Использование солнечных часов в современном мире

XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Использование солнечных часов в современном мире

Лазаренко С.М. 1
1МБОУ КСОШ №19 г. Пятигорска
Коваль Т.В. 1
1 МБОУ КСОШ №19 г. Пятигорска
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Солнечные часы — одно из древнейших устройств для измерения времени, которое позволило определять время по положению Солнца. Они появились тысячи лет назад и стали важным изобретением для многих цивилизаций и сыграли значительную роль в развитии науки и культуры. Несмотря на развитие цифровых технологий, солнечные часы остаются символом связи человека с природой и космосом.

Данный проект исследует возможности использования солнечных часов в цифровую эпоху.

Цель проекта - исследовать возможности использования солнечных часов в современном цифровом мире, показать их практическую и эстетическую значимость.

Задачи проекта:

  1. Изучить принцип работы солнечных часов и их историческое значение.

  2. Описать современные технологии и их совместимость с солнечными часами
    3. Создать собственный макет солнечных часов

Обзор литературы.
При написании проекта "Использование солнечных часов в современном мире" были использованы разнообразные источники, которые помогли раскрыть исторические, научные, технологические и экологические аспекты темы. Книга Семена Бронникова «История часов. Эволюция от солнечных до водородных» вдохновили на написание работы и создание собственного макета солнечных часов.

Данная работа касается довольно древнего метода определения времени, но является актуальной, потому что современные устройства определения времени и местоположения работают за счёт электричества и интернета. Я сама оказывалась в ситуации, когда эти источники информации могут подвести. Несмотря на прогресс еще не везде есть доступ к интернету и электричество. Очень часто путешественникам приходится определять время и местоположение, пользуясь старыми способами. Солнечные часы помогают нам понять, как древние изобретения могут быть полезны в современном мире.

1.История солнечных часов

Солнечные часы имеют долгую историю, которая начинается в древних цивилизациях. Первые упоминания о них относятся к Древнему Египту и Месопотамии, где они использовались для определения времени суток. В Древней Греции и Риме солнечные часы стали более совершенными, их конструкция была улучшена, что позволило более точно измерять время.

В Китае солнечные часы использовались не только для измерения времени, но и в астрономических целях. В Средние века солнечные часы стали важным элементом культуры, их устанавливали на площадях, в монастырях и университетах.

Принцип работы солнечных часов основан на простом, но эффективном использовании движения Солнца и тени.

2.Виды солнечных часов

Циферблат солнечных часов может быть горизонтальным, вертикальным или наклонным, в зависимости от их назначения и места установки. На циферблате нанесены деления, соответствующие часам и минутам.

Рассмотрим, какие виды солнечных часов существуют:

Горизонтальные солнечные часы — наиболее распространённый тип. Циферблат расположен горизонтально, а гномон наклонён под углом, равным широте местности. Такие часы просты в изготовлении и использовании.

Вертикальные солнечные часы — устанавливаются на стенах зданий. Циферблат расположен вертикально, а гномон направлен в сторону полюса. Такие часы часто использовались в архитектуре.

Экваториальные солнечные часы — циферблат расположен параллельно экватору, а гномон направлен на полюс. Такие часы более точны, но их конструкция сложнее.

Полярные солнечные часы — гномон направлен на полюс, а циферблат расположен параллельно оси вращения Земли. Такие часы используются редко, но имеют интересную конструкцию.

Приведем преимущества и недостатки солнечных часов

Преимущества

  • Простота конструкции.

  • Не требуют источника энергии.

  • Не требует подключения и синхронизации с сетью Интернет

  • Долговечность и надёжность.

  • Эстетическая ценность и историческое значение.

Недостатки:

  • Зависимость от погоды (работают только в солнечную погоду).

  • Невозможность использования ночью.

  • Ограниченная точность по сравнению с современными часами.

  1. Принцип работы солнечных часов

Основной принцип работы солнечных часов основан на движении Солнца по небосводу и изменении положения тени, отбрасываемой специальным элементом Часы состоят из двух основных частей: гномона (вертикального или наклонного стержня) и циферблата. Гномон отбрасывает тень на циферблат, которая перемещается в зависимости от положения Солнца. По положению тени можно определить время.

Точность солнечных часов

Солнечные часы показывают «истинное солнечное время», которое может отличаться от среднего солнечного времени (по которому работают обычные часы) из-за:

  • Наклона земной оси.

  • Эллиптической орбиты Земли.

  • Разница между истинным и средним солнечным временем называется «уравнением времени» и может составлять от -14 до +16 минут.

Как определять время по солнечным часам

Циферблат солнечных часов разделен на часовые отметки, которые соответствуют определенному времени суток. Тень от гномона падает на определенную отметку и указывает текущее время.

Например, если тень указывает на отметку "10:00", значит, сейчас 10 часов утра.

Очень важно запомнить у учесть, что гномон и угол его наклона зависят от географической широты местности. Например, на экваторе (широта 0°) гномон устанавливается вертикально. В умеренных широтах (например, 55° для Москвы) гномон наклоняют под углом, равным широте местности. На полюсах (широта 90°) гномон устанавливается горизонтально.

  1. Современное использование солнечных часов

Сегодня солнечные часы утратили своё практическое значение, но остаются популярными как декоративный элемент. Их устанавливают в парках, садах и на площадях, они используются для изучения и понимания астрономии и истории.
В современных технологиях солнечные часы часто используют для оформления интерьеров, в исторических парках, музейных комплексах, исторических квестах и играх. В г. Пятигорске в районе парка «Цветник» установлены солнечные часы, которые являются арт-объектом и местом, привлекающим туристов.

Но нельзя забывать о практической пользе, которую эти часы могут принести, если возникнет необходимость определять время при отсутствии электричества или доступа к сети Интернет. В наше время сохраняется интерес к принципам работы и к устройству солнечных часов. Даже созданы различные программы и приложения, которые позволяют самостоятельно создать свои собственные модели солнечных часов.

  1. Изготовление макета солнечных часов.
    Для изготовление собственных горизонтальных солнечных часов нужно учесть некоторые параметры, а именно географическую широту местности, где они будут использоваться. Мы находимся в г. Пятигорске. Географическая широта города Пятигорск — 44°03′00″ с. ш. Возьмем за основу значение угла гномона в 44°.
    Подготовка циферблата. Выберем ровную поверхность для циферблата, а именно плотный толстый картон (еще можно использовать дерево, камень, пластик и т.д.). Убедимся, что поверхность достаточно большая, чтобы разместить все часовые отметки. Для правильной ориентации наших часов воспользуемся компасом и определим направление на Север.
    Установка гномона. Гномон должен быть установлен под углом, равным широте вашей местности, у нас 44°. Закрепим гномон в центре циферблата, сделав прорезь и оставив запас на гномоне для вставки в циферблат часов.
    Определим полуденную линию. Полуденная линия — это линия, которая указывает направление тени, когда солнце находится в зените. В Северном полушарии тень в полдень направлена строго на север. Проведём линию от основания гномона в направлении на север — это будет отметка 12:00.

  2. Разметка часовых линий

Для нанесения разметки можно использовать два метода:

1 практический (наблюдение за тенью) или 2 математический (расчет углов).

Выбираем практический метод (наблюдение за тенью).

1. Установим солнечные часы на открытом месте, где нет препятствий для солнечного света.

2. Каждый час (например, с 8:00 до 16:00) будем отмечать положение тени от гномона на циферблате.

3. Соединим отметки линиями, чтобы получить часовые деления.

4. Подпишите каждую линию соответствующим временем (8:00, 9:00, 10:00 и т.д.).

Вот результат нашей работы:

Проверка и калибровка

После нанесения разметки проверим точность солнечных часов, сравним их показания с обычными часами. Если есть расхождения, скорректируем разметку.

Заключение
Солнечные часы — это не только исторический артефакт, но и современный инструмент, который может быть использован в современном цифровом мире. Они напоминают нам о важности исторических знаний законов природы и могут стать незаменимым помощником для путешественников и покорителей неизведанных мест. Использование солнечных часов в науке, архитектуре, дизайне и технологиях дает новые возможности для их применения, делая их частью нашей повседневной жизни. В современном мире они могут быть не только декоративным элементом, но и полезным инструментом.
Таким образом, проект направлен на то, чтобы показать, что даже древние изобретения, такие как солнечные часы, могут найти свое место в современном цифровом мире, сочетая в себе науку, технологии и эстетику.

Создание солнечных часов своими руками — это увлекательное занятие, который сочетает в себе науку, творчество и практические навыки. Он позволяет лучше понять, как древние люди измеряли время, и как эти принципы можно применять в современном мире. Солнечные часы могут стать не только полезным инструментом, но и красивым декоративным элементом, напоминающим о связи человека с природой.

Список использованных источников и литературы:

  1. Астрономия. Энциклопедия для детей – М.: Аванта плюс,1998 г.

  2. Бронников С. «История часов. Эволюция от солнечных до водородных»-М.: «Центрполиграф», 2018.

  3. История солнечных часов: от древности до наших дней. — Электронный ресурс.

  4. Климишин И. А. "Календарь и хронология". — М.: Наука, 1985.

  5. Куликовский П. Г. "Справочник любителя астрономии". — М.: УРСС, 2002.

  6. «Обо всём на свете» иллюстрированная энциклопедия для детей/Феданова Ю.В.: Владис, 2015 г.

  7. Системы небесных координат. - URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1175352/node4.htmlСолнечные часы. - URL: https://habr.com/ru/articles/746772/

  8. Энциклопедический словарь юного астронома. Составитель Н.П.Ерпылев - М.: Педагогика, 1986 г.

Просмотров работы: 9