Jak vyrobit přesné sluneční hodiny
Sluneční hodiny ukazují čas podle polohy stínu. Pokud jste se už s nějakými setkali, jistě jste si všimli, že nejsou příliš přesné. Sluneční hodiny však mohou ukazovat čas velmi přesně, jen je třeba je správně vyrobit, zorientovat a v neposlední řadě i správně používat. Musí být vypočteny pro konkrétní směr a místo, kde budou osazeny. Nestačí jen zapíchnout hůl do země a udělat značky každou hodinu. Další věcí která vás možná zaskočí je fakt, že sluneční (astronomomický) čas neběží rovnoměrně rychle, tak jako čas na digitálkách. V tomto článku je návod na výrobu papírových slunečních hodin, které mohou dosahovat řádově minutové přesnosti.
Existuje velké množství kombinací typů a tvarů slunečních hodin. Nejpřesnější a nejuniverzálnější se mi jeví horizontálně se šikmým polosem, přičemž časové odchylky jsou implementovány přímo do ciferníku, aby nebylo potřeba provádět žádné další přepočty. Čáry ciferníku jsou tak zakřiveny podle časové rovnice.
Sluneční hodiny si stáhneme v PNG nebo PDF verzi a vytlačíme na tvrdý papír.
Vystřihneme obvodový kruh a nastřihneme ho do poloviny, po zelené čáře. Čárkované čáry jemně přejedeme žiletkou a zahneme podle pravítka. Vzniklé trojúhelníky slepíme k sobě a nasměrujeme k severu.
Jak fungují tyto sluneční hodiny
Polos je ukazatel, který na ciferník slunečních hodin vrhá stín. Může to být deska, tyč nebo napnutá nit. Polos by měl být rovnoběžný s osou zemské rotace. To zajistíme tak, že úhel který svírá s vodorovnou rovinou, bude mít stejnou hodnotu jako zeměpisná šířka místa, kde budou hodiny osazeny.
Polos směřuje na sever a jeho prodloužení ukazuje na hvězdu Polárku (ve starších dobách zvaná Severka). Ve skutečnosti má magnetický a astronomický sever mírně odlišný směr. Magnetický sever se navíc vlivem magnetické deklinace v čase neustále mění.
Tyto sluneční hodiny jsou konstruovány pro Prahu (nebo Trnavu), ale lze je použít po celé České republice. Směrem dále na východ je třeba připočítat 4 minuty na každý stupeň zeměpisné délky. Druhou možností je vychýlit hodiny ze severního směru právě o úhel rovnající se rozdílu zeměpisných délek. Jednoduše řečeno, točíme s hodinami, dokud stín neukáže správný čas.
Časové pásmo je oblast, kde platí stejný občanský čas. Teoreticky se časová pásma posouvají vždy o jednu hodinu každých 15° zeměpisné délky (15° x 4 min = 60 min). Z praktických důvodů jsou časová pásma vedena po hranicích států. Celá střední Evropa používá stejné časové pásmo UTC+1. Pak je například ve španělském Madridu stejný čas jako v Praze, ale pravé poledne tam nastane o 80 minut později.
Z důvodu sklonu zemské osy a excentricity její oběžné dráhy, není pohyb slunce po obloze rovnoměrný. Pokud bychom každý den ve stejnou hodinu občanského času zaznamenávali polohu Slunce na obloze, vždy by se nacházelo na jiném místě. Během roku by se vytvořil obrazec ve tvaru osmičky. Tento obrazec se nazývá sluneční analema.
Různé polohy Slunce na obloze ve stejnou hodinu zobrazí různý čas na ciferníku slunečních hodin. Pokud bychom zobrazili všechny odchylky slunečního času a středního občanského času do grafu, dostali bychom křivku časové rovnice. Z grafu tak umíme pro každý den vyčíst hodnotu, která vykompezuje časovou odchylku. Někdy jsou odchylky namísto grafu zobrazeny jako tabulka, která má 365 hodnot. Během letního času je třeba ubrat z časové ochylky dalších 60 minut, aby se vykompenzovala uměle přidaná hodina.
Jak zjistit přesný čas
Myslet na všechny do dosud zmíněné zákonitosti o slunečních hodinách se někomu mohou jevit až příliš složité. Všechny zákonitosti jsem však už do hodin vložil, takže je stačí jen vystřihnout, slepit správně natočit a jsou připraveny uakovat čas následujícím způsobem:
Na soustředných kružnicích jsou začáteční písmena měsíců. Pro příslušný den v roce sledujeme průsečík s dopadajícím stínem. Pro zimní čas vybereme modrou stupnici. Na obrázku je zobrazen čas pro 15. únor 08:40.
Kromě toho je číselník pro každý den v roce ohraničen plnou čarou zprava i zleva. Jsou to časy východu a západu slunce. Rozdílem těchto dvou hodnot dostaneme délku dne i délku noci. Jelikož jsou hodiny zorientované k severu, umíme pro každý den a hodinu určit i azimut (směr) kde se bude Slunce nacházet. Nebo například kde se Sluneční kotouč dotkne obzoru na zimní či letní slunovrat. Naopak, pokud známe přesný čas, tak natočením hodin podle tohoto času dostáváme orientaci světových stran. Čili mohou sloužit také jako kompas.
Kame ďalej?