Солнечные часы

Идеи солнечных часов для детского сада: фото

Вариантов изготовления солнечных часиков огромное количество. Это могут быть простые изделия, изготовленные из картона и бумаги. В детском саду могут изготавливаться прямо на песке. Для этого придется расчертить несложные фигуры. Это занимательная и увлекательная игра для малышей дошкольного возраста. При этом малыши учатся цифрам, и понимать, как ориентироваться во времени. Ниже представлены основные варианты солнечных часов. Вы сможете почерпнуть идеи для своих поделок и изобретений.


Солнечные

Солнечные часы — самые древние на планете. Существует четыре разновидности: горизонтальные, вертикальные, экваториальные и полярные. Проще всего изготовить экваториальные и горизонтальные модели — они потребуют минимальных расчетов.

Конечно, придется потратить некоторое время на часовую разметку — цифры на таких часах проставляются путем отслеживания времени по таймеру.

Для создания горизонтального устройства потребуется:

  • деревянная дощечка;
  • основание-циферблат (плитка, ровный камень, дерево, тарелка);
  • транспортир;
  • таймер.

Солнечные часы интересно делать вместе с ребенком, их можно использовать на природе, например, на дачном участке.

Последовательность действий:

  1. Вырезать из дощечки стрелку в форме треугольника — гномон. Указывающий угол стрелки должен равняться географической широте местности, на которой будут расположены часы.
  2. Вырезать основание, установить в выбранном месте на ровной поверхности. Площадка для установки должна быть солнечной, не затемненной деревьями или постройками.
  3. Установить на середину основания стрелку, закрепить так, чтобы указывающий угол смотрел на юг, а зрительное продолжение сторон, исходящих из него — на север.
  4. Произвести наблюдения за движением тени от гномона, нанося соответствующую часовую разметку.

Экваториальные часы располагают под наклоном, угол которого равен широте местности, циферблат должен смотреть на север. Стрелка устанавливается перпендикулярно основанию, изготавливается в виде стержня.

Модель Земли

Суточный ход времени определяется вращением Земли вокруг своей оси. Чтобы понять основной принцип работы солнечных часов, подбросим дровишек в костер Джордано Бруно и представим себе, что объекты небесной сферы вращаются вокруг нашей неподвижной планеты. Посмотрев на ночное небо, мы увидим, что с течением времени все звезды изменяют свое положение, двигаясь по кругу вокруг Полярной звезды. Лишь она всю ночь почти не меняет своего положения. Дело в том, что в настоящее время положение Полярной звезды практически совпадает с Северным полюсом мира — точкой на небесной сфере, в которую проецируется ось вращения Земли. Между прочим, с течением времени положение Северного полюса на небесной сфере изменяется. Так, 5000 лет назад ближайшим к нему светилом был Тубан, звезда созвездия Дракона.

Гномон самых простых солнечных часов должен быть направлен на Северный полюс мира, иначе говоря — быть параллельным земной оси. Циферблат часов располагается перпендикулярно гномону. При этом плоскость, в которой Солнце путешествует по небу вокруг нашей планеты, также окажется перпендикулярной гномону и параллельной циферблату. А это значит, что тень от гномона будет путешествовать по циферблату равномерно в течение светового дня, каждый час проходя по 15 градусов. Солнечные часы такой конструкции называются экваториальными, потому что их циферблат параллелен экватору.

Наука Парадокс монарха: как бабочка ввела ученых в заблуждение

Чтобы правильно установить экваториальные часы, необходимо принять в качестве ориентира ровную горизонтальную площадку (определяется с помощью уровня или отвеса) и установить циферблат в такой плоскости, чтобы ее угол к горизонтали равнялся географической широте места. Она образует параллель к экватору в том случае, если гномон часов направлен на истинный север. К примеру, гигантский каменный гномон солнечных часов обсерватории Джантар-Мантар (Джайпур, Индия, XVIII век), возвышающийся на 27 м над землей, образует с земной поверхностью угол 26°55′. Первые солнечные часы в Риме, привезенные консулом Валерием Мессалой из Сицилии, показывали время неправильно, так как были рассчитаны для другой широты.

Север можно отыскать ночью по Полярной звезде. Будьте внимательны: направление гномона нельзя определять по компасу, потому что положения Северного магнитного полюса Земли и ее географического полюса не совпадают. Кроме того, на Земле существует множество магнитных аномалий: благодаря содержащимся в горной породе металлам в некоторых уголках планеты погрешность компаса превышает 15 градусов.

Экваториальные часы имеют характерную особенность. В летний период (между днями весеннего и осеннего равноденствия) гномон отбрасывает тень на верхнюю сторону циферблата, а в зимний — на нижнюю. К лету солнце поднимается все выше и выше, и по длине тени можно судить о времени года или даже месяце. Поэтому экваториальные часы легко дополнить календарем, начертив на циферблате концентрические окружности, соответствующие месяцам (шесть на одной стороне и шесть на другой), и разместив на гномоне шар или отверстие, способное проецировать на циферблат точку. В отличие от гномона, отбрасывающего тень в виде линии, любое устройство, проецирующее на циферблат точку, называется нодусом.

Экваториальные часы не требуют сложных расчетов, для них важнее позиционирование. Разумеется, тени, отбрасываемые гномоном любой формы на вертикальный, горизонтальный, сферический, какой угодно циферблат, также можно связать с временем суток. Расчет сложных конструкций солнечных часов — это прежде всего тригонометрическая задача.

Разновидности изделий и их устройство

Прежде чем приступать к изготовлению солнечных часов, необходимо подробно изучить конструктивные особенности этого изделия, а также выбрать одну из разновидностей. Всё это поможет лучше подготовиться к работе и получить необходимые знания.

Любой вид солнечных часов имеет примерно одинаковые составные части. Среди них:

  • Гномон — прикреплённый к ровной поверхности стержень. Он выполняет функцию стрелки, а отбрасываемая им тень помогает точно определить время.
  • Кадран — плоская поверхность, на которую нанесена специальная разметка. Эта деталь конструкции используется в качестве циферблата.

За всю историю развития солнечных часов было придумано только 3 их разновидности:

  1. Горизонтальные. Главной особенностью этих часов является способность показывать время не только в летом, но и осенью или зимой. Подобной функцией не обладает ни один другой вид устройства, что делает горизонтальные часы самыми универсальными и популярными. Гномон такой конструкции располагают относительно горизонтали под углом, который равен географической широте того или иного региона. В большинстве случаев устройства этого типа устанавливают на цветочной клумбе, газоне или искусственном водоёме. При изготовлении горизонтальных часов можно использовать любые подручные материалы, что значительно снижает финансовые затраты.
  2. Вертикальные. Отличительной чертой этой конструкции является то, что все её детали устанавливают на стенах строений, заборах и столбах. Кадран такого устройства обязательно должен быть направлен на юг. При этом угол между ним и полуденной линией не может превышать 90 градусов. Сделанный своими руками гномон лучше расположить не в центре циферблата, а немного выше него. Кроме этого, вторую главную деталь конструкции нужно также направлять на юг.
  3. Экваториальные. Такая разновидность солнечных часов популярна в северных регионах. Это обусловлено тем, что они могут правильно показывать время лишь с 22 марта по 22 сентября. Именно в этот период и проводят все дачные работы. В южных регионах точные данные будут доступны только поздней осенью и зимой. При самостоятельном изготовлении таких часов следует помнить, что кадран должен быть расположен параллельно небесному экватору.

Методы определения времени по солнцу.

Существуют три метода определения времени по солнцу: путем измерения его часового угла от меридиана, как в обычных садовых солнечных часах; по измерению его высоты над горизонтом и по его азимуту (угол, измеряемый в плоскости горизонта, между направлением на точку юга и вертикальным кругом, проходящим через солнце), для чего требуется вертикальный указатель у гномона. В большинстве стационарных солнечных часов измеряется часовой угол. Два других метода часто используют в портативных часах.

Существуют также три способа индикации времени: тенью, световой точкой и магнитной стрелкой. В большинстве часов используется тень. Свет редко используют в стационарных часах. А в портативных применяют все три способа. Часы с магнитной стрелкой бывают двух типов. В первом часовые отметки наносят на корпусе компаса, которому обычно придают квадратную форму. Повернув корпус так, чтобы тени на его боковых гранях исчезли, по направлению стрелки считывают время. В приборах второго типа часовые метки наносят на эллиптический пояс, который передвигается в соответствии с днем года, как во многих азимутальных часах. В этом случае также корпус поворачивают до исчезновения тени на боковых гранях и по направлению стрелки считывают время. Часы этого типа более точны; их ошибка определяется лишь тем, что магнитная стрелка отклоняется от истинного направления на север.

Можно ли купить солнечные часы?


На сегодняшний день в продаже можно увидеть множество различных моделей солнечных часов. К сожалению, многие из них выполняют чисто декоративную функцию и для точных измерений времени не пригодны. Лично мне посчастливилось лишь раз лицезреть такую модель, с помощью которой действительно можно определять время.

При покупке «рабочих» солнечных часов в первую очередь следует обратить внимание на то, к какому типу они относятся. Экваториальный тип солнечных часов, как было сказано ранее, универсален, а значит есть вероятность того, что они смогут быть нормально установлены в любой местности и обеспечат корректную работу

Такие часы должны быть оснащены механизмом, позволяющим регулировать наклон циферблата, и по возможности — вращающейся шкалой, позволяющими использовать в любой местности.

Существуют также фирмы, занимающиеся изготовлением солнечных часов под заказ, но их услуги, насколько мне известно, весьма дорогостоящие.

Исходя из этого, как мне кажется, проще самому изготовить солнечные часы из картона или фанеры. В этом случае человек не только обзаведется реально работающим инструментом, но и лучше усвоит принципы, на которых эти часы работают. А принципы эти — основополагающая вещь всех методов ориентирования по Солнцу, звездам и Луне, так необходимых путешественникам, рассматривающих риски чрезвычайных ситуаций и изучающие способы выхода из них.

Подводя итог всему вышесказанному, можно отметить несколько моментов.

Для человека, оказавшегося в дикой природе, солнечные часы и гномон в частности позволят сориентироваться на местности. Переносные солнечные часы в этом плане — более универсальный инструмент, так как дают возможность найти приблизительное расположение сторон света в любой момент дня, если известно время, координаты местности, а Солнце не скрыто облаками. Со стационарными солнечными часами все еще проще: они дают возможность сориентироваться в пасмурную погоду и даже ночью, поскольку, как правило, ориентированы строго по сторонам света.

Такие функции солнечных часов, как время и дата, не столь необходимы в условиях туризма и аварийного выживания. По крайней мере, мне ни разу не доводилось слышать про то, что кто-то сильно пострадал, не узнав день календаря или местное время. Если же все-таки необходимость сориентироваться во времени по Солнцу, как по мне, проще это сделать, зная стороны света и направление на Солнце в данный момент. Да, результат будет не очень точным, и в низких широтах такой метод мало чем сможет помочь, однако и носить с собой громоздкие солнечные часы либо тратить время на сооружение их на местности из подручных материалов тоже не придется.

Если все-таки появится острая необходимость в солнечных часах, то ориентировать их стоит не по компасу, а по Полярной звезде либо по сторонам света, определенным с помощью гномона. Как было сказано ранее, магнитные полюса не совпадают с географическими, а местность, где устанавливаются солнечные часы, может находиться в зоне магнитной аномалии. Все это не даст возможности корректно установить солнечные часы, используя магнитный компас.

Зачем современным людям солнечные часы?

Привлекательность солнечных часов в технократической современности нисколько не стала ниже. Установленные в городском парке или в другом месте, они делают его более красивым и как бы величественным. Наблюдать за течением естественного времени – довольно необычно и увлекательно, многим нравиться фотографироваться на фоне часов. А что же делает из такими особенными?

Ландшафтный дизайн загородного участка приобретает совершенно особое очарование после установки солнечных часов. Они являются великолепнейшим памятным подарком для близкого человека или делового партнёра. В дизайне часов можно использовать интересную тематику: фамильные гербы, яркие запоминающиеся девизы, обращения, фирменные логотипы.

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.

Горизонтальные солнечные часы своими руками


Отличительной особенностью часов данного типа является горизонтальное расположение циферблата – на истинный полюс Земли ориентируется исключительно гномон. С одной стороны это хорошо (проще технология изготовления), а с другой стороны не очень, так как настройка часов выглядит весьма проблематично. В таких часах тень от гномона в течение часа сдвигается не на одинаковое расстояние, так что нужно запастись терпением и ручными часами. Деления придется наносить в соответствии с механическим или электронным хронометром. Изготавливаются такие часы следующим образом.

  1. Циферблат. В данном случае это просто диск с точным центром – пока пустой диск. Изготовить его можно практически из любого материала. В принципе, его даже можно и не изготавливать – необходимо просто создать четкую горизонтальную плоскость. Это может быть и камень со срезанной в горизонт макушкой, и просто доска или что-либо другое.
  2. Гномон. Относительно циферблата он должен иметь наклон, который в градусном эквиваленте составляет широту вашего региона. Говоря простым языком, нужно изготовить треугольник, один угол которого равен 90 градусов, а второй широте региона. Угол гномона, определяемый по широте региона, устанавливается в центр циферблата.
  3. Установка и настройка. Установка простая – ориентировать циферблат относительно сторон света не нужно, самое главное – добиться его четкого горизонтального положения. А что касается прорисовки делений, то, как и говорилось выше, часы вам в помощь.

В ровные часы просто ставим метки там, куда указывает тень гномона. После того, как разметка циферблата будет закончена, часами можно пользоваться полноценно. В принципе, ими можно пользоваться и сразу после установки, только без делений время вы сможете определять исключительно интуитивно.

Карманные солнечные часы: порядок изготовления

Способ, которым мы с вами воспользуемся для создания нашей игрушки, — восхитителен своей простотой. Гофрокартон сам по себе достаточно плотный и объёмный материал. И благодаря этому, можно создавать объёмные формы без всяких развёрток, просто склеивая картон слоями. Изделие в результате получается прочным, компактным и эстетичным.

— немного гофрокартона толщиной 3 мм;

— белая офисная бумага;

— линейка и канцелярский нож;

— инструмент для биговки (о том, что именно можно использовать для этой операции с гофрокартоном, я подробно рассказывала в МК по изготовлению сейфа из картона);

— клей «Момент», двусторонний скотч.

Ниже на фото вы можете видеть полный комплект деталей, которые необходимо вырезать.

Обратите внимание: по шаблону №1 необходимо вырезать 2 детали — одну с прорезью, другую без. Ещё один важный момент: шаблоны на картоне следует располагать длинными сторонами вдоль волн гофры

В этом случае линии сгиба будут проходить поперёк волн, а это самое удобное положение

Ещё один важный момент: шаблоны на картоне следует располагать длинными сторонами вдоль волн гофры. В этом случае линии сгиба будут проходить поперёк волн, а это самое удобное положение.

После того, как заготовки вырезаны, деталь №2 необходимо пробиговать и согнуть.

Вот теперь мы подошли к тому этапу, на котором наша картонная заготовка обретёт облик настоящих солнечных часов.

Помогут в этом специальные наклейки, которые включены в набор шаблонов. Там же есть 6 вариантов циферблатов с разметкой для следующих географических широт северного полушария: 45º, 50º, 55º, 60º, 65º и 70º.

В паре с каждым из них идёт шаблон соответствующего гномона.

Таким образом, у нас получаются практически универсальные солнечные часы (по крайней мере, для российских широт). Достаточно выбрать циферблат и гномон ближайшей географической широты, и солнечными часами вполне можно пользоваться.

Та погрешность, которая будет иметь место, делу не помеха. Не стоит забывать, что сам этот прибор всё же служит не для определения точного местного времени — для этого есть другие, более привычные возможности. Он показывает солнечное время и не учитывает поясное, а также летнее время.

Итак, распечатываем наклейки на обычной офисной бумаге, вырезаем и приклеиваем их с помощью двустороннего скотча, как показано на фото.

Затем приклеиваем деталь №3 к детали №2 (к крышке), а также склеиваем друг с другом детали №4 и №5.

Вырез у детали №4 предусмотрен для того, чтобы в открытом состоянии крышка не перевешивала основание.

Закрываем часы и приклеиваем верхнюю часть крышки.

Вот, собственно, и всё. Карманные солнечные часы готовы. Устанавливаем гномон в прорезь, направляем полуденную линию на север и смотрим. Они работают!:)

После того, как время определили, гномон укладываем в вырез на крышке.


Теперь на вопрос: «Который час?», — у вас будет достойный ответ.

Ну, а если серьёзно, пользоваться такими часами детям, уверена, будет очень интересно. А ещё интереснее будет изготовить их своими руками. В том, что сделать солнечные часы, совсем не сложно, вы сейчас могли убедиться.

Приятного вам совместного творчества!

Да, и не забудьте подписаться на обновления сайта, чтобы своевременно узнавать о новых интересных поделках из гофрокартона.

Ваша Инна Пышкина.

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.


С этим читают