Консультация для педагогов и родителей «Солнечные часы. История возникновения и виды»
Материал будет полезен для воспитателей старших и подготовительных групп ДОУ, для учителей начальных классов, а также для творческих и увлечённых родителей.
Немного истории
Давным-давно, когда часов ещё не было, люди узнавали время по солнцу. Встало солнце, люди тоже вставали и принимались за свои дела. Поднялось солнце выше, прошло полдороги по небу – люди отдыхали и обедали. А спряталось солнце за леса, за горы, за море – люди заканчивали работы и шли домой.
И вот однажды, какой-то наблюдательный человек заметил, что тень от дерева не стоит на месте, а движется вслед за солнцем. Кончился день, солнце сделало по небу круг, и тень тоже сделала круг, но только в другом направлении.
Смотрел человек, смотрел, как тень по кругу движется, и придумал часы: вкопал в землю столб, а вокруг столба начертил круг, разделил его на части. Взошло солнце, и тень от столба медленно двинулась по кругу.
Так были изобретены самые древние часы, которыми пользовались люди, чтобы примерно знать время. Назывались они солнечными.
Солнечные часы – старинный прибор для измерения времени по Солнцу.
Родиной солнечных часов принято считать Древний Египет. Жрецы-мудрецы наблюдали за тем, как каждый день солнце перемещается по небу. Они вдруг заметили, как колонны храма отбрасывают тень то в одну сторону, то в другую, причем плавно, будто бы по кругу. Жрецам пришла в голову идея создания солнечных часов.
И в другом древнем государстве — Вавилоне много тысяч лет тому назад каждый день от восхода до заката солнца наверху старинной башни находился дежурный мудрец и наблюдал за движением солнечной тени от вершины столба. Стоило тени коснуться очередной линии, как он громко оповещал: «Знайте, свободные и рабы, миновал ещё один час после восхода Солнца!»
Вавилоняне научились сами и научили древних греков делить время на равные промежутки — часы.
В солнечных часах небольшой стержень (гномон) укрепляли на плоскости (кадран, разграфленной линиями — циферблате. Часовой стрелкой служила тень от гномона.
В старинном городе Афины бегали люди-часы и сообщали желающим, который час. Они узнавали время по единственным в городе солнечным часам и за мелкую монету сообщали время.
Людям идея с часами понравилась, ведь появилась возможность определять точное время. Солнечные часы стали устанавливать в общественных местах – на площадях, в банях, в имениях императоров и других местах.
Солнечные часы были разных видов и конструкций:
— горизонтальные (расположены прямо на земле, их можно построить на песке, и на любой горизонтальной поверхности);
— вертикальные (эти часы расположены на вертикальной поверхности, а их гномон торчит в строну);
— зеркальные солнечные часы, которые отражали солнечный луч зеркалом на циферблат, расположенный на стене дома.
И хоть работать (то есть показывать время) солнечные часы могут лишь в солнечную ясную погоду, тем не менее, эти часы служили людям в течение многих тысячелетий. И люди ими были очень довольны. Солнечные часы живы до сих пор!
Дома (если есть такая возможность) или во время летнего отдыха сделайте с ребёнком солнечные часы и проведите интересный эксперимент с ними.
Цель: рассказать детям о солнечных часах.
Задачи:
— познакомить детей с солнечными часами и способом их изготовления;
— развивать умственные способности детей;
— обогащать словарный запас детей;
— воспитывать любознательность, бережное отношение ко времени;
— воспитывать интерес к познанию нового.
Как можно сделать солнечные часы из природного и бросового материала?
Я у солнышка спросила —
Сколько времени сейчас?
Солнце палку осветило,
Показало? Вот те раз?
Но потом я догадалась!
Палочку воткнула в грунт,
Круг вокруг нарисовала,
Числа, циферки — всё тут!
Тень от палочки мгновенно
Показала мне тот час!
Только помнить нужно — север
На двенадцати у нас!
Циферблат таких часов помещают на открытом ярко освещаемом солнцем месте, а стрелкой часов служит стержень, отбрасывающий тень на циферблат. Для этого нарисуйте на земле круг (или выложите его из камушков)
В нашем случае мы использовали полукруг, так как в этом месте с одной стороны было море, с другой – горы. Поэтому наблюдение за солнечными часами можно было проводить с 7 часов утра (в это время солнце появлялось из-за гор) до 16 часов дня. Потом солнце заходило за горы.
В центр круга поставьте длинную палочку. Я нашла упругую яркую пластиковую палочку вишнёвого цвета
Положите камушек (в нашем случае пластиковая крышечка) на то место окружности, на которое падает тень. Поставьте там нужную цифру (например, 10 – если сейчас 10 утра) и так далее. Мы нашли на берегу моря яркие пластиковые крышечки разного цвета. Это обстоятельство привнесло ещё больше интереса к солнечным часам
Можно вместе с ребёнком написать цифры на поверхности крышечек, а если это сделать не получится, то написать цифры на кружочках бумаги и приклеить на поверхность крышечек такого самодельного циферблата.
Понаблюдайте за работой таких часов в начале прогулки, середине. И перед уходом снова подойдите к часам и посмотрите, где будет «стрелка» т. е. тень от палочки.
Главное, что нужно увидеть, что «тень – стрелка» передвигается по кругу. На следующий день повторите наблюдения – несколько раз подойдите и посмотрите на «стрелку-тень» от палочки.
Понаблюдайте за солнечными часами и сделайте ещё один вывод – тень от палочки будет разная по длине в разное время суток (утром, днём, вечером).
Детям очень нравится наблюдать за такими солнечными часами, это вызывает у них просто восторг.
Вопросы детям на закрепление темы
Как называется прибор, отсчитывающий время в пределах суток?
Где устанавливали солнечные часы?
Из чего состоят солнечные часы?
Какие недостатки есть у солнечных часов?
Трудно ли их самим сделать?
А можно сделать для наблюдений за природными явлениями и небольшую метеостанцию, изготовив в ней розу ветров, флюгер и солнечные часы!
Консультация для педагогов «История басни как жанра» «Мораль сей басни такова.» «Мораль сей басни такова…» – это выражения нам всем не только хорошо известно, но и понятно. Причина очевидна:.
Консультация для педагогов и родителей «Причины и виды отклонений в речевом развитии детей дошкольного возраста» Речь — один из наиболее мощных факторов и стимулов развития ребенка. Это обусловлено исключительной ролью, которую она играет в жизни человека.
Консультация для родителей и педагогов «Виды театров» Знакомство с театром происходит в атмосфере волшебства, праздничности, приподнятого настроения, поэтому заинтересовать детей театром не.
Консультация для родителей «История возникновения праздника 8 марта» Консультация для родителей: история возникновения праздника 8 марта К концу 1880-х годов, когда в мире возникла идея женской консолидации,.
Консультация для родителей «Причины возникновения стресса у ребенка и как его избежать» Считается, что стрессы чаще возникают у взрослых на фоне нестабильной социальной или экономической ситуации. На самом деле стресс у ребенка.
Консультация для родителей «Солнечные ванны — польза и вред для ребёнка» Наступило лето! Пора отпусков, поездка с семьей к морю, на озеро, к реке. Независимо от того, какое солнечное место вы выбрали для отдыха.
Консультация для родителей «Виды пластилиновой аппликации» Пластичный и яркий пластилин прекрасно подходит для выполнения аппликаций, так как его легко обрабатывать, придавать нужную форму. А сама.
Консультация для родителей «Воздушные и солнечные ванны для детей» Консультация для родителей «Воздушные и солнечные ванны для детей» Летняя песенка Опять смеется лето В открытое окно, И солнышка, и света.
Конспект открытого занятия «Нить Ариадны. История возникновения лабиринтов» для подростков 14–17 лет Возрастная категория – воспитанники 14-17 лет (старшая возрастная группа). Цель: — расширить кругозор и представления об окружающем мире.
Оформление участка «Метеостанция и солнечные часы» Солнечные деньки детворы на участке детского сада Лето, ах лето… Это любимое время года всех людей и особенно детей. Детский сад для каждого.
Источник
Вопросы про солнечные часы
- Главная
- ВСЁ О СОЛНЕЧНЫХ ЧАСАХ
ВСЁ О СОЛНЕЧНЫХ ЧАСАХ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Введение
На уроке математики я столкнулась с задачей: «В старину часто пользовались солнечными часами, они известны более 3000 лет. В солнечных часах время определяется по положению тени от наклонного стержня на циферблате (циферблат и стержень располагали так, чтобы в полдень тень от стержня была направлена на отметку 12 ч). Подумайте, что общего у солнечных часов с современными, в чем их достоинства и недостатки». Я поняла, что практически ни чего не знаю о солнечных часах и заинтересовалась ими. В поиске информации я нашла много интересного материала о солнечных часах, который обобщила в данной работе.
Актуальность темы заключается в том, что мода на солнечные часы возвращается. Механические часы принесли нам немало удобств, но при этом свели до бытового уровня понятие Времени в Пространстве.
Цель работы: изучить историю солнечных часов, узнать, какие модели этих часов существуют и сконструировать действующую модель этих часов, определить время по солнечным часам, выяснить точность измерения самодельного прибора.
Задачи работы:
1) Ознакомиться с различными видами солнечных часов.
2) Доказать актуальность использования солнечных часов в современном мире.
3) Проанализировать достоинства и недостатки солнечных и современных часов.
Гипотеза Солнечные часы имеют широкую практическую реализацию в
Методы исследования: 1) поиск, анализ и синтез различных источников информации: книг, статей, Интернет-ресурсов; 2) самостоятельное изготовление солнечных часов.
История возникновения солнечных часов
Летом мы много времени проводим на открытом воздухе, и непроизвольно начинаем связывать ход времени с движением солнца по небу. Первые примитивные понятия для измерения времени древним людям подсознательно подсказала регулярная смена времени года, смена дня и ночи, перемещение Солнца и Луны по небесному своду. Положение Солнца на небе использовалось в качестве той часовой стрелки, по которой люди определяли время в дневную часть суток. Именно движение солнца легло в основу солнечных часов, которые появились примерно 5,5 тысяч лет назад. Принцип действия солнечных часов основан на движении тени, отбрасываемой неподвижным ориентиром в течение дня.
Солнечные часысостоят из указателя (гномона), отбрасывающего тень и играющего роль стрелки, а так же циферблата с нанесенными на него делениями, обозначающими часы суток. Перемещение стрелки-тени, отражающей суточное вращение Земли, позволяет определять время.
Самое раннее известное упоминание о солнечных часах – Книга Исаии в Библии. «Вот, я возвращу назад на десять ступеней солнечную тень, которая прошла по ступеням Ахазовым. И возвратилось солнце на десять ступеней по ступеням, по которым оно сходило» – часы, построенные царем Ахазом в 732 г. до н.э. по вавилонским образцам. В древнем Египте время измерялось при помощи тени от священных обелисков у храмов или консольных балок, которые одновременно служили для почитания культа бога Солнца. Роль гномонов выполняли и прямые пилоны (XIV в. до н.э.). на общественных площадях. До сих пор сохранился такой обелиск высотой в 35,5 м на площади св. Петра в Риме, который был доставлен туда в 38 году Калигулой из Гелиополиса.
В античном мире сформировалась целая наука, посвященная проектированию солнечных часов, – гномоника. Возникновение греческой гномоники связывается с именем Бероза из Вавилона, изготовившего в VI в. до н. э. скафис – солнечные часы в виде чаши, точность установки которой проверялась путем заполнения водой. В греческом языке солнечные часы получили название – арахна (паук), позже использовавшееся и арабами.
Известный римский архитектор и зодчий Маркус Витрувий описывает в своем сочинении «Архитектура» не менее 13 видов солнечных часов. К ним относятся и не совсем обычные для северных областей Европы горизонтальные полые полусферические часы – так называемые гемисферы.
Во II в. до н. э. знаменитый астроном Клавдий Птолемей ввел деление суток на 24 часа. Изобретение в начале новой эры наклонного гномона, параллельного земной оси, позволило создавать более точные солнечные часы. В VII в. папа Гонорий повелел оборудовать все церкви солнечными часами.
Солнечный календарь в церкви св. Марии с ангелами, XVI в., Рим. В полдень каждого дня солнечный луч пересекает меридиан на полу храма в точке, соответствующей дню года.
Шкала для расчета поправок на период 1500–2500 гг.
Особый вид солнечных часов – зеркальные, где роль гномона исполняет зеркальце, а кадран размещен на стене или потолке помещения. Вместо тени по шкале ползет блик – солнечный зайчик. Первым такие часы описал Й.Б. Бенедиктус в своей книге «De gnomonum umbrarumque solarium usus liber», изданной в Турине в 1574 г. Проектированием зеркальных часов занимался и Николай Коперник.
Приблизительно в начале XVI в. появились оконные солнечные часы. Они были вертикальными, и их циферблатом была поверхность окна храма или ратуши.
Самыми старыми солнечными часами на Руси считается система ниш в Спасо-Преображенском соборе в Чернигове, возведенном в 1031 – 1036 гг. Солнечный луч, попадающий в ниши, обозначал время начала богослужений. В русских народных избах окно, обращенное на юг, оборудовалось простыми солнечными часами в виде забитой в подоконник иголки или шеста перед окном и системы зарубок на откосах окна.
Новый виток популярности приобрели солнечные часы в эпоху Возрождения. В это время возникли также первые учебники по солнечным часам. С начала XVI в. теорию солнечных часов стали преподавать в университетах Виттенберга, Тюбингена, Ингольд-штадта, в Праге и в Штирскем Градце как составную часть математики. Популярными в этот период стали «карманные» переносные солнечные часы, оборудованные магнитной стрелкой.
Карманные кольцевые солнечные часы со шкалами высот и сезонов, мастер Конрад Метц (1643–1717), Амстердам, бронза.
Особый вид карманных солнечных часов – солнечное кольцо, изобретение которого приписывается парижскому врачу Бове, хотя еще в XV в. нюрнбергский математик Ганс Мюллер Региомонтан описал его в своих трудах. Кольцо подвешивается на цепочке за фиксированную точку и ориентируется так, чтобы луч, проходящий через отверстие, падал на часовую шкалу внутри кольца.
Карманные солнечные часы, г. Аугсбург, Бавария, переделанные в XVIII в. из механических часов XVI века.
Построенные по проекту архитектора Антонио Ринальди (1710–1794) вдоль российских дорог верстовые столбы – знаменитые «Катькины мили» также часто снабжались солнечными часами. Самые старые солнечные часы в Киеве находятся во дворе Братского монастыря и имеют форму куба с кадранами на четырех вертикальных гранях, ориентированных по сторонам света. Также хорошо знакомы киевлянам солнечные часы на фонтане «Самсон» возле Гостиного двора на Контрактовой площади, оригинал которых украсил в 1811 г., возрождавшийся после пожара Подол.
Южные солнечные часы фонтана «Самсон» на Контрактовой площади в Киеве
До середины XIX в. высокоточные солнечные часы для нужд астрономии и навигации производились в Санкт-Петербурге в Механическом заведении Главного штаба. В 1-й половине XIX в. в Одессе действовали интересные солнечные часы – «полуденная пушка». Ровно в полдень солнечный луч падал на фокусирующую линзу и поджигал запал, оповещая весь город.
Простейший способ измерения времени с помощью сельских часов мне показала моя бабушка. Нужно левую руку повернуть ладонью вверх, направленный вверх большой палец выполняет роль теневой стрелки. В зависимости от длины этой тени в сравнении с остальными пальцами руки можно было примерно определить время. Этот простой способ измерения времени сохранялся среди сельского населения весьма долгое время.
Самый современный вариант — в США запатентованы цифровые солнечные часы. В зависимости от положения солнца солнечный свет, проходя через фильтры (в виде цифр), высвечивает на табло время с точностью до 10 минут. Мода на солнечные часы возвращается. Три века назад этот символ космической связи между человеком и Вселенной был вытеснен механикой, которая тикает «сама по себе». Она, конечно, принесла немало удобств, но одновременно свела до бытового уровня понятие Времени в Пространстве. Виды солнечных часов и их особенности. Солнечные часы, как человеческая душа, хорошо работают только, когда светло. Сегодня они снова стали элементом дресс-кода состоятельной и образованной публики. Оказывается, чтобы выбрать часы для, того чтобы установить их на фасаде дома или в саду нелегко.
Солнечные часы состоят из трех деталей: самого солнца, гномона (предмета, отбрасывающего тень), а также циферблата, на который эта тень падает. Линии на циферблате рассчитываются индивидуально для каждых часов и зависят от ориентации циферблата относительно полюса мира, математического горизонта и небесного экватора. Сам же циферблат может быть нарисован где угодно.
Известно немало типов солнечных часов: горизонтальные, вертикальные (если плоскость циферблата вертикальна и направлена с запада на восток), утренние или вечерние (плоскость вертикальна, с севера на юг).
Например, для сада больше всего подходят горизонтальные и вертикальные виды. Самый распространенные горизонтальные. Такие часы располагаются прямо на земле или на специальном постаменте. Расчет вертикальных часов сложнее, поскольку стены зданий относительно сторон света могут быть ориентированы под любым углом. С тем, как стена, на которой размещен или нарисован циферблат, ориентирована относительно сторон света, связаны определенные ограничения (например, если циферблат смотрит строго на восток, он будет освещен только от восхода до локального полудня). Но этот недостаток можно устранить, скомбинировав циферблаты в одном изделии и сделав часы четырехсторонними. Тем самым, есть возможность определять время весь световой день. Бессмысленно использовать солнечные часы для того, чтобы вовремя вставать или приходить на встречу. Солнечные сутки величина непостоянная. Они могут быть длиннее или короче, в зависимости от скорости оборота Земли вокруг своей оси. Принцип работы солнечных часов сильно отличается от того, как функционируют современные часы. Во-первых, солнечные часы действуют только в солнечные дни, и залог их точности в том, что стрелка, отбрасывающая тень гномон, должна быть направлена точно на Полярную звезду. Перемещая часы из одной географической широты в другую, мы смещаем гномон на несколько градусов, и ни о какой точности речи уже идти не может. Поэтому, нельзя просто купить солнечные часы и установить, где угодно. Каждое конкретное изделие рассчитывается и изготавливается индивидуально для конкретных географических координат.
В немецком городе Франкфурте на Майне на набережной в 1949 году инженером – часовщиком Лоском были построены солнечные часы 3,2 м в диаметре. Прибор был снабжен подвижным диском, повернув который любой человек мог узнать время в любом из 200 городов мира. Конструкция этих солнечных часов очень необычна.
Практическая часть.
В практической части я решила сделать макет солнечных часов и определить по ним время. Чтобы построить макет солнечных часов, я столкнулась с проблемой – как узнать широту с. Нижний Карачан? Я обратилась за помощью к учителю географии Тимошечкиной Н.Н. Она мне объяснила и показала как определить широту на которой расположено наше село. Нижний Карачан находится на широте —
Изготовление солнечных часов.
На листе бумаги необходимо построить круг диаметром 12 см. Разбить этот круг на 24 части ( 360º :24 =15º составляет одна часть). Приклеить его на электронный диск.Необходимо изготовить гномон — я взяла деревянную палочку. Закрепила его в отверстие крышки под углом в 51 0 , равный географической широте с. Нижний Карачан. Это нужно сделать для того, чтобы часы ходили точно.
В солнечный день я проверила, как работают солнечные часы. Поставила их так, чтобы гномон показывал на север. Они работают, и показывают точное время! Мною были проведены замеры времени в 09:00часов; 12:00часов; 14:00часов. На солнечных часах тень от гномона соответственно показывала 09:00часов; 12:00часов; 14:00часов.
Так же необычную и очень удобную клумбу «Солнечные часы» можно сделать с помощью нескольких цветочных горшков.
Создание такой клумбы — отличный способ узнать и увидеть своими глазами, как положение солнца меняется от часа к часу, и от сезона к сезону.
Понадобится: Цветочные горшки(12 шт.),фанера, пластик.
Вырежьте из фанеры или пластика круг, обработайте его защитным составом для древесины, иначе солнце и дожди повредят ваши часы. Сверяясь с обычными часами, сделайте разметку циферблата. Вырежьте в круге отверстия (по разметке) и потом устанавливайте в него цветочные горшки.
Вскопайте участочек по форме клумбы, выньте грунт на глубину приблизительно 20-25 см, засыпьте углубление щебнем.
Устанавливая красивые клумбы в виде солнечных часов, лучше циферблат немного наклонить, чтобы с него легко стекала дождевая вода.
Высадите любимые ваши цветы в горшки и разместите в часовых отметках-отверстиях.
Заключение.
Изучив эту тему, я узнала, какие существуют виды солнечных часов, историю развития солнечных часов, первое упоминание солнечных часов в библии, в Риме, в Египте, из чего они изготавливались, для чего они служили, как можно построить солнечные часы и методы определения времени по солнечным часам.
Подтвердилась, выдвинутая мной гипотеза — солнечные часы имеют широкую практическую реализацию в современном мире.
Используя результаты моей работы, каждый может украсить своё жилище солнечными часами. Н а это потребуется не так уж и много времени и затрат, тем более очень много различных видов этих часов существует. Я планирую летом на пришкольной территории создать солнечные цветочные часы. И я надеюсь, что они станут визитной карточкой нашей школы.
1.Энциклопедия юного математика/Педагогика, Москва, 1988 год
2. «Обо всём на свете» иллюстрированная энциклопедия для детей/Феданова Ю.В.: Владис, 2015 г.
3. Математика. 5-6 классы. Практические задачи/Захарова О.А. Академкнига/Учебник, 2007 г.
5. "Часы. От гномона до атомных часов" / Михаль С.:Знание, 1983 г.
8. Занимательные дидактические материалы по математике. Сборник заданий. Выпуск 2/ Трошин В.В.: Глобус, 2008 г.
9. «Впереди времени»/ Е. Кнорре.: Детская литература, 1989 г.
Источник
Солнечные часы — что это и как работает?
Солнечные часы — устройство, с помощью которого можно определить текущее время по Солнцу. Они работают по принципу отбрасывания тени от объекта на поверхность с отметками времени. Объект, который отбрасывает тень, называется «гномон». По тени можно определить угловую высоту Солнцу.
Гномоны бывают разные: с фигурой и острым краем или с тонким стержнем. Солнце меняет свое расположение в течение суток: каждый час поворачивается на 15 градусов. Чтобы переместиться на один градус долготы с востока на запад, Солнцу требуется 4 минуты. Вместе с этим перемещается тень от гномона — она падает на отметку с определенным часом.
Солнечные часы сопоставляют с осью вращения Земли. Форма устройства должна указывать на настоящий астрономический север — это не Северный или Южный полюса. Форма горизонтально ориентированных часов должна соответствовать географической широте.
Виды солнечных часов
Есть три основных типа солнечных часов: горизонтальные, экваториальные и вертикальные. Раньше люди строили шаровые, конические и цилиндрические часы.
Горизонтальные солнечные часы состоят из кадрана и гномона. Что такое гномон, вы уже знаете, а вот кадран — это плоскость с часовыми делениями. На горизонтальных часах кадран устанавливают параллельно плоскости горизонта. Гномон — это, как правило, треугольник, который перпендикулярен плоскости кадрана. Одна из сторон гномона наклонена на угол, равный географической широте места установки часов.
Линия, которая пересекает кадран и гномон, направляется параллельного полуденной линии. Вдоль этой линии направлена тень вертикального стержня в истинный полдень. Истинный полдень — это время в середине дня, между восходом и закатом солнца.
Экваториальные солнечные часы состоят из гномона и кадрана, как и горизонтальные. Часовые деления отмечаются на кадране через равные угловые промежутке — аналогичным образом времся отмечается на циферблате обычных часов. Гномон, как правило, это металлический стержень, который устанавливают на кадране перпендикулярно его поверхности. Кадран ориентируется в горизонтальной плоскости, чтобы прямая, которая соединяет гномон и часовое деление, соответствующее полудню, была направлена параллельно полуденной линии. В сторону юга — для Северного полушария, в сторону севера — для Южного полушария. Также, прямая, которая соединяет основание гномона и часовое деление, наклоняется относительно плоскости горизонта.
Основной минус экваториальных часов — они работают только от дня весеннего равноденствия до осеннего равноденствия.
Вертикальные солнечные часы размещают на стенах различных строений. Их кадран расположен вертикально и перпендикулярен плоскости горизонта. При этом, он может быть повернут в любую сторону — от этого зависит расположение часовых делений. Чтобы деления времени были симметричны относительно полуденного деления, кадран должен быть обращен на юг в северном полушарии и на север — в южном.
В России вертикальные солнечные часы можно найти в Московском планетарии. Они показывают текущую дату и время.
Источник
Вопросы про солнечные часы
Как работают солнечные часы?
Давно я ничего не писал о навигации, но вот случайно наткнулся на замечательные иллюстрации о суточном движении солнца на небесной сфере и о солнечных часах.
Итак, вы знаете, как работают солнечные часы?
Вчера, 12 июня среднее солнечное время совпало с истинным солнечным временем. Уравнение времени было равно нулю. Такое случается только четыре раза в год.
С незапамятных времен люди организуют свою жизнь по видимому движению Солнца. Мы говорим «видимое движение», поскольку конечно же вращение Земли вокруг своей оси приводит к движению теней, которое мы наблюдаем каждый день. Каждый час Земля поворачивается на 15°, это выглядит также, как будто Солнце передвинулось на 15° по своему ежедневному пути. Оба подхода используется при изготовлении солнечных часов, но обычно принято считать, что движется именно Солнце. Возможно легче всего понять, как работают солнечные часы, если представить себе земной шар со стороны Северного полюса.
На приведенном рисунке кажется, что это Солнце каждый час передвигается на 15°. Элемент солнечных часов, который отбрасывает тень называется «гномон».
Если смотреть строго сверху, со стороны воображаемой фотокамеры, то можно запечатлеть снимки тени, от воображаемого гномона в разное время:
Часы, которые мы представили себе расположенными на Северном полюсе, называются экваториальными солнечными часами. Это потому, что плоскость циферблата параллельна плоскости экватора.
Экваториальные солнечные часы можно назвать «базовыми», поскольку с их помощью можно построить много других типов солнечных часов. Это делается путем проецирования часовых линий экваториальных часов на любую другую подходящую поверхность. Полярные часы, изображенные ниже, — очевидный пример.
Середина зимы наступает в северном полушарии, когда ось вращения Земли наклонена в сторону от Солнца. С октября по март Солнце никогда не восходит на северном полюсе, а на южном — никогда не заходит.
Середина лета в северном полушарии наступает, когда ось вращения Земли наклонена в сторону Солнца. С апреля по сентябрь Солнце никогда не заходит на северном полюсе, а на южном — никогда не восходит.
Часы с толстым гномоном и их полуденная отметка
Солнцу требуется четыре минуты для перемещения на один градус долготы с востока на запад (в северном полушарии, а в южном — Солнце движется в противоположном направлении). Солнечные часы на одной и той же долготе (на одном меридиане) показывают одинаковое время. Солнечные часы на меридиане 4° западной долготы отстают на 16 минут от времени в Гринвиче (нулевой меридиан), а на меридиане 8° западной долготы отстают уже на 32 минуты.
Пример: Плимут располагается в 4° 08’ западнее Гринвича, поэтому солнечные часы в Плимуте всегда отстают на 16 минут и 32 секунды. Соответственно, часы, расположенные восточнее Гринвича, спешат на время, рассчитанное из соотношения 1 градус — 4 минуты.
В 1880 году, чтобы избежать хаоса на железных дорогах британский парламент установил среднее время в Гринвиче (GMT), как единое Британское время, и все часы соединенного королевства стали показывать такое же время, как часы Биг Бен в Лондоне.
Первые точные механические часы были сделаны в 1656 году датским ученым Кристианом Гюйгенсом. Точность его поздних моделей составляла одну секунду в сутки. Выставляя свои механические часы по солнечным, Гюйгенс мог бы предположить, что его часы в течение года идут неточно, однако именно его часы были точны, а солнечные часы то опаздывают, то спешат.
Показания всех известных часов не будут соответствовать показаниям солнечных часов, поскольку продолжительность солнечных суток увеличивается на несколько секунд в течение 3 месяцев, потом она соответственно уменьшается в течение 3 месяцев, а в оставшиеся полгода процесс повторяется.
Если в каком-то месте мы направим камеру на штативе на юг и будем фотографировать в режиме мультиэкспозиции каждый полдень через 10 дней, мы увидим фигуру, напоминающую восьмерку.
Эта фигура называется аналемма. Появление такой фигуры обусловлено неравномерным движением Солнца по небесной сфере.
Из-за эксцентриситета земной орбиты зимой в северном полушарии сутки длятся немного больше, чем летом, а в южном – наоборот. Поэтому было введено такое понятие как средние солнечные сутки, равные 24 часам на протяжении всего года. Для определения понятия средних солнечных суток вводится дополнительное понятие «среднее Солнце» – фиктивная точка, которая равномерно движется по небесному экватору (не по эклиптике!). Разница между средним и солнечным временем называется уравнением времени.
Уравнение времени позволяет переходить от истинного солнечного времени к среднему солнечному и наоборот.
Чтобы воспользоваться уравнением времени нам нужна или таблица со значениями коррекции в минутах и секундах на каждый день, или годовой график, по которому мы можем определить величину ежедневной коррекции.
Если бы Земля застыла на одном месте и только бы вращалась вокруг своей оси, то продолжительность всех дней была бы одинаковой. Однако, когда мы смотрим на Солнце, то наблюдаем его сами находясь в движении. Именно изменение скорости нашего движения по эллиптической орбите вокруг Солнца и наклон оси вращения Земли определяют значения уравнения времени.
Солнечные часы, ориентированные точно на юг, имеют вертикальную полуденную линию по центру циферблата и часовые отметки, симметричные относительно нее.
Солнечные часы на стенах, которые не ориентированы строго по сторонам света, называются повернутыми. Полуденная линия повернутых часов тоже будет вертикальной, однако сам гномон будет повернут так, чтобы совпадать с осью вращения Земли.
Изготовить солнечные часы не сложно. Основные правила просты: гномон должен быть ориентирован вдоль направления строго на север и быть параллельным оси мира, т.е. иметь наклон относительно горизонта на угол равный широте места установки часов.
При использовании солнечных часов нужно принять во внимание, что в повседневной жизни в Российской Федерации мы пользуемся средним декретным временем, т.е. временем для основного меридиана принятого часового пояса плюс один час. Например, Санкт-Петербург расположен на меридиане 30 градусов восточной долготы, что соответствует основному меридиану второго часового пояса. Значит, чтобы перейти к показаниям солнечных часов, помимо уравнения времени, необходимо прибавлять один час, или сместить шкалу солнечных часов на один час вперед. В Москве еще сложнее, т.к. она расположена восточнее основного меридиана второго часового пояса на 7 градусов. Не сложно вычислить, что 7 градусов долготы соответствует 28 минутам времени. Т.е. полдень наступает в Москве на 28 минут раньше, чем в Санкт-Петербурге. Поэтому постоянная поправка для показаний солнечных часов, расположенных на меридиане 37 градусов к московскому среднему времени составит +1 час 28 минут.
Также не следует забывать об уравнении времени. Среднее время совпадает с показаниями солнечных часов только четыре раза в году – 15 апреля, 12 июня, 1 сентября и 24 декабря. В остальные дни года солнечные часы либо спешат, либо отстают в пределах (+ 14) – (-16) минут.
Обычные часы помогают решать практические вопросы — не опоздать на работу, вовремя проснуться. Это очень полезная вещь — обычные часы. В мире, где расписание поездов и цена на бензин реальнее самих законов Кеплера, без обычных часов не прожить и дня. Тем не менее, результаты эволюции нельзя отменить и наши тела продолжают жить по истинному солнечному времени и продолжают помнить, как себя чувствовали наши далекие предки, не отделяющие еще время от пространства, а себя от природы и счастливые уже по одной этой причине.
Солнечные часы помогают нам более сдержанно оценивать свою роль в этом мире. Они помогают нам не забыть, что Земля — это очень маленькая планета с ограниченными ресурсами, что вращается она вокруг желтой звезды среднего размера, а сама эта звезда всего лишь одна из великого множества ей подобных составляющих нашу малую родину — Галактику Млечный путь.
Источник
Занятие в ГПД "Что мы знаем о часах"
Цель: Закрепить и расширить знания детей о различных видах часов, о принципе их работы и их роли в жизни человека. Помочь детям устанавливать зависимость конструкции и внешнего вида от назначения часов. Воспитывать интерес к технике, уважение к труду взрослых, бережное отношение к приборам.
Тема рассчитана на три занятия:
- Шесть рассказов о часах.
- Принцип работы механических и песочных часов. Рассказ о Кулибине.
- Выставка часов. Игра – викторина “Кто больше знает о часах”.
ЗАНЯТИЕ 1.
Первый рассказ. СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ.
Давным – давно, когда часов еще не было, люди узнавали время по солнцу. Встало солнышко – пора людям вставать, за работу браться. Поднялось оно, прошло полдороги по небу – надо людям отдохнуть и пообедать. А спряталось солнышко за леса, за горы, за синее море – пришло время людям идти по домам на покой. И вдруг человек обратил внимание на тень, что падала на землю от дерева. Присмотрелся и заметил, что тень не стоит на месте. Она движется вслед за солнцем. Кончился день, солнце сделало по небу круг, и тень тоже пробежала.
Смотрел человек, смотрел, как тень по кругу бегает, и придумал часы: вкопал в землю столб, а вокруг столба начертил круг, разделил его на части. Каждая часть равнялась одному часу. Взошло солнце и тень от столба медленно двинулась по кругу, отмечая час за часом.
Так были изобретены первые часы. Назывались они солнечными. Но пользоваться ими человек не всегда мог. Почему? (По И.Мельникову.)
На прогулке сделать солнечные часы. Понаблюдать за их работой.
Второй рассказ. ЧАСЫ – ПЕТУХ.
Узнавали люди время и по живым часам. Эти часы важно ходят по двору, хлопают крыльями и, взлетев на забор, кричат “ку – ка – ре – ку!”.
Еще солнце не взошло, а петух уже кричит, дерет горло.
Скоро утро! Довольно спать!
Но по пению петуха трудно определить точное время. То петух во сне с жердочки свалится – раньше времени поднимет крик, то лисы испугается и начнет кричать, то лиса петуха унесет и съест. А если нет петуха? Как узнать время ночью, когда нет солнца и звезды не светят в пасмурную погоду? И придумал человек часы более надежные: они и с жердочки не свалятся и лиса их не унесет.
Третий рассказ. ВОДЯНЫЕ ЧАСЫ.
Демонстрируются водяные часы.
В высокий и узкий сосуд с дырочкой у дна наливалась вода. Капля за каплей она сочилась из отверстия. Воды в сосуде становилось все меньше. На стенках сосуда были сделаны черточки – отметки, которые показывали, сколько времени прошло с того момента, когда в сосуд налили воду.
Водяные часы тоже оказались неудобными (почему?), потому что нужно было постоянно доливать воду в опустевший сосуд. Иногда вместо воды в сосуд наливалось молоко. Но какую шутку могли сыграть молочные часы с человеком?
Четвертый рассказ. ЧАСЫ – ЦВЕТЫ.
Давным – давно люди заметили, что одни цветки раскрываются утром, а днем закрываются, другие раскрываются под вечер, третьи – только ночью, а днем они всегда закрыты. Открываются не когда им вздумается, а в “свое собственное” время. Так появились цветочные часы. Но “ходят” они только в солнечную погоду.
Рано утром навстречу солнечным лучам поднимают свои головки золотистые одуванчики, а за ними открывает лепестки гвоздика полевая, шиповник, лен и другие.
Цветы, которые рано раскрыли свои лепестки, днем начинают засыпать. В пасмурную погоду цветочные часы не “работают” совсем. Цветки у них остаются закрытыми. Поэтому люди их используют только для украшения клумб. (По Ю. Дмитриеву.)
Пятый рассказ. ЧАСЫ – СКАЗКА.
Часы – сказка висят на стене Центрального театра кукол в Москве. Как только стрелки замирают на цифре 12, золотой петух, сидящий на высоком шесте, важно поворачивается, расправляет крылья и на всю улицу кричит: “Ку-ка-ре-ку-у!” – приглашая людей на представление. Раздается звон колокольчиков, следует 12 размеренных ударов. Все ждут чуда. И чудо происходит.
Одна за другой раскрываются двери волшебных домиков, и появляются музыканты во главе с мишкой и начинают играть веселую музыку. Осел лихо ударяет по струнам балалайки, баран растягивает меха гармоники, звенят в лапах медведя тарелки. “Во саду ли , в огороде”, – поют весело музыканты.
Отыграют музыканты и снова спрячутся в домики.
Шестой рассказ. КРЕМЛЕВСКИЕ КУРАНТЫ.
Самыми главными являются Кремлевские часы. Они установлены на Спасской башне в Москве. Каждый новый день начинается и заканчивается боем часов на Спасской башне. Торжественный бой курантов разносится над Красной площадью и проникает во все уголки нашей необъятной Родины.
И в столице,
И в станице,
И в ауле слышат нас.
В облаках –
На самолетах,
И в морях –
На пароходах,
В рудниках
И на заводах,
Всюду, всюду
Слышат нас.
С. Погореловский.
ЗАНЯТИЕ 2.
На втором занятии воспитатель рассказывает о Кулибине и читает следующие два рассказа о часах.
Седьмой рассказ. ПЕСОЧНЫЕ ЧАСЫ.
После неудач с солнечными и водяными часами люди стали голову ломать, как бы придумать часы получше, чтобы они одинаково точно показывали время и днем, и ночью, и зимой, и летом, и в любую погоду. И придумали.
У этих часов нет ни стрелок, ни кружка с цифрами, ни зубчатых колесиков внутри. Сделаны они из стекла. Два стеклянных пузырька соединены вместе. Внутри песок. Когда часы работают, песок из верхнего пузырька сыплется в нижний. Высыпался песок – значит прошло 3, 5, 10 минут. Часы переворачивают и счет времени продолжается. У меня в руках песочные часы на 1 минуту. Как вы думаете, что можно успеть сделать за одну минуту? Пользуются ли теперь песочными часами? Кто? (Врачи и медсестры в поликлиниках, больные по этим часам получают процедуры. Даже повара пользуются ими, чтобы сварить яйца всмятку или вкрутую.)
(По М. Ильину, Е. Сегал.)
Восьмой рассказ. КАК УСТРОЕНЫ ЧАСЫ.
Прошло много времени с тех пор, как человек придумал часы с механизмом. Внутрь их поставил пружину, закрутил ее, а чтобы она не раскручивалась, прикрепил к ней зубчатое колесико. Оно цепляется за другое колесико, и вертит его. Второе же колесико вертит стрелки, а стрелки показывают часы и минуты. Это механические часы. У них есть заводная головка. Когда ее поворачивают, то слышится внутри часов поскрипывание. Это закручивается пружина.
Есть часы без пружины. Вместо нее внутри часов находится маленький электрический моторчик, который работает при помощи батарейки.. Такие часы заводить не надо. А заводная головка служит только для перевода стрелок.
На улицах, башнях, в метро висят большие электрические часы У них стрелки прыгают по команде командира – главных часов. Прошла минута – прыгнули, еще минута – снова прыгнули.
Но человек не остановился и изобрел часы без стрелок. В таких часах светятся только цифры. Они очень быстро меняются, только успевай их разглядеть. Эти часы электронные и работают, как и электрические, на батарейках.
Еще есть карманные, настольные, настенные часы, часы – кулон и много других часов.
ЗАНЯТИЕ 3.
На третьем занятии организуется выставка часов, проводится игра – викторина.
– Сегодня я поведу вас в сказочный замок – Волшебный замок часов. Хозяин этого замка – добрый Гном.
Закройте на минутку глаза, а когда откроете, окажетесь перед воротами Волшебного замка.
Дети закрывают глаза. В это время входит старшеклассник в костюме Гнома (борода, шапка).
Дети открывают глаза и видят перед собой Гнома.
– Здравствуйте, дети. Я – Главный часовщик замка. Вы сможете попасть в замок, если отгадаете мои загадки.
Кто ходит ночь,
Кто ходит день,
Не зная, что такое лень?
– Конечно же это часы! – восклицают дети.
– Послушайте еще одну загадку:
Стучат, стучат, не велят скучать.
Идут, идут, а все тут, да тут.
– Это загадка тоже про часы.
После этого Гном приглашает детей пройти в ворота Замка (красочно оформленная дверь в другую комнату).
Главный часовщик начинает свой рассказ:
– В этом Замке хранятся самые разнообразные часы. Здесь вы найдете настенные и напольные часы. О чем вам говорит их название?
– Настенные потому, что их надо вешать на стену, а напольные стоят на полу.
– Верно. Может быть вы догадаетесь, как называются часы на башне? (Показать иллюстрации)
Затем Гном обращает внимание детей на часы, похожие на дворец.
– Это старинные часы, – поясняет Гном. – они обычно стоят на камине. Попробуйте дать им название. (Каминные).
А здесь стоят будильники. Они бывают с колокольчиками, с трещетками, звоночками.
Гном заводит будильник и он звенит.
– Когда за ним хорошо ухаживают, не забывают заводить, он всегда показывает точное время и будит вовремя.
Затем Гном привлекает внимание детей к другим часам.
– Эти часы носят на руке. Они называются.
– А вы видели часы круглые с крышечкой? Они висят на цепочке. Только их не надевают на руку, а прячут в кармане. Дайте им название.
– В старину делали карманные часы с музыкой. Крышка открывалась и звучала мелодия.
Вы видели много разных часов. Все они чем-то похожи. Чем же?
– У всех часов есть стрелки, цифры.
– Совершенно верно. Стрелки и циферблат есть почти у всех часов. Посмотрите вокруг и найдите часы без стрелок.
Дети показывают электронные и песочные часы. Дают им названия.
– Самые современные – электронные часы. Точное время на этих часах показывают светящиеся цифры.
Художники – дизайнеры придумали разные виды часов: часы – кулон, часы – перстень, часы – браслет и т д.
Дети благодарят Главного Часовщика и уходят из замка.
Далее проводится игра – викторина “Кто больше знает о часах”.
Викторина строится на вопросах и проводится в виде соревнования двух команд. Для каждой команды приготовлен циферблат. За каждый правильный ответ стрелка на циферблате перемещается на одно деление.
Источник