Детские развивающие игры, уроки, поделки. Солнечные часы своими руками (мастер-класс) Как сделать солнечные часы своими руками

Здравствуйте, дорогие читатели КАРТОНКИНО.ru! Весна... Где-то она уже в самом разгаре, где-то её прихода пока только ждут, через месяцок-другой, но солнце везде светит ярче и дольше. И у нас есть прекрасная возможность пустить солнечный свет в дело, смастерив солнечные часы своими руками . Разумеется, они не заменят традиционные — механические и электронные — часы, но самоделка эта — очень занимательная, а для представителей подрастающего поколения — ещё и познавательная, ведь модель солнечных часов, которую мы будем делать, — самая что ни на есть действующая, а её изготовление потребует определённых знаний в области астрономии и тригонометрии.

Существует немало разновидностей этого древнейшего прибора для измерения времени. Но среди всего многообразия солнечных часов, когда-либо использовавшихся, в качестве основных или классических выделяют следующие типы:

— экваториальные (у таких солнечных часов плоскость кадрана (циферблата) параллельна экватору, а гномон (та часть, которая отбрасывает тень), обычно представляющий собой металлический стержень, параллелен земной оси);

Экваториальные солнечные часы на берегу Темзы (Лондон, Англия)

— горизонтальные (плоскость кадрана параллельна плоскости горизонта, а гномон имеет форму треугольника, одна из сторон которого наклонена к плоскости кадрана на угол, равный географической широте места установки часов);

Горизонтальные солнечные часы (Лимассол, Кипр)

— вертикальные (как следует из названия, циферблат таких часов размещается в вертикальной плоскости, обычно на стенах зданий).

Настенные солнечные часы (Собор Или, Англия)

Мы с вами будем делать солнечные часы экваториального типа, как самые простые в изготовлении. Благодаря тому, что циферблат устанавливается параллельно экватору, а солнце движется по небесной сфере практически равномерно, тень от гномона за каждый час будет смещаться на угол, равный 15°. Поэтому часовые деления на циферблат наносятся также, как и в обычных часах, только отметок нужно не 12, а 24. Понятно, что верхняя часть циферблата вряд ли пригодится, разве только жителям заполярья, когда наступит полярный день, и солнце будет светить круглосуточно.

Чертить циферблат самостоятельно необходимости нет, можете воспользоваться готовыми шаблонами — круглым или квадратным (какой больше по душе):

Наша задача сводится к тому, чтобы правильно сориентировать в пространстве солнечные часы. Угол наклона циферблата относительно горизонтальной плоскости определяется так:

α=90°-φ ,

где φ — географическая широта. Узнать широту своего места жительства можно по карте или в Википедии.

А зная необходимые углы, очень просто сделать для наших солнечных часов наклонную подставку из картона или бумаги и потом наклеить на неё распечатанный на принтере циферблат либо подготовить в графическом редакторе развертку корпуса часов с нанесённым изображением циферблата.

Размеры шаблона циферблата нам известны. Боковая сторона корпуса представляет собой прямоугольный треугольник. Таким образом, нам известны длина гипотенузы С и углы треугольника, а длины катетов A и B рассчитываются по тригонометрическим формулам:

A=C×sinα

B=C×cosα

Остаётся только начертить развёртку по полученным размерам, можно даже без боковых стенок.

Я сделала корпус с открывающейся задней крышкой (ниже объясню, для чего):

Что ни делай, всё равно коробочка получается

Ну вот, теперь в центре циферблата нужно установить гномон. Для этого можно использовать любой подходящий по размеру стержень (например, пластиковую трубочку от пакетика с соком). А можно также сделать его из картона или бумаги:

— вырезаем прямоугольную полоску шириной 60 мм (длину определяем эмпирически, на глаз, так, чтобы при сворачивании получилась плотная трубочка диаметром около 5-6 мм с небольшим отверстием);

— наклеиваем на 1 край двусторонний скотч и сворачиваем трубочку;

— вырезаем ещё одну прямоугольную полоску шириной 15-20 мм и также сворачиваем ее в трубочку диаметром, совпадающим с диаметром отверстия первой трубочки;

— отрезаем часть первой трубочки на расстоянии 10 мм от края (это будет что-то вроде гайки)

и соединяем детали;

— закрепляем гномон на циферблате, фиксируя его с обратной стороны «гайкой» (тут-то и пригодилась открывающаяся крышка).

Солнечные часы готовы. Теперь, чтобы они работали правильно, нужно поставить их на освещённом солнцем месте (на подоконнике, на балконе и т.д.) так, чтобы гномон «смотрел» на север (направление определяем по компасу).

Конечно, ждать точного совпадения показаний таких солнечных часов с показаниями обычных часов не стоит. Во-первых, солнечные часы, показывающие истинное солнечное время, не учитывают поясное время в конкретной местности. Во вторых, не стоит забывать, что магнитный и географический полюса Земли имеют расхождение, и то, что часы мы ориентировали по магнитному полюсу, также внесёт некоторую погрешность.

И наконец, главный момент, с которым также придётся считаться, — экваториальные часы работают только в период между днями весеннего и осеннего равноденствия. Всё остальное время время верхняя поверхность кадрана будет находиться в тени. Но день весеннего равноденствия в северном полушарии уже скоро, так что ждать остаётся недолго. Времени как раз хватит, чтобы сделать солнечные часы своими руками и настроить их на работу.

Успешных вам экспериментов!

Понравилась статья? Впереди ещё много интересного — подписывайтесь на обновления и получайте анонсы прямо себе на почту!

Кстати, уже готов новый мастер-класс по изготовлению солнечных часов. На этот раз речь идёт о модели карманных часов горизонтального типа.

До новых встреч в КАРТОНКИНО!

В последнее время владельцы загородных участков все больше стремятся украсить свои приусадебные территории как-то необычно и оригинально, используя те конструктивные элементы, благодаря которым участок станет поистине изысканным и неповторимым. Если речь идет о европейском саде, то здесь это солнечные часы, которые наполнят территорию особенной философией. Сегодня мы выясним, , но вначале разберемся с некоторыми важными моментами.

Интересный факт! Вы знали, что садовый лабиринт вполне можно сделать своими руками? Если желаете узнать больше, прочитайте .

Краткий исторический экскурс

Особую популярность солнечные часы обрели в XVII-XVIII столетии и использовались преимущественно в садах классического стиля – вначале в , а вскоре и в . Впервые они обрели популярность в составе дворцовых ансамблей, но массовое распространение связано с превращением часов в самостоятельный элемент декоративных садов, которые, к слову, выполнялись в самых разнообразных стилях.

Нередко говорят, что Европа не является подходящим местом для создания солнечных часов на участке, мол, это лишь очередная попытка выделиться среди других дачников, причем безрезультативная. И говорят так потому, что наш климат для этого не подходит, так как в нем много облачных дней. Вы удивитесь, но все это – очередное заблуждение! К примеру, в Англии с ее частыми туманами редкие классические сады обходятся без этого декоративного элемента.

Видео – Делаем солнечные часы

О роли элемента в ландшафте

Обычно солнечные часы располагаются по центру цветочной клумбы и являются доминирующим элементом, поскольку находятся на пьедестале или другой возвышенности. Также отметим, что пьедестал – это важный элемент данной композиции, который иногда выполняется в виде колонны.

Солнечные часы предназначены для того, чтобы привлекать к себе внимание, по этой причине их размеры непосредственно связаны с величиной конкретного участка. Если площадь незначительная, то часы желательно установить на тропинке, рядом с газоном или небольшим, но ярким цветником. А вот в пейзажном или лесном саду их лучше окружить цветами, чтобы они, незаметные издалека, внезапно появлялись перед глазами при приближении. Кроме того, в маленьких садах солнечные часы нередко устанавливаются в виде декоративных статуэток.

Благодаря огромному разнообразию материалов и форм, используемых при создании часов, можно получить конструкцию с учетом особенностей того сада, где она создана. Так, если сад в авангардном стиле, но при выполнении солнечных часов должны учитываться самые незначительные детали. Здесь часы могут стать составляющей зоны отдыха, детской площадки или даже беседки. Более того, они могут эффектно украсить садовый водоем или фонтан.

Существует понятие «живых часов». Это еще один вариант того, как сделать солнечные часы своими руками , но уже с использованием цветущих живых растений, которые и послужат материалом для формирования циферблата и стрелок.

Конструкция солнечных часов

В основе любых солнечных часов лежат два элемента:

• кадрана – это плоская поверхность, на которую нанесена соответствующая разметка (циферблат);
• гномона – это стержень, который прикреплен к этой поверхности.

Для изготовления часов может быть использован любой материал, который устойчив к атмосферным факторам. Это может быть камень, цемент, железо, древесина, пластик или даже гравийная отсыпка. Желательно, чтобы циферблат был светлым (это может быть белый мрамор, известняк и проч.): так тень от гномона будет более заметной. А сам гномон, кстати, можете сделать из длинных гвоздей, пластиковых штырей или же спиц для вязания.

Обратите внимание! Длина указателя должна несколько превышать показатель окружности циферблата.

Такие часы способны украсить и оживить любой ландшафт. Особенно, если для него использовались живые растения, не превышающие 50 сантиметров в высоту. К примеру, цветки календулы расцветают примерно в шесть часов утра, а закрываются в четыре вечера (даже если день выдался облачным).

Основные виды часов

Так уж исторически сложилось, что солнечные часы могут быть трех типов. Ознакомимся с каждым из них.

1. Вертикальные элементы устанавливаются преимущественно на стенах зданий, столбах или заборах. Кадран в них «смотрит» исключительно на юг, под острым углом (или под углом в 90 градусов) относительно полуденной линии. Также важно, чтобы гномон располагался немного выше сердцевины циферблата – его следует отклонить на юг, приблизительно на 90 градусов от линии вертикали (географическая широта региона отнимается).
2. Отличительной чертой горизонтальных часов является то, что они способны показывать время круглогодично, пусть их показатели в зимнее и осеннее время являются не совсем достоверными. В подобных конструкциях гномон находится под углом относительно горизонтали, равняющимся географической широте конкретного региона. Часы горизонтального типа можно устанавливать посреди газона, цветочной клумбы или же садового водоема. Помимо того, для цифровых делений вполне можно применять камни или пни.
3. У экваториальных часов имеется один значительный недостаток: они точно показывают время исключительно в определенный период года. К примеру, для северных регионов «точный» период составляет промежуток времени между 22-м марта и 22-м сентября. Но если учесть, что дачный сезон длится с конца весны до начала осени, этого будет вполне достаточно.

Теперь поговорим об особенностях самого процесса установки. В принципе, он уже приведен на изображении ниже, но циферблат в данном случае был выполнен на самом деле для солнечного времени, то есть для тех регионов, где полдень наступает ровно в двенадцать ноль-ноль, собственно, как ему и полагается.

Но, к сожалению, в разных местах полдень наступает в разное время – далеко не в 12 часов. Следовательно, если в ваши планы входит видеть на циферблате местное время, то его (циферблат) придется слегка модернизировать. Для этого цифры на нем необходимо сместить вокруг оси так, чтобы наиболее короткая тень (а именно она будет наблюдаться в полдень) двигалась как раз по полуденной линии (север/юг).

А вот процедура поиска полуденной линии является уже отдельной историей, но вам нужно узнать о ней до того, как сделать солнечные часы своими руками . Итак, компас в данном случае вряд ли поможет, поскольку магнитный и географический полюса планеты не совпадают: для Санкт-Петербурга это, к примеру, порядка 8-ми градусов – то есть «зазор» составляет в среднем 30 минут, что не так уж мало. Самым примитивным способом является следующий: возьмите фанерный лист, воткните в него какой-либо шуруп или гвоздь под углом в 90 градусов, после чего положите фанеру на горизонтальную поверхность и отмечайте передвижение тени от штыря через каждые пятнадцать минут. После этого, соединив все точки линией часа за 3, определите самую маленькую тень – она и будет той самой полуденной линией.

Обратите внимание! Еще один практический совет, который поможет вам при изготовлении по инструкции, представленной ниже: до того как приступать к применению камня или металла, желательно попрактиковаться с фанерой. Если испортите ее, то ничего страшного не произойдет, зато у вас появится практический опыт.

И последний важный момент. Если речь идет о действительно хороших экваториальных солнечных часах, имеющих плоский кадран, то в них должно быть сразу два циферблата – на нижней и на верхней плоскостях. Первый будет работать с осеннего по весенний период, второй – с весеннего по осенний. Хотя, как уже отмечалось выше, для дачного участка это особой роли не играет, поскольку на нем проживают преимущественно в летнее время, следовательно, одного циферблата хватит с головой.

До того как начинать работу, следует определиться с местом расположения. Желательно установить их на цветочной клумбе либо же газоне, где солнечный свет будет доступным на протяжении всего светового дня. Что характерно, часы вполне можно поставить как на плоскую, так и на наклонную поверхность (хотя во втором варианте следует помнить, что для получения тени одной длины в течение всего дня следует грамотно определить требуемый угол наклона). Для его расчета используется специальная формула: берется 90 градусов и от них отнимается широта региона, где расположен ваш дачный участок. А вот в случае с плоской поверхностью длина тени, падающей от гномона, будет на протяжении дня меняться.

Безусловно, тень постоянной длины будет смотреться более эффектно, хотя это и не принципиально по той простой причине, что длину тени от гномона вполне можно увеличить мысленно.

Видео – Солнечные часы в ландшафте

После выбора места можно начинать создавать циферблат. Его форма, сразу оговоримся, может быть разной, но в большинстве случаев предпочтение отдается старой-доброй классике – кругу или квадрату, – поскольку именно эти фигуры проще всего воссоздать. А если вы не знаете, как сделать солнечные часы своими руками и из чего, отвечаем: для этого могут использоваться самые разные материалы. Среди них выделим:

• камень;
• коряги необычных форм;
• хвойные растения-многолетники;
• яркие цветущие растения и т. д.

Все это может быть использовано для формирования делений по часам на кадране. Но как разбить площадь на эти деления? Возьмите часы (электронные или механические – без разницы) и, основываясь на их показаниях, каждый час отмечайте положение тени, отбрасываемой гномоном в течение дня.

Желательно делать этот в тот день, который характеризуется наибольшей продолжительностью. Отметьте каждую цифру колышком – так между отметками вы получите разные угловые показатели.

Обратите внимание! Если говорить о самом гномоне, то он – главный элемент конструкции, поскольку тень, отбрасываемая им, является своего рода часовой стрелкой, указывающей точное время.

Финальным этапом будет оформление часов. Вначале продумайте то, как вы расположите часовые отметки, дабы культуры, высаженные рядом с каждой цифрой, были обеспечены всем необходимым для нормального развития и роста. Для этого, к примеру, можете четные цифры указать на внешнем круге кадрана, а нечетные – на внутреннем. Диаметр этих кругов должен составлять примерно 4 метра и 1,5 метра, соответственно. Также важно, чтобы растения, используемые для композиции, не росли выше 50 сантиметров, в противном случае тень гномона будет их закрывать.

Теперь – непосредственно к работе!

Инструкция по изготовлению солнечных часов

Самой простой конструкцией часов является именно горизонтальная, поэтому ее можно сделать даже на пару со своим ребенком.

По сути, их можно создать даже на земле. Для этого нарисуйте ровный круг, в центр которого воткните палку – она послужит вам гномоном. Проведите от центра круга ровную линию на север – это будет полдень по астрономическому времени. После этого разделите круг на двадцать четыре равных сектора. Наклоните палку в направлении севера под углом, соответствующем широте конкретно вашей местности. Как результат – каждый из секторов будет соответствовать 15-ти градусам.

Обратите внимание! Такие солнечные часы будут демонстрировать не то время, которое демонстрируют обычные часы. Ведь солнечное время, как известно, не такое, как время земных часовых поясов.

А теперь рассмотрим, как сделать солнечные часы своими руками , но уже переносного типа. Для этого потребуется небольшая картонная коробка (обязательно плоская), которую для эффектности можете поклеить бумагой под цвет древесины.

Если речь идет о загородном участке, то там можете применить ровный круглый срез дерева либо же плоский валун, и установить его на перекрестке садовых дорожек. На поверхности нарисуйте циферблат прямоугольной формы (если поверхность круглая, то рисуйте круг). Проведите по центру линию, прорежьте ее для фиксации гномона. Основная часть конструкции готова!

Теперь сделайте и сам гномон, для чего вам потребуется определить широту местности, где вы обитаете. Для его изготовления можете использовать как пластик, так и плотный картон. Чтобы правильно установить часы, возьмите компас. Направьте острую часть гномона на юг, при этом северное направление будет соответствовать полудню. Вставьте гномон в щель, проклейте стыки клеем.

Для создания делений каждый час делайте отметку местонахождения падающей тени. Если поделить поверхность на двадцать четыре части, то часы будут демонстрировать солнечное время. На этом все, удачи в работе!

Ольга Шатеева

Мы определяем время по часам. Все знают, что часы – это прибор для измерения времени. Первые часы , которые придумал человек - солнечные , и это была всего лишь палка, воткнутая в землю, а их основной принцип действия - тень от стрелки. В солнечных часах заложены знания и наблюдения наших древних предков.

Постройка солнечных часов своими руками - увлекательнейшее занятие, а для детей – ещё и познавательная, это отличное развивающее пособие для детей по изучению времени и движения солнца .

Модель солнечных часов , которую мы сделали – самая что ни на есть действующая.

А, сделать их совсем несложно.

При изготовлении солнечных часов надо знать некоторые моменты и особенности их конструкции.

Солнечные часы состоят из стрелки-указателя, (эта стрелка называется гномон) и циферблата солнечных часов . Время по солнечным часам определяют по тени, отбрасываемой гномоном на циферблат. Циферблат солнечных часов делится на 24 часа, а не на 12 часов, как в обычных механических часах. Солнечные часы работают в самый разгар лета только в ясную или малооблачную погоду в светлое время суток.

Существует несколько видов солнечных часов .

Мы сделали самые простейшие горизонтальные, практически не производя никаких расчетов.

Нам потребовались материалы :

3. Щебенка

4. Черенок от граблей

5. Несколько штук гранитно – мраморной фасадной плитки

6. Плиточный клей

7. Натуральный камень

8. Краска «Пинотекс»

9. Баллончик золотой краски

10. Корабельный лак

11. Кусочек линолеума для цифр

12. Клей «Момент»

Сначала выбрали по возможности хорошо освещенную площадку, чтобы на часы не падала тень от деревьев или каких-нибудь других сооружений.

Затем выкопали в земле небольшой котлован для фундамента будущих часов.

Низ котлована засыпали песком и выровняли.

Отметили центр и установили гномон. В качестве гномона использовали черенок от граблей, немного подрезав ему длину. Песок сверху полили из лейки водой, для того чтобы он стал более плотным.

Затем равномерно рассыпали щебенку.

На следующем этапе изготовления часов, залили котлован цементным раствором. Сделали стяжку.

Когда стяжка застыла, положили гранитно – мраморную плитку на специальный плиточный клей. Так как специалиста по резке плитки у нас не нашлось, выложили плитку квадратом. Гномон покрасили «Пинотексом»

Через сутки площадка для циферблата была готова. С помощью карандаша и линейки, отмеряя равные отрезки от центра к краю, начертили круг на плитке. Затем нанося плиточный клей по контуру круга в два ряда выложили щебенку, как мозаику.

В солнечный день через каждый полный час, подходили к часам и делали пометки на плитке и на земле в том месте, куда указывала тень от гномона.

В качестве оформления циферблата использовали натуральный камень.

Для большей надежности, камень положили на цементный раствор.

Прежде чем нанести деления и цифры на циферблат, решили сделать часы яркими и красивыми . Вокруг часов выровняли площадку и посыпали ее песком. Из баллончика покрасили щебенку золотой краской, а гномон украсили полосками, используя ту же золотую краску.

Камни и гномон покрыли корабельным лаком. Они стали яркими и блестящими.

Из линолеума вырезали цифры и полоски. И в соответствии нанесенной разметки приклеили их на циферблат клеем «Момент» .

Вот так выглядят наши готовые солнечные часы . И показывают они настоящее время!

А, мы теперь с детьми во время прогулки узнаем по солнечным часам , не пора ли нам заходить в детский сад.

И у нас есть прекрасная возможность пустить солнечный свет в дело, смастерив солнечные часы своими руками . Разумеется, они не заменят традиционные - механические и электронные - часы, но самоделка эта - очень занимательная, а для представителей подрастающего поколения - ещё и познавательная, ведь модель солнечных часов, которую мы будем делать, - самая что ни на есть действующая, а её изготовление потребует определённых знаний в области астрономии и тригонометрии.

Существует немало разновидностей этого древнейшего прибора для измерения времени. Но среди всего многообразия солнечных часов, когда-либо использовавшихся, в качестве основных или классических выделяют следующие типы:

Экваториальные (у таких солнечных часов плоскость кадрана (циферблата) параллельна экватору, а гномон (та часть, которая отбрасывает тень), обычно представляющий собой металлический стержень, параллелен земной оси);

Горизонтальные (плоскость кадрана параллельна плоскости горизонта, а гномон имеет форму треугольника, одна из сторон которого наклонена к плоскости кадрана на угол, равный географической широте места установки часов);

Вертикальные (как следует из названия, циферблат таких часов размещается в вертикальной плоскости, обычно на стенах зданий).

Настенные солнечные часы (Собор Или, Англия)

Мы с вами будем делать солнечные часы экваториального типа, как самые простые в изготовлении. Благодаря тому, что циферблат устанавливается параллельно экватору, а солнце движется по небесной сфере практически равномерно, тень от гномона за каждый час будет смещаться на угол, равный 15°. Поэтому часовые деления на циферблат наносятся также, как и в обычных часах, только отметок нужно не 12, а 24. Понятно, что верхняя часть циферблата вряд ли пригодится, разве только жителям заполярья, когда наступит полярный день, и солнце будет светить круглосуточно.

Чертить циферблат самостоятельно необходимости нет, можете воспользоваться готовыми шаблонами - круглым или квадратным (какой больше по душе):

Наша задача сводится к тому, чтобы правильно сориентировать в пространстве солнечные часы. Угол наклона циферблата относительно горизонтальной плоскости определяется так:

α=90°-φ ,

где φ - географическая широта. Узнать широту своего места жительства можно по карте или в Википедии.

А зная необходимые углы, очень просто сделать для наших солнечных часов наклонную подставку из картона или бумаги и потом наклеить на неё распечатанный на принтере циферблат либо подготовить в графическом редакторе развертку корпуса часов с нанесённым изображением циферблата.

Размеры шаблона циферблата нам известны. Боковая сторона корпуса представляет собой прямоугольный треугольник. Таким образом, нам известны длина гипотенузы С и углы треугольника, а длины катетов A и B рассчитываются по тригонометрическим формулам:

A=C×sinα

B=C×cosα

Остаётся только начертить развёртку по полученным размерам, можно даже без боковых стенок.

Я сделала корпус с открывающейся задней крышкой (ниже объясню, для чего):

Что ни делай, всё равно коробочка получается

Ну вот, теперь в центре циферблата нужно установить гномон. Для этого можно использовать любой подходящий по размеру стержень (например, пластиковую трубочку от пакетика с соком). А можно также сделать его из картона или бумаги:

Вырезаем прямоугольную полоску шириной 60 мм (длину определяем эмпирически, на глаз, так, чтобы при сворачивании получилась плотная трубочка диаметром около 5-6 мм с небольшим отверстием);

Наклеиваем на 1 край двусторонний скотч и сворачиваем трубочку;

Вырезаем ещё одну прямоугольную полоску шириной 15-20 мм и также сворачиваем ее в трубочку диаметром, совпадающим с диаметром отверстия первой трубочки;

Отрезаем часть первой трубочки на расстоянии 10 мм от края (это будет что-то вроде гайки)

и соединяем детали;

Закрепляем гномон на циферблате, фиксируя его с обратной стороны “гайкой” (тут-то и пригодилась открывающаяся крышка).

Солнечные часы готовы. Теперь, чтобы они работали правильно, нужно поставить их на освещённом солнцем месте (на подоконнике, на балконе и т.д.) так, чтобы гномон “смотрел” на север (направление определяем по компасу).

Конечно, ждать точного совпадения показаний таких солнечных часов с показаниями обычных часов не стоит. Во-первых, солнечные часы, показывающие истинное солнечное время, не учитывают поясное время в конкретной местности. Во вторых, не стоит забывать, что магнитный и географический полюса Земли имеют расхождение, и то, что часы мы ориентировали по магнитному полюсу, также внесёт некоторую погрешность.

И наконец, главный момент, с которым также придётся считаться, - экваториальные часы работают только в период между днями весеннего и осеннего равноденствия. Всё остальное время время верхняя поверхность кадрана будет находиться в тени. Но день весеннего равноденствия в северном полушарии уже скоро, так что ждать остаётся недолго. Времени как раз хватит, чтобы сделать солнечные часы своими руками и настроить их на работу.

Успешных вам экспериментов! И до новых встреч на

Сначала немного теории

Много тысячелетий люди определяют время по солнцу. Простейшие солнечные часы (гномон), состоящие из вертикального стержня (собственно гномона), расположенного на горизонтальной площадке, были известны еще в 3-м тысячелетии до нашей эры. Время по таким, да и всем другим, солнечным часам определяют по тени, которую отбрасывает гномон на площадку (кадран), устроенную вокруг гномона (или рядом с последним). В зависимости от ориентации плоскости кадрана различают обычно горизонтальные и вертикальные солнечные часы. Мы же здесь рассмотрим наклонные солнечные часы, которые представляют из себя гномон, установленный на наклонной плоскости (рис. 1).

1 - кадран; 2 - гномон; 3 - тень от гномона.

Поверхность кадрана нанесенными на нее часовыми делениями разбита на угловые секторы, то есть является циферблатом часов: Для определения времени в центре кадрана, перпендикулярно к его плоскости, установлен стержень - все тот же гномон. Тень, падающая от гномона на поверхность кадрана, выполняет роль часовой стрелки, показывающей время.

Угол наклона плоскости кадрана к северу равен 90° минус угол φ, где угол φ равен географической широте местности. Широту местности легко узнать по обычной географической карте. В Подмосковье, например, наклон кадрана должен составлять 90°–34°, так как 56° - географическая широта Москвы.

Счастливчику, проживающему в доме, где северный скат крыши ориентирован строго в направлении «юг-север» с углом наклона, близким к 35°, обзавестись солнечными часами ничего не стоит. Отклонение угла наклона крыши на 2...3° в ту или иную сторону не потребует ее переделки, так на точности хода часов это заметно не скажется.

Простейшие солнечные часы на крыше дома

Градуировка кадрана

Как уже говорилось, в качестве кадрана мы будем использовать плоскость северного ската крыши. (Если крыша ориентирована по-другому, солнечные часы придется делать на какой-нибудь другой площадке.) Циферблат астрономических солнечных часов представляет собой круг, поделенный радиусами, исходящими из его центра, на 24 часовых сектора, с центральными углами по 15° (рис. 2).

Разбивку плоскости на секторы начинают от полуденной линии, проходящей через центр кадрана в направлении с севера на юг и совпадающей с направлением тени от гномона в 13 ч по декретному времени. Секторную разметку дополняют цифрами.

Напомним, что в России декретное время - поясное время, переведенное на 1 ч вперед. А поясное время - система счета времени, основанная на разделении поверхности Земли на 24 часовых пояса. Таким образом во всех пунктах в пределах одного пояса в каждый момент поясное время одинаково, в соседних же поясах оно отличается на 1 ч. Часовые пояса образованы соседними меридианами, отстоящими по долготе на 15° друг от друга. Как известно, началом отсчета географических долгот Земли является нулевой (Гринвичский) меридиан. Так вот, этот нулевой меридиан является средним меридианом нулевого часового пояса. Возвращаясь к декретному времени отметим, что во 2-м часовом поясе, в котором расположена Москва, оно на 3 ч опережает всемирное время, то есть местное время нулевого меридиана.

Разметку кадрана (кровли) проще всего произвести с помощью веревочного равностороннего треугольника. Для этого на прочном шнуре или веревке наносят отметки, например, завязывают узелки-петли, делящие шнур на три равные части, после чего концы шнура соединяют, образуя кольцо. В месте соединения концов шнура к этому кольцу привязывают груз, который в последующем будет выполнять роль отвеса (рис. 3).

Одну из сторон треугольника, смежную с углом, к вершине которого привязан груз, делят метками, например, проволочными хомутиками, на четыре части так, чтобы длины полученных отрезков находились в соотношении 27:23:23:27. При таком соотношении отрезков лучи, соединяющие концы отрезков стороны треугольника с противолежащей вершиной, делят угол при этой вершине (а он равен 60°) на четыре угла по 15° каждый.

Далее в центре циферблата, то есть в месте установки гномона, закрепляем на крыше реперный стержень (забиваем длинный гвоздь). Надев на стержень одну из двух петель при вершине веревочного треугольника (см. рис. 3), груз-отвес отпускают, в результате чего сторона треугольника, один конец которой укреплен на гвозде, а к другому привязан груз, совпадет с полуденной линией. Конечно, это произойдет лишь в том случае, когда крыша наклонена строго на север (рис. 4). Вторую петлю отводят в сторону, например, вправо, так, чтобы на плоскости крыши образовался веревочный равносторонний треугольник. Понятно, что сторона треугольника с грузом не должна сместиться с полуденной линии. Теперь на кадране (скате крыши) отметим положения концов отрезков, на которые мы разделили одну из сторон треугольника, например, делая отметки маркером.

После разметки правого нижнего сектора циферблата свободную петлю треугольника перебрасываем на другую половину крыши (слева от полуденной линии) и вновь формируем треугольник, обеспечив вертикальное положение стороны треугольника с грузом-отвесом, и размечаем крышу так же, как в первом случае. В результате этих операций вся нижняя «дневная» часть циферблата окажется поделенной на 8 секторов.

Для разметки боковых секторов циферблата, на которые тень от гномона заходит утром и вечером, за свободную петлю треугольник поднимаем вверх, к коньку, и формируем треугольник так, чтобы его сторона с грузом, проходила через крайнюю точку (левую, правую) разметки нижней части циферблата. Понятно, разметку боковых секторов циферблата ведут так же, как и разметку нижних секторов (см. рис. 4).

Дизайн циферблата

Проще оформить циферблат в виде прямоугольника (рис. 5). При разметке по веревочному треугольнику боковые секторы («утро/вечер») изначально образованы прямыми линиями. Ломаную же линию, ограничивающую нижний сектор («день») спрямляют, соединяя прямой боковые крайние точки сектора. Деления (радиусы часовых секторов) обозначают на циферблате точками или отрезками-штрихами, направленными к центру кадрана.

Цифры наносят водостойкой краской, предварительно разметив их маркером или цветным карандашом (оцифровку лучше начинать от полуденной линии). Для цифр рекомендуется использовать геометрически простой и легко читаемый шрифт типа индексации на почтовых конвертах или знаков на калькуляторе.

Установка гномона

В центре кадрана перпендикулярно плоскости ската монтируют фланец с отверстием для стальной трубы (гномона), тень от которой и является стрелкой, показывающей время. Во фланце трубу фиксируют болтом. Перпендикулярность установки гномона проверяют прямоугольным треугольником. Длина гномона должна быть соразмерна размерам плоскости кадрана, чтобы тень от него находилась в пределах циферблата.

Внимание! Обязательно надежно заземлите гномон, соединив его стальным проводником диаметром 6...7 мм с листом металла, закопанным в грунт на глубине 1,5...2 м, обеспечив тем самым молниезащиту дома (см. рис. 5).

Техника безопасности

Заметим, работы, связанные с высотой, всегда лучше выполнять вдвоем. Поскольку заспинного моторчика с пропеллером, как у Карлсона, ученые еще не придумали, монтажнику-высотнику необходим монтажный пояс, к которому привязывают веревку, как в цирке страховочную лонжу. Разметчик работает на крыше, а его напарник, находящийся на земле, подстраховывает товарища и корректирует его действия. Обязательно понадобится надежная и легкая лестница, которую придется перемещать по поверхности крыши. Рекомендуем для работы на крыше соорудить специальную облегченную лестницу из брусков сечением 30x60 мм (годятся и бруски сечением 25x50 мм). Расстояние между стойками выбирают с учетом особенностей кровельного покрытия. Дело в том, что на кровле из шифера стойки должны располагаться во впадинах листов.

Соединяют детали лестницы на гвоздях размером 4x80 мм, причем в деталях для гвоздей обязательно сверлят отверстия. При сверлении стенки отверстия уплотняются, поэтому гвозди в таких отверстиях держатся более плотно, а бруски не раскалываются. Выступающие концы гвоздей загибают. К верхней части лестницы крепят бобышки-зацепы, с помощью которых она цепляется за конек.

Наклонные солнечные часы работают только в солнечные дни и только с 21 марта по 21 сентября, когда солнце расположено в северном полушарии, поэтому на «зимнее время» стрелки переводить не нужно. На зиму гномон с крыши лучше убрать, чтобы это не сделал за вас снег при сходе с крыши.