Saules pulkstenis definīcija, darbība un vēsture

Saules pulkstenis rāda pašreizējo saules laiku dienas laikā. Tas notiek tāpēc, ka saule šķietami pārvietojas pa debesīm. Dažādos dienas laikos, kad saule spīd, ēna uz ciparnīcas tiek metama dažādās vietās. Cilvēks uz ciparnīcas atzīmē laiku noteiktā ēnā. Tas ļauj lietotājiem viegli redzēt laiku. Ir daži bieži sastopami modeļi, piemēram, "parastais" vai standarta dārza saules pulkstenis. Tomēr saules pulksteņus var projektēt jebkurai virsmai, kur fiksēts objekts met paredzamu ēnu.

Darbības princips

Saules pulksteņa galvenā sastāvdaļa ir gnomons — stienis vai plakne, kas met ēnu uz ciparnīcas. Ciparnīca ir virsma ar atzīmētām stundu līnijām. Kad Zeme griežas ap savu asi un Saule šķietami pārvietojas, gnomona ēna pārvietojas pa ciparnīcu. Lai saules pulkstenis rādītu pareizi, gnomona ass parasti ir vērsta pret patieso ziemeļu (nevis magnētisko) un nobīdīta leņķī, kas atbilst vietas platumam — tā gnomons ir paralēls Zemes rotācijas asij.

Saules pulksteņu veidi

Horizontālais — visbiežāk dārziem un publiskām vietām; ciparnīca ir horizontāla.
Vertikālais — montēts uz sienas; populārs uz ēku fasādēm.
Ekvinoriālais (ekvatoriālais) — ciparnīca paralēla Zemes ekvatoram; stundas līnijas vienmērīgi sadalītas.
Polārais — gnomons ir ievietots paralēli ass un ciparnīca izvietota perpendikulāri.
Analemmatiskas — cilindra vai elipses formas ciparnīca, kur cilvēks pats var darboties kā gnomons atbilstoši datumam.
Obelisku un akmens stila — vairāk dekoratīvi vai monumentāli, bieži vēsturiskos pieminekļos.

Kā izveidot un noregulēt saules pulksteni

Vienkāršs horizontālais saules pulkstenis bērnu vai dārza līmenī:

Izvēlieties gludu horizontālu virsmu.
Novietojiet taisnu stieni (gnomon) centrā un nostipriniet to taisnā leņķī pret virsmu.
Orientation: nogrieziet virsmu tā, lai gnomons rādītu uz patieso ziemeļu; to var noteikt, izmantojot Saules lēciena metodi vai precīzu karti/ GPS.
Atzīmējiet stundas līnijas, novērojot ēnas aptuveni katru stundu un iezīmējot to vietu uz ciparnīcas. Lai iegūtu precīzākas līnijas, var izmantot formulas, kas ņem vērā platumu.

Lai saules pulkstenis būtu pareizi sakalibrēts uz konkrētā platuma, gnomona slīpumam jābūt vienādam ar vietas platumu (grādos). Precīzai laika rādīšanai jāņem vērā arī Equation of Time (laika vienādojums) un garuma atšķirība no laika zonas meridiāna, kā arī vasaras laika (DST) pārejas.

Precizitāte un ierobežojumi

Saules pulkstenis rāda saules laiku, kas vietām var atšķirties no oficiālā (civilā) laika līdz pat ±16 minūtēm gada gaitā, jo Zemes orbīta nav pilnīgi apaļa un tās ass ir slīpa — to sauc par laika vienādojumu. Papildus faktoriem:

Laika joslas centrālais meridiāns — ja jūsu vieta nav uz meridiāna, ir jāpielāgo laiks pēc ģeogrāfiskā garuma.
Debesu apmākums vai migla padara saules pulksteni neizmantojamu.
Magnētiskā ziemeļa atšķirība (magnētiskais grāds) var maldināt, ja orientēšanās veikta ar kompasu; labāk noteikt patieso ziemeļu.
Vasras laika pārejas — saules pulkstenis neņems vērā mākslīgu pulksteņa pārbīdīšanu.

Vēsture

Saules pulksteņi ir vieni no senākajiem laika mērīšanas ierīcēm. Senajā Ēģiptē tika izmantoti obeliski un vienkārši saules pulksteņi, lai noteiktu dienas daļas. Citas kultūras, tostarp grieķi un romieši, tos attīstīja tālāk — Grieķijā un Romā bija gan publiskie, gan privātie pulksteņi ar izsmalcinātākām ciparnīcām. Viduslaikos un islāma zelta laikmetā astroloģijas un astronomijas speciālisti (piem., persiešu un arābu zinātnieki) izstrādāja precīzākas metodes aprēķiniem un projektēšanai.

Renaissance laikā parādījās portatīvie saules pulksteņi un matemātiskas tabulas, kas ļāva precīzāk iezīmēt stundas līnijas dažādiem platumiem. Ar industriālās revolūcijas un precīzu mehānismu attīstību saules pulksteņu praktiskā nozīme kā galvenajam laika avotam mazinājās, taču tie saglabājās kā dekoratīvi, izglītojoši un vēsturiski objekti sabiedriskās telpās un dārzos.

Mūsdienu pielietojums

Šodien saules pulksteņi galvenokārt ir dekoratīvi un izglītojoši — skolas izmanto tos, lai mācītu astronomiju un ģeometriju; muzeji un parki izvieto vēsturiskus vai mākslinieciskus pulksteņus. Tie arī kalpo kā atgādinājums par senajām laika mērīšanas tehnoloģijām un Zemes un Saules kustību. Arī moderni projekti izmanto saules pulksteņu principus, lai radītu mākslu, arhitektūru vai publisko astronomisko instrumentu.

Noderīgi padomi

Pirms izveidošanas noskaidro vietas platumu un patieso ziemeļu virzienu.
Ja vēlies precīzu laiku, izpēti laika vienādojumu un garuma korekcijas.
Izmanto izturīgus materiālus (metāls, akmens) āra saules pulksteņiem.
Regulāri pārbaudi, vai gnomons nav pārbīdījies un vai ciparnīca nav bojāta.

Saules pulkstenis ir vienkāršs, bet efektīvs instruments, kas savieno praktisku lietojumu ar astronomiskām zināšanām un kultūras vēsturi — no Ēģiptes obeliskiem līdz mūsdienu dārza dekorācijām.