XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Удивительное Солнце. Солнечные часы своими руками
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
В прошлом году моя семья переехала жить в город Могилев. Конечно, мы с мамой и папой часто отправлялись на прогулку, чтобы познакомиться с достопримечательностями города.
На одной из центральных площадей Могилева установлена фигура Звездочета, который сидит на высоком стуле и указывает пальцем на небо. Каждую ночь в телескопе астронома включается мощный прожектор, направленный вверх. Силы его луча хватает на то, чтобы из космоса можно было увидеть, где расположен город Могилев. Это единственный памятник звездочёту и астроному в мире. Папа рассказал мне, что телескоп звездочёта – это своеобразные стрелки солнечных часов. В солнечный день стрелки указывают на один из двенадцати стульев, символизирующих деления часов. (Приложение А)
Я спросила у папы, а можно ли самим сделать модель солнечных часов. Будут ли они точно показывать время? Папа ответил, что поможет разобраться мне со всеми непонятными вопросами. Так возникла идея моего исследовательского проекта.
Цель: создание модели солнечных часов в домашних условиях из доступных в быту материалов.
Задачи:
1. Познакомиться с историей возникновения солнечных часов.
2. Изучить принцип работы солнечных часов.
3. Создать солнечные часы в домашних условиях.
4. Проверить точность солнечных часов для г. Могилева.
Актуальность работы: возможность применения полученных знаний для проведения классных часов, уроков по предмету «Человек и мир», способ определения времени в чрезвычайной ситуации.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1. ИСТОРИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЧАСОВ
Солнце – это центральное тело Солнечной системы, представляющее собой очень горячий, раскаленный шар. Солнце – это такая же звезда, как и множество других, которые мы можем видеть ночью на ясном небе, просто оно в отличие от остальных звезд находится ближе всего к нашей планете. Изучив литературу, я узнала следующие необычные сведения о Солнце:
Солнце представляет собой грандиозный шар, диаметр которого равен почти полтора миллиона километров, а объем – в 1 миллион раз больше объёма Земли. Если мысленно наполнить Солнце «шариками» величиной с нашу планету, то понадобится больше 900 тысяч таких целых «шариков» и еще 400 тысяч раздробленных на куски, чтобы заполнить промежутки между ними.
Масса Солнца тоже очень велика. Вообразим, что существуют весы достаточно большие и прочные для того, чтобы на них можно было взвесить Солнце. На одну чашу этих весов положим Солнце, тогда на другую придется насыпать 324 тысячи гирь, равных по весу земному шару.
Солнце щедро освещает и согревает Землю. Предположим, что кто-нибудь вздумал бы заменить Солнце электрическими лампочками; тогда ему пришлось бы повесить над каждым метром земной поверхности на высоте телеграфного столба по 3 тысячи самых мощных комнатных лампочек. Свет от Солнца доходит до нас за 8 минут, несмотря на то, что оно находится от нас на расстоянии 150 миллионов километров.
4. Как выяснили ученые, температура Солнца снаружи составляет 6 тысяч градусов, а внутри – 15 миллионов градусов. В ХVIII веке ученые изготовили большую лупу размером примерно в 30 сантиметров и стали плавить алмазы, которые считались вечным веществом, жаром солнечных лучей, собранных в пучок увеличительным стеклом. В описании этого опыта сказано следующее: «Когда алмаз находился в зажигательной точке одну минуту, в нем появились расщелины, он лишился блеска, стал белым и испускал вокруг себя тонкую пыль, которая его вконец истребила. Рубины же испортились и превратились в землистое вещество». Эти опыты показали, насколько горячими являются солнечные лучи.
Все эти свойства Солнца действительно удивительны. Но меня заинтересовало, а как люди еще использовали возможности Солнца. Оказывается, очень легко без компаса определить стороны света. Для этого достаточно запомнить, что Солнце встает на востоке и садится на западе.
Но самое важное, что люди научились определять время благодаря Солнцу. Как же это может быть? Я предположила, что это получается, потому что Солнце не находится на одном месте на небе, а в течение дня меняет свое положение на небосводе.
2. СТРОЕНИЕ СОЛНЕЧНЫХ ЧАСОВ
Но чтобы это проверить, я решила провести один опыт, про который я узнала из книги по астрономии. Для того чтобы знать время, люди придумали прибор, который называется гномон. Гномон – это самый древний астрономический инструмент, позволяющий определить направление на север или юг (как компас), а также высоту Солнца над горизонтом в полдень. Также гномоном принято называть часть солнечных часов, отбрасывающую тень на циферблат. Хотя для простоты люди под гномоном понимали и сами солнечные часы.
Самые первые заметки о солнечных часах встречаются в египетских рукописях и датируются 1306 годом до нашей эры. Найденные египетские солнечные часы, по мнению ученых, были сделаны задолго до найденных рукописей.Независимо от Египта солнечные часы появлялись и в других уголках мира, например, в Древнем Китае и в Древней Греции, откуда их идея перекочевала в Древний Рим. На Руси в качестве солнечных часов стали использовать башни соборов, отбрасывающих тень. Но это все практиковалось уже в XI веке нашей эры. Существует несколько видов солнечных часов: экваториальные (располагаются под углом по отношению к поверхности земли), горизонтальные (располагаются на земле) и вертикальные (располагаются, например, на стенах зданий). (Приложение А)
Сделать солнечные часы одновременно и просто, и сложно. Для этого я сначала взяла обычную деревянную палку и прочно укрепила ее в земле. Потом взяла обычную керамическую плитку и положила ее как на циферблате часов: мысленно на числа 12, 3, 6 и 9. И наблюдала за тенью в течение дня. Тень действительно меняла свое положение по циферблату. Но сначала у меня не очень получалось понять, как же все-таки определить время по нему, потому что тень от палки не проходит по всему кругу. Да и время по обычным часам не совпадало со временем моих солнечных часов. (Приложение Б)
За помощью я обратилась к своему папе и литературе. Мне удалось узнать, что у солнечных часов должна быть немного другая шкала, не как у обычных часов. Можно увидеть на рисунках у всех солнечных часов, которые ставятся на землю или нарисованы на ней (так называемые горизонтальные солнечные часы), на циферблате изображена не двенадцатичасовая шкала, а двадцати четырехчасовая. Но самое сложное в изготовлении солнечных часов – это правильно установить его части, а именно сам гномон. Оказывается для этого надо знать некоторые специальные математические и астрономические сведения.
3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СОЛНЕЧНЫХ ЧАСОВ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ
Для изготовления своих солнечных часов я использовала обычный лист бумаги, компакт-диск, деревянную палочку и крепление.
На бумаге я нарисовала круг размером с музыкальный диск и вырезала его. Затем карандашом изобразила на листе шкалу на 24 деления, фломастером подписала цифры и наклеила бумажный круг на компакт-диск. После этого я попросила своего папу помочь мне установить гномон. Он поставил крепление в центр круга и под углом установил гномон. Папа объяснил мне, что для каждого города на планете должен быть свой угол наклона гномона, потому что города находятся на разных географических широтах. Для Могилева такой угол равен 53 градуса. Угол на креплении он определял с помощью транспортира, с которым мы еще все познакомимся в школе на уроках математики. У меня получилось сделать модель солнечных часов. (Приложение В)
Для проверки времени в один из солнечных дней мы вышли на улицу и папа объяснил, как правильно пользоваться солнечными часами. Для этого их надо поставить на ровную поверхность или стараться держать их на руке ровно над землей. Край гномона необходимо повернуть на север (для этого мы использовали компас). Теперь падающая от гномона тень показывала нам время. Для проверки я сравнила время на моих солнечных часах с обычными часами, и оно совпало. Вот так с помощью подручных предметов можно сделать самые настоящие солнечные часы. (Приложение Г)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные мною исследования и изученные материалы показали огромное значение Солнца для всего живого на нашей планете. Я узнала много новых интересных фактов о Солнце, поняла, как люди использовали его возможности. Научилась определять стороны света благодаря Солнцу и самое важное – практически точное время суток. Я очень рада рассказать своим одноклассникам о проведенных исследованиях, показать сделанные мною солнечные часы и предложить каждому сделать собственную модель солнечных часов.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ
Левитан Е.П. Малышам о звездах и планетах. 2-е издание. / Е.П. Левитан. – Москва: Педагогика, 1986. – 164 с.
Ивановский М.П. Солнце и его семья / М.П. Ивановский – Детгиз, 1957. – 127 с.
Интернет-ресурсы:
«Выживака», все о выживании в дикой природе [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
https://vijivaka.com/orienting/gnomon.html
ПРИЛОЖЕНИЕ А
СКУЛЬПТУРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ «ЗВЕЗДОЧЕТ»
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ВИДЫ СОЛНЕЧНЫХ ЧАСОВ
Экваториальные солнечные часы
Горизонтальные солнечные часы
Вертикальные солнечные часы
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПЕРВЫЙ ОПЫТ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЧАСОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ СВОИМИМ РУКАМИ
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ПРОВЕРКА ТОЧНОСТИ СОЛНЕЧНЫХ ЧАСОВ