Et solur består av tre deler: en gnomon, det vil si en gjenstand som kaster en skygge, en skive som denne skyggen faller på, og selve solen. Linjene på skiven, formen og størrelsen på gnomonen beregnes individuelt for hver klokke, avhengig av de geografiske koordinatene til stedet der de er installert.
Et solur er et astronomisk instrument som måler solens høyde, asimut og deklinasjon. Dimensjonen til disse mengdene er buegrader. Etter eget skjønn kan vi gi dem forskjellige fysiske betydninger. Så, ved verdien av asimut og høyden til solen over horisonten, kan vi måle tid. Og etter verdien av deklinasjonen - for å registrere datoene for overgangen til solen fra en stjernestjerne til en annen, for å bestemme begynnelsen av dagen for jevndøgn, solverv eller en hvilken som helst annen dato, for eksempel en bursdag.

Plasseringen av linjene på urskiven til et solur avhenger av urskivens orientering i forhold til himmelpolen, den matematiske horisonten og himmelekvator. Skiven kan tegnes hvor som helst, for eksempel på en sfærisk overflate.
Selv om solurdesignene er ekstremt varierte, antar de fleste at et solur er en skive som en trekant er festet til. Til dels er dette sant. Slik ser det vanligste horisontale soluret ut.

Tenk på hvordan et typisk horisontalt solur fungerer.

Vekter.

Hovedelementet i skiven er en skala for tidsregistrering. Nøyaktigheten til skalaen avhenger av nøyaktigheten av fremstillingen av soluret og omhyggeligheten som er tatt ved montering av delene. I tillegg bestemmes nøyaktigheten av skalaen av størrelsen på soluret (jo større størrelse, jo mer nøyaktig kan skalaen gjøres). Inndelingene av skalaen er segmenter av de såkalte timelinjene. Det vil si linjene som dannes av skyggen til gnomonen på urskiven til soluret. På bildet nedenfor er timelinjene uthevet i farger.

Tidligere, før innføringen av standardtid, var det bare en skala designet for å registrere lokal tid - det vil si tiden på meridianen som passerer gjennom stedet hvor soluret ble installert. Nå på skivene kan du se to eller til og med tre skalaer. Den ene er for registrering av lokal tid, den andre er for registrering av standard sommertid, og den tredje er for registrering av standard vintertid. Dette gjøres for ikke å forvirre brukeren med beregninger. Man bør huske på at dette ikke er forskjellige typer tid, men ganske enkelt forskjellige måter å måle det samme på.

Det er spesielle tilfeller når ekstra vekter er plassert på skiven. Behovet for dette oppstår når et solur er installert i en tidssone, men er ment å registrere tid i en annen tidssone, tusenvis av kilometer unna installasjonsstedet. For eksempel som på dette soluret, som er installert i Umeå (Sverige), men som registrerer tiden i Moskva.

Solur for tidssonene GMT+3 og GMT+1

Noen ganger, i tillegg til skalaene beregnet for registrering av tid, lages det skalaer på soluret for å måle solens asimut og solhøyden over horisonten, samt en skala for geografisk lengdegrad.

Azimuth skala av solen og en skala av høyden av solen over horisonten, grader av bue.

Asimut er vinkelen mellom retningen til polen og retningen til et fjernt objekt. I gnomonics, i motsetning til geodesi, måles asimuten tradisjonelt fra retningen til den geografiske sørpolen. Dette betyr at i øyeblikket for sann middag er solens asimut per definisjon 180º, og i det øyeblikket solen er nøyaktig i vest eller nøyaktig i øst, er dens asimut henholdsvis 90º og -90º. De fleste antar at solen alltid står opp i øst og går ned i vest. Ved å bruke asimutskalaen er det lett å verifisere at dette ikke er tilfelle. Bare to ganger i året, på jevndøgn, står solen opp i øst og går ned i vest.

En skala som måler solens høyde over horisonten er vanligvis plassert på skiven til et solur designet for å tjene som et læremiddel i geografi og astronomi. I det vanlige livet, i hverdagen, er det ikke nødvendig å vite hva som er dagens høyde på solen over horisonten. Men på et solur installert på et skoleastronomisk sted, er en slik skala passende.

Geografisk lengdegrad, supplert med bynavn

Lengdegradsskalaen lar deg observere solens bevegelse rundt planeten. Når solen krysser en hvilken som helst lokal meridian, inntreffer ekte solmiddag på den meridianen, solen inntar det høyeste punktet på sin daglige bane og dens asimut er nøyaktig 180º. Det vil si at i dette øyeblikket er solen nøyaktig i sør. Hvis skalaen for geografisk lengdegrad er supplert med en liste over byer på en slik måte at byens navn er plassert på motsatt side av den tilsvarende lengdegraden, er det ved skyggen av gnomonen mulig, uten å ty til beregninger, å finne ut i hvilken by det er nå sant middag.

Tidsligning og analemma.

På urskiven til et solur eller ved siden av et solur, er det ofte plassert en tabell med tidsligningen (eller dens graf) og et analemma. For å forstå hva det er, er det nødvendig med en forklaring. Faktum er at avlesningene av et solur sammenfaller med avlesningene til et armbåndsur bare fire ganger i året - 15. april, 12. juni, 1. september og 24. desember. Resten av året går soluret enten frem eller henger innen (+ 14) - (-16) minutter. Årsaken er at et solur måler den sanne, objektivt eksisterende tiden, mens armbåndsur måler den såkalte gjennomsnittstiden, spesielt oppfunnet av folk for å forenkle prosessen med å måle den. For å finne ut gjennomsnittstiden fra den sanne tiden målt av et solur, bør en spesiell korreksjon kalt tidsligningen legges til avlesningene deres. Tidsligningen er forskjellen mellom avlesningene til et armbåndsur og et solur. I den spesialiserte litteraturen omtales det vanligvis som µ eller EoT. På ulike dager i året µ har forskjellige betydninger. Uttrykt grafisk avhengighet µ fra en kalenderdato kalles en graf, nomogram eller tidsligningstabell.

Sektordiagram av tidsligningen og et analemma designet for å beregne gjennomsnittlig tid fra avlesningene til et solur.

Jorden kretser rundt solen i et plan som kalles ekliptikken. Jordens rotasjonsakse er rettet mot nord og skråner til dette planet i en vinkel på omtrent 23 grader. Det betyr at vi i et halvt år ser at solen er under ekliptikken. På denne tiden er det vinter på den nordlige halvkule. I løpet av den andre halvdelen av året ser vi at solen er over ekliptikken. På denne tiden er det sommer på den nordlige halvkule. Høyden på solen over ekliptikken uttrykt i buegrader kalles deklinasjonen. ρ . Grafisk uttrykt avhengighet av tidsligningen µ fra solens nedgang ρ kalt et analemma. I koordinater ρ, µ analemmaet er en vakker kurve på åttetallet.

Horisontal solur med en tabell over tidsligningen og et analemma langs timelinjen. På dette soluret brukes analemmaet som et verktøy for å sjekke mekanisk, elektronisk eller hvilken som helst annen klokke.

Når den brukes på et solur, kan analemmaet brukes på to måter. Den første måten er at punkter som tilsvarer kalenderdatoer er markert på analemmaet. Så, hvis vi vet hvilken dato det er i dag, kan vi bruke koordinaten µ bestemme hvor mange minutter på den dagen som må legges til avlesningene til soluret for å finne ut hva klokken er i forhold til den allment aksepterte gjennomsnittstiden. Samtidig langs koordinaten ρ , kan vi finne ut solens deklinasjon.

En graf over tidsligningen kan hugges ut i stein og plasseres ved siden av et solur som et eget kunstverk.

Den andre metoden krever ikke kunnskap om gjeldende kalenderdato. I dette tilfellet plasseres et spesielt beregnet analemma, delt inn i segmenter som tilsvarer kalenderdatoer, langs en av timelinjene. I det øyeblikket når skyggen av nodusen (omtrent nedenfor) krysser analemmaet (ikke timelinjen, sic!), faller avlesningene av soluret sammen med middeltiden og punktet for analemmaet der skyggen av nodus krysser det tilsvarer kalenderdatoen. Et analemma arrangert på denne måten er veldig praktisk å bruke for å sjekke mekaniske klokker og for å bestemme gjeldende kalenderdato. Hvis størrelsen på et solur er stort nok, og sammenkoblingen av delene er gjort nøyaktig, kan vi dele opp analemmaet i 365 seksjoner og dermed gi soluret en annen funksjon - å tjene som en evighetskalender.

Skyggen av nodus krysser "åtte" av analemma to ganger. Derfor forutsetter bruken av analemmaet som verktøy for å sjekke klokker og for å bestemme datoen at brukeren er klar over at analemmaet skiller mellom to deler - vinter og sommer, og at de ikke er symmetriske til hverandre. Grafisk ser de ut som S-formede kurver speilvendt i forhold til hverandre. Vinterdelen brukes mellom høst- og vårjevndøgn, sommerdelen brukes mellom vår- og høstjevndøgn.

For en mer detaljert bekjentskap med konseptet analemma, kan du referere til treningsvideomaterialet Ivan Korolev.

Det er dusinvis av måter å grafisk representere disse avhengighetene på og mange måter å implementere dem i materialet. Her er noen av dem.

Grafen og tabellen for tidsligningen kan være laget av stein og av gullbelagt, patinert eller eldet ikke-jernholdig metall.

Gnomon.

En gnomon er et objekt som kaster en skygge på skiven og tjener til å registrere tiden. På et horisontalt solur har det vanligvis form som en trekant, og helningsvinkelen tilsvarer den geografiske breddegraden. Planet til trekanten er parallelt med den lokale meridianen, og dens overside er parallell med jordaksen og er alltid rettet mot den nordlige himmelpolen. (Selvfølgelig bare på den nordlige halvkule).

En gnomon er en materiell gjenstand, og den har en tykkelse. Det bør tas i betraktning når du beregner skiven. Det gjøres brudd i vekten, hvis bredde er lik tykkelsen på gnomonen. Strengt tatt har et nøyaktig solur to gnomoner - øst og vest. Den vestlige er en kant dannet av de vestlige og øvre flatene. Skyggen registrerer tiden fra soloppgang til middag. Øst er en kant dannet av øst- og toppsiden av trekanten. Skyggen registrerer tiden fra middag til solnedgang.

Gnomon laget av plaststøping. Bronse, patinert.

Gnomon med strukturert patinert overflate. Messing.

Gnomon med nodus. På østsiden av gnomonen er det inngravert en setning fra boken "Steel Rat goes to the army" av Harry Harrison. Messing, 999 gull.

Et av ansiktene til gnomonen er krumlinjet. Dette gjøres tilsynelatende ikke bare av estetiske grunner, men også for ikke å forvirre hvilket ansikt som skal brukes til å registrere tid. Gnomonens plan trenger ikke være solid. Den kan lages ved sprøytestøping, vannstråleskjæring eller en hvilken som helst annen metode avhengig av preferanse. Det er bare viktig at kanten beregnet for opptakstid er strengt rett og plassert ved de beregnede punktene på skiven.

Gnomon nodus. På den vestlige siden av gnomonen, en setning fra teksten til artikkelen av M.V. Lomonosov "Om forbedring av teleskoper" i 1762.

Det er vanligvis bare én gnomon på et solur. Unntaket er det såkalte osmanske soluret. To gnomoner er installert på dem. Den ene er for å registrere tiden, den andre, mindre, er for å bestemme tidspunktet for islamske bønner. Men det finnes unntak. For eksempel, på dette soluret, er en stor gnomon designet for å registrere tid, mens en liten konisk gnomon er designet slik at skyggen fra toppen av kjeglen en gang i året, på eierens bursdag, følger en spesielt beregnet jubileumslinje.

Horisontalt solur med to gnomoner. På bursdagen til eieren av dette soluret følger skyggen fra toppen av den koniske gnomonen en spesielt beregnet linje.

I svært sjeldne tilfeller er mer enn to gnomoner installert på et solur. Så på dette soluret er det tre urskiver, som hver er utstyrt med sin egen gnomon. En av dem er designet for å måle den sanne lokale tiden på meridianen til installasjonsstedet, den andre er designet for å måle den sanne standardtiden, og den tredje er å måle asimuten til solen.

Solur med tre gnomoner.

Nodus, deklinasjonslinjer, jubileumslinje.

Nodus (oversatt fra gresk - knute) er et slikt punkt på gnomonen, hvis skygge tilsvarer solens deklinasjon. Deklinasjonen er høyden til solen over ekliptikken. Ekliptikken er planet der jorden kretser rundt solen.

Nodus er vanligvis laget som et merke på gnomonens polare ansikt.

Hver dag i året tilsvarer en viss verdi av solens deklinasjon. Når solen reiser fra øst til vest på sin daglige kurs, beveger skyggen av nodus seg over skiven fra vest til øst. Banen til nodusens skygge er unik for hver dag i året og endres ikke merkbart i løpet av århundrer. Denne banen kalles deklinasjonslinjen.

Avslå linjer. Urskiven er gravert med deklinasjonslinjer som tilsvarer datoene for solens overgang fra en stjernebilde til en annen.

På den internasjonale museumsdagen følger skyggen av nodus en spesielt beregnet minnedeklinasjonslinje.

Deklinasjonslinjene på skiven kan beregnes for enhver dato. Men vanligvis er de beregnet for datoer som har astronomisk betydning. For eksempel for dagene av jevndøgn og solverv. Når jorden gjør en årlig revolusjon rundt solen, endres stjernebakgrunnen til stjernen vår. Siden uminnelige tider har den blitt delt inn i 12 sektorer kalt dyrekretskonstellasjoner, og mange mennesker har fortsatt en tendens til å betrakte overgangen til solen fra en dyrekretskonstellasjon til en annen som en betydelig astronomisk begivenhet. Hvis deklinasjonslinjene på soluret beregnes for hver av disse tolv sektorene, vil soluret ha en funksjon til. I tillegg til tid, vil de registrere datoen for endringen av dyrekretsen konstellasjoner.

I løpet av året finner mange hendelser sted i hver persons liv. Noen av dem er subjektivt mye viktigere enn endringen av dyrekretsmånedene. Solens deklinasjonslinje, beregnet for en slik dag, som er av spesiell betydning i en persons personlige liv, kalles jubileumslinjen.

Flere jubileumsavvisningslinjer kan plasseres på en skive. En for hvert familiemedlem.

Vanligvis beregnes jubileumslinjen for bryllupsdagen eller for bursdagen. Men det er mange andre hendelser som er verdt å sammenligne med jordens posisjon i sin bane. For eksempel er dagen et hus står ferdig, dagen en disputas disputeres, dagen et dikt publiseres, alle svært verdige anledninger å feire hvert år med et solur. På en urskive kan du sette flere jubileumslinjer for hvert familiemedlem. Eller du kan lage flere skiver for hver av dem på ett solur.

Hvert år på samme dag følger solskyggen en spesielt beregnet jubileumslinje. Dette vil fortsette så lenge solsystemet eksisterer. Det vil si i løpet av de neste fire og en halv milliard årene.

Hva er forskjellen mellom et solur og en vanlig mekanisk klokke?.

Soluret viser sann soltid.
Armbåndsur viser betyr soltid.
Øyeblikket da solen når det høyeste punktet på sin daglige vei og krysser den lokale meridianen kalles den sanne solmiddagen. Tidsintervallet mellom to påfølgende middager kalles en ekte soldag.

Den sanne soldagen er en variabel verdi. Noen ganger er de lengre, noen ganger kortere. Derfor er delene deres, det vil si timer, minutter og sekunder, ikke alltid like med hverandre.
Det er vanskelig å designe en klokkemekanisme slik at den følger solen nøyaktig, det vil si raskere den ene dagen og langsommere den neste. Derfor viser ikke armbåndsur solenergi og annen tid, kalt gjennomsnittet. Varigheten av gjennomsnittsdagen, også kalt sivil, fås ved beregning. Legg sammen varigheten av alle soldagene i året og del den resulterende summen med antall dager i året. En sivil dag, og derfor sivile timer, minutter og sekunder, er per definisjon en konstant verdi.

Før oppfinnelsen av atomklokker var den mest stabile tidsenheten den sideriske dagen, definert av tidsintervallet mellom to påfølgende stigninger av en fjern stjerne. For å måle varigheten av en soldag, og deretter ved beregninger for å bestemme varigheten av gjennomsnittsdagen, er det ifølge tradisjonen siderisk tid som brukes - sideriske timer, minutter og sekunder.

Den komparative lengden på dagen, uttrykt i gjennomsnittlig tid, er som følger:

Gjennomsnittlig solar (sivil) dag
24 t 00 m 00 s

ekte soldag
24 t 00 m 00 s ± 17 m

siderisk dag
23 t 56 m 4,09 s

Aksen til planeten vår er tilbøyelig til planet for sin revolusjon rundt solen med 23°. I tillegg har planetens bane en eksentrisitet, noe som betyr at hastigheten på dens omdreining rundt solen ikke er konstant. Av disse to grunnene faller tidspunktet som faller nøyaktig midt på den sivile dagen og kalles gjennomsnittlig solmiddag sammen med ekte solmiddag bare fire ganger i året. På andre dager leder sivil middag enten den sanne solmiddagen, eller henger i forhold til den. Det samme gjelder generelt for ethvert tidspunkt, og ikke bare for middag.

Forskjellen mellom sann og gjennomsnittlig soltid kalles tidsligningen. For å få avlesningene til armbåndsur fra avlesningene til et solur, er det nødvendig å ta hensyn til tidsligningen. I tillegg kreves det vanligvis justeringer for standardtid, sommertid og, hvis sistnevnte innføres, for sommertid.

Vanlige klokker hjelper til med å løse praktiske problemer – å ikke komme for sent på jobb, å våkne i tide. Dette er en veldig nyttig ting - en vanlig klokke. I en verden der togtider og gasspriser er mer reelle enn Keplers lover i seg selv, kan du ikke leve en dag uten en vanlig klokke. Likevel kan ikke resultatene av evolusjonen kanselleres, og kroppene våre fortsetter å leve i henhold til den sanne soltiden og fortsetter å huske hvordan våre fjerne forfedre følte seg, og skilte ennå ikke tid fra verdensrommet, men seg selv fra naturen og er lykkelige av denne grunn alene.

Soluret hjelper oss til mer moderat å vurdere vår rolle i denne verden. De hjelper oss å huske at Jorden er en veldig liten planet med begrensede ressurser, at den kretser rundt en mellomstor gul stjerne, og at denne stjernen i seg selv bare er en av mange lignende som utgjør vårt lille hjemland - Melkestjernen. Vei Galaxy.

I denne artikkelen skal vi se på historien til soluret, det første menneskeskapte. Behovet for å måle tid ble diktert av behovet til en gammel person for å følge årstidene. Tidspunktet for såing, høsting, sesongvariasjonen i bevegelsen av trekkfugler var viktig for mennesker.

Solurets historie begynte da forholdet mellom plasseringen og lengden til solskyggen fra gjenstander og solens posisjon på himmelen ble tydelig for mennesket. Flere eldgamle grandiose strukturer har overlevd til i dag, og gjør det med utrolig nøyaktighet mulig å spore posisjonen til solen, stjernene og månen på himmelen, soloppgangene og solnedgangene til himmelobjekter på hver dag i året.

Solurets historie

En av disse strukturene i Europa er Stonehenge, som fungerte som en svært nøyaktig kalender for å forutsi endringen av årstider som trengs for jordbruk, og et observatorium for å forutsi sol- og måneformørkelser, tilsynelatende nødvendig for gjennomføringen av religiøse ritualer.

Tidspunktet for konstruksjonen, ifølge forskere, dateres tilbake til 1850 f.Kr.

Enorme steinbygninger for astronomiske observasjoner er funnet i forskjellige deler av verden: i territoriene til det gamle Babylon, Egypt og Kina.

De mest kjente av dem er "Cleopatra's Needle", nå i London, og en gigantisk obelisk nær Kairo, bygget i 3000 f.Kr.

Solurets historie har sin opprinnelse i Assyria og Babylon. Babylonerne gjorde store fremskritt i astronomi og matematikk.

Et av verktøyene som trengs for astronomiske observasjoner var et halvkuleformet solur, som de også tilpasset for å bestemme nattetid. De tolv stjernebildene kjent for gamle astronomer, som vi nå kjenner som "stjernetegnene", dukket opp på himmelen med en forskjell på én time.

En kule av tråd gled over skiven i form av en bolle. Rundt kloden var det en sirkel som representerte ekliptikken.

Den avbildet tolv stjernebilder, slik at vinkelavstandene samsvarte med virkeligheten.

Ved hjelp av et slikt instrument var det mulig å bestemme solens plass på en trådkule, dersom man hadde kunnskap om dagslysets posisjon i et eller annet stjernetegn.

Dette astronomiske instrumentet gjorde det mulig å legge merke til forskjellen mellom sol- og siderisk tid, for å sammenligne reisetiden til solen og stjernebildene langs ekliptikken. Sammenligningen ble gjort ved hjelp av en vannklokke (clepsydra).

Dermed markerte soluret (gnomon) i det gamle Babylon begynnelsen på utviklingen av en uavhengig gren av vitenskapen - gnomonikk, nært knyttet til astronomi og matematikk.

Museene i Kairo og Berlin inneholder flere eldgamle instrumenter for å observere solen og stjernene, funnet under utgravninger i Egypt.

Den tidligste omtalen av et solur i egyptiske manuskripter dateres tilbake til 1521 f.Kr., selv om dette slett ikke betyr at de ikke ble brukt der før den tid.

Det egyptiske soluret fra den perioden bestemte tiden etter lengden på skyggen fra gnomonen.

Vi vet om soluret i det gamle Judea fra profeten Jesajas bok. Når kong Hiskia ber Gud om et tegn, svarer Gud ham gjennom sin profet: "Se, jeg vil bringe tilbake ti trinn solskyggen, som gikk langs Akasovs trinn. Og solen vendte ti trinn tilbake langs trinnene den gikk ned på. ." (Jesaja 38;8)

Så, hva var "Akhazov-trinnene"?

Skriftforskere mener at dette ikke er noe mer enn et solur, instrumentet som Akas lånte fra assyrerne og babylonerne.

Som de samme forskerne tror, ​​var de en søyle som sto på en podium, trappetrinn gikk ned fra den, som er inndelinger, ved skyggens fall som tidspunktet ble bestemt på. Kong Akas regjeringstid 873-852 f.Kr

I Kina har gnomonen blitt brukt til å bestemme årstidene siden det 8. århundre f.Kr.

I Guizhou County fant arkeologer et solur av jade som dateres tilbake til det 3. århundre f.Kr. På grunn av særegenhetene ved tidsberegning er historien til solur i Kina ganske original.

Det var en skive av stein med en gnomon i midten.

På begge sider av disken var det en skala, nær divisjonene som navnene på 12 kinesiske doble klokker ble skrevet.

Den øvre delen av skiva målte tiden fra vår til høstjevndøgn, og den nedre del fra høst til vårjevndøgn.

Imidlertid er historien til solur i Hellas ikke så entydig: det er en oppfatning som allerede i det 10. århundre f.Kr. et solur ble brakt til Hellas fra det assyriske eller babylonske riket. Utvilsomt er det bare lånet av et solur fra babylonerne, som, gitt datidens handelsforbindelser, ikke er overraskende.

I det tredje århundre f.Kr. i Hellas ble det brukt et halvkuleformet solur, der helningen av halvkulen gjentok helningen til ekliptikken på breddegraden til stedet der den ble laget.

I antikkens Hellas ble det gjort betydelige fremskritt innen astronomi og matematikk. Det koniske soluret ble oppfunnet basert på Apollonius' teori om kjeglesnitt.

Essensen av denne klokken er at aksen til det konkave segmentet av kjeglen er parallell med jordens akse.

Kjeglen peker i samme retning som den horisontale gnomonen.

På den sørlige hovedsiden av soluret var det en skive plassert vinkelrett på kjegleaksen og parallelt med ekvator. Timelinjer ble trukket gjennom buene delt i 12 like deler.

Den fallende skyggen krysset disse buene, og fra skjæringspunktene kunne man se hva klokken var. Flere koniske solur er nå oppbevart i Louvre.

Flat solur dukket opp som et resultat av forbedringen av den koniske. En slik klokke med vertikal urskive ble installert på tårnet slik at du kunne se hva klokken var på lang avstand. Så de første solenergiene dukket opp. I Athen, på Vindenes tårn, er det kanskje det eldste vertikale soluret som har overlevd til i dag. Generelt er dette tårnet i seg selv unikt ved at det er den første meteorologiske stasjonen. En værhane var plassert på taket, det var en vannklokke i den, og det første solklokketårnet var på fasaden.

I Roma dukker det første soluret opp i 292 f.Kr. Som et resultat av den første puniske krigen og etter dens slutt, ble de greske øyene erobret av romerne og klokken ble tatt ut derfra som et trofé. Men på grunn av dette viste de tidspunktet for stedet hvor de ble laget. Svært snart ble soluret en integrert del av romernes liv. De ble installert på torg, i nærheten av templer og på andre offentlige steder.

På Piazza Montecitorio i Roma kan man fortsatt se en av de eldste obeliskene med solur. Installert på keiser Augustus tid på Marsmarken, ble den fjernet fra torget i en tid med imperiets tilbakegang, men funnet i 1463 og satt tilbake i 1792.

Romerne begynte å installere og bruke solur for ulike husholdningsbehov. Så de regulerte inngangen til badene.

Det var klokker i private villaer og bærbare solur som kunne tas med på veien. De tok hensyn til tidsforskjellen i store byer - Roma, Alexandria og andre. Det var også solur for alle breddegrader, hvorav to eksemplarer har overlevd til i dag.

Romerne brakte lite til utviklingen av gnomonikk, de brukte det de greske mestrene gjorde.

I begynnelsen av middelalderen ble det kun brukt sol- og vannklokker i Europa.

Omtrent på XIII århundre. det kommer i bruk timeglasset,

som, som et alternativ til vann, ble mye brukt på begynnelsen av 1300-tallet.

I Byzantium, i middelalderen, var vertikale solur populære. De ble plassert på fasadene til klostre, tårn, offentlige bygninger og templer. For første gang vises tall på skivene. I forbindelse med populariteten til marsjklokker dukker yrket som urmaker opp. Astrolabiet til Hipparchus blir forbedret. Samtidig lærte arabiske håndverkere av bysantinerne hvordan man lager sol- og vannklokker. Utviklingen av gnomonikk i India og det muslimske Midtøsten i middelalderen gir opphav til studiet av trigonometri, geometri og matematikk. Hinduer bruker aktivt Pythagoras teorem og annen kunnskap som er lånt fra hellenerne i sine beregninger.

Utviklingen av trigonometri blant araberne ble ledet av utseendet til oversettelser av verkene til Ptolemaios og de indiske "siddhantas".

Etter erobringen av Konstantinopel av tyrkerne, ble det installert et solur på alle moskeer, som ortodokse kirker ofte ble omgjort til. De bestemte tidspunktet for bønn, og det ble satt en linje på skiven som indikerer retningen til Mekka.

Observatorier ble bygget i Bagdad og Damaskus.

Etter å ha adoptert fra bysantinerne kunsten å lage astrolaber og goniometriske instrumenter, vann og solur, oppnådde muslimske forskere stor suksess i deres forbedring.

I Europa var en av de første som viste interesse for gnomonikk pave Silverst II. Etter å ha lest bøkene til Boethius om geometri og astronomi, hvor hovedtypene av klokker på den tiden ble beskrevet, skrev han en avhandling om geometri, hvor han ga uttrykk for de grunnleggende reglene for å konstruere et solur. Takket være ham lærte Europa om enheten og bruken av astrolabiet. Det var det 10. århundre e.Kr.

I XII - XIII århundrer ble arabiske astronomiske tabeller og avhandlinger oversatt til latin. Gnomonika fortsatte sin utvikling allerede i Europa.

Oversettelsen av greske tekster på 1300-tallet bidro til en ny interesse for vitenskap og for gnomonikk, som dens spesielle retning. På slutten av XIV århundre. Europa har gått over til en ny tidsregning, basert på like dag- og natttimer. Og det var et veldig viktig skritt for hele klokkens historie. Det var nødvendig å modernisere soluret til denne beretningen om tid.

På 1500-tallet ble det installert solur på fasadene til offentlige bygninger og katedraler, tårn og vegger. De er allerede tilpasset for å måle like timer. Bærbare solur, inkludert de kombinert med et kompass, blir stadig mer populært. På 1500- og 1700-tallet var de fortsatt ganske populære, men etter hvert som mekaniske klokker ble billigere og forbedret, begynte bruken gradvis å falle. Som vi kan se, inkluderer historien til solur forskjellige tidsperioder i utviklingen av gnomonics: fra den antikke verden, gjennom antikken og middelalderen, til 1300-tallet, da mekaniske klokker, som ble stadig mer populære, begynte å gradvis erstatte solenergi.

Men i vår tid har det blitt moderne å dekorere parker, bulevarder og bytorg med solur.

Solur fra Sevastopol.

Så for eksempel, i 2008, i anledning 225-årsjubileet for byen, på Primorsky Boulevard of Sevastopol, nær monumentet til de sunkne skipene, ble det arrangert et solur, som utvilsomt ble dekorasjonen av byen. De tiltrekker seg oppmerksomheten til mange turister og innbyggere. Urskiven er foret med flerfargede fliser, og skyggen av en liten gnomon viser tiden ganske nøyaktig.

Solurets historie har allerede mer enn ett årtusen, men nøyaktig når folk begynte å bruke dem er ikke kjent med sikkerhet. Det er fastslått at i det gamle Egypt, Babylon og Kina ble slike enheter brukt tidligere enn tusen år f.Kr. Den første omtalen av å bestemme tiden ved hjelp av solens stråler ved hjelp av en spesiell enhet dateres tilbake til 1306-1290. f.Kr.

Ethvert solur har en urskive med en skala og en timeviser kalt en gnomon. Samtidig, i henhold til deres orientering, er solur delt inn i horisontale, vertikale og ekvatoriale. Det er mange modifikasjoner av dem, for eksempel trinn, ring, plate, speil, bifilar og andre.

Et solur er ikke nødvendigvis en skive som har en vinkelrett gnomon. Så urskiven kan være en halvkule eller en ring. Den universelle ekvatorialklokken kan brukes på alle breddegrader. Designet deres involverer to ringer vinkelrett på hverandre og en gnomon. For å bestemme klokkeslettet må du stille inn breddegraden på skalaen på en av ringene og stille inn datoen. Deretter roteres klokken rundt en vertikal akse til et punkt som viser tiden vises på skiven. I dette øyeblikk er en ring orientert nordover langs meridianen, og den andre er parallell med ekvatorplanet.

I en horisontal solur er skivens plan ikke vinkelrett på gnomonen, som skal være parallell med jordens akse, og også peke mot nord, det vil si at vinkelen mellom dem er lik breddegraden til området. Den horisontale klokken er praktisk og enkel å installere. For å bruke dem på en annen breddegrad, er det nok å endre vinkelen og rette gnomonen mot nord.

I det gamle Egypt ble forskjellige modeller av solur konstruert, for eksempel med en horisontal skala som gjorde en vinkel på 90 grader med planet til den lokale meridianen, og gnomonene deres var obelisker, hvis høyde vanligvis nådde flere meter. For å finne ut tiden fra dem ble retningen angitt av skyggen fra gnomonen brukt. Et annet solur, kalt «trinn», hadde to flater, vippet mot øst og vest, og delt inn i nivåer. Når solen beveget seg, beveget skyggen seg fra et trinn til et annet, og tiden ble bestemt av lengden.

I Sentral-Europa, frem til 1400-tallet, ble veggmonterte vertikale solur, hvis gnomon var horisontal, mye brukt. Riktignok var nøyaktigheten av å bestemme tiden på dem lav.

Samtidig fantes det flere varianter av veikronometre, for eksempel ringsolur. De var to ringer, i den ene var det et hull for solstrålen, og skalaene for måneder og timer ble brukt på den andre. Det var også plateklokker, hvor den konstruktive løsningen inkluderte to, noen ganger tre, identiske plater, som hadde rektangulær form og ble festet sammen, mens et kompass ble installert på bunnen.

Det er en beskrivelse av middelalderske åttekantede pinner med fire gjennomgående hull i håndtakene, som metallstenger måtte settes inn i for å bestemme tiden. Omtrent samtidig dukket det opp vinduskronometre. De var vertikale. Prinsippet for solurets virkemåte var å bruke vinduet til rådhuset eller tempelet som en urskive med en gjennomskinnelig skala påført. Dette gjorde det mulig å finne ut tiden mens man var innendørs. Et speilvendt solur brukte en solstråle som ble reflektert av et speil, som de rettet mot veggen i bygningen der urskiven var plassert.

I uminnelige tider har folk organisert livene sine i henhold til solens tilsynelatende bevegelser. Vi sier "tilsynelatende bevegelse" fordi rotasjonen av jorden om sin akse resulterer i bevegelsen til skyggene som vi observerer hver dag. Hver time jorden roterer 15°, ser det også ut som om solen har beveget seg 15° i sin daglige bane. Begge tilnærmingene brukes til fremstilling av solur, men det er generelt akseptert at det er solen som beveger seg. Den kanskje enkleste måten å forstå hvordan et solur fungerer er å forestille seg kloden fra Nordpolen. I figuren ovenfor ser det ut til at denne solen beveger seg 15° hver time. Elementet i et solur som kaster en skygge kalles gnomon.

Hvis du ser strengt ovenfra, fra siden av et imaginært kamera, kan du ta bilder av skyggen fra en imaginær gnomon til forskjellige tider:

Klokken vi har sett for oss skal ligge på Nordpolen kalles ekvatorial solur. Dette er fordi skivens plan er parallelt med ekvatorplanet.
Et ekvatorialt solur kan kalles et "grunnleggende" solur da mange andre typer solur kan bygges med det. Dette gjøres ved å projisere timelinjene til ekvatorialklokken på en hvilken som helst annen passende overflate. Polarklokken avbildet nedenfor er et åpenbart eksempel.

Midtvinter oppstår på den nordlige halvkule når jordens rotasjonsakse vippes bort fra solen. Fra oktober til mars står solen aldri opp på Nordpolen og går aldri ned på Sydpolen.
Midtsommer på den nordlige halvkule inntreffer når jordens rotasjonsakse vippes mot solen. Fra april til september går solen aldri ned på nordpolen og står aldri opp på sørpolen.

Timer med en feit gnomon og deres middagsmerke

Solen bruker fire minutter på å bevege seg én lengdegrad fra øst til vest (på den nordlige halvkule, og på den sørlige halvkule beveger solen seg i motsatt retning). Solur på samme lengdegrad (på samme meridian) viser samme tid. Soluret ved meridian 4° vest er 16 minutter bak Greenwich Time (null meridian), og ved meridian 8° vest er det allerede 32 minutter bak. Eksempel: Plymouth er 4° 08' vest for Greenwich, så Plymouth-soluret er alltid 16 minutter og 32 sekunder bak. Følgelig går klokkene øst for Greenwich frem med tiden beregnet fra forholdet 1 grad - 4 minutter. I 1880, for å unngå kaos på jernbanene, satte det britiske parlamentet Greenwich Mean Time (GMT) som britisk tid, og alle klokker i Storbritannia begynte å vise samme tid som Big Ben i London. Den første nøyaktige mekaniske klokken ble laget i 1656 av den danske forskeren Christian Huygens. Nøyaktigheten til hans senere modeller var ett sekund per dag. Ved å utsette sin mekaniske klokke for solen, kunne Huygens kanskje antatt at klokken hans ikke var nøyaktig gjennom hele året, men det var klokken hans som var nøyaktig, og soluret var enten sent eller hadde det travelt. Avlesningene til alle kjente klokker vil ikke samsvare med avlesningene til et solur, siden varigheten av en soldag øker med flere sekunder i løpet av 3 måneder, deretter reduseres den tilsvarende innen 3 måneder, og i de resterende seks månedene gjentas prosessen. Hvis vi på et tidspunkt retter kameraet på et stativ mot sør og tar flere eksponeringsbilder hver middag hver 10. dag, vil vi se et åtte-tall-mønster.

Denne figuren kalles analemma. Utseendet til en slik figur skyldes den ujevne bevegelsen til solen i himmelsfæren. På grunn av eksentrisiteten til jordens bane, om vinteren på den nordlige halvkule, varer dagen litt lenger enn om sommeren, og omvendt på den sørlige. Derfor ble et slikt konsept introdusert som gjennomsnittlig soldag, lik 24 timer gjennom året. For å definere begrepet gjennomsnittlig soldag, introduseres et tilleggsbegrep om "gjennomsnittssolen" - et fiktivt punkt som beveger seg jevnt langs himmelekvator (ikke langs ekliptikken!). Forskjellen mellom middeltid og soltid kalles tidsligningen. Tidsligningen lar deg gå fra ekte soltid til å bety soltid og omvendt. For å bruke tidsligningen trenger vi enten en tabell med korreksjonsverdier i minutter og sekunder for hver dag, eller et årlig diagram som vi kan bestemme den daglige korreksjonsverdien fra.

Hvis jorden frøs på ett sted og bare roterte rundt sin akse, ville varigheten av alle dager vært den samme. Men når vi ser på solen, observerer vi den selv mens vi er i bevegelse. Det er endringen i hastigheten på bevegelsen vår i en elliptisk bane rundt solen og helningen til jordens rotasjonsakse som bestemmer verdiene til tidsligningen.
Soluret, orientert rett sør, har en vertikal middagslinje i midten av urskiven og timemarkører symmetriske rundt seg.

Solur på veggene som ikke er strengt orientert mot kardinalpunktene kalles roterte. Middagslinjen til den roterte klokken vil også være vertikal, men selve gnomonen vil bli rotert slik at den faller sammen med jordens rotasjonsakse.

Å lage et solur er ikke vanskelig. De grunnleggende reglene er enkle: gnomonen må være orientert i retningen rett nord og være parallell med verdensaksen, dvs. ha en helning i forhold til horisonten i en vinkel lik breddegraden til stedet der klokken er installert. Når du bruker et solur, må det tas i betraktning at vi i hverdagen i Russland bruker gjennomsnittlig standardtid, dvs. tid for hovedmeridianen til den aksepterte tidssonen pluss én time. For eksempel ligger St. Petersburg på meridianen på 30 grader østlig lengde, som tilsvarer hovedmeridianen til den andre tidssonen. Dette betyr at for å gå til avlesningene til soluret, i tillegg til tidsligningen, er det nødvendig å legge til én time, eller forskyve skalaen til soluret én time fremover. I Moskva er det enda vanskeligere, fordi den ligger øst for hovedmeridianen til den andre tidssonen med 7 grader. Det er ikke vanskelig å beregne at 7 lengdegrader tilsvarer 28 minutter tid. De. middag kommer i Moskva 28 minutter tidligere enn i St. Petersburg. Derfor vil en konstant korreksjon for avlesningene til et solur plassert på meridianen på 37 grader til Moskvas gjennomsnittstid være +1 time 28 minutter. Ikke glem ligningen av tid. Gjennomsnittlig tid sammenfaller med avlesningene av soluret bare fire ganger i året - 15. april, 12. juni, 1. september og 24. desember. Resten av året går soluret enten frem eller henger innen (+ 14) - (-16) minutter. Vanlige klokker bidrar til å løse praktiske problemer - ikke kom for sent på jobb, våkn opp i tide. Dette er en veldig nyttig ting - vanlig yachtklokke. I en verden der togtider og gasspriser er mer reelle enn Keplers lover i seg selv, kan du ikke leve en dag uten en vanlig klokke. Likevel kan ikke resultatene av evolusjonen kanselleres, og kroppene våre fortsetter å leve i henhold til den sanne soltiden og fortsetter å huske hvordan våre fjerne forfedre følte seg, og skilte ennå ikke tid fra verdensrommet, men seg selv fra naturen og er lykkelige av denne grunn alene. Soluret hjelper oss til mer moderat å vurdere vår rolle i denne verden. De hjelper oss å huske at Jorden er en veldig liten planet med begrensede ressurser, at den kretser rundt en mellomstor gul stjerne, og at denne stjernen i seg selv bare er en av mange lignende som utgjør vårt lille hjemland - Melkestjernen. Vei Galaxy.

Et solur er et fly med en gnomon festet på. Avhengig av plasseringen av flyet er klokken delt inn i ekvatorial, horisontal og vertikal. Det er mulig å lage mer komplekse typer solur, men vi vil ikke vurdere dem i denne boken, fordi målet vårt er å forklare de grunnleggende astronomiske konseptene og matematiske lovene som er nødvendige for å lage denne enheten.

Prinsippet for drift av et solur er basert på den tilsynelatende bevegelsen til solen, som vi observerer fra jorden. Siden jorden roterer rundt sin akse fra vest til øst, ser det ut til at solen står opp i øst og går ned i vest hver dag. Siden vi ser solen bevege seg rundt jordens rotasjonsakse, må solurets gnomon peke langs den aksen, uansett hvor vi setter den. Derfor er det viktig å vite koordinatene til stedet der klokken vår skal installeres, spesielt breddegraden (du trenger bare å vite lengdegraden for å bestemme tiden ved å bruke soluret, men vi vil snakke om dette litt seinere).

For at gnomonen skal rettes langs jordens rotasjonsakse, er det nødvendig at den peker mot nordstjernen, eller til verdens nordpol (hvis vi er på den nordlige halvkule), eller mot sør Verdens pol (hvis vi er på den sørlige halvkule). Uansett må vinkelen mellom gnomonen og horisontens plan være lik breddegraden til stedet der klokken er stilt.

Som vist på figuren er vinkelhøyden til himmelpolen over horisontplanet lik breddegraden til observasjonspunktet, det vil si vinkelen mellom jordens ekvator og observasjonspunktet, plottet på stedets meridian. Breddegrad bestemmes av vinkelen mellom planet til jordens ekvator og loddlinjen, eller på samme måte vinkelhøyden til polen, eller jordens rotasjonsakse, i forhold til horisontens plan. Disse vinklene er like fordi sidene deres er vinkelrette.

ekvatorial solur

Avhengig av plasseringen av urskiven finnes det forskjellige typer slike klokker. La oss starte med det enkleste tilfellet - et solur hvis skive er parallell med ekvator. På dagene med høst- og vårjevndøgn beveger solen seg langs himmelekvator, og på andre dager - parallelt med den og når til slutt den nordlige tropen (med et avvik på + 23,5 °) eller den sørlige tropen (med et avvik på -23,5 °). For å lage det enkleste soluret er det nok å plassere planet parallelt med planet til himmelekvator og feste en gnomon på den, rettet langs jordens rotasjonsakse, som vist i følgende figur. Dermed vil helningsvinkelen til gnomonen i forhold til horisontalen være lik breddegraden til stedet der klokken er stilt. Gnomonen må rettes mot verdenspolen, det vil si langs nord-sør-linjen. For å gjøre dette kan du bruke et kompass og ta hensyn til det lille avviket forårsaket av det faktum at den geografiske nordpolen og den magnetiske nordpolen ikke faller sammen. Denne feilen kan imidlertid neglisjeres.

Ekvatorplanet vil være plassert vinkelrett på jordens rotasjonsakse og derfor vinkelrett på rett nord - sør, liggende i horisontens plan. Linjen på skiven som forbinder skjæringspunktet til gnomonen med klokkens plan og skjæringspunktet for klokkens plan med nord-sør-linjen som klokken er plassert på, vil indikere middag. Det er åpenbart at solen vil passere over nord-sør-linjen nøyaktig ved middagstid. De resterende timene er markert med like vinkler på 13°, siden solen gjør en fullstendig omdreining på 360° på 24 timer (360/24 = 15°).

Disse solurene er utvilsomt de enkleste å lage, men de har en merkelig funksjon: om våren og sommeren angir de tiden i den øvre delen av flyet, om høsten og vinteren - i den nedre delen av flyet. Derfor må skiven merkes på begge sider, som vist på figuren. Dette er den enkleste, men ikke den mest populære klokken: oftest er urskiven til et solur plassert horisontalt eller vertikalt. Horisontale og vertikale klokker kan lages av ekvatorialklokker ved å bygge en enkel projeksjon og bruke grunnleggende trigonometriske funksjoner.

Horisontalt solur

Planet til denne klokken er strengt tatt horisontalt. Gnomonen danner en vinkel med nord-sør-linjen lik breddegraden til punktet der klokken er stilt, og er rettet mot verdenspolen. En rett nord - sør ville indikere klokken 12. Plasseringen av de gjenværende linjene på skiven bestemmes av følgende uttrykk

hvor ? - vinkelen mellom linjen som indikerer klokken 12 og ønsket timelinje,

H= henholdsvis 15°, 30°, 43°... i henhold til følgende illustrasjon.

Vertikal solur Projiserer timelinjene til det ekvatoriale soluret på et vertikalt plan rettet langs den vest-østlige linjen, får vi målelinjene til den nye klokken. Vi trenger bare å ta hensyn til at tg ? \u003d SA / AO, tg H \u003d SA / AB, sin (90 ° - f) \u003d AB / AO, hvorfra det følger at tg? = tg H cos f. Ved H = 15°? vil være vinkelen som timelinjen er plassert i, som indikerer 11 og 13 timer. Ved H \u003d 30 ° vinkel? vil indikere plasseringen av timelinjen 10 og 14 og så videre til linje 6 og 18.

Veggene i de fleste hus er imidlertid ikke rettet langs vest-øst-linjen, men danner en vinkel med denne linjen som kan måles nøyaktig. I dette tilfellet blir markeringen av skiven merkbart mer komplisert. De trigonometriske beregningene som kreves for dette er gitt i vedlegget.

<<< Назад

Videresend >>>