находится ровно посередине прямой части бутылки - это линия горизонта. Конечно же, это менее точный прибор, чем уровень, но гораздо лучше установки «на глазок»).
- Шест укрепляем в середине площадки.
- Выставляем будильник своего телефона так, чтобы он звонил каждый час.
- Как только прозвенел будильник, подходим к шесту и смотрим, куда падает тень. В конце этой тени прикапываем камешек, на котором можно нарисовать краской время.
- Камни будут выставлены по эллипсу, так как тень меняет свою длину. Чтобы сделать часы круглыми, выбираем самую короткую тень и по этому радиусу выставляем остальные камни.
Уже через несколько дней такие горизонтальные часы будут отклоняться на минуту, но истинный полдень (даже если у вас он приходится на час дня) они будут показывать точно.
Фотогалерея: горизонтальные солнечные часы
Высадив вокруг часов траву или невысокие цветы, получим изящную клумбу Мощённый дворик легко превращается в солнечные часы Выкладывание солнечных часов мелкими цветными материалами займёт ваших детей надолго Комнатные цветы на лето могут стать частью солнечных часов, обозначая тот или иной час Из широкого круглого вазона легко сделать часы, установив в центре шест и отметив показания часов Экваториальные часы, установленные в углу площадки, хорошо видны со всех её концов
Видео: как сделать горизонтальные солнечные часы
Будете ли вы наклонять гномон для получения одинаковой тени или нет, решайте сами. Можно наклонить сам циферблат, то есть установить экваториальные часы. К таким часам не надо подходить, чтобы узнать который час, что экономит и время и силы дачника.
Создаём экваториальные часы
Процесс изготовления экваториальных часов:
- Для кадрана экваториальных часов можно взять крышку от старой кастрюли, кусок фанеры, широкой доски или пластика. Главное - светлый фон, на котором будет хорошо видна тень даже при лёгкой облачности. Добиться этого можно элементарной покраской.
- Устанавливаем гномон приклеиванием, присверливанием или другими способами под углом нужной широты с наклоном на географический север.
- Наносим временные отрезки и, в зависимости от размеров часов, отмечаем показания пробками, донышками от пластиковых бутылок, старыми пластиковыми игрушками, баночками из-под кремов - всем, на что хватит фантазии.
Фотогалерея: экваториальные солнечные часы
Гранитные часы прослужат много лет Часы-глобус изготовить будет сложнее, но ничего невозможного нет Тематические солнечные часы украсят любую клумбу
Видео: изготовление экваториальных солнечных часов
Солнечные часы, изготовленные своими руками, сделают дачу уникальной и помогут лучше планировать необходимые дела и отдых на участке.
Весьма полезный инструмент. И чрезвычайно занимательный для детей. Кроме того, если к делу подойти масштабно и творчески, можно смастерить не только картонную модельку, но и целую композицию, которая будет украшать ваш садовый или дачный участок. Так давайте разберем, как сделать солнечные часы своими руками. И первым делом рассмотрим модели устройств.
Какими могут быть солнечные часы?
За все время своей истории человечество изобрело четыре вида таких часов:
- горизонтальные;
- вертикальные;
- полярные;
- экваториальные.
Что можно сделать самостоятельно?
Из перечисленных солнечных часов своими руками проще всего соорудить следующие:
Мы уже приблизительно знаем, как сделать солнечные часы своими руками. Но давайте обратимся к подробным инструкциям?
Самодельные экваториальные часы
Макет солнечных часов своими руками мы будем делать по такой схеме:
- Вырезаем подходящий круг из фанеры, пластика или плотного картона.
- Берем старый добрый транспортир и через каждые 15 градусов делаем разметку. В середине у нас 12. В правую сторону от цифры отходит 11, 10, 9, 8, 7. В левую сторону от двенадцати идет 1, 2, 3, 4, 5 и 6. Таким образом, перед нами будет некий полукруг, который будет "лежать" на наиболее выпуклой точке.
- Можно просто нанести фломастером или ручкой эти цифры, а можно подойти к делу с энтузиазмом и все это красиво оформить.
- В середину полукруга, прямо над отметкой "12", мы вставляем ровную палочку, стержень, штырь или что-то подобное.
- Как делать солнечные часы своими руками дальше? Теперь самое важное - расположить конструкцию под правильным углом. Как мы говорили, он должен соотноситься с широтой того пункта, где вы находитесь. Это можно выяснить как по географической карте, так и обратившись к поисковикам, интернет-энциклопедиям.
- Как мы определяем правильный градус наклона? От 90 отнимаем широту вашего местоположения. К примеру, вы в Москве. Это 55° северной широты. Значит, 90 - 55 = 35°. На 35 градусов мы и наклоним наш циферблат.
- С этим разобрались. Теперь определяем, где север. Именно туда должна смотреть стрелка и "лицо" наших часов.
Экваториальные солнечные часы своими руками можно сделать так. Минус их в том, что зимой устройство верно показывать время не будет.
Картонные экваториальные часы
Возможно сделать солнечные часы своими руками из картона. Действуем по инструкции:
Горизонтальные солнечные часы
Проще всего сделать своими руками для детей солнечные часы такого вот типа. Начинаем:
- Вырезаем из плотного материала гномом - стрелку для нашего устройства. Здесь нужен тоже транспортир - один угол делаем прямым, а тот, что будет ложиться на циферблат, надо определять - он будет равен широте вашего города. Возьмем Москву - для этого населенного пункта данный угол гномона будет равен 55°.
- Стрелка устанавливается на высчитанный угол на крепкую основу - пластик, фанеру и проч. Наносить деления пока не нужно.
- Устанавливаем солнечные часы на местности так, что острие высчитанного угла будет смотреть на юг, а исходящие из него стороны треугольника должны устремляться на север.
- Важно, чтобы наша конструкция была статичной.
- А теперь дело за наблюдениями в солнечный день. Каждый час наносим соответствующее деление по тени от гномона.
Солнечные часы на даче
Неплохо сделать своими руками солнечные часы на даче - горизонтальные или экваториальные. Это не только полезная поделка, но и любопытная штука для детей, элемент, украшающий ландшафт. Так как часы будут находиться на открытом пространстве, не защищенные от стихий, эти факты надо продумать при их изготовлении:
- Первым делом выберите самую солнечную площадку, которую не затеняют постройки и деревья, разровняйте ее.
- В качестве циферблата можно использовать керамическую плитку, камень с ровной поверхностью, спил бревна, большую декоративную тарелку, металлическую крышку от бака. Превосходно смотрятся на фото солнечные часы, своими руками обустроенные на цветочной клумбе.
- Можно и просто разровнять площадку, засыпать ее песком, после чего выложить деления и цифры камушками. Можно использовать акриловую, эмалевую или другую устойчивую краску.
- Гномон делается также из прочных материалов - пластик, дерево. В случае с экваториальными часами можно использовать металлический стержень, штырек.
Об иных видах солнечных часов
Мы с вами разобрали, как сделать солнечные часы своими руками, - горизонтальные и экваториальные. Если вам этого показалось мало, то можете попробовать создать экспериментальные модели других разновидностей.
Полярные солнечные часы характерны тем, что линия циферблата у них горизонтальная, вытянутая в направлении "восток-запад". Гномон - это прямоугольник, лежащий в середине циферблата на своей широкой стороне. В правую сторону наносятся цифровые деления (от гномона) с 1 до 6, в левую сторону (от гномона) с 12 до 7. Разметка кладется каждый час по тени, ложащейся от прямоугольника. Здесь также важно, как и в случае с экваториальными часами, наклонить циферблат согласно широте вашего местоположения.
Вертикальные солнечные часы сложны тем, что мастерить их надо уже на перпендикулярной земли поверхности, обязательно на южной стороне (для северного полушария). Если это стена, то следует позаботиться о том, как вы будете монтировать на ней стрелку. Циферблат параллелен горизонту. После того, как вы установили стрелку (чуть выше основания циферблата), от нее вниз спускается отвес - он устанавливает время полудня. Другие цифровые обозначения наносятся по тени от гномона.
Мастеру на заметку
Вот мы и разобрали все практические инструкции. Также хотим вам в заключение представить практические рекомендации:
- Солнечные часы "работают", пока на небе видно наше главное светило. Поэтому не стоит наносить на циферблат время после захода солнца или до рассвета - это лишняя работа.
- К нашему изобретению не совсем относится выражение "работает как часы". Из-за особенностей колеблющегося светового дня время на них будет спешить весной и отставать осенью. Поэтому не нужно делать конструкцию монументальной, чтобы иметь возможность корректировать деления часов в соответствии с сезоном.
Сделать собственные солнечные часы - интересно, несложно и познавательно. Это не только развивающая игрушка для детей, но и отличное украшение дачного участка!
Здравствуйте, дорогие читатели КАРТОНКИНО.ru! Весна... Где-то она уже в самом разгаре, где-то её прихода пока только ждут, через месяцок-другой, но солнце везде светит ярче и дольше. И у нас есть прекрасная возможность пустить солнечный свет в дело, смастерив солнечные часы своими руками . Разумеется, они не заменят традиционные — механические и электронные — часы, но самоделка эта — очень занимательная, а для представителей подрастающего поколения — ещё и познавательная, ведь модель солнечных часов, которую мы будем делать, — самая что ни на есть действующая, а её изготовление потребует определённых знаний в области астрономии и тригонометрии.
Существует немало разновидностей этого древнейшего прибора для измерения времени. Но среди всего многообразия солнечных часов, когда-либо использовавшихся, в качестве основных или классических выделяют следующие типы:
— экваториальные (у таких солнечных часов плоскость кадрана (циферблата) параллельна экватору, а гномон (та часть, которая отбрасывает тень), обычно представляющий собой металлический стержень, параллелен земной оси);
Экваториальные солнечные часы на берегу Темзы (Лондон, Англия)
— горизонтальные (плоскость кадрана параллельна плоскости горизонта, а гномон имеет форму треугольника, одна из сторон которого наклонена к плоскости кадрана на угол, равный географической широте места установки часов);
Горизонтальные солнечные часы (Лимассол, Кипр)
— вертикальные (как следует из названия, циферблат таких часов размещается в вертикальной плоскости, обычно на стенах зданий).
Настенные солнечные часы (Собор Или, Англия)
Мы с вами будем делать солнечные часы экваториального типа, как самые простые в изготовлении. Благодаря тому, что циферблат устанавливается параллельно экватору, а солнце движется по небесной сфере практически равномерно, тень от гномона за каждый час будет смещаться на угол, равный 15°. Поэтому часовые деления на циферблат наносятся также, как и в обычных часах, только отметок нужно не 12, а 24. Понятно, что верхняя часть циферблата вряд ли пригодится, разве только жителям заполярья, когда наступит полярный день, и солнце будет светить круглосуточно.
Чертить циферблат самостоятельно необходимости нет, можете воспользоваться готовыми шаблонами — круглым или квадратным (какой больше по душе):
Наша задача сводится к тому, чтобы правильно сориентировать в пространстве солнечные часы. Угол наклона циферблата относительно горизонтальной плоскости определяется так:
α=90°-φ ,
где φ — географическая широта. Узнать широту своего места жительства можно по карте или в Википедии.
А зная необходимые углы, очень просто сделать для наших солнечных часов наклонную подставку из картона или бумаги и потом наклеить на неё распечатанный на принтере циферблат либо подготовить в графическом редакторе развертку корпуса часов с нанесённым изображением циферблата.
Размеры шаблона циферблата нам известны. Боковая сторона корпуса представляет собой прямоугольный треугольник. Таким образом, нам известны длина гипотенузы С и углы треугольника, а длины катетов A и B рассчитываются по тригонометрическим формулам:
A=C×sinα
B=C×cosα
Остаётся только начертить развёртку по полученным размерам, можно даже без боковых стенок.
Я сделала корпус с открывающейся задней крышкой (ниже объясню, для чего):
Что ни делай, всё равно коробочка получается
Ну вот, теперь в центре циферблата нужно установить гномон. Для этого можно использовать любой подходящий по размеру стержень (например, пластиковую трубочку от пакетика с соком). А можно также сделать его из картона или бумаги:
— вырезаем прямоугольную полоску шириной 60 мм (длину определяем эмпирически, на глаз, так, чтобы при сворачивании получилась плотная трубочка диаметром около 5-6 мм с небольшим отверстием);
— наклеиваем на 1 край двусторонний скотч и сворачиваем трубочку;
— вырезаем ещё одну прямоугольную полоску шириной 15-20 мм и также сворачиваем ее в трубочку диаметром, совпадающим с диаметром отверстия первой трубочки;
— отрезаем часть первой трубочки на расстоянии 10 мм от края (это будет что-то вроде гайки)
и соединяем детали;
— закрепляем гномон на циферблате, фиксируя его с обратной стороны «гайкой» (тут-то и пригодилась открывающаяся крышка).
Солнечные часы готовы. Теперь, чтобы они работали правильно, нужно поставить их на освещённом солнцем месте (на подоконнике, на балконе и т.д.) так, чтобы гномон «смотрел» на север (направление определяем по компасу).
Конечно, ждать точного совпадения показаний таких солнечных часов с показаниями обычных часов не стоит. Во-первых, солнечные часы, показывающие истинное солнечное время, не учитывают поясное время в конкретной местности. Во вторых, не стоит забывать, что магнитный и географический полюса Земли имеют расхождение, и то, что часы мы ориентировали по магнитному полюсу, также внесёт некоторую погрешность.
И наконец, главный момент, с которым также придётся считаться, — экваториальные часы работают только в период между днями весеннего и осеннего равноденствия. Всё остальное время время верхняя поверхность кадрана будет находиться в тени. Но день весеннего равноденствия в северном полушарии уже скоро, так что ждать остаётся недолго. Времени как раз хватит, чтобы сделать солнечные часы своими руками и настроить их на работу.
Успешных вам экспериментов!
Понравилась статья? Впереди ещё много интересного — подписывайтесь на обновления и получайте анонсы прямо себе на почту!
Кстати, уже готов новый мастер-класс по изготовлению солнечных часов. На этот раз речь идёт о модели карманных часов горизонтального типа.
До новых встреч в КАРТОНКИНО!