Saulės laikrodis: kas tai, veikimo principas ir istorija

Sužinokite, kas yra saulės laikrodis, kaip jis veikia ir jo istoriją — nuo senovės Egipto iki graikų ir romėnų tobulinimų. Dizainai, pavyzdžiai ir praktiniai patarimai.

Saulės laikrodis rodo dabartinį saulės laiką dienos metu. Taip yra todėl, kad saulė tarsi juda dangumi. Skirtingu paros metu, kai šviečia saulė, ant ciferblato skirtingose vietose metamas šešėlis. Žmogus ant ciferblato pažymi laiką tam tikroje šešėlio vietoje. Tai leidžia naudotojams lengvai matyti laiką. Yra keletas dažniausiai sutinkamų dizainų, pavyzdžiui, "paprastas" arba standartinis sodo saulės laikrodis. Tačiau saulės laikrodžiai gali būti skirti bet kokiam paviršiui, kur nejudantis objektas meta nuspėjamą šešėlį.

Senovės Egipte buvo saulės laikrodžiai. Kitos kultūros, įskaitant graikus ir romėnus, juos tobulino toliau.

Veikimo principas

Saulės laikrodžio pagrindas – tvirtas stulpelis arba adatėlė, vadinama gnomonu, kuri meta šešėlį ant plano ar ciferblato. Didžioji dalis saulės laikrodžių yra suderinti taip, kad gnomonas būtų lygiagretus Žemės ašiai. Tokiu atveju gnomono nuolydis nuo horizontalo paprastai atitinka vietos platumą. Sukuriami valandų skaitmenys arba linijos, kurių kampai nustatomi pagal saulės kampinį judėjimą: saulė (ir jos šešėlis) per vieną vidutinę valandą pasislenka apie 15 laipsnių.

Reikia atkreipti dėmesį į skirtumą tarp saulės laiko (tiesioginis šešėlio padėtis – tiesioginis saulės pozicijos rodiklis) ir mūsų naudojamo laikrodinio arba vidutinio laiko. Dėl Žemės elipsinės orbitos ir ašinės nuokrypos kasdienis skirtumas tarp tikrojo saulės laiko ir vidutinio laiko vadinamas laiko lygtimi (equation of time). Todėl kartais reikia koreguoti rodmenis, jei norima gauti "laikrodinį" (civilinį) laiką.

Saulės laikrodžių tipai

• Horizontalus laikrodis – dažnas sodo tipas su horizontaliu ciferblatu ir gnomonu, nukreiptu į Šiaurę (pusrutulyje) ir pasviru pagal platumą.
• Vertikalus laikrodis – pritvirtinamas prie pastato sienos; valandų linijų pasiskirstymas priklauso nuo sienos orientacijos (rytų, vakaro, pietų fasadas).
• Ekvatorialinis laikrodis – ciferblatas išdėstytas lygiagretus Žemės pusiaują; gnomonas yra statmenas ciferblatui, skaitymas paprastesnis ištisus metus.
• Analemmatinis laikrodis – ciferblatas sudarytas iš elipsės formos valandų žiede, gnomonas pastatomas pagal datos mastelį; tinkamas žmonėms parkuose ir viešose erdvėse.
• Armiliarinis (rato) laikrodis – sudėtingesnė konstrukcija, imituojanti astronomines plokštumas, naudota mokymuose ir demonstracijose.
• Nešiojami ir kišeniniai – mažesnės konstrukcijos, kartais su korekcijų skalėmis, naudotos keliautojų ar jūreivių tarpe praeityje.

Istorinis kontekstas

Saulės laikrodžių idėja labai sena: pirmieji paprasti laikrodžiai buvo tik stačių lazdų (stogų, obeliskų) šešėlių matavimai. Egipto civilizacijose obeliskai ir šešėlių stebėjimai naudoti laiko skaidymui jau prieš kelis tūkstančius metų. Vėliau graikai sukūrė pažangesnius modelius ir matematiką, leidusią tiksliau apskaičiuoti valandų linijas. Romėnai ir kitos senovės kultūros platino šį prietaisą įvairioms praktinėms reikmėms.

Viduramžiais islamiškos mokslo tradicijos išsivystė trigonometrijoje ir astronomijoje, todėl saulės laikrodžių konstrukcija tapo dar sudėtingesnė ir tikslesnė. Renesanso ir vėlesniais amžiais buvo gaminami ir meniniai saulės laikrodžių pavyzdžiai, taip pat kelioniniai prietaisai bei universiteto klasėse naudojami modeliai.

Tikslumas, ribotumai ir praktiniai patarimai

Saulės laikrodis veikia tik esant tiesioginiam saulės apšvietimui – debesuotą dieną arba tamsiu paros metu jis nenaudingas. Be to, vietinis saulės laikas skiriasi nuo civilinio laiko dėl laiko juostų, vasaros/žiemos laiko (DST) keitimų ir jau minėtos laiko lygties. Todėl norint gauti laikrodinį laiką, reikia pridėti arba atimti atitinkamas korekcijas.

Kelis praktiniai patarimai norintiems pasidaryti ar nustatyti saulės laikrodį:

• Gnomoną orientuokite pagal tikrąjį šiaurę (true north), o ne magnetinę – dėl magnetinio declinacijos reikalinga korekcija.
• Gnomono kampas nuo horizontalės turėtų atitikti vietos platumą, jei siekiama, kad jis būtų lygiagretus Žemės ašiai.
• Patikrinkite valandų linijas pagal formulę arba naudodami žinomą pavyzdinį laiko momentą; paprastai valandos kampinis poslinkis – 15° per valandą.
• Atsižvelkite į laiko lygtį ir laiko juostų skirtumus, jei norite rodyti civilinį laiką.

Šiuolaikinės paskirtys

Nors mechaniniai laikrodžiai ir elektronika sukūrė patogesnius laiko matavimo būdus, saulės laikrodžiai išlieka svarbūs kaip:

• švietimo priemonės – padeda suprasti astronominius dėsningumus ir Žemės judėjimą,
• architektūriniai bei dekoratyviniai elementai parkams, sodams ir pastatams,
• istoriniai ir moksliniai eksponatai muziejuose ir observatorijose.

Saulės laikrodžiai yra paprasta, estetiška ir tuo pačiu — giliau prasminga priemonė, jungiantis kasdienį laiko matavimą su astronomine realybe.

Paieška pagal raidę