Как сделать экваториальные солнечные часы. Солнечные часы своими руками: варианты изготовления на даче. Вертикальные солнечные часы

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

Способы изготовления солнечных часов.

Изначально наши предки не имели таких часов, как сейчас. Основным счетчиком времени являлось солнце. Сами часы представляли собой палку, воткнутую в землю. Именно по тени от этой палки можно было определить примерное время. Стоит отметить, что показания достаточно точные.

Существует масса вариантов изготовить такое устройство. Они отличаются конструкцией и особенностями работы. Дети будут рады такому изобретению и проще выучат цифры. Воспользуйтесь песком, палочками. Лучше проводить эксперимент когда песок мокрый. В сухую погоду нет необходимости чертить цифры. Можно просто установить камешки. Проговаривайте цифры по несколько раз. При этом отмечайте время по своим часам. Старайтесь это делать в игровой форме.

Варианты часов:

• Вертикальные. Они расположены на стене или свисают на веревках
• Горизонтальные . Расположены на земле или на горизонтальной поверхности
• Экваториальные. Располагаются под углом. При этом циферблат параллельный линии экватора, а сама стрелка параллельна земной оси

Ниже в видео можно посмотреть, как изготовить простые горизонтальные солнечные часы.

ВИДЕО: Солнечные часы для малышей

Идеи солнечных часов для детского сада: фото

Вариантов изготовления солнечных часиков огромное количество. Это могут быть простые изделия, изготовленные из картона и бумаги. В детском саду могут изготавливаться прямо на песке. Для этого придется расчертить несложные фигуры. Это занимательная и увлекательная игра для малышей дошкольного возраста. При этом малыши учатся цифрам, и понимать, как ориентироваться во времени. Ниже представлены основные варианты солнечных часов. Вы сможете почерпнуть идеи для своих поделок и изобретений.

Как сделать простейшие солнечные часы своими руками?

Такое изделие изготавливается при наличии компаса и палочки. Ее можно заменить спичкой или зубочисткой.

Инструкция:

• Положите компас на ровную плоскость, затем определите направление стороны света СЕВЕР, поставьте табло компаса так, чтобы стрелка показывала на север и на цифру компаса 180 градусов азимута.
• Установите прямо по центру циферблата зубочистку. Все, солнечные часики готовы. Для определения времени необходимо просто понаблюдать за тенью от зубочистки. Чем длиннее тень, тем больше времени.
• Когда тень показывает 180 градусов на циферблате, то это равно 12 часам дня, если на 270 градусов, то это равняется 18 часам, а на 90 градусов — 6 утра. То есть, один час времени равен 15 градусам на компасе.
• Чтобы верно определить время, необходимо чтобы солнечные лучи падали прямо на зубочистку и табло компаса.

Самыми простыми являются горизонтальные часы. Для их изготовления вам понадобятся самые простые и недорогие материалы.

Материалы:

• Циркуль
• Картон
• Ручка
• Транспортир
• Компас

Инструкция:

• Нарисуйте круг и вырежьте его. Теперь вырежьте из картона треугольник, один угол которого прямой, а второй равен градусам широты вашей местности
• При помощи компаса выясните, где находится север, именно на север направьте треугольную стрелку
• После этого при помощи таймера отмечайте каждый час метку в этих местах, куда упадет тень от стрелки

Это сделать достаточно просто. В качестве площадки, то есть основы, можно использовать как плитку, так и песок. Очень часто такие часы декорируются камешками и песком. У многих на даче можно увидеть необычные модели с кованой стрелкой.

Инструкция:

• Возьмите кусок пластика и вырежьте из него круг. Он должен быть достаточно большого размера
• Разровняйте площадку под а часы при помощи песка. Сделайте это при помощи уровня. Если часы планируете надолго, то можете забетонировать площадку
• Положите на площадку круг. В центре круга просверлите дырку и вставьте палочку
• Теперь при помощи часов отмечайте тень, куда падает стрелка, и спишите необходимые числа
• В первой половине дня солнца на севере мало, поэтому часы будут показывать, начиная с обеда

Существует несколько вариантов. Чаще всего рекомендуют циферблат разбитый не на 12 частей, а на 24. При этом необходимо пользоваться циркулем и линейкой, так как деления должны быть одинаковыми. При этом изначально не нужно наносить цифры. Это можно сделать, используя таймер. Каждый час наносится соответствующая метка, которая сделана путем нанесения точки в место, куда падает тень.

Также можно вообще изначально не ставить никаких меток. Можно просто вырезать круг, а в его центре установить стрелку. Необходимо чтоб она была наклонена на север. Угол наклона должен быть равен углу широты. При этом возьмите часы и отмечайте время каждый час.

Ориентироваться во времени по таким часикам достаточно просто. Для этого необходимо знать некоторые тонкости. Необходимо взглянуть на стрелку и тень, которая падает от нее. Теперь станьте лицом на север. При этом минимальная длина тени при максимальном подъеме солнца и будет полднем. То есть тени в это время почти нет. Чем больше времени, тем тень увеличивается и перемещается.

Солнечные часы в ландшафтном дизайне: фото

Сейчас много у кого в саду можно увидеть солнечные часы. Конечно, они показывают не самое точное время. Но при этом все же помогают понять примерные временные рамки. В основном в ландшафтном дизайне используются часы, изготовленные из камня, песка или кафеля. Кроме того, часто солнечные часы изготавливают из пней деревьев. При этом местность вокруг должна быть открытой. Ни одно деревце не должно закрывать часы. Ниже представлены фото солнечных часов в ландшафтном дизайне.

Как видите, изготовить солнечные часы достаточно просто. Выберите один из способов и всегда контролируйте собственное время.

ВИДЕО: Солнечные часы

Как точно замечено: часовые стрелки представляются двумя руками, которые отнимают у людей их время. Чтобы определить на своем дачном участке - который сейчас час, нужно прекратить работу, помыть руки, найти мобильник. А что если смастерить на даче действующие солнечные часы? Они не только украсят какой - то уголок сада, но и будут показывать время.

И детворе ноу - хау понравится: дети будут казаться себе сказочными волшебниками, которые обладают секретами времени.

Варианты горизонтальных солнечных часов:

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).

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.