Jam matahari terdiri daripada tiga bahagian: gnomon, iaitu objek yang mengeluarkan bayang, dail tempat bayang ini jatuh, dan matahari itu sendiri. Garisan pada dail, bentuk dan saiz gnomon dikira secara individu untuk setiap jam tangan, bergantung pada koordinat geografi tempat ia dipasang.
Jam matahari ialah alat astronomi yang mengukur ketinggian, azimut dan deklinasi matahari. Dimensi kuantiti ini ialah darjah lengkok. Mengikut budi bicara kita, kita boleh memberi mereka makna fizikal yang berbeza. Jadi, dengan nilai azimut dan ketinggian matahari di atas ufuk, kita boleh mengukur masa. Dan dengan nilai deklinasi - untuk mendaftarkan tarikh peralihan matahari dari satu buruj zodiak ke yang lain, untuk menentukan permulaan hari ekuinoks, solstis atau mana-mana tarikh lain, sebagai contoh, hari lahir.

Lokasi garisan pada dail jam matahari bergantung pada orientasi dail relatif kepada kutub cakerawala, ufuk matematik dan khatulistiwa cakerawala. Dail boleh dilukis di mana-mana sahaja, contohnya, pada permukaan sfera.
Walaupun reka bentuk jam matahari sangat pelbagai, kebanyakan orang menganggap bahawa jam matahari ialah cakera yang dilampirkan segitiga. Sebahagiannya, ini benar. Inilah rupa jam matahari mendatar yang paling biasa.

Pertimbangkan cara jam matahari mendatar biasa berfungsi.

Penimbang.

Elemen utama dail ialah skala untuk mendaftar masa. Ketepatan skala bergantung pada ketepatan pembuatan jam matahari dan penjagaan yang diambil dalam memasang bahagiannya. Di samping itu, ketepatan skala ditentukan oleh saiz jam matahari (semakin besar saiz, lebih tepat skala boleh dibuat). Pembahagian skala adalah segmen garis jam yang dipanggil. Iaitu, garisan yang dibentuk oleh bayang gnomon pada dail jam matahari. Dalam foto di bawah, garisan jam diserlahkan dalam warna.

Sebelum ini, sebelum pengenalan masa standard, hanya terdapat satu skala yang direka untuk mendaftar waktu tempatan - iaitu, masa pada meridian yang melalui tempat di mana jam matahari dipasang. Sekarang pada dail anda boleh melihat dua atau tiga skala. Satu adalah untuk mendaftar waktu tempatan, yang kedua adalah untuk mendaftar waktu musim panas standard, dan yang ketiga adalah untuk mendaftar waktu musim sejuk standard. Ini dilakukan supaya tidak mengelirukan pengguna dengan pengiraan. Perlu diingat bahawa ini bukanlah jenis masa yang berbeza, tetapi cara yang berbeza untuk mengukur perkara yang sama.

Terdapat kes khas apabila penimbang tambahan diletakkan pada dail. Keperluan untuk ini timbul apabila jam matahari dipasang dalam satu zon waktu, tetapi bertujuan untuk mendaftar masa dalam zon waktu lain, beribu-ribu kilometer jauhnya dari tapak pemasangan. Sebagai contoh, seperti pada jam matahari ini, yang dipasang di Umea (Sweden), tetapi merekodkan masa di Moscow.

Jam matahari untuk zon waktu GMT+3 dan GMT+1

Kadangkala, sebagai tambahan kepada skala yang bertujuan untuk merekodkan masa, skala dibuat pada jam matahari untuk mengukur azimut matahari dan ketinggian matahari di atas ufuk, serta skala longitud geografi.

Skala azimuth matahari dan skala ketinggian matahari di atas ufuk, darjah lengkok.

Azimuth ialah sudut antara arah kutub dan arah beberapa objek yang jauh. Dalam gnomonik, tidak seperti geodesi, azimut secara tradisinya diukur dari arah ke kutub selatan geografi. Ini bermakna pada saat tengah hari sebenar, azimut matahari mengikut takrifan 180º, dan pada masa matahari tepat di barat atau tepat di timur, azimutnya masing-masing ialah 90º dan -90º. Kebanyakan orang menganggap matahari sentiasa terbit di timur dan terbenam di barat. Menggunakan skala azimut, mudah untuk mengesahkan bahawa ini tidak berlaku. Hanya dua kali setahun, pada ekuinoks, matahari terbit di timur dan terbenam di barat.

Skala yang mengukur ketinggian matahari di atas ufuk biasanya diletakkan pada dail jam matahari yang direka untuk berfungsi sebagai alat bantu mengajar dalam geografi dan astronomi. Dalam kehidupan biasa, dalam kehidupan seharian, tidak perlu mengetahui berapa ketinggian semasa matahari di atas ufuk. Tetapi pada jam matahari yang dipasang pada platform astronomi sekolah, skala sedemikian adalah sesuai.

Skala longitud geografi, ditambah dengan nama bandar

Skala longitud membolehkan anda memerhati pergerakan matahari mengelilingi planet ini. Apabila matahari melintasi mana-mana meridian tempatan, tengah hari suria sebenar berlaku pada meridian itu, matahari menduduki titik tertinggi laluan hariannya dan azimutnya tepat 180º. Iaitu, pada masa ini matahari berada tepat di selatan. Sekiranya skala longitud geografi ditambah dengan senarai bandar sedemikian rupa sehingga nama bandar itu terletak bertentangan dengan longitud yang sepadan, maka dengan bayangan gnomon adalah mungkin, tanpa menggunakan pengiraan, untuk mengetahui dalam bandar mana yang sekarang benar tengah hari.

Persamaan masa dan analemma.

Pada dail jam matahari atau bersebelahan jam matahari, jadual persamaan masa (atau grafnya) dan analemma sering diletakkan. Untuk memahami apa itu, beberapa penjelasan diperlukan. Hakikatnya bacaan jam matahari bertepatan dengan bacaan jam tangan hanya empat kali setahun - pada 15 April, 12 Jun, 1 September dan 24 Disember. Pada baki tahun ini, pendawaian matahari sama ada maju atau ketinggalan dalam (+ 14) - (-16) minit. Sebabnya ialah jam matahari mengukur masa sebenar yang sedia ada secara objektif, manakala jam tangan mengukur masa yang dipanggil purata, yang dicipta khas oleh orang untuk memudahkan proses mengukurnya. Untuk mengetahui purata masa daripada masa sebenar yang diukur dengan jam matahari, pembetulan khas yang dipanggil persamaan masa harus ditambah pada bacaannya. Persamaan masa ialah perbezaan antara bacaan jam tangan dan jam matahari. Dalam kesusasteraan khusus, ia biasanya dirujuk sebagai µ atau EoT. Pada hari yang berbeza dalam setahun µ mempunyai makna yang berbeza. Menyatakan pergantungan secara grafik µ daripada tarikh kalendar dipanggil graf, nomogram atau jadual persamaan masa.

Carta pai bagi persamaan masa dan analemma yang direka untuk mengira purata masa daripada bacaan jam matahari.

Bumi beredar mengelilingi matahari dalam satah yang dipanggil ekliptik. Paksi putaran bumi diarahkan ke utara dan condong ke satah ini pada sudut kira-kira 23 darjah. Ini bermakna selama setengah tahun kita melihat matahari berada di bawah ekliptik. Pada masa ini, ia adalah musim sejuk di hemisfera utara. Pada separuh tahun yang lain, kita melihat bahawa matahari berada di atas ekliptik. Pada masa ini, musim panas di hemisfera utara. Ketinggian matahari di atas ekliptik dinyatakan dalam darjah arka dipanggil deklinasi. ρ . Pergantungan yang dinyatakan secara grafik bagi persamaan masa µ daripada penurunan matahari ρ dipanggil analemma. Dalam koordinat ρ, µ analemma ialah lengkung angka lapan yang cantik.

Jam matahari mendatar dengan jadual persamaan masa dan analemma sepanjang garis jam. Pada jam matahari ini, analemma digunakan sebagai alat untuk memeriksa jam tangan mekanikal, elektronik atau mana-mana jam tangan lain.

Apabila digunakan pada jam matahari, analemma boleh digunakan dalam dua cara. Cara pertama ialah titik yang sepadan dengan tarikh kalendar ditandakan pada analemma. Kemudian, jika kita tahu tarikh hari ini, kita boleh menggunakan koordinat µ tentukan berapa minit pada hari itu mesti ditambah kepada bacaan jam matahari untuk mengetahui pukul berapa dari segi purata masa yang diterima umum. Pada masa yang sama, sepanjang koordinat ρ , kita boleh mengetahui deklinasi matahari.

Graf persamaan masa boleh diukir daripada batu dan diletakkan di sebelah jam matahari sebagai karya seni yang berasingan.

Kaedah kedua tidak memerlukan pengetahuan tentang tarikh kalendar semasa. Dalam kes ini, analemma yang dikira khas, dibahagikan kepada segmen yang sepadan dengan tarikh kalendar, diletakkan di sepanjang salah satu baris jam. Pada saat bayang nodus (tentangnya di bawah) melintasi analemma (bukan garis jam, sic!), bacaan jam matahari bertepatan dengan masa min, dan titik analemma di mana bayang-bayang nodus melintasinya sepadan dengan tarikh kalendar. Analemma yang disusun dengan cara ini sangat mudah digunakan untuk memeriksa jam tangan mekanikal dan untuk menentukan tarikh kalendar semasa. Jika saiz jam matahari cukup besar, dan gandingan bahagiannya dilakukan dengan tepat, kita boleh memecahkan analemma kepada 365 bahagian dan dengan itu memberikan jam matahari dengan fungsi lain - untuk berfungsi sebagai kalendar kekal.

Bayangan nodus melintasi "lapan" analemma dua kali. Oleh itu, penggunaan analemma sebagai alat untuk menyemak jam tangan dan untuk menentukan tarikh mengandaikan bahawa pengguna sedar bahawa analemma membezakan antara dua bahagian - musim sejuk dan musim panas, dan ia tidak simetri antara satu sama lain. Secara grafik, ia kelihatan seperti lengkung berbentuk S yang dicerminkan secara relatif antara satu sama lain. Bahagian musim sejuk digunakan antara ekuinoks musim luruh dan musim bunga, bahagian musim panas digunakan antara ekuinoks musim bunga dan musim luruh.

Untuk kenalan yang lebih terperinci dengan konsep analemma, anda boleh merujuk kepada bahan video latihan Ivan Korolev.

Terdapat berpuluh-puluh cara untuk mewakili kebergantungan ini secara grafik dan banyak cara untuk melaksanakannya dalam bahan. Berikut adalah sebahagian daripadanya.

Graf dan jadual persamaan masa boleh dibuat daripada batu dan daripada logam bukan ferus bersalut emas, patinat atau berumur.

Gnomon.

Gnomon ialah objek yang memberikan bayangan pada dail dan berfungsi untuk merekodkan masa. Pada jam matahari mendatar, ia biasanya mempunyai bentuk segi tiga, dan sudut kecondongannya sepadan dengan latitud geografi. Satah segi tiga adalah selari dengan meridian tempatan, dan bahagian atasnya selari dengan paksi bumi dan sentiasa diarahkan ke kutub cakerawala utara. (Sudah tentu, hanya di hemisfera utara).

Gnomon ialah objek material, dan ia mempunyai ketebalan. Ia harus diambil kira semasa mengira dail. Pecahan dibuat dalam skala, lebarnya sama dengan ketebalan gnomon. Tegasnya, jam matahari yang tepat mempunyai dua gnomon - timur dan barat. Bahagian barat adalah pinggir yang dibentuk oleh muka barat dan atas. Bayangannya merekodkan waktu dari matahari terbit hingga tengah hari. Timur ialah pinggir yang dibentuk oleh bahagian timur dan bahagian atas segi tiga. Bayangannya merekodkan waktu dari tengah hari hingga matahari terbenam.

Gnomon dibuat dengan tuangan plastik. Gangsa, patinated.

Gnomon dengan permukaan patinat bertekstur. Tembaga.

Gnomon dengan nodus. Di sebelah timur gnomon terukir frasa dari buku "Tikus Baja pergi ke tentera" oleh Harry Harrison. Loyang, emas 999.

Salah satu muka gnomon adalah curvilinear. Ini dilakukan, nampaknya, bukan sahaja untuk alasan estetik, tetapi juga untuk tidak mengelirukan wajah mana yang harus digunakan untuk mendaftar masa. Satah gnomon tidak perlu kukuh. Ia boleh dibuat dengan pengacuan suntikan, pemotongan waterjet atau kaedah lain bergantung pada keutamaan. Ia hanya penting bahawa tepi yang dimaksudkan untuk merakam masa adalah lurus dan terletak pada titik yang dikira pada dail.

Gnomon nodus. Di muka barat gnomon, frasa dari teks artikel oleh M.V. Lomonosov "Mengenai penambahbaikan teleskop" pada tahun 1762.

Biasanya hanya terdapat satu gnomon pada jam matahari. Pengecualian adalah apa yang dipanggil jam matahari Uthmaniyyah. Dua gnomon dipasang pada mereka. Satu untuk mencatat waktu, satu lagi, lebih kecil, untuk menentukan waktu solat Islam. Tetapi terdapat pengecualian. Sebagai contoh, pada jam matahari ini, gnomon besar direka untuk merekodkan masa, manakala gnomon kon kecil direka supaya sekali setahun, pada hari lahir pemilik, bayang-bayang dari bahagian atas kon mengikut garisan ulang tahun yang dikira khas.

Jam matahari mendatar dengan dua gnomon. Pada hari lahir pemilik jam matahari ini, bayang dari bahagian atas gnomon kon mengikuti garis yang dikira khas.

Dalam kes yang sangat jarang berlaku, lebih daripada dua gnomon dipasang pada jam matahari. Jadi, pada jam matahari ini terdapat tiga dail, setiap satunya dilengkapi dengan gnomon sendiri. Salah satu daripadanya direka untuk mengukur masa tempatan sebenar pada meridian tapak pemasangan, yang lain direka untuk mengukur masa piawai sebenar, dan yang ketiga adalah untuk mengukur azimut matahari.

Jam matahari dengan tiga gnomon.

Nodus, garis deklinasi, garis jubli.

Nodus (diterjemahkan dari bahasa Yunani - knot) adalah titik pada gnomon, bayang-bayangnya sepadan dengan deklinasi matahari. Deklinasi ialah ketinggian matahari di atas ekliptik. Ekliptik ialah satah di mana bumi beredar mengelilingi matahari.

Nodus biasanya dibuat sebagai tanda pada muka kutub gnomon.

Setiap hari dalam setahun sepadan dengan nilai kemerosotan matahari tertentu. Semasa matahari bergerak dari timur ke barat pada perjalanan hariannya, bayang nodus bergerak merentasi dail dari barat ke timur. Trajektori bayang-bayang nodus adalah unik untuk setiap hari dalam setahun dan tidak berubah dengan ketara selama berabad-abad. Trajektori ini dipanggil garisan deklinasi.

Garis tolak. Dail diukir dengan garis deklinasi yang sepadan dengan tarikh peralihan matahari dari satu buruj zodiak ke yang lain.

Pada Hari Muzium Antarabangsa, bayang nodus mengikuti garis deklinasi peringatan yang dikira khas.

Garisan deklinasi pada dail boleh dikira untuk sebarang tarikh. Tetapi biasanya mereka dikira untuk tarikh yang mempunyai makna astronomi. Sebagai contoh, untuk hari-hari ekuinoks dan solstis. Apabila Bumi membuat revolusi tahunan mengelilingi matahari, latar belakang bintang bintang kita berubah. Sejak dahulu lagi, ia telah dibahagikan kepada 12 sektor yang dipanggil buruj zodiak, dan ramai orang masih cenderung menganggap peralihan matahari dari satu buruj zodiak ke yang lain sebagai peristiwa astronomi yang penting. Jika garisan deklinasi pada jam matahari dikira untuk setiap dua belas sektor ini, maka jam matahari akan mempunyai satu lagi fungsi. Selain masa, mereka akan mendaftarkan tarikh perubahan buruj zodiak.

Sepanjang tahun, banyak peristiwa berlaku dalam kehidupan setiap orang. Sebahagian daripada mereka secara subjektif jauh lebih penting daripada perubahan bulan zodiak. Garis deklinasi matahari, yang dikira untuk hari sedemikian, yang sangat penting dalam kehidupan peribadi seseorang, dipanggil garis jubli.

Beberapa garisan deklinasi ulang tahun boleh diletakkan pada satu dail. Satu untuk setiap ahli keluarga.

Biasanya garis ulang tahun dikira untuk hari perkahwinan atau untuk hari jadi. Tetapi terdapat banyak peristiwa lain yang patut dibandingkan dengan kedudukan Bumi di orbitnya. Sebagai contoh, hari rumah disiapkan, hari disertasi dipertahankan, hari puisi diterbitkan adalah semua majlis yang sangat layak untuk diraikan setiap tahun dengan jam matahari. Pada satu dail, anda boleh meletakkan beberapa talian ulang tahun untuk setiap ahli keluarga. Atau anda boleh membuat beberapa dail untuk setiap dail pada satu jam matahari.

Setiap tahun pada hari yang sama, bayang matahari mengikut garisan ulang tahun yang dikira khas. Ini akan berterusan selagi sistem suria wujud. Iaitu, dalam empat setengah bilion tahun akan datang.

Apakah perbezaan antara jam matahari dan jam tangan mekanikal konvensional?.

Jam matahari menunjukkan masa suria sebenar.
Jam tangan menunjukkan masa solar min.
Saat matahari mencapai titik tertinggi laluan hariannya dan melintasi meridian tempatan dipanggil tengah hari suria sebenar. Selang masa antara dua tengah hari berturut-turut dipanggil hari suria sebenar.

Hari suria sebenar ialah nilai berubah. Kadang-kadang mereka lebih panjang, kadang-kadang lebih pendek. Oleh itu, bahagian mereka, iaitu jam, minit dan saat, tidak selalu sama antara satu sama lain.
Sukar untuk mereka bentuk mekanisme jam supaya ia mengikut matahari dengan tepat, iaitu, lebih cepat satu hari dan lebih perlahan pada hari berikutnya. Oleh itu, jam tangan tidak menunjukkan solar dan pada masa lain, dipanggil purata. Tempoh purata hari, juga dipanggil sivil, diperoleh melalui pengiraan. Jumlahkan tempoh semua hari suria dalam setahun dan bahagikan jumlah yang terhasil dengan bilangan hari dalam tahun itu. Hari sivil, dan oleh itu jam sivil, minit dan saat, ialah nilai tetap mengikut takrifan.

Sebelum penciptaan jam atom, unit masa yang paling stabil ialah hari sidereal, ditakrifkan oleh selang masa antara dua terbitan berturut-turut bintang yang jauh. Untuk mengukur tempoh hari suria, dan kemudian dengan pengiraan untuk menentukan tempoh hari purata, mengikut tradisi, ia adalah masa sidereal yang digunakan - jam sidereal, minit dan saat.

Perbandingan panjang hari, dinyatakan dalam masa purata, adalah seperti berikut:

Min hari solar (sivil).
24 j 00 m 00 s

hari suria sebenar
24 j 00 m 00 s ± 17 m

hari sidereal
23 j 56 m 4.09 s

Paksi planet kita condong kepada satah revolusinya mengelilingi matahari sebanyak 23°. Di samping itu, orbit planet kita mempunyai kesipian, yang bermaksud bahawa kelajuan revolusinya mengelilingi matahari tidak tetap. Atas dua sebab ini, titik masa yang jatuh tepat pada pertengahan hari sivil dan dipanggil tengah hari matahari purata bertepatan dengan tengah hari suria sebenar hanya empat kali setahun. Pada hari lain, tengah hari awam sama ada mendahului tengah hari suria sebenar, atau ketinggalan berbandingnya. Perkara yang sama berlaku secara umum pada bila-bila masa, dan bukan hanya pada tengah hari.

Perbezaan antara masa suria benar dan purata dipanggil persamaan masa. Untuk mendapatkan bacaan jam tangan daripada bacaan jam matahari, perlu mengambil kira persamaan masa. Di samping itu, pelarasan untuk masa standard, masa penjimatan siang dan, jika yang terakhir diperkenalkan, untuk masa penjimatan siang biasanya diperlukan.

Jam tangan biasa membantu menyelesaikan isu praktikal - tidak lewat ke tempat kerja, bangun tepat pada waktunya. Ini adalah perkara yang sangat berguna - jam tangan biasa. Dalam dunia di mana jadual kereta api dan harga gas lebih nyata daripada undang-undang Kepler itu sendiri, anda tidak boleh hidup sehari tanpa jam biasa. Namun begitu, hasil evolusi tidak boleh dibatalkan dan badan kita terus hidup mengikut masa suria yang sebenar dan terus mengingati bagaimana perasaan nenek moyang kita yang jauh, belum lagi memisahkan masa dari angkasa, tetapi diri mereka sendiri dari alam semula jadi dan gembira atas sebab ini sahaja.

Jam matahari membantu kita menilai secara lebih sederhana peranan kita di dunia ini. Mereka membantu kita mengingati bahawa Bumi adalah planet yang sangat kecil dengan sumber yang terhad, bahawa ia berputar mengelilingi bintang kuning bersaiz sederhana, dan bintang ini sendiri hanyalah salah satu daripada banyak yang serupa yang membentuk tanah air kecil kita - Milky Way Galaxy.

Dalam artikel ini, kita akan melihat sejarah jam matahari, yang pertama buatan manusia. Keperluan untuk mengukur masa ditentukan oleh keperluan orang purba untuk mengikuti perubahan musim. Masa menyemai, menuai, bermusim pergerakan burung migrasi adalah penting bagi manusia.

Sejarah jam matahari bermula apabila hubungan antara lokasi dan panjang bayang matahari daripada objek dan kedudukan Matahari di langit menjadi jelas kepada manusia. Beberapa struktur megah purba telah bertahan sehingga hari ini, membolehkan dengan ketepatan yang menakjubkan untuk menjejaki kedudukan Matahari, bintang dan Bulan di langit, matahari terbit dan terbenam objek angkasa pada setiap hari dalam setahun.

Sejarah jam matahari

Salah satu struktur ini di Eropah ialah Stonehenge, yang berfungsi sebagai kalendar yang sangat tepat untuk meramalkan perubahan musim yang diperlukan untuk pertanian, dan balai cerap untuk meramal gerhana matahari dan bulan, nampaknya diperlukan untuk pelaksanaan upacara keagamaan.

Masa pembinaannya, menurut saintis, bermula sejak 1850 SM.

Bangunan batu besar untuk pemerhatian astronomi telah ditemui di bahagian yang berlainan di dunia: di wilayah Babylon Purba, Mesir, dan China.

Yang paling terkenal ialah "Cleopatra's Needle", kini di London, dan obelisk gergasi berhampiran Kaherah, dibina pada 3000 SM.

Sejarah jam matahari berasal dari Assyria dan Babylon. Orang Babylon telah mencapai kemajuan besar dalam astronomi dan matematik.

Salah satu alat yang diperlukan untuk pemerhatian astronomi ialah jam matahari hemisfera, yang juga disesuaikan untuk menentukan waktu malam. Dua belas buruj yang diketahui ahli astronomi purba, yang kini kita kenali sebagai "tanda zodiak", muncul di langit dengan perbezaan satu jam.

Bebola dawai meluncur melintasi dail dalam bentuk mangkuk. Di seluruh dunia terdapat bulatan yang mewakili ekliptik.

Ia menggambarkan dua belas buruj, supaya jarak sudut sepadan dengan realiti.

Menggunakan alat sedemikian, adalah mungkin untuk menentukan tempat Matahari pada sfera dawai, jika seseorang mempunyai pengetahuan tentang kedudukan siang hari dalam satu atau lain tanda zodiak.

Alat astronomi ini memungkinkan untuk melihat perbezaan antara masa suria dan sidereal, untuk membandingkan masa perjalanan Matahari dan buruj di sepanjang ekliptik. Perbandingan dibuat menggunakan jam air (clepsydra).

Oleh itu, jam matahari (gnomon) Babylon Purba menandakan permulaan perkembangan cabang sains bebas - gnomonik, berkait rapat dengan astronomi dan matematik.

Muzium di Kaherah dan Berlin mengandungi beberapa instrumen purba untuk memerhati Matahari dan bintang, yang ditemui semasa penggalian di Mesir.

Sebutan terawal jam matahari dalam manuskrip Mesir bermula pada 1521 SM, walaupun ini tidak bermakna sama sekali bahawa mereka tidak digunakan di sana sebelum masa itu.

Jam matahari Mesir pada tempoh itu menentukan masa dengan panjang bayang-bayang dari gnomon.

Kita tahu tentang jam matahari di Yudea Purba dari Kitab Nabi Yesaya. Apabila Raja Hizkia meminta suatu tanda kepada Tuhan, Tuhan menjawabnya melalui Nabi-Nya: "Lihat, Aku akan mengembalikan bayang-bayang matahari sepuluh langkah, yang melalui anak tangga Ahazov. Dan matahari kembali sepuluh langkah di atas anak tangga yang menuruninya. ." (Yesaya 38;8)

Jadi, apakah "Langkah Akhazov" itu?

Pakar kitab percaya bahawa ini tidak lebih daripada jam matahari, alat yang dipinjam Ahaz daripada orang Assyria dan Babylonia.

Seperti yang dipercayai oleh penyelidik yang sama, mereka adalah lajur yang berdiri di atas pelamin, anak-anak tangga turun daripadanya, yang merupakan bahagian, dengan kejatuhan bayang-bayang yang masanya ditentukan. Pemerintahan Raja Ahaz 873-852 SM

Di China, gnomon telah digunakan untuk menentukan musim sejak abad ke-8 SM.

Di Daerah Guizhou, ahli arkeologi menemui jam matahari jed sejak abad ke-3 SM. Disebabkan oleh keanehan pengiraan masa, sejarah jam matahari di China agak tersendiri.

Ia adalah cakera batu dengan gnomon di tengah.

Pada kedua-dua belah cakera terdapat skala, berhampiran bahagian yang mana nama 12 jam dua Cina ditulis.

Bahagian atas cakera mengukur masa dari musim bunga hingga musim luruh ekuinoks, dan bahagian bawah dari musim luruh hingga musim bunga ekuinoks.

Walau bagaimanapun, sejarah jam matahari di Greece tidak begitu jelas: terdapat pendapat yang sudah pada abad ke-10 SM. jam matahari dibawa ke Greece dari Kerajaan Assyria atau Babylon. Tidak dinafikan, hanya peminjaman jam matahari daripada orang Babylon, yang, memandangkan hubungan perdagangan pada masa itu, tidak mengejutkan.

Pada abad III SM. di Greece, jam matahari hemisfera digunakan, di mana kecondongan hemisfera mengulangi kecondongan ekliptik pada latitud tempat ia dibuat.

Di Yunani purba, kemajuan ketara telah dibuat dalam astronomi dan matematik. Jam matahari kon dicipta berdasarkan teori bahagian kon Apollonius.

Intipati jam tangan ini ialah paksi segmen cekung kon adalah selari dengan paksi Bumi.

Kon menghala ke arah yang sama dengan gnomon mendatar.

Di bahagian selatan utama jam matahari, terdapat dail yang terletak berserenjang dengan paksi kon dan selari dengan khatulistiwa. Garis jam telah dilukis melalui lengkok dibahagikan kepada 12 bahagian yang sama.

Bayang-bayang yang jatuh melintasi lengkok ini, dan dari titik persimpangan seseorang dapat mengetahui pukul berapa sekarang. Beberapa jam matahari berbentuk kon kini disimpan di Louvre.

Jam matahari rata muncul hasil daripada penambahbaikan kon. Jam sedemikian dengan dail menegak dipasang di menara supaya anda dapat melihat jam berapa dari jauh. Jadi yang pertama solar muncul. Di Athens, di Menara Angin, mungkin terdapat jam matahari menegak tertua yang masih hidup hingga ke hari ini. Secara umumnya, menara ini sendiri adalah unik kerana ia merupakan stesen meteorologi yang pertama. Sebuah baling cuaca terletak di atas bumbung, terdapat jam air di dalamnya, dan menara jam matahari pertama berada di muka depan.

Di Rom, jam matahari pertama muncul pada 292 SM. Akibat Perang Punic Pertama dan selepas tamatnya, pulau-pulau Yunani telah ditakluki oleh orang Rom dan jam telah dibawa keluar dari sana sebagai trofi. Walau bagaimanapun, kerana ini, mereka menunjukkan masa tempat di mana mereka dibuat. Tidak lama kemudian, jam matahari menjadi sebahagian daripada kehidupan orang Rom. Mereka dipasang di dataran, berhampiran kuil dan di tempat awam lain.

Di Piazza Montecitorio di Rom, salah satu obelisk tertua dengan jam matahari masih boleh dilihat. Dipasang pada zaman Maharaja Augustus di Medan Marikh, ia telah dikeluarkan dari dataran pada era kemerosotan empayar, tetapi ditemui pada tahun 1463 dan diletakkan semula pada tahun 1792.

Orang Rom mula memasang dan menggunakan jam matahari untuk pelbagai keperluan rumah. Jadi, mereka mengawal pintu masuk ke tempat mandi.

Terdapat jam di vila peribadi dan jam matahari mudah alih yang boleh dibawa di jalan raya. Mereka mengambil kira perbezaan masa di bandar-bandar besar - Rom, Iskandariah dan lain-lain. Terdapat juga jam matahari untuk semua latitud, yang mana dua salinan masih ada sehingga hari ini.

Orang Rom membawa sedikit kepada perkembangan gnomonik, mereka menggunakan apa yang dilakukan oleh tuan Yunani.

Pada permulaan Zaman Pertengahan, hanya matahari dan jam air digunakan di Eropah.

Kira-kira pada abad XIII. ada mula menggunakan jam pasir,

yang, sebagai alternatif kepada air, telah digunakan secara meluas pada awal abad ke-14.

Di Byzantium, pada Zaman Pertengahan, jam matahari menegak adalah popular. Mereka diletakkan di fasad biara, menara, bangunan awam dan kuil. Buat pertama kalinya, nombor ditunjukkan pada dail. Sehubungan dengan populariti jam tangan kawad, profesion pembuat jam muncul. Astrolab Hipparchus sedang diperbaiki. Pada masa yang sama, pengrajin Arab belajar dari Byzantine cara membuat jam matahari dan air. Perkembangan gnomonik di India dan Timur Tengah Muslim semasa Zaman Pertengahan menimbulkan kajian trigonometri, geometri, dan matematik. Hindu secara aktif menggunakan teorem Pythagoras dan pengetahuan lain yang dipinjam daripada Hellenes dalam pengiraan mereka.

Perkembangan trigonometri di kalangan orang Arab dipimpin oleh kemunculan terjemahan karya Ptolemy dan "siddhantas" India.

Selepas penaklukan Konstantinopel oleh orang Turki, jam matahari dipasang di semua masjid, di mana Gereja Ortodoks sering ditukar. Mereka menentukan waktu solat, dan garisan dikenakan pada dail yang menunjukkan arah ke Mekah.

Balai cerap dibina di Baghdad dan Damsyik.

Setelah menerima pakai dari Byzantine seni mencipta astrolab dan instrumen goniometrik, air dan jam matahari, saintis Muslim mencapai kejayaan besar dalam peningkatan mereka.

Di Eropah, salah satu orang pertama yang menunjukkan minat dalam gnomonik ialah Pope Silverst II. Selepas membaca buku-buku Boethius mengenai geometri dan astronomi, di mana jenis-jenis jam utama pada masa itu diterangkan, dia menulis sebuah risalah mengenai geometri, di mana dia menyuarakan peraturan asas untuk membina jam matahari. Terima kasih kepadanya, Eropah mengetahui tentang peranti dan penggunaan astrolab. Ia adalah abad ke-10 Masihi.

Pada abad XII - XIII, jadual dan risalah astronomi Arab telah diterjemahkan ke dalam bahasa Latin. Gnomonika meneruskan pembangunannya di Eropah.

Terjemahan teks Yunani pada abad ke-14 menyumbang kepada minat baru dalam sains dan gnomonik, sebagai arah tertentu. Pada akhir abad XIV. Eropah telah berpindah ke akaun masa baharu, berdasarkan waktu siang dan malam yang sama. Dan ia merupakan langkah yang sangat penting untuk keseluruhan sejarah jam tangan. Ia adalah perlu untuk memodenkan jam matahari kepada akaun masa ini.

Pada abad ke-16, jam matahari dipasang pada fasad bangunan awam dan Katedral, menara dan dinding. Mereka sudah disesuaikan untuk mengukur jam yang sama. Jam matahari mudah alih, termasuk yang digabungkan dengan kompas, semakin popular. Pada abad ke-16-18, mereka masih agak popular, tetapi apabila jam tangan mekanikal menjadi lebih murah dan bertambah baik, penggunaannya mula menurun secara beransur-ansur. Seperti yang dapat kita lihat, sejarah jam matahari merangkumi pelbagai tempoh masa dalam perkembangan gnomonik: dari Dunia Purba, melalui era kuno dan Zaman Pertengahan, hingga abad ke-14, apabila jam tangan mekanikal, yang semakin popular, mula menggantikan solar secara beransur-ansur.

Walau bagaimanapun, pada zaman kita ia telah menjadi bergaya untuk menghiasi taman, jalan raya dan dataran bandar dengan jam matahari.

Jam matahari Sevastopol.

Jadi, sebagai contoh, pada tahun 2008, sempena ulang tahun ke-225 bandar itu, di Primorsky Boulevard of Sevastopol, berhampiran Monumen Kapal Tenggelam, jam matahari telah diatur, yang sudah pasti menjadi hiasan bandar. Mereka menarik perhatian ramai pelancong dan rakyat. Dail dilapisi dengan jubin pelbagai warna, dan bayang gnomon kecil menunjukkan masa dengan agak tepat.

Sejarah jam matahari sudah mempunyai lebih daripada satu milenium, tetapi bila tepat orang mula menggunakannya tidak diketahui dengan pasti. Telah ditetapkan bahawa di Mesir kuno, Babylon dan China, peranti sedemikian digunakan lebih awal daripada seribu tahun SM. Sebutan pertama tentang penentuan masa oleh pancaran matahari menggunakan peranti khas bermula sejak 1306-1290. BC.

Mana-mana jam matahari mempunyai dail dengan skala dan jarum jam dipanggil gnomon. Pada masa yang sama, mengikut orientasi mereka, jam matahari dibahagikan kepada mendatar, menegak dan khatulistiwa. Terdapat banyak pengubahsuaian mereka, seperti stepped, ring, plate, mirror, bifilar dan lain-lain.

Jam matahari tidak semestinya cakera yang mempunyai gnomon berserenjang. Jadi, dail boleh menjadi hemisfera atau cincin. Jam khatulistiwa universal boleh digunakan di semua latitud. Reka bentuk mereka melibatkan dua cincin berserenjang antara satu sama lain dan gnomon. Untuk menentukan masa, anda mesti menetapkan latitud pada skala pada salah satu gelang dan menetapkan tarikh. Kemudian jam diputar mengelilingi paksi menegak sehingga satu titik yang menunjukkan masa muncul pada dail. Pada masa ini, satu cincin berorientasikan utara di sepanjang meridian, dan yang kedua adalah selari dengan satah khatulistiwa.

Dalam jam matahari mendatar, satah dail tidak berserenjang dengan gnomon, yang sepatutnya selari dengan paksi bumi, dan juga menunjuk ke utara, iaitu, sudut di antara mereka adalah sama dengan latitud kawasan itu. Jam mendatar adalah mudah dan mudah dipasang. Untuk menggunakannya pada latitud yang berbeza, sudah cukup untuk menukar sudut dan mengarahkan gnomon ke utara.

Di Mesir kuno, model jam matahari yang berbeza telah dibina, contohnya, dengan skala mendatar yang membuat sudut 90 darjah dengan satah meridian tempatan, dan gnomon mereka adalah obelisk, ketinggiannya biasanya mencapai beberapa meter. Untuk mengetahui masa dari mereka, arah yang ditunjukkan oleh bayang-bayang dari gnomon telah digunakan. Satu lagi jam matahari, dipanggil "langkah", mempunyai dua permukaan, condong ke timur dan barat, dan dibahagikan kepada tahap. Apabila matahari bergerak, bayang-bayang bergerak dari satu langkah ke satu lagi, dan masa ditentukan oleh panjangnya.

Di Eropah Tengah, sehingga abad ke-15, jam matahari menegak yang dipasang di dinding, yang gnomonnya mendatar, digunakan secara meluas. Benar, ketepatan menentukan masa pada mereka adalah rendah.

Pada masa yang sama, terdapat beberapa varian kronometer jalan, sebagai contoh, jam matahari cincin. Mereka adalah dua cincin, di mana satu daripadanya terdapat lubang untuk laluan sinar matahari, dan skala bulan dan jam digunakan pada yang lain. Terdapat juga jam plat, penyelesaian yang membina termasuk dua, kadang-kadang tiga, plat yang sama, yang mempunyai bentuk segi empat tepat dan diikat bersama, manakala kompas dipasang di bahagian bawah.

Terdapat perihalan kayu segi lapan zaman pertengahan dengan empat lubang pada pemegang, di mana batang logam perlu dimasukkan untuk menentukan masa. Pada masa yang sama, kronometer tetingkap muncul. Mereka menegak. Prinsip operasi jam matahari adalah menggunakan tingkap dewan bandar atau kuil sebagai dail dengan skala lut sinar digunakan. Ini membolehkan anda mengetahui masa semasa berada di dalam rumah. Jam matahari bercermin menggunakan pancaran matahari yang dipantulkan oleh cermin, yang mereka arahkan ke dinding bangunan tempat dail itu berada.

Sejak dahulu lagi, manusia telah mengatur kehidupan mereka mengikut pergerakan matahari yang jelas. Kita sebut "pergerakan nampak" kerana sudah tentu putaran Bumi pada paksinya menghasilkan pergerakan bayang-bayang yang kita perhatikan setiap hari. Setiap jam Bumi berputar 15°, ia juga kelihatan seperti Matahari telah bergerak 15° dalam laluan hariannya. Kedua-dua pendekatan digunakan dalam pembuatan jam matahari, tetapi secara umum diterima bahawa Matahari yang bergerak. Mungkin cara paling mudah untuk memahami cara jam matahari berfungsi ialah membayangkan dunia dari Kutub Utara. Dalam rajah di atas, Matahari ini kelihatan bergerak 15° setiap jam. Unsur jam matahari yang mengeluarkan bayang dipanggil gnomon.

Jika anda melihat dengan ketat dari atas, dari sisi kamera khayalan, anda boleh menangkap gambar bayang-bayang daripada gnomon khayalan pada masa yang berbeza:

Jam yang kita bayangkan terletak di Kutub Utara dipanggil jam matahari khatulistiwa. Ini kerana satah dail adalah selari dengan satah khatulistiwa.
Jam matahari khatulistiwa boleh dipanggil jam matahari "asas" kerana banyak jenis jam matahari lain boleh dibina dengannya. Ini dilakukan dengan menayangkan garisan jam jam khatulistiwa ke mana-mana permukaan lain yang sesuai. Jam kutub yang digambarkan di bawah adalah contoh yang jelas.

Pertengahan musim sejuk berlaku di hemisfera utara apabila paksi putaran Bumi dicondongkan menjauhi Matahari. Dari Oktober hingga Mac, Matahari tidak pernah terbit di Kutub Utara dan tidak pernah terbenam di Kutub Selatan.
Pertengahan musim panas di hemisfera utara berlaku apabila paksi putaran Bumi condong ke arah Matahari. Dari April hingga September Matahari tidak pernah terbenam di kutub utara dan tidak pernah terbit di kutub selatan.

Berjam-jam dengan gnomon gemuk dan tanda tengah hari mereka

Matahari mengambil masa empat minit untuk menggerakkan satu darjah longitud dari timur ke barat (di hemisfera utara, dan di hemisfera selatan matahari bergerak ke arah yang bertentangan). Jam matahari pada longitud yang sama (pada meridian yang sama) menunjukkan masa yang sama. Jam matahari di meridian 4° Barat adalah 16 minit di belakang Waktu Greenwich (sifar meridian), dan di meridian 8° Barat sudah ketinggalan 32 minit. Contoh: Plymouth berada 4° 08' barat Greenwich, jadi jam matahari Plymouth sentiasa ketinggalan 16 minit dan 32 saat. Sehubungan itu, jam yang terletak di timur Greenwich mendahului mengikut masa yang dikira daripada nisbah 1 darjah - 4 minit. Pada tahun 1880, untuk mengelakkan kekacauan di landasan kereta api, Parlimen British menetapkan Waktu Purata Greenwich (GMT) sebagai waktu British, dan semua jam di United Kingdom mula menunjukkan masa yang sama dengan Big Ben di London. Jam mekanikal tepat pertama dibuat pada tahun 1656 oleh saintis Denmark Christian Huygens. Ketepatan model terkemudiannya adalah satu saat setiap hari. Dengan mendedahkan jam mekanikalnya kepada matahari, Huygens mungkin mengandaikan bahawa jamnya tidak tepat sepanjang tahun, tetapi jamnya yang tepat, dan jam matahari itu sama ada lewat atau tergesa-gesa. Bacaan semua jam yang diketahui tidak akan sepadan dengan bacaan jam matahari, kerana tempoh hari suria meningkat beberapa saat dalam masa 3 bulan, kemudian ia berkurangan dengan sewajarnya dalam tempoh 3 bulan, dan dalam enam bulan yang tinggal proses itu diulang. Jika pada satu ketika kita menghalakan kamera pada tripod ke selatan dan mengambil beberapa tangkapan pendedahan setiap tengah hari setiap 10 hari, kita akan melihat corak angka lapan.

Angka ini dipanggil analemma. Kemunculan angka sedemikian adalah disebabkan oleh pergerakan Matahari yang tidak rata di sfera cakerawala. Oleh kerana kesipian orbit bumi, pada musim sejuk di hemisfera utara, hari itu berlangsung sedikit lebih lama daripada musim panas, dan sebaliknya di selatan. Oleh itu, konsep sedemikian diperkenalkan sebagai purata hari suria, bersamaan dengan 24 jam sepanjang tahun. Untuk mentakrifkan konsep hari suria purata, konsep tambahan "Matahari purata" diperkenalkan - titik rekaan yang bergerak secara seragam di sepanjang khatulistiwa cakerawala (bukan di sepanjang ekliptik!). Perbezaan antara masa min dan suria dipanggil persamaan masa. Persamaan masa membolehkan anda beralih daripada masa suria sebenar kepada masa suria dan sebaliknya. Untuk menggunakan persamaan masa, kita memerlukan sama ada jadual dengan nilai pembetulan dalam minit dan saat untuk setiap hari, atau carta tahunan dari mana kita boleh menentukan nilai pembetulan harian.

Jika Bumi membeku di satu tempat dan hanya berputar mengelilingi paksinya, maka tempoh semua hari adalah sama. Walau bagaimanapun, apabila kita melihat Matahari, kita memerhatikannya sendiri semasa bergerak. Ia adalah perubahan dalam kelajuan pergerakan kita dalam orbit elips mengelilingi Matahari dan kecondongan paksi putaran Bumi yang menentukan nilai persamaan masa.
Jam matahari, berorientasikan arah selatan, mempunyai garis tengah hari menegak di tengah dail dan penanda jam simetri mengenainya.

Jam matahari di dinding yang tidak berorientasikan ketat kepada mata kardinal dipanggil berputar. Garis tengah hari jam yang diputar juga akan menegak, tetapi gnomon itu sendiri akan diputar supaya bertepatan dengan paksi putaran Bumi.

Membuat jam matahari tidak sukar. Peraturan asas adalah mudah: gnomon mesti berorientasikan sepanjang arah ke utara dan selari dengan paksi dunia, i.e. mempunyai kecondongan relatif kepada ufuk pada sudut yang sama dengan latitud tempat jam itu dipasang. Apabila menggunakan jam matahari, ia mesti diambil kira bahawa dalam kehidupan seharian di Persekutuan Rusia kita menggunakan purata masa standard, i.e. masa untuk meridian utama zon waktu yang diterima ditambah satu jam. Sebagai contoh, St. Petersburg terletak pada meridian 30 darjah bujur timur, yang sepadan dengan meridian utama zon waktu kedua. Ini bermakna bahawa untuk pergi ke bacaan jam matahari, sebagai tambahan kepada persamaan masa, perlu menambah satu jam, atau mengalihkan skala jam matahari satu jam ke hadapan. Di Moscow ia lebih sukar, kerana ia terletak di timur meridian utama zon waktu kedua sebanyak 7 darjah. Tidak sukar untuk mengira bahawa 7 darjah longitud sepadan dengan 28 minit masa. Itu. tengah hari datang di Moscow 28 minit lebih awal daripada di St. Petersburg. Oleh itu, pembetulan berterusan untuk bacaan jam matahari yang terletak pada meridian 37 darjah ke masa purata Moscow ialah +1 jam 28 minit. Juga, jangan lupa tentang persamaan masa. Purata masa bertepatan dengan bacaan jam matahari hanya empat kali setahun - 15 April, 12 Jun, 1 September dan 24 Disember. Pada baki tahun ini, pendawaian matahari sama ada maju atau ketinggalan dalam (+ 14) - (-16) minit. Jam tangan biasa membantu menyelesaikan isu praktikal - jangan lewat ke tempat kerja, bangun tepat pada masanya. Ini adalah perkara yang sangat berguna - jam tangan kapal layar biasa. Dalam dunia di mana jadual kereta api dan harga gas lebih nyata daripada undang-undang Kepler itu sendiri, anda tidak boleh hidup sehari tanpa jam biasa. Namun begitu, hasil evolusi tidak boleh dibatalkan dan badan kita terus hidup mengikut masa suria yang sebenar dan terus mengingati bagaimana perasaan nenek moyang kita yang jauh, belum lagi memisahkan masa dari angkasa, tetapi diri mereka sendiri dari alam semula jadi dan gembira atas sebab ini sahaja. Jam matahari membantu kita menilai secara lebih sederhana peranan kita di dunia ini. Mereka membantu kita mengingati bahawa Bumi adalah planet yang sangat kecil dengan sumber yang terhad, bahawa ia berputar mengelilingi bintang kuning bersaiz sederhana, dan bintang ini sendiri hanyalah salah satu daripada banyak yang serupa yang membentuk tanah air kecil kita - Milky Way Galaxy.

Jam matahari ialah satah dengan gnomon dipasang padanya. Bergantung pada lokasi pesawat, jam dibahagikan kepada khatulistiwa, mendatar dan menegak. Adalah mungkin untuk membuat jenis jam matahari yang lebih kompleks, tetapi kami tidak akan mempertimbangkannya dalam buku ini, kerana matlamat kami adalah untuk menerangkan konsep astronomi asas dan undang-undang matematik yang diperlukan untuk mencipta peranti ini.

Prinsip operasi jam matahari adalah berdasarkan pergerakan jelas Matahari, yang kita perhatikan dari Bumi. Memandangkan Bumi berputar pada paksinya dari barat ke timur, nampaknya kepada kita Matahari terbit di timur dan terbenam di barat setiap hari. Memandangkan kita melihat Matahari bergerak mengelilingi paksi putaran Bumi, gnomon jam matahari mesti menghala di sepanjang paksi itu, tidak kira di mana kita menetapkannya. Oleh itu, adalah penting untuk mengetahui koordinat tempat di mana jam kita akan dipasang, khususnya latitud (anda hanya perlu mengetahui longitud untuk menentukan masa menggunakan jam matahari, tetapi kita akan bercakap tentang ini sedikit. nanti).

Agar gnomon diarahkan di sepanjang paksi putaran Bumi, ia perlu menunjuk ke Bintang Utara, atau ke Kutub Utara Dunia (jika kita berada di Hemisfera Utara), atau ke Selatan Kutub Dunia (jika kita berada di Hemisfera Selatan). Walau apa pun, sudut antara gnomon dan satah ufuk mestilah sama dengan latitud tempat jam ditetapkan.

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, ketinggian sudut kutub cakerawala di atas satah ufuk adalah sama dengan latitud titik cerapan, iaitu sudut antara khatulistiwa bumi dan titik cerapan, diplot pada meridian tempat. Latitud ditentukan oleh sudut antara satah khatulistiwa bumi dan garis tegak, atau, begitu juga, ketinggian sudut tiang, atau paksi putaran bumi, berbanding dengan satah ufuk. Sudut ini adalah sama kerana sisinya masing-masing berserenjang.

jam matahari khatulistiwa

Bergantung pada lokasi dail, terdapat pelbagai jenis jam tangan sedemikian. Mari kita mulakan dengan kes paling mudah - jam matahari yang dailnya selari dengan khatulistiwa. Pada hari-hari ekuinoks musim luruh dan musim bunga, Matahari bergerak di sepanjang khatulistiwa cakerawala, dan pada hari-hari lain - selari dengannya dan akhirnya mencapai Tropik Utara (dengan sisihan + 23.5 °) atau Tropika Selatan (dengan sisihan -23.5 °). Untuk membuat jam matahari yang paling mudah, cukup untuk meletakkan satah selari dengan satah khatulistiwa cakerawala dan memasang gnomon di atasnya, diarahkan di sepanjang paksi putaran Bumi, seperti yang ditunjukkan dalam rajah berikut. Oleh itu, sudut kecondongan gnomon berbanding mendatar akan sama dengan latitud tempat di mana jam ditetapkan. Gnomon mesti diarahkan ke arah kutub dunia, iaitu sepanjang garis utara-selatan. Untuk melakukan ini, anda boleh menggunakan kompas dan mengambil kira sisihan sedikit yang disebabkan oleh fakta bahawa Kutub Utara geografi dan Kutub Utara magnet tidak bertepatan. Walau bagaimanapun, kesilapan ini boleh diabaikan.

Satah khatulistiwa akan terletak berserenjang dengan paksi putaran Bumi dan, oleh itu, berserenjang dengan lurus utara - selatan, terletak di satah ufuk. Garisan pada dail yang menghubungkan titik persilangan gnomon dengan satah jam dan titik persilangan satah jam dengan garisan utara-selatan di mana jam itu terletak akan menunjukkan tengah hari. Adalah jelas bahawa Matahari akan melepasi garisan utara-selatan tepat pada tengah hari. Baki jam ditandakan pada sudut yang sama 13°, kerana Matahari membuat revolusi lengkap 360° dalam 24 jam (360/24 = 15°).

Jam matahari ini sudah pasti yang paling mudah dibuat, tetapi ia mempunyai ciri yang ingin tahu: pada musim bunga dan musim panas mereka menunjukkan masa di bahagian atas pesawat, pada musim luruh dan musim sejuk - di bahagian bawah pesawat. Oleh itu, dail mesti ditanda pada kedua-dua belah pihak, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Ini adalah jam tangan yang paling mudah, tetapi bukan jam yang paling popular: selalunya dail jam matahari terletak secara mendatar atau menegak. Jam mendatar dan menegak boleh dibuat daripada jam khatulistiwa dengan membina unjuran mudah dan menggunakan fungsi trigonometri asas.

Jam matahari mendatar

Satah jam ini betul-betul mendatar. Gnomon membentuk sudut dengan garis utara-selatan sama dengan latitud titik di mana jam ditetapkan, dan diarahkan ke arah kutub dunia. A lurus utara - selatan akan menunjukkan pukul 12. Lokasi baris yang tinggal pada dail ditentukan oleh ungkapan berikut

di mana ? - sudut antara garisan yang menunjukkan pukul 12 dan garisan jam yang dikehendaki,

H= 15°, 30°, 43°…, masing-masing, mengikut ilustrasi berikut.

Jam Matahari Menegak Mengunjurkan garisan jam jam matahari khatulistiwa pada satah menegak yang diarahkan sepanjang garis barat-timur, kami mendapat garisan dail jam baharu. Kita hanya perlu mengambil kira bahawa tg ? \u003d SA / AO, tg H \u003d SA / AB, sin (90 ° - f) \u003d AB / AO, dari mana ia mengikuti tg itu? = tg H cos f. Pada H = 15°? akan menjadi sudut di mana garis jam terletak, menunjukkan 11 dan 13 jam. Pada sudut H \u003d 30 °? akan menunjukkan lokasi jam baris 10 dan 14 dan seterusnya sehingga baris 6 dan 18.

Walau bagaimanapun, dinding kebanyakan rumah tidak diarahkan sepanjang garis barat-timur, tetapi membentuk sudut dengan garisan ini yang boleh diukur dengan tepat. Dalam kes ini, penandaan dail menjadi lebih rumit. Pengiraan trigonometri yang diperlukan untuk ini diberikan dalam lampiran.

<<< Назад

Ke hadapan >>>