Η Φυσική στο Διαδίκτυο

Θέματα, Ασκήσεις, Πειράματα,… για το μάθημα της Φυσικής – του Παναγιώτη Παζούλη

Χάρτινα ηλιακά ρολόγια

Συγγραφέας: ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΠΑΖΟΥΛΗΣ στις Νοέμβριος 28, 2010

Στην προσπάθειά μου να υπολογίσω τη χρονική στιγμή που μεσουρανεί ο ήλιος σε ένα τόπο μελέτησα τα ηλιακά ρολόγια, μιας και αυτά όταν δείχνουν 12:00 τότε μεσουρανεί ο ήλιος σε αυτόν τον τόπο. Έτσι αποφάσισα να φτιάξω μερικά χάρτινα μοντέλα ηλιακών ρολογιών, για εκπαιδευτικούς κυρίως σκοπούς αλλά και για να τα χρησιμοποιήσουμε στη επανάληψη της μέτρησης του Ερατοσθένη που θα πραγματοποιήσει το τμήμα αστρονομίας του σχολείου μας σε συνεργασία με το 6ο Λύκειο Λάρισας. Τα ηλιακά ρολόγια τα δοκίμασα την Κυριακή 28-11-10 και τη Δευτέρα θα τα φέρω στο σχολείο. Θα ήταν ευχής έργο αν τα χάρτινα αυτά μοντέλα αποκτούσαν και πραγματική μορφή φτιαγμένα από ανθεκτικά υλικά, μάρμαρο, μέταλλα, ώστε να κοσμήσουν τις αυλές των σχολείων μας αλλά και τις όμορφες πλατείες των πόλεών μας. Η γνώση για να τα κατασκευάσουμε υπάρχει, πρέπει να βρεθεί και η βούληση για να υλοποιηθούν.

Το οριζόντιο ηλιακό ρολόι

Αποτελείται από μια οριζόντια πλάκα όπου χαράσσονται οι γραμμές των ωρών. Η γραμμή που δείχνει την ώρα 12:00 θα πρέπει να δείχνει προς την κατεύθυνση που γεωγραφικού Βορρά. Ο γνώμονας (δείκτης) σχηματίζει γωνία με την οριζόντια πλάκα ίση με το γεωγραφικό πλάτος του τόπου, δηλαδή δείχνει την κατεύθυνση προς τον Πολικό Αστέρα.

Το ισημερινό ηλιακό ρολόι.

Η πλάκα πάνω στην οποία χαράσσονται οι γραμμές των ωρών είναι παράλληλη με τον ισημερινό. Πάνω στη ισημερινή πλάκα σχεδιάζουμε ένα ημικύκλιο. Οι οριζόντιες ακτίνες αντιστοιχούν στις ώρες 6:00 και 18:00 ενώ η κάθετη στις οριζόντιες ακτίνες δείχνει την 12:00. Κάθε γραμμή ώρας σχηματίζει  με τη γραμμή της επόμενης ώρας γωνία 15ο (24×15=360). Η πλάκα των ωρών έχει δύο όψεις όμοιες. Η πάνω όψη μετρά το χρόνο από τις 22 Μαρτίου έως και τις 21 Σεπτεμβρίου, ενώ η κάτω πλάκα μετρά το χρόνο από τις 22 Σεπτεμβρίου μέχρι τις 21 Μαρτίου, μιας και ο ήλιος βρίσκεται πάνω από τον Ισημερινό και κάτω από τον Ισημερινό αντίστοιχα. Από το κέντρο του κύκλου περνά ο γνώμονας ο οποίος σχηματίζει γωνία με τον ορίζοντα ίση με το γεωγραφικό πλάτος του τόπου και προσανατολίζεται προς τον Πολικό Αστέρα.

Συνδυασμός Ισημερινού – Οριζοντίου ηλιακού ρολογιού

Ο συνδυασμός των δύο προηγούμενων ηλιακών ρολογιών δίνει το παρακάτω ρολόι όπου φαίνονται και συγκρίνονται οι αρχές λειτουργίας και των δύο τύπων ρολογιών. Ο κοινός γνώμονας σχηματίζει και στους δύο τύπους ρολογιού γωνία με τον ορίζοντα ίση με το γεωγραφικό πλάτος του τόπου και προσανατολίζεται προς τον Πολικό Αστέρα. Έτσι η σκιά του κοινού γνώμονα στην οριζόντια πλάκα δείχνει την αληθή ηλιακή ώρα στο οριζόντιο ρολόι ενώ η σκιά στην ισημερινή πλάκα δείχνει την αληθή ηλιακή ώρα στο ισημερινό ρολόι.