Аналемматические солнечные часы

Аналемматические солнечные часы — тип горизонтальных солнечных часов с вертикальным гномоном и часовыми метками, расположенными в форме эллипса. Гномон не зафиксирован и должен менять положение ежедневно, чтобы точно указывать время суток. Следовательно, на циферблате нет часовых линий, а время дня отображается только на эллипсеx[1]. Как и большинство солнечных часов, аналемматические часы отмечают солнечное время, а не местное время.

Аналемматические солнечные часы на линии меридиана в саду аббатства Херкенроде в Хасселте (Фландрия в Бельгии)
Аналемматические солнечные часы в Сент-Этьене, Франция, в которых голова пользователя образует гномон на циферблате

Первые описания таких часов появились в астрономических трудах XVI века[2].

ОписаниеПравить

Аналемматические солнечные часы полностью определены[3][4]

  1. Размер его эллипса (выбирается дизайнером).
  2. Широта его местоположения (определяет расположение часовых меток на эллипсе).
  3. Склонение солнца (определяет суточное положение гномона).

Аналемматические солнечные часы иногда используют человека в роли гномона. В этом случае размер эллипса часового маркера ограничен ростом человека и широтой расположения солнечных часов, поскольку тень человеческого гномона должна падать на эллипс часового маркера, чтобы точно указывать время дня. Аналемматические солнечные часы с человеческими гномонами непрактичны в более низких широтах, где человеческая тень довольно коротка в летние месяцы. Человек ростом 66 дюймов отбрасывает 4-дюймовую тень на широте 27 градусов во время летнего солнцестояния[1].

Использование прилагательного «аналемматические» для описания этотого класса часов может ввести в заблуждение, потому чтоуравнения времени или аналеммы в конструкции с analemmatic солнечных часов не используется. Мэйолл называет аналемматические солнечные часы «так называемым аналемматическим циферблатом», подразумевая отсутствие связи с аналеммо[5]й. Циферблат Бру перед церковью Бру в Бурк-ан-Бресс, Франция, является примером ошибочного использования аналеммы при создании аналемматических солнечных часов. Рор утверждает: «Гномон перемещается по короткой оси эллипса, а не по меридиану, присутствие которого здесь в форме восьмерки является ошибкой»[6].

УстройствоПравить

 
Горизонтальные аналемматические солнечные часы для 44° 29' северной широты, нарисованные с помощью программы Shadows Expert. Показывает местное время
 
Терминология классификации солнечных часов может вводить в заблуждение. Несмотря на наличие аналеммы, этот аналемический гелиохронометр конца XIX века не является аналемматическими солнечными часами — см. Определение, данное в тексте. Экспонат Национального политехнического музея, София

В аналемматических солнечных часах используется вертикальный гномон, а его часовые линии представляют собой вертикальную проекцию часовых линий круглых экваториальных солнечных часов на плоскую плоскость.[7] Следовательно, аналемматические солнечные часы представляют собой эллипс, короткая ось которого ориентирована с севера на юг, а длинная ось — с востока на запад. Линия полуденных часов указывает на истинный север, тогда как часовые линии для 6 часов утра и 6 часов вечера указывают на запад и восток соответственно; отношение короткой оси к длинной равняется синусу sin (Φ) местной географической широты, обозначаемой Φ. Все часовые линии сходятся к единому центру; угол θ данной часовой линии с полуденным часом определяется формулой

 

где t — время (в часах) до или после полудня.[8]

Однако вертикальный гномон не всегда стоит в центре часовых линий; чтобы показать правильное время, гномон должен ежедневно перемещаться к северу от центра на расстояние

 

где W — половина ширины эллипса, а δ — склонение Солнца в это время года.[9] Склонение показывает, насколько солнце находится над небесным экватором; в дни равноденствий δ = 0, тогда как во время летнего и зимнего солнцестояния оно составляет примерно ± 23,5 °.

См. такжеПравить

СсылкиПравить

ПримечанияПравить

  1. 1 2 «Analemmatic sundials: How to build one and why they work», C.J. Budd and C.J. Sangwin, maths.org, 1 June 2000
  2. Михаил Юрьевич Рачков. Физические основы измерений: [учеб. пособие для вузов по специальности "Автоматизация технол. процессов и пр-в" (направление подгот. дипломир. специалистов "Автоматизир. технологии и пр-ва")]. — 2007. — ISBN 5276011869.
  3. Waugh, (1973) pp. 108—115
  4. Rohr 1970, p. 106
  5. Mayall 1994, p. 186
  6. Rohr 1970, p. 101
  7. Rohr (1965), pp. 100—106; Waugh (1973), pp. 108—115; Mayall and Mayall, p. 60-61, 186—190.
  8. Rohr (1965), p. 106; Waugh (1973), p. 113.
  9. Rohr (1965), pp. 103, 111; Waugh (1973), p. 111.