Πώς λειτουργεί ένα ηλιακό ρολόι;

Περιεχόμενο

• Πληκτρολογήστε το ηλιακό ρολόι: τα Βασικά
• Μάθηση σχετικά με τα Sundials
• Ο Ουράνιος Ισημερινός
• Το Εκπληκτικό
• Άλλοι τυπικοί αστρονομικοί όροι
• Ημερολόγιο Ηλιακού Ρόλου
• Μέρη και λειτουργία ενός ηλιακού ρολογιού
• Τύποι Sundials
• Κάνετε το δικό σας ηλιακό ρολόι

Προσπαθήστε να φανταστείτε έναν κόσμο χωρίς το Διαδίκτυο. Αυτός είναι τουλάχιστον ένας λίγο άβολα, σωστά; Τώρα, αφαιρέστε τις κινητές συσκευές οποιουδήποτε είδους από την εξίσωση, μαζί με τις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και την τεχνολογία GPS.

Όταν πηγαίνετε ακόμα πιο μακριά και βγάζετε ρολόγια χειρός και ρολόγια τοίχου από το μίγμα, τα πράγματα αρχίζουν να αισθάνονται σχεδόν πανικοβλημένα σε μια βιασύνη. Είναι δύσκολο να πιστέψω σήμερα ότι μέχρι τις αρχές του 1800, το ηλιακό ωρολόγιο ήταν ο κύριος τρόπος να κρατήσει κανείς τον χρόνο για χιλιάδες χρόνια!

Αυτά τα πράγματα προετοιμάζονται για το πραγματικό ερώτημα, όμως: Τι γίνεται αν δεν μπορούσατε να πείτε το χρόνο; Καθόλου? Όπως και σε, τι εάν η ζωή δεν είχε κανένα συμπύκνωμα για την αποτύπωση ολόκληρης της έννοιας του "πότε" σε κάτι που μοιάζει με την άμεση αίσθηση; (Ένα σύγχρονο Earthling είναι άρρηκτα εξοπλισμένο για να αντιμετωπίσει ακόμη και αυτή την ερώτηση · ίσως δεν είναι δυνατόν να καθαρίσετε το μυαλό σας από ολόκληρη την έννοια των δευτερολέπτων, των λεπτών και των ωρών και από την προβλεψιμότητα που προσφέρει το σύνολο του δομημένου χρόνου).

Σε κάποιο σημείο της ανθρώπινης γνωσιακής εξέλιξης, οι πρόγονοί σας ανέπτυξαν την ικανότητα να συσχετίζουν ρουτίνα, ή τουλάχιστον τακτικά, αστρονομικά φαινόμενα με τη μεταβίβαση σταθερών ποσοτήτων "χρόνου", ανεξάρτητα από το τι συνέβησαν, ακόμη και αν υπάρχει ένας τρόπος για να το αναφέρουμε στα μαθηματικά και στη φυσική).

Παραδείγματα είναι η άνοδος και η ρύθμιση του ήλιου, των αστεριών και του φεγγαριού κάθε μέρα, οι φάσεις της σελήνης και ο τρόπος με τον οποίο ο ουρανός περνάει μέσα από έναν ακριβή και προβλέψιμο μετασχηματισμό κάθε φορά που η Γη ολοκληρώνει μια άλλη περιστροφή γύρω από τον άξονα περιστροφής της (μια "ημέρα" ) ή ταξίδι γύρω από τον ήλιο (ένα "έτος").

Πληκτρολογήστε το ηλιακό ρολόι: τα Βασικά

Σε ένα δεδομένο στάδιο της ανθρώπινης ή προ-ανθρώπινης εξέλιξης, η δημιουργία περίπλοκων εργαλείων επέτρεψε στους προγόνους σας να επιταχύνουν τον αποτελεσματικό διαχωρισμό τους από άλλους πιθήκους. Οι εγκεφαλικοί εγκέφαλοι έγιναν αρκετά εξελιγμένοι για να εκτιμήσουν τη χρονική σχέση μεταξύ των φυσικών αναπόφευκτων στο περιβάλλον τους και των βιολογικών πραγματικών στοιχείων που έπρεπε να γνωρίζουν, όπως το γεγονός ότι είναι πιο εύκολο να κοιμηθείς «το βράδυ» (δηλαδή στο σκοτάδι) αλλά και γεγονός ότι ορισμένοι επικίνδυνες αρπακτικοί πηγαίνουν στην κουτάλα όταν σκοτεινιάζει.

Τι είναι το ηλιακό ρολόι; Τυπικά, είναι ένα χρονόμετρο (δηλαδή ένα ρολόι) που χρησιμοποιεί τη σκιά που παράγεται από το ηλιακό φως που πέφτει πάνω σε μια κατακόρυφη ράβδο για να δείξει την τοπική ώρα. Για λόγους που θα δείτε σύντομα, η ράβδος, που ονομάζεται a γνώμων, πρέπει να είναι τοποθετημένες παράλληλα με τον άξονα περιστροφής της γης και να κατευθύνονται προς μια θέση στον ουρανό που αντιστοιχεί στο βόρειο ή το ουράνιο βόρειο πόλο (CNP).

Ως εκ τούτου, σε οποιοδήποτε δεδομένο γεωγραφικό πλάτος, η ράβδος πρέπει να είναι κεκλιμένη υπό γωνία ως προς τον ορίζοντα (δηλαδή, την οριζόντια) που είναι ίδια με το μέγεθος αυτού του γεωγραφικού πλάτους.

Για παράδειγμα, κάποιος που κτίζει ηλιακό ρολόι σε γεωγραφικό πλάτος 40 ° στο Boulder, Κολοράντο, στις Ηνωμένες Πολιτείες, θα στοχεύει το γνομώνο 40 μοίρες πάνω από το μέσο του βόρειου ορίζοντα, ακριβώς κάτω από το μισό του σημείου κατευθείαν πάνω από το κεφάλι ζενίθ). Όπως ίσως γνωρίζετε, δεδομένου ότι υπάρχουν 360 μοίρες σε έναν κύκλο, ένα ημικύκλιο όπως ο ουρανός καλύπτει 180 βαθμούς? αυτό σημαίνει ότι η γωνιακή απόσταση από κάθε ορίζοντα έως το ζενίθ είναι το ήμισυ αυτής, ή 90 μοίρες.

Μάθηση σχετικά με τα Sundials

Έχοντας μια σωστή λαβή για τα βασικά στοιχεία του ηλιακού ρολογιού απαιτεί απομνημόνευση των ονομάτων μερικών μη κινούμενων μερών, αλλά ελπίζουμε ότι θα προσεγγίσετε αυτήν τη σκέψη σαν αστρονόμος και θα κερδίσετε μια εκτίμηση όχι μόνο για μια εκπληκτική χειροτεχνία υψηλής ποιότητας, την επιστήμη που επέτρεψε σε αυτή την τάξη συσκευών να εκτελούν την ενιαία, ατελείωτη δουλειά τους για χιλιάδες χρόνια ανθρώπινης ιστορίας.

Θα είστε εκτεθειμένοι σε όλους τους νέους ενδιαφέροντες όρους καθώς διαβάζετε μέσω αυτού του άρθρου και θα είστε έτοιμοι να φτιάξετε το δικό σας ηλιακό ρολόι - είτε το ταπεινό ή το περίτεχνο - όσο περνάτε. Αλλά το πιο σημαντικό πράγμα για να προσπαθήσετε να εστιάσετε τη σκέψη σας εδώ είναι οι σχέσεις μεταξύ των εκλειπτική, ο ουράνιο ισημερινό, και το ουράνιους πόλους.

Βλέπετε, όταν μαθαίνετε για τα ηλιακά μηνύματα, δεν μαθαίνετε πραγματικά πώς να κάνετε ένα γραφικό, αν και συναρπαστικό, εργαλείο που δεν χρειάζεται πλέον χάρη σε κολοσσιαία και συνεχιζόμενα άλματα στην ανθρώπινη τεχνολογία. Είστε πολύ περίεργοι για το ίδιο το πλαίσιο της αστρονομίας - πώς εντοπίζονται και επισημαίνονται τα αντικείμενα και πώς οι παραδεισένιοι κύκλοι που βλέπετε και θεωρείτε δεδομένοι ενσωματώθηκαν ακόμα και στα πρώτα ηλιοστατικά από το 1500 π.Χ.

Ο Ουράνιος Ισημερινός

Οι αρχικοί δημιουργοί του ηλιακού ρολογιού αναγνώρισαν τη σχέση μεταξύ της απλής γεωμετρίας και της συμπεριφοράς, ή συγκεκριμένα της εμφανής συμπεριφορά, αντικειμένων στον ουρανό. Η διάκριση είναι σημαντική διότι, για λόγους ηλιακού ρολογιού, η Γη αντιμετωπίζεται ως σταθερή, με άλλα πράγματα να "ανεβαίνουν" και να "θέτουν" και να διασχίζουν τον ουρανό - περιγραφές που έχουν νόημα μόνο από το σημείο αναφοράς ενός παρατηρητή της Γης, και τα οποία εξηγούν γιατί οι αρχαίοι έκανε πιστεύουν ότι τα πάντα στον κόσμο κυριολεκτικά περιστρέφονται γύρω από τη Γη.

Ο ευκολότερος τρόπος για να φανταστεί κανείς το σύστημα που χρησιμοποιείται για τη χαρτογράφηση αντικειμένων στον ουρανό είναι να πάρει αυτό που χρησιμοποιείται εδώ στη Γη (γεωγραφικό πλάτος και μήκος) και να απεικονίσετε τις φανταστικές γραμμές που προβάλλονται σε μια φανταστική σφαίρα (στην πραγματικότητα ένα ημισφαίριο, του) στον ουρανό. Ένα αεροπλάνο που διέρχεται από τη μέση της Γης μέσω του ισημερινού της τέμνει αυτό ουράνιας σφαίρας σε έναν κύκλο, ο οποίος εμφανίζεται ως γραμμή που ονομάζεται ουράνιο ισημερινό.

Το Εκπληκτικό

Εν τω μεταξύ, μια άλλη κυκλική γραμμή στον ουρανό σχηματίζεται από την επέκταση του επιπέδου της επανάστασης των Γη γύρω από τον ήλιο. Αυτή η φανταστική γραμμή ονομάζεται εκλειπτική, και αντιπροσωπεύει την εμφανή διαδρομή 360 μοιρών του ήλιου κάθε χρόνο σε σχέση με τα αστέρια του απομακρυσμένου υποβάθρου. Αυτά τα αστέρια εμφανίζομαι ακίνητος σε σύγκριση με τον ήλιο και τους πλανήτες, διότι ένας τρόπος με τον οποίο μετράμε την κίνηση του τελευταίου θεωρείται ο πρώτος ως ένα "σταθερό" πλαίσιο αναφοράς.

Επειδή ο άξονας περιστροφής της Γης είναι κεκλιμένος κατά 23,4 ° από το επίπεδο περιστροφής του γύρω από τον ήλιο, ο εκλειπτικός και ο ουράνιος ισημερινός είναι μετατοπισμένοι (με κλίση) από αυτήν την ποσότητα. Αλλά συναντώνται σε δύο σημεία, όπως οι διασταυρούμενες χούλα στεφάνες του ίδιου μεγέθους. Ο ήλιος ακολουθεί τον ουράνιο ισημερινό σε αυτές τις δύο μέρες παντού στη Γη, πάνω στο εαρινή ισημερία (μετάβαση από το χειμώνα στην άνοιξη στο βόρειο ημισφαίριο) και τη μετάβαση από το καλοκαίρι στην πτώση (φθινοπωρινή ισημερία).

Άλλοι τυπικοί αστρονομικοί όροι

Στη Γη, οι γραμμές γεωγραφικού πλάτους είναι παράλληλες μεταξύ τους σε όλο τον δρόμο από τον ισημερινό μέχρι και τους δύο πόλους. Οι γραμμές στον ουρανό που αντιστοιχούν στις γραμμές γεωγραφικού πλάτους ονομάζονται γραμμές απόκλιση, και να καθιερώσουν διαστασιακή θέση βορρά-νότου.

Οι γραμμές μήκους, από την άλλη πλευρά, ονομάζονται επίσης μεσημβρινοί στη Γη. Αυτά μπορεί να φανταστούν σαν να ακτινοβολούν προς τα έξω από τα δύο σημεία που σχηματίζονται από τους ουράνιους πόλους και να συναντώνται και πάλι στον αντίθετο πόλο, αν και ο Γήινος θεατής δεν μπορεί να δει και τους δύο πόλους ταυτόχρονα. Η γραμμή που διέρχεται από το βόρειο άκρο στον ορίζοντα μέσω του ζενίθ και προς τα νότια προς τον αντίθετο ορίζοντα είναι γνωστός ως "ο μεσημβρινός στην ουράνια γλώσσα".

Όταν εντοπίζουμε την ανατολικοδυτική θέση στον ουρανό ενός ουράνιου αντικειμένου, αυτό το μέρος της συντεταγμένης είναι γνωστό ως σωστή ανάβαση.

Ημερολόγιο Ηλιακού Ρόλου

Έχετε σίγουρα παρατηρήσει ότι όταν ο ήλιος είναι κοντά στον ορίζοντα (νωρίς το πρωί ή αργά το απόγευμα), οι σκιές είναι μεγαλύτερες από ό, τι όταν ο ήλιος είναι πιο πάνω από σας. Ωστόσο, ο ήλιος διασχίζει τον ουρανό με την ίδια ταχύτητα όλη την ώρα, ακόμα και αν οι σκιές αλλάζουν μέγεθος και σχήμα με διαφορετικές ταχύτητες.

Αυτή η ιδιοτροπία της γεωμετρίας ενέπνευσε τα πρώτα ηλιακά μηνύματα, καθώς οι εφευρέτες τους συνειδητοποίησαν ότι ο "χρόνος" θα μπορούσε να χωριστεί αξιόπιστα όχι μόνο σε ημέρες αλλά σε μερίδες μιας ημέρας. Η βελτιωμένη ευκολία προγραμματισμού των δραστηριοτήτων ζωής σε ένα τέτοιο σύστημα είναι προφανής.

Τα πρώτα ηλιοστάσια πιστεύεται ότι χρονολογούνται στην Αίγυπτο, γύρω στα 1500 π.Χ. Ορισμένα από αυτά ήταν πραγματικά τσέπη μεγέθους και θα μπορούσε να μεταφερθεί γύρω, επειδή το γνώμων (Ελληνικά για τον "πόλο") θα μπορούσε στην πραγματικότητα να είναι μια οπή αντί για μια ράβδο. Είχαν γίνει χρήσιμοι για τη χρονομέτρηση μέχρι και το λεπτό από τη στιγμή που τα μηχανικά ρολόγια είχαν γίνει συνηθισμένο και αξιόπιστο και χρησιμοποιήθηκαν καλά στη δεκαετία του 1800 για να ελέγξουν την ακρίβεια των "πραγματικών" ρολογιών.

Μέρη και λειτουργία ενός ηλιακού ρολογιού

ο γνώμων έχει ήδη αναφερθεί. Πρέπει να έχει δύο χαρακτηριστικά: Πρέπει να δείχνει προς τον ουράνιο πόλο και πρέπει να είναι κεκλιμένη σε μια γωνία προς τον ορίζοντα ακριβώς ίση με το γεωγραφικό πλάτος των παρατηρητών. Συχνά γίνεται σε σχήμα πτερυγίου.

ο πλάκα κλήσης είναι η επιφάνεια στην οποία προβάλλεται η σκιά του ήλιου. Μπορεί να είναι κυλινδρική ή επίπεδη και να επισημαίνεται σε οποιεσδήποτε διαιρέσεις επιλέγει ο δημιουργός της εφ 'όσον αυτές ευθυγραμμίζονται με τον ακριβή χρόνο.

Ώρες γραμμές βρίσκονται για αυτονόητους λόγους για σχεδόν όλα τα ηλιακά μηνύματα και σημειώνουν ακριβή (αν και αυθαίρετα επιλεγμένα, κατά κάποιο τρόπο) σημεία στο χρόνο.

ο nodus είναι μια εγκοπή στο γκνομόνιο που επιτρέπει τον προσδιορισμό μιας ακριβούς, απότομης θέσης κατά μήκος της γραμμής της σκιάς, η οποία διαφορετικά θα ήταν ασαφής.

Τύποι Sundials

Τα ηλιακά παράθυρα χωρίζονται σε δύο βασικούς τύπους, υψόμετρο και κατευθυντικές κλήσεις.

Ενα υψόμετρο επιτρέπει τον προσδιορισμό του χρόνου χρησιμοποιώντας την απόσταση του ήλιου πάνω από τον ορίζοντα. Σε όλες τις περιπτώσεις, αυτές πρέπει να είναι προσανατολισμένες προς την κατεύθυνση της πυξίδας, ενώ σε άλλες ο ήλιος είναι το σημείο αναφοράς. Τα επιλεγμένα είδη περιλαμβάνουν τις κλήσεις αεροπλάνων, τους κυλίνδρους κλήσης, τους αριθμούς κλήσεων και τους δακτυλίους.

ΕΝΑ κατευθυντική κλήση βασίζεται σε αζιμούθιο (κατεύθυνση πυξίδας) και στη γωνία του ήλιου καθώς πλησιάζει τον μεσημβρινό το μεσημέρι. Οι υποτύποι περιλαμβάνουν οριζόντιους, πολικούς κατακόρυφους, αζιμουθιακούς και ίσινοκτιντικούς γύρους.

Σε όλες τις περιπτώσεις, μπορείτε να φανταστείτε ότι ο ήλιος ανατέλλει και ρίχνει μια μεγάλη σκιά από τη μια πλευρά που σταδιακά στενεύει σε μια γραμμή καθώς πλησιάζει το μεσημέρι και στη συνέχεια επαναλαμβάνει την "ταινία" αντίστροφα στην άλλη πλευρά της πλάκας επιλογής μέχρι να συμβεί ηλιοβασίλεμα.

Κάνετε το δικό σας ηλιακό ρολόι

Προτάσεις για να φτιάξετε το δικό σας ηλιακό ρολόι είναι εύκολο να βρείτε, και ένα για να ξεκινήσετε περιλαμβάνεται στους πόρους. Θυμηθείτε, δεν είναι τα ακριβή υλικά ή πώς διακοσμούν τη δημιουργία φαίνεται ότι είναι πιο σημαντικό? ότι καταλαβαίνετε τη φυσική και μπορείτε να τα εξηγήσετε σε οποιονδήποτε έχει την καλή λογική να σας ρωτήσει για τη σκληρή δουλειά σας.

Ω, και μια τελευταία συμβουλή: Μην επιλέγετε μια βροχερή μέρα για την επίδειξή σας - αυτό θα κάνει την άσκηση πολύ πιο "φωτιστική" για όλους!