Гномон точные чертежи. Детские развивающие игры, уроки, поделки. Делаем горизонтальные часы

Наконец нашел время написать статейку о создании солнечных часов своими руками. На написание данного материала меня натолкнули ценные комментарии и правки пользователя Александра. На первый взгляд, создание солнечных часов не совсем относится к теме выживания . Но поняв принцип работы солнечных часов и сконструировав несколько образцов, вы лучше поймете принципы ориентирования, определения географических координат и и.т.д. Да и в целом, создание солнечных часов своими руками - очень увлекательное занятие. Надеюсь эта тема будет интересна широкому кругу читателей нашего сайта.

Как вы знаете, солнечные часы - это один из самых древних научных инструментов, используемых нашими предками дя определения времени. Нас же, по мимо непосредственного определения времени, интересует понимание принципов работы часов, которые строятся на принципах ориентирования. Существует великое множество видов солнечных часов. Попробуем рассмотреть некоторые из них.

В простейшем виде, солнечные часы состоят из гномона, откидывающего тень от Солнца на циферблат. Тень работает по аналогии со стрелкой в обычных часах. По тому же принципу импровизированный гномон используется для определения географической широты и долготы , где требуется определение солнечного времени и местного полудня.

Солнечные часы показывают не местное среднее время, а истинное солнечное. Если же вы хотите видеть местное время, то необходимо корректировать и сдвигать значения циферблата. Поскольку истинный полдень может на час другой отличаться от местного. Залог правильного определения времени - это правильно сориентированные в пространстве часы.

Если гномон будет перпендикулярен плоскости циферблата и направлен на мировой полюс, т.е параллельно оси мира, то отбрасываемая от него тень ляжет в плоскость часового круга. Иными словами плоскость циферблата будет паралельна плоскости экватора. Полученный угол между плоскостью часового круга и меридианом и будет являться истинным солнечным временем, выраженным в градусах.

Часовые деления равномерно наносятся на циферблат через каждые 15°, исходя из того, что 1 ч в угловом измерении равен 15°. Именно такой отрезок проходит Земля за 1 ч своего вращения. В горизонтальной плоскости экваториальные часы должны устанавливаться точно на истинный Север для Северного полушария, и наоборот для Южного полушария. Причем циферблат для Южного полушария будет иметь зеркальную копию Северного. Для России все же актуальней первый вариант.

Компас для нахождения линии Север-Юг использовать не совсем правильно, поскольку компасное направление на Север отличается от истинного на величину магнитного склонения, которое может достигать 7-8°, что составит погрешность до получаса. Хотя можно по топографическим картам местности узнать магнитное склонение и ежегодное магнитное склонение и вычислить эту величину на данный момент. Необходимо определить истинный полдень местности, тогда тень от гномона и будет указывать на истинный Север.

Достоинством экваториальных часов является простота изготовления и равномерность градуировки циферблата. Главным недостатком экваториальных солнечных часов, в отличии от других типов, является ограниченность применения - они будут работать только в период между весенним и осенним равноденствием. Для Северного полушария весеннее равноденствие - в марте, осеннее - в сентябре.

Приведенный ниже макет усовершенствованных экваториальных солнечных часов позволяет использовать их практически без ограничения, благодаря циферблату на обратной стороне.

Северное полушарие - июнь 1:00 PM Северное полушарие - декабрь 11:00 AM

Макет экваториальных солнечных часов для самостоятельного изготовления можно скачать здесь

Все, что нужно, это распечатать на принтере макет в оригинальном масштабе на плотной бумаге, либо наклеить на картон, или на тонкий пластик. Проверить масштаб распечатанного макета солнечных часов можно линейкой по дюймовой шкале, приведенной на одном из листов. В архиве экваториальные часы 3 размеров для Северного и Южного полушарий. Выбирайте тот, который вам нравиться, но больший размер более нагляден и точен. Также необходимо найти стержень для изготовления гномона.

После склейки макета, часы нужно расположить по линии истинного полудня и выставить широту на задней части. И даже не надо высчитывать угол наклона циферблата по формуле 90° -φ, где φ - широта . Просто соедините обратную часть гномона со значением широты вашей местности. И можно наслаждаться древним способом измерения времени))

В отличии от экваториальных солнечных часов, у горизонтальных циферблат распологается параллельно плоскости горизонта. Поэтому циферблат проградуирован неравномерно. После полудня тень каждый следующий час поворачивается на больший угол. Как правило, у горизонтальных часов гномон выполнен в виде трегольника со стороной, направленной на полюс мира, т.е угол между ней и плоскостью циферблата будет равен географической широте.

Простого, но интересного макета горизонтальных солнечных часов я пока не нашел.

Еще один тип простых солнечных часов. Особенностью является расположение линии циферблата по направлению Запад - Восток. Все, что вам нужно, это распечатать макет, наклеить на картон, и выставить угол наклона циферблата с гномоном по широте вашей местности при помощи шкалы нанесенной на обратную сторону часов.

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

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

Хорошо иметь на даче часы, которые видно издалека и которые легко сделать из подручного материала. Они помогут проводить время на даче с пользой: ведь поливать растения можно только до 10 и после 4 часов дня, а находиться на солнце с 11 до 3 категорически запрещено из-за активного воздействия солнечного излучения.

Солнечные часы стали первым устройством для определения времени. Точное время они показывают всего три дня за весь дачный сезон (весеннее и осеннее равноденствие и летнее солнцестояние). В остальные дни разница может доходить до 17 минут, но для дачных работ это не принципиально. Поэтому можно обойтись без создания таблицы погрешностей или графика, уточняющего время каждый день и час.

Солнечные часы показывают точное время только в дни равноденствия и солнцестояния

Какие бывают солнечные часы

Существует три вида солнечных часов:

вертикальные;
горизонтальные;
экваториальные.

Сферические, полукруглые и другие - разновидности основных видов. Принцип всех часов основан на показаниях тени от предмета (гномона), падающей на заранее нанесённые на циферблат (кадран) деления в час, пятнадцать, десять или пять минут, в зависимости от пожелания изготовителя.

У горизонтальных часов кадран параллелен линии горизонта. В центре или ближе к югу устанавливается гномон - вертикальный предмет, тень которого и будет указывать время.

В горизонтальных часах циферблат параллелен горизонту

От вертикального гномона тень на любой широте России будет иметь разную длину. Для того чтобы тень имела равную длину, гномон наклоняют на угол широты местности, которую можно точно определить по GPS-навигатору или в интернете. Например, Москва стоит на 55-й широте, угол наклона - 55 о от линии горизонта. Наклоняется гномон только в направлении север–юг по линии самой короткой тени в истинный полдень. Истинный полдень - момент верхней кульминации центра Солнца для данной точки земной поверхности.

Истинный полдень, как правило, не совпадает с официальным временем. Поэтому тем, кто заранее нанёс деления на кадран, придётся просто повернуть циферблат на угол погрешности. При этом гномон остаётся наклонённым в сторону истинного полдня.

Полуденная линия указывает на географический полюс, а не на магнитный

Экваториальные часы

У экваториальных часов кадран наклоняется в сторону географического севера (для России) относительно горизонта на угол: 90 минус величина широты этой местности. То есть циферблат будет параллелен линии экватора. Гномон устанавливается перпендикулярно кардану, то есть параллельно земной оси. Поправки на местное время такие же, как для горизонтальных часов.

Показания экватариальных часов видны издалека

Вертикальные часы располагают на плоскости, перпендикулярной линии горизонта, а гномон устанавливается под углом к кадрану по полуденной линии на угол, равный разнице между 90 о и величиной широты местности. Полуденная линия определяется по линии самой короткой тени от горизонтального гномона.

На вертикальных часах цифры не всегда симметричны, если стена не смотрит строго на географический юг

Солнечные часы своими руками

Сначала определите место и цель установки часов:

если вы чаще работаете в саду–огороде, чем отдыхаете на даче, то установите часы в центре на открытом со всех сторон участке;
если часы должны напоминать о времени уйти с открытого солнца, тогда делайте их в центре зоны отдыха;
на клумбе возле дачного домика часы напомнят назойливым соседям о скоротечности времени.

После того как вы определились с местом установки, выберите вид часов. Вертикальные часы подойдут только для южной стены, иначе они будут в тени сами. Горизонтальные хороши для открытых пространств, а экваториальные лучше будут смотреться на площадках или зонах отдыха.

Делаем горизонтальные часы

Самый простой и малозатратный способ изготовления солнечных часов - шест и камни. Вместо шеста подойдут кусок арматуры, длинная коряга или прут, кусок пластиковой или железной трубы, даже высокая бутылка, например, из-под шампанского. Предпринимаем следующие действия:

Выбираем площадку не менее 1 м 2 , освещённую весь день солнцем. Любителям более точного времени придётся выровнять её или установить основу с помощью строительного уровня (ещё можно взять бутылку, налить в неё воды, не доливая до края 1–1,5 см, закрыть её пробкой. В горизонтальном положении пузырёк воздуха должен находится ровно посередине прямой части бутылки - это линия горизонта. Конечно же, это менее точный прибор, чем уровень, но гораздо лучше установки «на глазок»).
Шест укрепляем в середине площадки.
Выставляем будильник своего телефона так, чтобы он звонил каждый час.
Как только прозвенел будильник, подходим к шесту и смотрим, куда падает тень. В конце этой тени прикапываем камешек, на котором можно нарисовать краской время.
Камни будут выставлены по эллипсу, так как тень меняет свою длину. Чтобы сделать часы круглыми, выбираем самую короткую тень и по этому радиусу выставляем остальные камни.

Уже через несколько дней такие горизонтальные часы будут отклоняться на минуту, но истинный полдень (даже если у вас он приходится на час дня) они будут показывать точно.

Фотогалерея: горизонтальные солнечные часы

Высадив вокруг часов траву или невысокие цветы, получим изящную клумбу Мощённый дворик легко превращается в солнечные часы Выкладывание солнечных часов мелкими цветными материалами займёт ваших детей надолго Комнатные цветы на лето могут стать частью солнечных часов, обозначая тот или иной час Из широкого круглого вазона легко сделать часы, установив в центре шест и отметив показания часов Экваториальные часы, установленные в углу площадки, хорошо видны со всех её концов

Видео: как сделать горизонтальные солнечные часы

Будете ли вы наклонять гномон для получения одинаковой тени или нет, решайте сами. Можно наклонить сам циферблат, то есть установить экваториальные часы. К таким часам не надо подходить, чтобы узнать который час, что экономит и время и силы дачника.

Создаём экваториальные часы

Процесс изготовления экваториальных часов:

Для кадрана экваториальных часов можно взять крышку от старой кастрюли, кусок фанеры, широкой доски или пластика. Главное - светлый фон, на котором будет хорошо видна тень даже при лёгкой облачности. Добиться этого можно элементарной покраской.
Устанавливаем гномон приклеиванием, присверливанием или другими способами под углом нужной широты с наклоном на географический север.
Наносим временные отрезки и, в зависимости от размеров часов, отмечаем показания пробками, донышками от пластиковых бутылок, старыми пластиковыми игрушками, баночками из-под кремов - всем, на что хватит фантазии.

Фотогалерея: экваториальные солнечные часы

Гранитные часы прослужат много лет Часы-глобус изготовить будет сложнее, но ничего невозможного нет Тематические солнечные часы украсят любую клумбу

Видео: изготовление экваториальных солнечных часов

Солнечные часы, изготовленные своими руками, сделают дачу уникальной и помогут лучше планировать необходимые дела и отдых на участке.

Солнечные часы в нашей стране – это скорее экзотика, но если сделать этот прибор своими руками, то его можно с успехом применять на даче в качестве не только прибора для определения времени, но и как интересный архитектурный элемент. Солнечные часы применялись людьми для определения времени еще в древние времена, но постепенно их заменили более современные приборы. Но даже в наше время такие часы могут пригодиться, тем более что их изготовление – это очень увлекательное занятие.

Если делать самодельные солнечные часы вместе с ребенком, то это станет для него полезным развивающим занятием по изучению движения солнца и определения времени. Предложенные в данной статье варианты солнечных часов являются действующими моделями, поэтому при их изготовлении необходимо соблюдать правильную технологию иметь некоторые знания в области тригонометрии и астрономии.

Материалы для солнечных часов

Важно и то, что для изготовления солнечных часов подходят разные материалы, главное, чтобы они были устойчивы к погодным факторам. Можно использовать для циферблата камень или цемент, дерево или железо, пластик или гравий. Лучше выбирать светлый материал – на нем хорошо видна тень стрелки (гномона). Для этих целей подходит мрамор, известняк или светлая галька. Для гномона (стрелки) применяют металлические или пластмассовые штыри, длинные гвозди, вязальные спицы и т.д.

Типы солнечных часов

Такие часы могут быть разных видов, но в основном встречаются три типа:

Экваториальные. Их циферблат (кадран) расположен параллельно экватору, а та часть, которая отбрасывает тень – гномон), в виде металлического стержня параллельна земной оси. Разметка на циферблате таких часов идет через каждые 15 градусов.
Горизонтальные. В них плоскость кадрана параллельна горизонту, а гномон выполнен в виде треугольника, со стороной наклоненной к плоскости циферблата на угол, равный географической широте данной местности. Направлена стрелка на север, а деления на сектора (часы) производятся по формуле. Такие часы показывают время весь год, но зимой и поздней осенью их показания не совсем точны.
Вертикальные. Их циферблат расположен вертикально и размещается на стенках зданий, столбах, заборах и других вертикальных плоскостях. Кадран в них должен быть направлен строго на юг и должен быть перпендикулярно полуденной линии или под острым углом к ней. Гномон в таких солнечных часах закрепляется выше центра циферблата и должен быть отклонен на угол, равным 90 градусам за вычетом географической широты данной местности.

Как сделать солнечные часы

Мы рассмотрим, как сделать два типа солнечных часов – экваториальные (наклонные) и горизонтальные. Именно такие часы наиболее распространены в обиходе.

Экваториальные солнечные часы

В качестве основы берут фанеру или пластик. На ней расчерчивают циферблат с делениями через каждые 15 градусов.
В центре циферблата закрепляют металлический штырь или стерженек из любого крепкого материала.
Часы надо правильно установить. Для этого циферблату придают наклон с помощью подставки. Угол этого наклона рассчитывается для каждой местности индивидуально: 90 градусов минус градус широты данного района.
После установки циферблата солнечные часы необходимо сориентировать на местности – направить стрелку часов на север.
Стоит помнить о том, что такие солнечные часы будут показывать время только в определенные сезоны, а зимой, например, они не будут непригодны.

Горизонтальные солнечные часы

Эти часы делаются очень просто и быстро, поэтому их можно изготовить вместе с ребенком.

Для циферблата также используют пластик или фанеру, из этих же материалов делают гномон в виде треугольной стрелки. Один из ее углов должен быть равен 90 градусам, а второй берется равным широте конкретной местности.
Этот треугольник вместе с циферблатом устанавливают в месте, где будут использоваться солнечные часы. При этом необходимо ориентироваться на север с помощью компаса.
Далее заводят таймер, и каждый час отмечают тень от стрелки и таким образом делают деления на циферблате.
Горизонтальные часы можно сделать большими и расположить на клумбе, газоне или на островке посредине декоративного водоема. Если сделать очень большие часы, то в качестве делений можно использовать камни-валуны или пни деревьев.

Солнечные часы своими руками. Мастер-класс

Весна… Она уже в самом разгаре... 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.

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

Настенные солнечные часы (Собор Или, Англия)

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

Распечатать шаблон "циферблат-квадрат"

Распечатать шаблон "циферблат-круг"

Где φ – географическая широта. Узнать широту своего места жительства можно по карте или в Википедии.

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).

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!