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산 해시계의 원리
막대는 천구의 극을 가리켜요
막대는 천구의 극, 즉 별들이 그 둘레를 도는 하늘의 한 점(북쪽 하늘에서는 북극성 근처)을 가리키도록 기울어져 있어요. 태양도 하루에 한 번 같은 축을 중심으로 돌기 때문에, 막대 그림자는 하루 동안 일정하게 돌고 1년 내내 같은 시각에는 같은 자리에 와요. 그래서 맨 산만으로는 해시계가 될 수 없지만, 막대를 세운 산은 해시계가 될 수 있어요.
선이 산 위에서 휘는 이유
매 시각 막대 그림자는 막대를 지나는 하나의 평평한 면 안에 놓여요. 그 면이 판과 만나는 곳에서는 선이 곧고, 산과 만나는 곳에서는 땅을 따라 능선을 오르고 골짜기를 내려가요. 이 페이지는 출력할 모양 위에서 모든 선을 계산하므로, 그림자가 어디에 떨어지든 선 위에 놓여요.
8자 곡선
해시계는 태양시를 보여 줘요. 지구 공전 궤도가 타원이고 자전축이 기울어 있어서, 태양시는 11월에는 시계보다 최대 16분 빠르고 2월에는 최대 14분 느려요(균시차). 시계로 12시 정각일 때 막대 끝의 그림자는 1년 동안 8자 곡선(아날렘마)을 그려요. 날짜선은 낮이 가장 긴 날, 춘분·추분, 낮이 가장 짧은 날에 막대 끝 그림자가 지나가는 길을 보여 줘요.
한 위도에 맞춘 해시계
막대의 기울기와 모든 선은 해시계를 놓을 곳이 얼마나 북쪽이나 남쪽에 있는지에 따라 달라지므로, 한 장소에 맞춰 만들어요. 위도 약 2°(남북으로 약 200 km) 안에서는 정확한 시각을 알려 줘요. 시간대 안에서의 경도에 맞춰 시각을 옮겨 두었기 때문에 시계의 표준시로 읽혀요.
그림자가 판 밖으로 벗어날 때
막대는 판보다 훨씬 높은 정상에서 시작해요. 이른 아침이나 늦은 오후, 겨울처럼 해가 낮을 때는 그림자가 가장자리 밖으로 떨어질 수 있어요. 그래서 정원 해시계의 바늘처럼 정상을 가운데가 아니라 적도 쪽으로 옮겨 두었어요. 그림자는 반대쪽으로 떨어지니 판의 대부분을 쓸 수 있어요. 이 페이지는 1년 중 해가 드는 시간 가운데 몇 시간을 읽을 수 있는지 세어, 그 비율이 높게 유지되는 정상 높이를 골라요. 더 자주 읽고 싶으면 정상을 낮게, 더 웅장한 산을 원하면 높게 하세요.
교실에서
학교용으로 하나 만들어 매주 시계와 비교해 보세요. 차이가 8자 곡선을 따라가나요? 정오 선은 왜 정확히 북쪽을 가리키지 않을까요? 우리 동네용 해시계와 훨씬 북쪽 도시용 해시계를 비교해 보세요. 막대와 선은 어떻게 달라질까요?
고도: Copernicus DEM GLO-30 (© DLR e.V. & Airbus), AWS의 Mapzen Terrain Tiles (SRTM, GMTED2010, ETOPO1 등). 지도 © OpenStreetMap contributors, © CARTO. 태양 위치: NOAA 태양 계산기 방식. 더 만들어 보기: 분화하는 화산, 지형 조에트로프, TerraPrinter 앱 또는 더 많은 3D 지도 선물 아이디어.