Ako vyrobiť presné slnečné hodiny
Slnečné hodiny ukazujú čas podľa polohy tieňa. Ak ste sa už s nejakými stretli, iste ste si všimli, že nie sú príliš presné. Slnečné hodiny však môžu ukazovať čas veľmi presne, len ich treba správne vyrobiť, zorientovať a v neposlednom rade aj správne používať. Musia byť vypočítané pre konkrétny smer a miesto, kde budú osadené. Nestačí len zapichnúť palicu do zeme a spraviť značky kažú hodinu. Ďalšou vecou ktorá vás možno zaskočí je fakt, že slnečný (astronomomický) čas neplynie rovnomerne rýchlo, tak ako čas na digitálkach. V tomto článku je návod na výrobu papierových slnečných hodín, ktoré môžu dosahovať rádovo minútovú presnosť.
Existuje veľké množstvo kombinácií typov a tvarov slnečných hodín. Najpresnejšie a najuniverzálnejšie sa mi javia horizontálne so šikmým polosom, pričom časové odchýlky sú implementované priamo do ciferníka, aby nebolo potrebné robiť žiadne ďaľšie prepočty. Čiary ciferníka sú tak zakrivené podľa časovej rovnice. Zakrivené čiary vychádzajúce z kruhu pripomínajú pavúka alebo pavučinu, preto sa tento typ ciferníka niekedy označuje aj ako „spider sundial“.
Slnečné hodiny si stiahneme v PNG alebo PDF verzii a vytlačíme na tvrdý papier.
Vystrihneme obvodový kruh a nastrihneme ho do polovice, po zelenej čiare.
Čiarkované čiary jemne prejdeme žiletkou a zahneme podľa pravítka.
Vzniknuté trojuholníky zlepíme k sebe a nasmerujeme k severu.
Ako fungujú tieto slnečné hodiny
Polos je ukazovateľ, ktorý na ciferník slnečných hodín vrhá tieň. Môže to byť doska, tyč alebo napnutá niť. Polos by mal byť rovnobežný s osou zemskej rotácie. To zabezpečíme tak, že uhol ktorý zviera s vodorovnou rovinou, bude mať rovnakú hodnotu ako zemepisná šírka miesta, kde budú hodiny osadené.
Polos smeruje na sever a jeho predĺženie ukazuje na hviezdu Polárku (v starších dobách nazývaná Severka). V skutočnosti má magnetický a astronomický sever mierne odlišný smer. Magnetický sever sa navyše vplyvom magnetickej deklinácie v čase neustále mení.
Tieto slnečné hodiny sú konštruované pre Trnavu (alebo Prahu), ale dajú sa použiť po celom západnom Slovensku. Smerom ďalej na východ treba pripočítať 4 minúty na každý stupeň zemepisnej dĺžky. Druhou možnosťou je vychýliť hodiny zo severného smeru práve o uhol rovnajúci sa rozdielu zemepisných dĺžok. Jednoducho povedané, točíme s hodinami, kým tieň neukáže správny čas.
BA = -1,9 min
TT = +0,0 min
BB = +6,3 min
KE = +14,8 min
Medzi Košicami a Trnavou je rozdiel v zemepisnej dĺžke (21,3° - 17,6°) = 3,7°. Teda v Košiciach nastáva pravé poludnie skôr o (3,7° x 4 min) = 14,8 minút. Časové pásmo je oblasť, kde platí rovnaký občiansky čas. Teoreticky sa časové pásma posúvajú vždy o jednu hodinu každých 15° zemepisnej dĺžky (15° x 4 min = 60 min). Z praktických dôvodov sú časové pásma vedené po hraniciach štátov. Celá stredná Európa používa rovnaké časové pásmo UTC+1. Potom je napríklad v španielskom Madride rovnaký čas ako v Trnave, ale pravé poludnie tam nastane o 84 minút neskôr.
Z dôvodu sklonu zemskej osi a excentricity jej obežnej dráhy, nie je pohyb slnka po oblohe rovnomerný. Ak by sme každý deň v rovnakú hodinu občianskeho času zaznamenávali polohu Slnka na oblohe, vždy by sa nachádzalo na inom mieste. Počas roka by sa vytvoril obrazec v tvare osmičky. Tento obrazec sa nazýva slnečná analema.
Rôzne polohy Slnka na oblohe v rovnakú hodinu zobrazia rôzny čas na ciferníku slnečných hodín. Ak by sme zobrazili všetky odchýlky slnečného času a stredného občianskeho času do grafu, dostali by sme krivku časovej rovnice. Z grafu tak vieme pre každý deň vyčítať hodnotu, ktorá vykompezuje časovú odchýlku. Niekedy sú odchýlky namiesto grafu zobrazené ako tabuľka, ktorá má 365 hodnôt. Počas letného času treba ubrať z časovej ochýlky ďaľších 60 minút, aby sa vykompenzovala umelo pridaná hodina.
Ako zistiť presný čas
Myslieť na všetky do posiaľ spomenuté zákonitosti o slnečných hodinách sa niekomu môžu javiť až píliš zložité. Všetky zákonitosti som však už do hodín vložil, takže ich stačí len vystrihnúť, zlepiť správne natočiť a sú pripravené uakovať čas nasledujúcim spôsobom:
Na sústredných kružniciach sú začiatočné písmená mesiacov. Pre príslušný deň v roku sledujeme priesečník s dopadajúcim tieňom. Pre zimný čas vyberieme modrú stupnicu. Na obrázku je zobrazený čas pre 15. február 08:40.
Okrem toho je ciferník pre každý deň v roku ohraničený plnou čiarou sprava aj zľava. Sú to časy východu a západu slnka. Rozdielom týchto dvoch hodnôt dostaneme dĺžku dňa aj dĺžku noci. Keďže sú hodiny zorientované k severu, vieme pre každý deň a hodinu určiť aj azimut (smer) kde sa bude Slnko nachádzať. Alebo napríklad kde sa Slnečný kotúč dotkne obzoru na zimný či letný slnovrat. Naopak, ak poznáme presný čas, tak natočením hodín podľa tohto času dostávame orientáciu svetových strán. Čiže môžu slúžiť aj ako kompas.
Ďaľšie užitočné informácie o pohybe slnka
Nižšie sú grafy, ktoré prehľadne zobrazujú zmenu niektorých slnečných parametrov počas roka. Napríklad čas pre východ slnka mám aj na čelovke.
Čas východu a západu slnka.
Doba slnečného svitu (teda koľko hodín tvrá deň).
Maximálna uhlová výška slnka pri kulminácii na pravé poludnie.
Zimný slnovrat
Pri zimnom slnovrate sa slnečný kotúč dotýka obzoru na azimute 234°, čo je náhodou presne rovnaký smer ako má železničný úsek Trnava – Cífer. Dňa 21. Decembra teda slnko zapadá presne medzi koľaje.
Pohľad v smere 234° počas slnovratu.
Kam ďalej?
Analematické prstvové slnečné hodiny
Ako zisiť výšku budovy podľa tieňa