ساعتهای آفتابی چگونه کار می کنند

واضح آرشیو وب فارسی:سایت ریسک: ghazal_ak26-11-2007, 03:33 PMکار ساعت آفتابی این است که با توجه به مکان خورشید، ساعت را نشان میدهد. زمین به دور محور خود که از دو قطب شمال و جنوب میگذرد، در مدت 23 ساعت و 56 دقیقه میچرخد. اما میدانیم که طول شبانه روز 24 ساعت است. دلیل این امر که مدت چرخش زمین به دور محورش با مدت شبانهروز یکی نیست این است که زمین در همان حال که به دور خود میچرخد، به دور خورشید نیز میگردد. در مدت یک شبانهروز، زمین به غیر از اینکه یک دور به دور خود میچرخد، 365/1 مدار خود را نیز طی کرده است، پس اگر بخواهیم که فاصله بین دو ظهر(لحظه ای که خورشید به بیشترین ارتفاع خود در روز میرسد) را اندازه بگیریم باید به اضافه 23ساعت و 56دقیقه کمی بیشتر نیز بچرخیم تا خورشید دوباره به اوج ارتفاعش برسد. به همین دلیل مدت شبانه روز با مدت زمان گردش زمین به دور خود متفاوت است و حدود 4 دقیقه بیشتر است. محور زمین نسبت به صفحه مداری اش کج است و 23درجه و 26 دقیقه اختلاف دارد. بنابراین در طول یک سال که زمین به دور خورشید میگردد، خورشید همواره یک مسیر را طی نمیکند و بین 23درجه و 26 دقیقه مثبت و 23درجه و 26 دقیقه منفی در حرکت است. به زاویه این حرکت، میل خورشید میگویند. http://i10.tinypic.com/6wru6j6.gif زمین در هر ساعت 15 درجه به دور خود میگردد. پس به ازای هر ساعت اختلاف از ظهر میتوان 15 درجه به زاویه ساعت 12 اضافه و یا از آن کم نمود. به این زاویه، زاویه ساعتی میگویند. (شبانه& روز 24 ساعت و محیط زمین 360 درجه است. 360 تقسیم بر 24 برابر 15 میشود.) http://i7.tinypic.com/6l9cpef.gif ساعت آفتابی تشکیل شده است از: 1- شاخص 2- صفحه ساعت در بیشتر ساعتها شاخص باید به سمت قطب آسمان (به سمت ستاره قطبی) و در واقع موازی با محور چرخش زمین به دور خود باشد تا بتواند همه سال را کار کند و زمان را دقیق نشان دهد. برای این کار زاویه شاخص با سطح افق باید برابر عرض جغرافیایی باشد، بنابراین هر ساعت آفتابی برای عرض جغرافیایی خاصی کارایی دارد. صفحه ساعت انواع مختلفی دارد که معمولا با توجه به نوع آن، ساعت نامگذاری میشود. ساعت آفتابی استوایی در این نوع به جای صفحه ساعت، نیمکرهای توخالی داریم که دایره اصلی آن 15درجه به ازای هر ساعت مدرج شده است و خطها همانند نصف النهارهای زمین به دو سر نیمکره متصل شدهاند. ساعتهای صبح در سمت چپ و ساعتهای بعد از ظهر در سمت راست واقع میشوند. شاخص میله ای است که از مرکز نیمکره میگذرد و به سمت قطب آسمان بوده و همراستا با محور زمین میباشد. برای این کار زاویه شاخص با سطح افق را برابر عرض جغرافیایی محل تنظیم میکنیم. هرچه شاخص باریکتر باشد، دقت ساعت بیشتر میشود. جای نصب شاخص در مرکز نیمکره بوده و دو سر آن به دو سر نیمکره متصل میشود. گاهی به جای نیمکره، مستطیلی که 15 درجه ای مدرج شده دقیقا در جای دایره مرکزی نیمکره قرار میدهند. http://www.nojum.ir/Common/Thumbnails/?src=/images/articles/13863289610949/PIC1.jpg&MaxWidth=450 ساعت آفتابی استوایی-با شکاف نور در این مدل شاخص به صورت مستطیلی است که میان آن شکافی وجود دارد. شاخص این ساعت نیز دقیقا همانند ساعت قبلی جایگذاری میشود. صفحه این ساعت دقیقا همانند ساعت قبل است. باید توجه داشت که شکاف شاخص به حدی باز باشد که کمی پس از طلوع و کمی قبل از غروب، نور بتواند از آن عبور کند. ساعت آفتابی استوایی-دو رویه http://www.nojum.ir/Common/Thumbnails/?src=/images/articles/13863289610949/PIC2.jpg&MaxWidth=250 در این نوع، شاخص میله ای است که به سمت قطب میباشد. هرچه شاخص باریکتر باشد، دقت ساعت بیشتر میشود. صفحه این ساعت، دایره ای است که از دو سمت، 15 درجه به ازای هر ساعت مدرج شده است. در صفحه رویی ساعتهای صبح در سمت راست و ساعتهای بعد از ظهر در سمت چپ واقع میشوند و در صفحه پایینی ساعتهای صبح در سمت چپ و ساعتهای بعد از ظهر در سمت راست واقع میشوند. صفحه در مرکز، سوراخی برای عبور شاخص دارد و شاخص از میان آن عبور میکند و در واقع شاخص و صفحه با هم زاویه& ای قائم میسازند. شاخص باید با زمین زاویه ای معادل عرض جغرافیایی بسازد. در این مدل، نیمه اول سال که خورشید میل مثبت دارد، ساعت از صفحه رویی خوانده میشود و در نیمه دوم سال که خورشید میل منفی دارد، ساعت را از صفحه پایین میخوانند. ساعت آفتابی قطبی صفحه در این ساعت مستطیلی است که شاخص در میان طول آن نصب میشود. ساعتهای صبح در سمت چپ و ساعتهای بعد از ظهر در سمت راست واقع میشوند. شاخص مستطیلی است که طول آن با عرض صفحه برابر است و عرض آن فقط چند سانتیمتر میباشد. شاخص به گونه ای باید بر روی صفحه نصب شود که عرض آن بر صفحه عمود باشد و طولش با عرض صفحه همراستا باشد. هرچه لبه بالایی شاخص باریکتر باشد، دقت ساعت بیشتر است. http://www.nojum.ir/Common/Thumbnails/?src=/images/articles/13863289610949/PIC3.jpg&MaxWidth=220 برای درجه بندی صفحه این بار به گونه ای دیگر عمل میکنیم چون صفحه این ساعت مستطیل است. به ازای هر ساعت از فرمول زیر استفاده میشود که در آن x(میلیمتر) فاصله خط ساعت از شاخص که بر روی ساعت 12 میباشد است و a(میلیمتر) عرض(همان ارتفاع) شاخص میباشد و h زاویه ساعتی میباشد. X = a . tg h در جدول زیر فاصله خط ساعتها از شاخص یا همان ساعت 12 بر حسب میلیمتر برای ساعتی با عرض(ارتقاع) شاخص 50 میلیمتر محاسبه شده است. http://i9.tinypic.com/89v1xc7.gif (فواصل منفی از شاخص به سمت چپ هستند.) همچنین میتوان از روش ترسیمی زیر استفاده کرد: روی کاغذ جدایی دایره ای به شعاع عرض شاخص رسم میکنیم، سپس مماس با دایره خطی رسم میکنیم(a). حال دایره را به قسمتهای 15 درجه ای تقسیم کرده و هر خط را تا جایی که خط a را قطع کند، ادامه میدهیم. نقاط بدست آمده هر کدام ساعتی است. حال فاصله بین نقاط را اندازه گرفته و به روی صفحه ساعت منتقل میکنیم. خط مرکزی، شاخص یا همان ساعت 12 است. http://www.nojum.ir/Common/Thumbnails/?src=/images/articles/13863289610949/PIC4.jpg&MaxWidth=210 همانطور که میبینید ساعت 6 صبح و 6 بعد از ظهر در ساعت قابل نمایش نیست و سایه در بینهایت تشکیل میشود، برای اینکه ساعت در آن ساعتها نیز عمل کند، دو صفحه همانند شاخص در دو سمت صفحه میگذارند. پس از ساخت این ساعت، آن را به صورتی که شاخص به سمت قطب باشد کار میگذارند که در اینصورت کل ساعت به سمت قطب و موازی با محور زمین خواهد بود. نکته: فاصله یک ساعت قبل و بعد از ساعت 12 برابر است، همچنین 2 ساعت قبل و بعداز 12 برابرند. در واقع فقط حساب کردن ساعتهای مثبت کافی است. ساعت آفتابی افقی مرسوم ترین ساعتهای آفتابی دنیا از این نوع هستند و حتما بسیار آن را مشاهده کردهاید. ساعتهایی روی زمین و موازی با زمین به شکل دایره و یا 6 و 8 ضلعی که روی آن مثلثی واقع شده است. http://www.nojum.ir/Common/Thumbnails/?src=/images/articles/13863289610949/PIC5.jpg&MaxWidth=250 شاخص همانطور که معلوم شد، همان مثلث است که گاه میلهای شکل نیز میباشد. شاخص رو به قطب میباشد و موازی با محور چرخش زمین است پس با افق زاویهای معادل عرض جغرافیایی میسازد. باید توجه داشت که هرچه لبه شاخص باریکتر باشد دقت ساعت بیشتر میشود. صفحه این نوع ساعت کمی پیچیده است چون با استوای زمین موازی نیست و شکلی دایرهای هم دارد. بنابراین در این ساعت دیگر به ازای هر ساعت 15 درجه مدرج نمیشود و باید نسبت به عرض جغرافیایی آنها را محاسبه کرد که برای این کار از فرمول زیر استفاد میکنیم که در آن x زاویه خط ساعت از ساعت 12 میباشد و L عرض جغرافیایی و h زاویه ساعتی میباشد. (x = Arc tg(sin L.tg h در جدول زیر زاویه خط ساعتها با شاخص یا همان ساعت 12 برای عرض جغرافیایی 35 درجه(تهران) برحسب درجه محاسبه شده است. http://i16.tinypic.com/6wo51uc.gif (زوایای منفی از شاخص به سمت چپ هستند.) پس از بدست آوردن زاویه خط هر ساعت از ساعت 12 یا همان شاخص، آنها را از دُم شاخص یعنی جایی که شاخص به صفحه فرو رفته است رسم میکنیم. ساعتهای صبح در سمت چپ و ساعتهای بعد از ظهر در سمت راست واقع میشوند. نکته: زاویه یک ساعت قبل و بعد از ساعت 12 برابر است، همچنین 2 ساعت قبل و بعداز 12 برابرند. در واقع فقط حساب کردن ساعتهای مثبت کافی است. ساعت آفتابی عمودی این نوع ساعت برای دیوارهایی است که کاملا رو به جنوب هستند. اگر دیوار کاملا رو به جنوب نباشد، باید محاسبتی اعمال شود که در اینجا به بیان آنها نمیپردازیم. برای ساخت این ساعت، دقیقا همانند ساعت آفتابی افقی عمل میکنیم، با این تفاوت که ساعت را برای متمم عرض جغرافیایی میسازیم. و هنگام نسب آن را بر روی دیوار به صورتی که قسمتی از شاخص که به درون صفحه فرو میرود به سمت قطب باشد، نصب میکنیم. نکاتی مهم: 1- برای نصب ساعتهای آفتابی بهتر است از قطب نمای مغناطیسی استفاده نشود چون قطب مغناطیسی با قطب جغرافیایی اندکی متفاوت میباشد. بنابراین ساعت را هنگام شب دقیقا به سمت ستاره قطبی نصب کنید. 2- ساعت آفتابی زمان ظاهری را با توجه به مکان خورشید نشان میدهد و اغلب زمان آن با زمان محلی که همان ساعت دیواری و مچی ما آن را نشان میدهد متفاوت است. دلیل این امر این است که ساعت هر کشور با توجه به نصف& النهار مرکزی آن تنظیم میشود تا ساعت شهرهای مختلف با هم متفاوت نباشد و در کارها اختلال پیش نیاید. اما ساعت آفتابی با توجه به نصف النهاری که از آن مکان میگذرد کار میکند. نصف النهار مرکزی ایران 52.5 درجه است، هر شهری که در سمت راست(شرق) آن واقع است به ازای هر درجه اختلاف 4 دقیقه از زمان محلی کاهش و هر شهری که در سمت چپ(غرب) آن واقع است به ازای هر درجه اختلاف 4 دقیقه به زمان محلی افزایش میابد تا زمان ساعت آفتابی بدست آید. 3- در ساعتهای آفتابی افقی و قطبی و عمودی و استوایی میتوان اثر حرکت میل خورشید را در یک سال که به آن آنالما میگویند، ثبت کرد. برای این کار روی شاخص علامتی ثابت که به آن اصطلاحا گره میگوییم میگذاریم و سپس هر روز سر ساعتی معین جای سایه گره را روی صفحه علامت گذاری میکنیم، پس از یک سال خطی منحنی روی صفحه بوجود می& آید. مهمترین اصل در ساخت ساعتهای آفتابی ذوق هنری و سلیقه و دقت است، امیدوارم با تلاش و پشتکار ساعتهای آفتابی زیبا و دقیقی بسازید. __________________ منبع : elm-e-nojum h200622-12-2007, 10:27 PMممنون از مطلبت! من همیشه از مطالبت خوشم مییاد! ghazal_ak23-12-2007, 12:31 AMممنون از مطلبت! من همیشه از مطالبت خوشم مییاد! خواهش می کنم و ممنونم دوست عزیز Luti23-12-2007, 02:15 AMخيلي مطلب خوبي بود ، يه پرينت هم ازش گرفتم ، خيلي خوب بود! ممنون! sefidy20-04-2010, 02:45 PMمطلب خوبی بود ولی چرا تصویر نداشت؟ سایت ما را در گوگل محبوب کنید با کلیک روی دکمه ای که در سمت چپ این منو با عنوان +1 قرار داده شده شما به این سایت مهر تأیید میزنید و به دوستانتان در صفحه جستجوی گوگل دیدن این سایت را پیشنهاد میکنید که این امر خود باعث افزایش رتبه سایت در گوگل میشود

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: سایت ریسک]

[مشاهده در: www.ri3k.eu]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 466]