Bạn đã bao giờ muốn biết mấy giờ rồi nhưng lại không có đồng hồ đeo tay? Thay vì kiểm tra điện thoại di động của bạn hoặc vào bên trong để xem đồng hồ, hãy thử xây dựng một đồng hồ mặt trời! Mặc dù những hướng dẫn này tập trung vào một phương pháp đơn giản để tạo ra một chiếc đồng hồ mặt trời chính xác trên một mảnh đất bằng phẳng, không có lý do gì bạn không thể làm nó với các vật liệu lâu dài hơn và có một cuộc thảo luận ở sân sau hoặc khu vườn của bạn.
Các bước
Bước 1. Dọn dẹp một vùng đất trống hình tròn và đặt một cây gậy (gnomon) ở chính giữa
Bước 2. Tìm con đường nào là phía bắc
Nếu bạn đặt những viên sỏi suốt cả ngày tại điểm mà mặt trời đổ bóng từ đỉnh của gnomon, thì những viên sỏi sẽ mô tả một hình hyperbol và hướng Bắc là nơi bóng đó ngắn nhất. Một cách chính xác hơn sẽ là tìm đông tây trước. Vẽ một vòng tròn có tâm tại thanh thẳng đứng của bạn, với bán kính được cho bởi một viên sỏi buổi sáng, sau đó đợi đến chiều khi bóng vừa chạm vào vòng tròn. Một đường thẳng được vẽ giữa hai điểm này sẽ theo hướng đông-tây và bạn có thể vẽ một đường vuông góc với đường này để tìm một đường thẳng bắc-nam.
Bước 3. Vẽ một vòng tròn mới lớn như bạn muốn để làm đồng hồ mặt trời, với tâm là nơi các đường đông tây và bắc nam giao nhau
Bán kính tốt có cùng chiều dài với thanh bóng của bạn.
Bước 4. Đánh dấu mỗi 15 độ trên hình tròn (sử dụng một viên sỏi)
Bắt đầu bằng cách chia đôi cung giữa đông và bắc, sau đó chia mỗi cung thành ba phần bằng nhau. Bạn sẽ có 24 dấu cách chẵn dọc theo vòng tròn.
Bước 5. Tìm vĩ độ gần đúng của bạn, bạn có thể tra cứu trực tuyến hoặc một cách để tìm vĩ độ ở bán cầu bắc là xác định xem sao bắc cực (Polaris) nằm bao xa trên đường chân trời
Polaris ở cuối tay cầm của cái gáo nhỏ. Khi bạn biết vĩ độ của mình, hãy đánh dấu điểm trên vòng tròn tương ứng với góc đó (ngược chiều kim đồng hồ) từ phía đông. Nếu vĩ độ của bạn là bội số của 15 độ, bạn có thể sử dụng một trong những viên sỏi mà bạn đã sử dụng.
Bước 6. Kéo dài một đường vuông góc từ đá vĩ tuyến đến đường bắc nam
Bước 7. Vẽ một hình elip với trục nhỏ tại điểm này, và trục chính nơi đường tròn giao với đường đông tây
Điểm mà hình elip giao với đường thẳng bắc nam sẽ là 12 giờ. Các điểm mà hình elip giao với đường đông tây sẽ là 6 giờ (sáng ở phía tây, chiều ở phía đông).
Bước 8. Kéo dài một đường thẳng về phía nam hoặc bắc từ mỗi điểm 15 độ trên đường tròn đến hình elip và đặt một viên sỏi tại các giao điểm
Đây sẽ là giờ của bạn. Lưu ý các đường kéo dài theo hướng đông-tây ra khỏi vòng tròn bên trong biểu đồ và hướng vào trong theo hướng bắc-nam từ vòng tròn bên ngoài, các giao điểm xác định các điểm giờ và thay vì vẽ một hình elip, bạn chỉ có thể tìm các điểm này.
Đồng hồ mặt trời của bạn sẽ trông như thế này (hình ảnh này được thực hiện trong một chương trình vẽ và các mốc 15 phút đã được thêm vào, bạn chỉ cần chia mỗi giờ thành 4 với ba viên sỏi nhỏ hơn):
Bước 9. Dựng một cây gậy ở trung tâm của vòng tròn
Loại đồng hồ mặt trời bạn vừa tạo được gọi là đồng hồ mặt trời biểu tượng. Vị trí chính xác của thanh (gnomon) sẽ thay đổi theo mùa (+/- 23,5 độ) dọc theo đường bắc-nam khi mặt trời di chuyển về phía bắc và nam của đường xích đạo, nhưng đây là cấu trúc tạm thời nên chúng tôi sẽ phân tích cho bây giờ.
Bước 10. Để ý xem có bóng đổ, bóng đổ ở số nào, đó là lúc bạn bắt đầu tìm hiểu xem đó là mấy giờ
Sau đó, bạn phải sửa lại kinh độ, phương trình thời gian và giờ tiết kiệm ánh sáng ban ngày (nếu có).
Đính kèm là một chiếc đồng hồ mặt trời đã hoàn thành với các đường xây dựng bị loại bỏ và một đường xiên được thêm vào. Đơn âm (cây gậy) nên nằm dọc theo tâm của cái này ở một vị trí tương ứng với thời gian trong năm
Lời khuyên
- Nếu bạn làm cho bán kính của hình tròn xây dựng của bạn bằng chiều cao của bạn, bạn có thể là cây gậy bóng tối!
- Điều này giả định rằng bạn đang ở bán cầu bắc một khoảng cách hợp lý từ đường xích đạo. Ở Anh 12 O'Clock là Bắc, ở Úc 12 O'Clock là Nam.
- Vì bạn làm việc này chỉ để giải trí, bạn có thể so sánh nó với một chiếc đồng hồ để xem đồng hồ mặt trời của bạn thực sự chính xác đến mức nào! Ngoài độ chính xác của việc xây dựng của bạn, có một số yếu tố ảnh hưởng đến điều này.
- Một đường nghiêng có thể đi qua có thể được tạo ra bằng cách tạo một vòng tròn 0,4 (thực sự là sin (23,45 độ) nhân với bán kính của trục chính hình elip của bạn và chia nó thành 12 vùng bằng nhau, nhận ra rằng các điểm giải (ngày 21 tháng 6 và ngày 21 tháng 12) nằm ở phía bắc -đường south và điểm phân (ngày 22 tháng 9 và ngày 20 tháng 3) nằm trên đường đông tây. Sau khi bạn xác định được vị trí đầu và cuối các tháng, bạn mở rộng một đường vuông góc với đường bắc-nam và bạn sẽ kết thúc lên với một cái gì đó giống như đường xiên mà bạn thấy ở trên.
- Quỹ đạo của trái đất là một hình elip và các biến thể của vận tốc quỹ đạo tạo ra thêm một phương sai trong thời gian giữa trưa tại địa phương là +/- 15-16 phút, tùy thuộc vào thời gian trong năm. Đây được gọi là "Phương trình của thời gian". Bạn có thể tìm thấy một biểu đồ sửa chữa bằng cách thực hiện tìm kiếm trên web.
- Bạn có thể sử dụng bóng đổ bởi mặt trăng để cho biết thời gian vào ban đêm. Vào đêm trăng tròn, mặt số trăng của bạn sẽ chính xác, nhưng thời gian sẽ nhanh hay chậm khi trăng chưa tròn. Giữ hồ sơ và xem liệu chúng có khớp với lý thuyết không!
- Đồng hồ mặt trời của bạn sẽ đọc giờ mặt trời tại địa phương, bạn cần tìm hiểu xem bạn đang ở bao xa so với kinh độ chuẩn của múi giờ của mình (các kinh độ chuẩn là 15 độ một lần, nhân với số giờ đồng hồ của bạn khác với giờ trung bình của Greenwich). Tại Hoa Kỳ, giờ miền Đông có kinh độ chuẩn là 75 độ Tây (GMT - 0500) và giờ Thái Bình Dương là 120 độ Tây (GMT - 0800). Mặt trời di chuyển 15 độ trong một giờ, vì vậy nếu bạn ở phía tây 7,5 độ so với kinh độ chuẩn của múi giờ, đồng hồ mặt trời của bạn sẽ chậm nửa giờ. Nếu bạn ở phía đông múi giờ của mình, đồng hồ mặt trời của bạn sẽ chạy nhanh. Nếu bạn không biết kinh độ của mình, đồng hồ mặt trời có thể giúp bạn tìm nó miễn là bạn biết thời gian chính xác. Đừng quên rằng bất kỳ điều chỉnh thời gian tiết kiệm ánh sáng ban ngày nào cũng phải được tính đến.
