Sisältö
- Anna aurinkokello: Perusteet
- Tutustu aurinkokelloihin
- Taivaallinen päiväntasaaja
- Ecliptic
- Muut vakionäkymätermit
- Aurinkokellojen historia
- Aurinkokellon osat ja toiminta
- Aurinkokellojen tyypit
- Tee itse-aurinkokello
Yritä kuvitella maailma ilman Internetiä. Ainakin a vähän epämiellyttävä, eikö? Poista nyt yhtälöstä kaikenlaiset mobiililaitteet, kuten digitaalikamerat ja GPS-tekniikka.
Kun siirryt vielä pidemmälle ja poistat rannekelloja ja seinäkelloja sekoituksesta, asiat alkavat tuntua melkein paniikkisilta kiireessä. Tänään on vaikea uskoa, että 1800-luvun alkuun saakka aurinkokello oli ollut ihmiskunnan tärkein tapa pitää aikaa tuhansia vuosia!
Nämä jutut ovat kaikki valmistautumisia todelliseen kysymykseen, tosin: Entä jos et voisi kertoa aikaa? Ollenkaan? Kuten vuonna, entä jos elämästä puuttuisi minkäänlaista käsitettä "milloin tahansa" käsitteen pilaantumiseksi välittömässä mielessä muistuttavassa muodossa? (Nykyaikainen maapallonlaskija on heikosti varusteltu edes vastaamaan tähän kysymykseen; se ei todennäköisesti ole mahdollinen, että puhdistat mielenne koko sekunti-, minuutti- ja tuntikäsitteestä sekä ennustettavuudesta, jota koko jäsennellyn ajan järjestelmä tarjoaa.)
Ihmisen kognitiivisen evoluution jossain vaiheessa esi-isäsi kehittävät kyvyn yhdistää rutiininomaisia tai ainakin säännöllisiä tähtitieteellisiä ilmiöitä kiinteiden "ajan" määrien kulkemiseen riippumatta siitä, kuinka he kuitenkin ajattelivat tätä määrää (mikä edes nykyään välttää asianmukaista kuvausta) vaikka matematiikassa ja fysiikassa onkin tapa laskea se huomioon).
Esimerkkejä ovat aurinko, tähdet ja kuu nousevat ja laskevat joka päivä, kuun vaiheet ja tapa, jolla taivas kiertää tarkan ja ennustettavan muutoksen läpi joka kerta, kun maapallo suorittaa uuden spinin pyörimisakselinsa ympäri ("päivä") ) tai retki auringon ympäri ("vuosi").
Anna aurinkokello: Perusteet
Ihmisten tai ihmisiä edeltävän evoluution tietyssä vaiheessa keksineiden työkalujen luominen antoi esivanhempille mahdollisuuden nopeuttaa heidän tehokasta erotteluaan muista apinoista. Hominidi-aivot tulivat riittävän hienostuneiksi arvioidakseen ajallista suhdetta ympäristössään olevien fyysisten väistämättömyyksien ja biologisten todellisuuksien välillä, jotka heidän oli tunnettava, kuten tosiasian, että on helpompi nukkua "yöllä" (eli pimeydessä), mutta myös tosiasia, että tietyt vaaralliset petoeläimet menevät rypälemään pimeässä.
Mikä on aurinkokello? Muodollisesti se on kronometri (ts. kello), joka käyttää pystysuuntaiseen sauvaan putoavan auringonvalon tuottamaa sävyä paikallisen ajan osoittamiseen. Syistä, joista näet pian, sauva, nimeltään a gnomon, on sijoitettava yhdensuuntaisesti maapallon pyörimisakselin kanssa ja osoitettava kohti taivaan sijaintia, joka vastaa suoraan pohjoiseen tai taivaallinen pohjoisnapa (CNP).
Tästä syystä sauva on millä tahansa tietyllä maantieteellisellä leveysasteella kallistettava kulmaan horisonttia (eli vaakasuoraa) nähden, joka on identtinen kyseisen leveysasteen suuruuden kanssa.
Esimerkiksi joku, joka rakentaa aurinkokelloa 40 °: n leveydellä Boulderissa, Coloradossa, Yhdysvalloissa, suunnittelisi gnomonia 40 astetta pohjoisen horisontin keskikohdan yläpuolella, hieman alle puoliväliin suoraan yläpuolella olevaan pisteeseen ( zeniitti). Kuten ehkä tiedät, koska ympyrässä on 360 astetta, puoliympyrä, kuten taivas, peittää 180 astetta; tämä tarkoittaa, että kulmaetäisyys mistä tahansa horisontista zenittiin on puolet tästä tai 90 astetta.
Tutustu aurinkokelloihin
Aurinkokellojen perustietojen asianmukainen käsittely vaatii muutamien liikkumattomien osien nimien muistamisen, mutta toivotaan, että lähestyt tätä ajattelua kuin tähtitieteilijä ja saat arvostuksen paitsi laadukkaille aurinkokelloille myös hämmästyttävästä käsityötaiteesta, mutta myös tieteen, joka on antanut tämän luokan laitteille mahdollisuuden suorittaa heidän loputtoman tehtävänsä tuhansien vuosien ihmiskunnan historian ajan.
Sinut altistuu kaikenlaisille mielenkiintoisille uusille termeille, kun luet tämän artikkelin, ja olet jopa valmis rakentamaan oman aurinkokelloasi - olipa se sitten nöyrä tai yksityiskohtainen - mennessäsi läpi. Mutta tärkeintä, kun yrität keskittyä ajattelusi tähän, ovat ekliptika, taivaallinen päiväntasaaja, ja taivaan pylväät.
Näet, kun opit aurinkokelloista, et oikeasti oppi tekemään viehättävää, jos kiehtovaa työkalua, jota ei enää tarvita ihmisen tekniikan valtavien ja jatkuvien hyppyjen ansiosta. Sinä nojaat paljon tähtitieteen runkoon - miten esineet sijaitsevat ja merkitään ja kuinka taivaalliset syklit, jotka näet ja pidät itsestäänselvyytenä, integroitiin jopa varhaisimpiin aurinkokelloihin 1500-luvulta eKr.
Taivaallinen päiväntasaaja
Päivänkellojen alkuperäiset luojat tunnistivat yksinkertaisen geometrian ja käyttäytymisen välisen suhteen näennäinen taivaan esineiden käyttäytyminen. Erottelu on tärkeää, koska aurinkokelloa ajatellen maata kohdellaan kiinteänä, muut asiat "nousevat" ja "nousevat" ja "ylittävät taivaan" - kuvaukset, joilla on järkeä vain maapallon tarkkailijan vertailupisteestä, ja mikä selittää miksi muinaiset teki ajatella ymmärrettävästi, että kaikki kosmossa kiertää kirjaimellisesti Maan ympäri.
Helpoin tapa kuvitella taivaalla olevien esineiden kartoittamiseen käytetty järjestelmä on ottaa täällä maan päällä käytetty järjestelmä (leveys- ja pituusaste) ja kuvata kuvitteelliset linjat, jotka heijastetaan kuvitteelliseen palloon (oikeastaan puolipalloon, koska näet vain puolet siitä) taivaalla. Maan keskikohdan läpi päiväntasaajan läpi vedetty taso leikkaa tämän taivaan pallo ympyrässä, joka esitetään viivalla nimeltään taivaallinen päiväntasaaja.
Ecliptic
Sillä välin toisen pyöreän viivan taivaassa muodostuu jatkamalla Maapallon vallankumouksen tasoa auringon ympärillä. Tätä kuvitteellista linjaa kutsutaan ekliptika, ja edustaa auringon näennäistä 360 asteen reittiä vuodessa etäisten taustatähteiden suhteen. Nämä tähdet ilmestyä liikkumaton verrattuna aurinkoon ja planeetoihin, koska yksi tapa mitata jälkimmäisten liikettä on käsitellä ensimmäistä "kiinteänä" referenssikehyksenä.
Koska maapallon pyörimisakseli on kallistettu 23,4 ° sen suunnan suunnasta aurinkoa ympäröivään suuntaan, ekliptinen tila ja taivaan päiväntasaaja eroavat (kallistuvat) tällä määrällä. Mutta he kohtaavat kahdessa pisteessä, kuten samankokoiset risteävät hularenkaat. Aurinko seuraa taivaallista päiväntasaajaa näinä kahtena päivänä kaikkialla maapallolla kevätpäiväntasaus (siirtyminen talvelta keväälle pohjoisella pallonpuoliskolla) ja siirtyminen kesältä syksyyn (syyspäiväntasaus).
Muut vakionäkymätermit
Maapallolla leveysviivat ovat yhdensuuntaiset toistensa kanssa päiväntasaajasta molemmille napoille. Taivaan linjoja, jotka vastaavat leveysasteita, kutsutaan linjoiksi eranto, ja määrittää pohjois-etelä-ulottuvuuden sijainti.
Pituusasteja sitä vastoin kutsutaan myös meridiaaneiksi maan päällä. Ne voidaan kuvitella säteilevän ulospäin taivaan napojen muodostamista kahdesta pisteestä ja kohtaamassa taas vastakkaisella navalla, vaikka mikään maapallon katsoja ei näe molempia napoja kerralla. Linja, joka kulkee horisontin pohjoispuolella zeniitin läpi ja kohti vastapäätä etelää vastakkaisella horisontilla, tunnetaan "taivaankappaleessa".
Kun tunnistetaan itä-länsi-asema taivaankappaleen taivaalla, tämä koordinaatin osa tunnetaan nimellä oikea ylösnousemus.
Aurinkokellojen historia
Olet varmasti huomannut, että kun aurinko on lähellä horisonttia (varhain aamulla tai myöhään iltapäivällä), varjot ovat pidempiä kuin ne, kun aurinko on suoraan yläpuolella. Silti aurinko ylittää taivaan samalla nopeudella koko ajan, vaikka varjojen koko ja muoto muuttuisivat eri nopeuksilla.
Tämä geometrian kapina inspiroi ensimmäisiä aurinkokelloja, kun heidän keksijät ymmärsivät, että "aika" voidaan jakaa luotettavasti paitsi päiviin, myös päivän osiin. Elämätoimintojen aikataulun parantunut helppous sellaisessa järjestelmässä on ilmeistä.
Varhaisimpien aurinkokellojen uskotaan olevan peräisin Egyptistä, noin 1500 eaa. Jotkut näistä olivat todella taskukokoisia ja niitä voidaan kuljettaa ympäriinsä, koska gnomon (Kreikan kielellä "napa") voisi itse asiassa olla reikä sauvan sijasta. Niistä oli tullut hyödyllisiä ajankäytössä jopa minuuttiin saakka, kun mekaanisista kelloista oli tullut yleisiä ja luotettavia, ja niitä käytettiin hyvin 1800-luvulla "oikeiden" kellojen tarkkuuden tarkistamiseen.
Aurinkokellon osat ja toiminta
gnomon on jo mainittu. Sillä on oltava kaksi ominaisuutta: Sen on osoitettava kohti taivaannapaa ja sen on oltava kallistettuna kulmaan horisontin suhteen, joka on tarkalleen yhtä suuri kuin tarkkailijan leveysaste. Se tehdään usein evän muodossa.
soittolevy on pinta, jolle aurinkovarjo heijastuu. Se voi olla lieriömäinen tai litteä ja merkitty mihin tahansa jakoihin, jonka sen valmistaja valitsee, kunhan nämä kohdistuvat tarkan ajan kanssa.
Tuntilinjat löytyvät itsestään selvistä syistä käytännössä kaikissa aurinkokennoissa ja merkitsevät tarkat (vaikkakin mielivaltaisesti valitut, tietyssä mielessä) ajankohdat.
nodus on lovi gnomonissa, joka mahdollistaa tarkan, terävän aseman määrittämisen varjon linjaa pitkin, mikä saattaa muuten olla sumea.
Aurinkokellojen tyypit
Aurinkokelloja voidaan jakaa kahteen perustyyppiin, korkeusvalinnat ja suuntavalinnat.
korkeusvalitsin mahdollistaa ajan määrittämisen käyttämällä aurinkoetäisyyttä horisontin yläpuolella. Kaikissa tapauksissa niiden on oltava suunnattuja kompassin suuntaan, kun taas toisissa aurinko on vertailupiste. Valittuihin tyyppeihin kuuluvat tasasäätimet, sylinterivalinnat, scaphe- ja ring-valitsimet.
suuntavalitsin luottaa atsimuuttiin (kompassin suunta) ja auringon kulmaan, kun se lähenee meridiaania keskipäivällä. Alatyyppeihin kuuluvat vaaka-, polaari-, pystysuuntainen, atsimuutti- ja equinoctal-valitsimet.
Kaikissa tapauksissa voit kuvitella auringon nousevan ja heittävän leveän varjon yhdeltä puolelta, joka kapenee vähitellen linjaan keskipäivän lähestyessä ja toistaa sitten "elokuvan" kääntöpuolella kääntölevyn toisella puolella, kunnes auringonlasku tapahtuu.
Tee itse-aurinkokello
Ehdotuksia oman aurinkokelloidesi tekemiseksi on helppo löytää, ja yksi aloittamista varten sisältyy Resursseihin. Muista, että se ei ole tarkkaa materiaalia tai kuinka koristeellinen luomus näyttää olevan tärkein; se, että ymmärrät fysiikan ja pystyt selittämään ne kenelle tahansa järkevältä kysyä sinulta kovasta työstäsi.
Voi, ja viimeinen vinkki: älä valitse sateista päivää demonstraatiollesi - tämä tekee harjoituksesta paljon "valaisevamman" kaikille läsnä oleville!