Đồng hồ mặt trời chính xác đến mức nào?
Đôi khi chúng ta có thể gặp những người qua đường so sánh thời gian trên đồng hồ mặt trời với đồng hồ của chính họ và trong hầu hết các trường hợp, bạn có thể thấy sự khác biệt giữa các chỉ báo của cả hai bộ hẹn giờ. Ngày nay, chúng ta thiết lập đồng hồ của mình theo đồng hồ nguyên tử rất chính xác, vậy có phải đồng hồ mặt trời không hoạt động như bình thường không? Ngược lại, có hai cách điều chỉnh để có thể thực hiện được điều này. Kết quả đầu tiên liên quan đến kinh độ của nơi đặt đồng hồ của chúng tôi và kết quả thứ hai từ cái gọi là phương trình thời gian loại bỏ tốc độ thay đổi mà Trái đất quay quanh mặt trời. Nhưng từng cái một. Đồng hồ mặt trời hiển thị giờ địa phương, là thời gian thực được xác định bởi các chuyển động biểu kiến của mặt trời. Khi 12 giờ, tức là giữa trưa, chúng tôi giả định thời điểm khi Mặt trời tháp trên một địa điểm nhất định, tức là nó đạt đến điểm cao nhất trên con đường hàng ngày từ đông sang tây. Điều này có nghĩa là ở hai nơi phía bắc và nam của nơi này có cùng một giờ mặt trời. Ví dụ (nhìn từ bờ biển đến vùng núi) ở Gdańsk, Grudziądz, Toruń, Wieluń, Rybnik và Cieszyn, trưa mặt trời rơi ít nhiều vào cùng một thời điểm. Tuy nhiên, sự khác biệt về thời gian sẽ dễ nhận thấy ở các thị trấn nằm ở phía đông và phía tây của nhau. Trong trường hợp của nước ta, sự chênh lệch này có thể lên tới khoảng 50 phút (ví dụ: ở Chełm, mặt trời đạt cực đại sớm hơn 48 phút so với ở Zgorzelec). Để khắc phục những khác biệt này, múi giờ đã được giới thiệu. Hầu như toàn bộ Châu Âu theo Giờ Trung Âu, được xác định trên cơ sở kinh tuyến 15 ° chạy ở biên giới phía Tây của chúng ta.Nói cách khác, 12 giờ ở Ba Lan, Đức, Pháp và nhiều quốc gia châu Âu khác là lúc Mặt trời nằm chính xác trên đường kinh tuyến của kinh độ này.
Việc hiệu chỉnh kinh độ cho đồng hồ mặt trời của chúng tôi sẽ tính toán sự khác biệt về độ giữa kinh độ nơi đồng hồ đứng và kinh tuyến địa phương (15 °) và nhân kết quả với 4, vì 1 độ tương đương với 4 phút. Hãy tính toán hiệu chỉnh cho Krakow, thành phố nằm ở độ dài 20 °.
20 ° - 15 °=5 °, kết quả được nhân với 4 và trừ đi 20 phút thu được từ số đọc từ đồng hồ mặt trời (những khác biệt này chúng tôi trừ đi, không thêm vào, bởi vì hầu hết các thành phố của Ba Lan nằm về phía đông của kinh tuyến 15).
Và một ví dụ nữa, lần này đối với Warsaw, nằm ở độ dài 21 °:
21 ° - 15 °=6 °, kết quả được nhân với 4. Thời gian hiệu chỉnh là 24 phút , mà chúng tôi trừ khỏi đồng hồ mặt trời đang đọc.
Cách này chúng ta chỉ còn một bước nữa là có thể thiết lập thời gian chính thức.Bây giờ, nó là đủ để tính đến việc hiệu chỉnh kết quả từ phương trình thời gian. Chúng ta có thể đọc bản chỉnh sửa cho từng ngày trong năm từ bảng (ảnh 2).
Ví dụ, nếu vào ngày 11 tháng 5, đồng hồ mặt trời hiển thị 9,46 (sau khi tính đến hiệu chỉnh kinh độ), thì sau khi thêm 3 phút và khoảng 38 giây, chúng ta sẽ được làm tròn thành 9,50. Trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 10 áp dụng thời gian tiết kiệm ánh sáng ban ngày, vì vậy bạn nên thêm một giờ nữa vào kết quả thu được. Vì vậy, trong ví dụ của chúng tôi, nó sẽ là 10 giờ 50 sáng DST. Bốn lần một năm, việc hiệu chỉnh phương trình thời gian là 0, do đó, đồng hồ mặt trời hiển thị cùng thời gian với đồng hồ cơ. Quá trình này diễn ra vào ngày 15 tháng 4, ngày 14 tháng 6, ngày 2 tháng 9 và ngày 25 tháng 12.
Tìm kinh tuyến địa phương
Để đặt đồng hồ mặt trời chính xác trong vườn , cần thiết phải đặt kinh tuyến cục bộ (ảnh 3). Điều này giúp bạn có thể xác định được mặt trời đang ở trên mặt phẳng nào trên khu vườn và địa điểm đo thời gian trong tương lai. Lưu ý: không sử dụng la bàn cho việc này, vì hướng bắc từ tính khác biệt khá nhiều so với hướng bắc địa lý.
1.Chọn nơi bằng phẳng, có nắng. Hãy để nó trống rỗng và không có bất bình đẳng. Đó phải là nơi chúng ta định đặt đồng hồ.
2.Dán một thanh thẳng đứng hoặc một thanh thẳng vào đất. Chúng tôi uốn nó rất cẩn thận. Nó sẽ là một gnomon đo lường, giống cái được người xưa sử dụng. Chiều dài tối ưu là 1-1,5 m (quá ngắn sẽ cho kết quả đọc không đáng tin cậy, và quá dài sẽ làm cho phần cuối của bóng mờ trên mặt đất).
3.2-3 giờ trước buổi trưa mặt trời, chúng tôi tạo một vòng tròn xung quanh chiếc gnome với bán kính bằng chiều dài bóng của nó (trong thời gian mùa hè, buổi trưa mặt trời diễn ra xung quanh 1 giờ chiều).
4.Đánh dấu vị trí chính xác nơi phần cuối của bóng của hình thù tiếp xúc với vòng tròn.
5.Chúng tôi đợi cho đến cuối bóng của gnomon chạm vào vòng tròn một lần nữa. Điều này sẽ xảy ra 2-3 giờ vào buổi chiều. Chúng tôi đánh dấu địa điểm này.
6.Từ hai điểm được đánh dấu trên đường tròn, chúng tôi vẽ các cung có cùng bán kính, lớn hơn khoảng cách giữa các điểm (kích thước của cung không quan trọng, nhưng chúng tôi đề nghị rằng phải lớn hơn 1,5-2 lần so với khoảng cách giữa các điểm).Chúng tôi đánh dấu chính xác vị trí giao điểm của chúng - phải có hai vị trí ở mỗi bên của gnomon.
7.Chúng tôi nối các điểm giao nhau của các cung bằng một đường thẳng - nó sẽ đi qua nơi mà chúng tôi đặt nó gnomon. Xin chúc mừng, đây là kinh tuyến địa phương của chúng tôi!
Để tăng độ chính xác của phép đo như vậy, bạn có thể tạo nhiều vòng tròn xung quanh gnomon có bán kính khác nhau và trên mỗi vòng liên tiếp đánh dấu những nơi bạn chạm vào chúng bằng bóng. Quy trình sau phải được lặp lại cho mỗi vòng tròn và đường kinh tuyến đã vẽ phải giống nhau cho tất cả chúng. Bất kể cấu tạo của đồng hồ mặt trời như thế nào, chúng ta có thể xem xét việc sửa chữa kinh tuyến và thiết lập một gnomon sẽ luôn hiển thị thời điểm của buổi trưa thực sự. Đây là một điểm thu hút độc đáo mà không nơi nào có được ở quê nhà.
Bóng rất ngắn vào mùa hè và dài vào mùa đông. Do đó, các phép đo chính xác nhất được thực hiện xung quanh điểm phân. Điều này diễn ra hai lần một năm vào ngày 20 tháng 3 và ngày 22 tháng 9, ngày 23 tháng 9.
Vẽ đồng hồ ngangMặt số có thể được vẽ bằng cách sử dụng bất kỳ chương trình máy tính miễn phí nào có sẵn trên Internet (ví dụ như Shadows Pro) hoặc bằng cách công cụ vẽ. Đây là hướng dẫn từng bước (Hình 4).
1.Vẽ hai đường thẳng vuông góc AB và CO cắt nhau tại điểm O. Đoạn thẳng tạo theo cách này sau này sẽ được dùng để đánh dấu giờ: CO sẽ là 12 o 'đường đồng hồ, AO - 6 giờ sáng và OB - 18. Chúng cũng sẽ đánh dấu các hướng địa lý của thế giới.
2.Từ điểm O, chúng ta vẽ một đường TỪ sao cho góc COD có giá trị bằng vĩ độ nơi thiết kế đồng hồ. Trong ví dụ của chúng tôi, nó là 50 °, tương ứng với các quận phía nam của Krakow.
3.Từ bất kỳ điểm E nào trên OD, chúng tôi vẽ một đường thẳng EF vuông góc với OD và cắt nhau CO tại điểm F.
4.Từ điểm F ta kẻ đường thẳng GH song song với AB.
5.Từ điểm F ta đo độ dài đoạn thẳng FE bằng thước cặp, sau đó đánh dấu điểm C trên CO sao cho FC bằng FE.
6.Từ điểm O ta đo độ dài đoạn thẳng OC bằng thước cặp, sau đó trên đoạn thẳng AB ta đánh dấu các điểm A và B sao cho OA và OB bằng nhau OC.
7.Từ các điểm A, B và C vẽ các cung có bán kính bằng nhau.
8.Ta chia các cung thành các góc ở 15 °.
9.Từ điểm C, kéo dài các nhánh của các góc sao cho chúng cắt đường thẳng GH.
10.Từ điểm J và L ta vẽ các đường thẳng JK và LM song song với CO và cắt đường thẳng AB.
11 .Từ các điểm A và B, chúng ta mở rộng các nhánh của các góc phân cách các cung của chúng để chúng cắt các đường thẳng JK và LM.
12.Từ điểm O ta kẻ các đường nối O với các điểm mà các góc của các đường thẳng GH, JK và LM.
Các vạch giờ của đồng hồ mặt trời nằm ngang đã sẵn sàng. Đây là cách đánh dấu giờ trên đồng hồ được vẽ (ảnh 5, thứ tự ứng dụng của chúng phải theo chiều kim đồng hồ).
Trong ví dụ trên, bạn có thể thấy vòng cung được vẽ xung quanh điểm O, nơi các vạch giờ kết thúc .Nó không cần thiết, nhưng nhờ nó mà chúng ta tránh được sự dày đặc phát sinh khi quá nhiều dòng tập trung ở một nơi. Đây hoàn toàn là một câu hỏi thẩm mỹ. Chúng tôi đặt đồng hồ mặt trời đã hoàn thành sao cho đường CO trùng với đường kinh tuyến địa phương mà chúng tôi đã đánh dấu trước đó tại nơi lắp đặt đồng hồ. Điểm C và điểm cuối của gnomon phải hướng về phía bắc, điểm A hướng tây và điểm B hướng về phía đông. Điểm O quan trọng vì một lý do khác: nó là cái được gọi là tâm của mặt đồng hồ, trong đó đỉnh dưới cùng của mặt đồng hồ phải nằm.
Dariusz OczkiBiên tập viên của trang web Gnomonika.pl
