Загрузка…
Как работают горные солнечные часы
Стержень указывает на полюс
Стержень наклонён так, чтобы указывать на полюс мира — точку на небе, вокруг которой вращаются звёзды (в северном полушарии рядом с Полярной звездой). Солнце обходит вокруг той же оси раз в сутки, поэтому тень стержня равномерно поворачивается в течение дня и в один и тот же час весь год падает в одно и то же место. Вот почему голая гора сама по себе не может быть солнечными часами, а гора со стержнем — может.
Почему линии изгибаются на горе
В каждый час тень стержня лежит в одной плоскости, проходящей через стержень. Там, где эта плоскость пересекает основание, линия прямая; там, где она пересекает гору, линия следует рельефу — вверх по хребтам и вниз по долинам. Страница рассчитывает каждую линию на той форме, которую вы печатаете, поэтому тень попадает на линии, куда бы она ни упала.
«Восьмёрка»
Солнечные часы показывают солнечное время, которое в ноябре опережает обычные часы до 16 минут, а в феврале отстаёт до 14 минут, потому что орбита Земли — эллипс, а её ось наклонена (это называют уравнением времени). Тень кончика стержня в 12 часов по часам за год описывает «восьмёрку» — аналемму. Линии дат показывают, где проходит тень кончика в самый длинный день, в равноденствия и в самый короткий день.
Рассчитаны на одну широту
Наклон стержня и все линии зависят от того, насколько далеко на север или на юг стоят часы, поэтому они рассчитаны на одно место. Они показывают правильное время в пределах примерно 2° широты (около 200 км к северу или к югу). Часы сдвинуты с учётом вашей долготы внутри часового пояса, поэтому показывают стандартное (поясное) время, как обычные часы.
Когда тень уходит с циферблата
Стержень начинается на вершине, высоко над основанием. Когда солнце низко — рано утром, ближе к вечеру или зимой, — его тень может упасть за край. Поэтому вершина стоит не в центре, а смещена к экватору, как указатель садовых солнечных часов: тени падают в другую сторону, и им достаётся большая часть основания. Страница подсчитывает, сколько солнечных часов в году по часам можно узнать время, и подбирает такую высоту вершины, чтобы их оставалось много. Сделайте вершину ниже, чтобы узнавать время чаще, или выше, чтобы гора была величественнее.
На уроке
Сделайте такие часы для своей школы и каждую неделю сверяйте их с обычными часами: следует ли разница «восьмёрке»? Почему полуденная линия указывает не точно на север? Сравните часы, сделанные для вашего города, с часами для города далеко на севере: как меняются стержень и линии?
Высоты: Copernicus DEM GLO-30 (© DLR e.V. & Airbus) и Mapzen Terrain Tiles на AWS (SRTM, GMTED2010, ETOPO1 и другие). Карта © участники OpenStreetMap, © CARTO. Положение Солнца: метод солнечного калькулятора NOAA. Что ещё сделать: извергающийся вулкан, зоотроп рельефа, приложение TerraPrinter или другие идеи подарков с 3D-картами.