صناعة الساعة الشمسية هو علم بحد ذاته. أحيانًا لا يكون من السهل تنفيذ البناء الذي يبدو بسيطًا لأنه يجب أخذ مجموعة كبيرة من الحقائق التقنية والعلمية في الاعتبار. لا يوجد مزولة صالحة عالميا. يجب أن يكون كل مثال مصممًا بدقة ليناسب الموقع الذي تم تركيبه فيه حتى يتمكن من تحديد الوقت الصحيح فعليًا. ستجد أدناه تعليماتين مختلفتين لبناء الساعة الشمسية: نسخة بسيطة جدًا وسهلة الاستخدام وساعة شمسية للمستخدمين المتقدمين.
ساعة شمسية بسيطة للمبتدئين
يمكن صنع ساعة شمسية وظيفية حتى بدون أي معرفة تقنية أساسية. من السهل جدًا أن يتمكن الأطفال من بناء هذه الساعة الشمسية.
المواد
- إناء زهور كبير (قطره 30-40 سم على الأقل)
- عصا أو قضيب معدني (طوله حوالي 50-60 سم)
- الحصى أو الحصى
- قلم مقاوم للماء
الإنشاءات
على الرغم من أن هذه الطريقة تستغرق وقتًا طويلاً جدًا، إلا أنه من السهل جدًا تنفيذها ولا تتطلب أي معرفة مسبقة أو فهم تقني.
- ضع أصيص الزهور في مكان مشمس بالحديقة
- ضع القضيب في منتصف إناء الزهور واملأه بالحصى أو الحصى
- يجب أن يبرز القضيب من الشظايا مسافة 30-40 سم على الأقل
- حدد كل ساعة على مدار الساعة النقطة الموجودة على حافة إناء الزهور حيث يقع الظل
- ربما نواصل وضع العلامات في اليوم التالي
نصيحة:
بدلاً من ذلك، يمكن أيضًا استخدام لوح حجري كبير أو لوح خشبي أو قرص معدني كمزولة شمسية، حيث يتم إدخال قضيب في المنتصف. تعتبر مسامير تثبيت الورق والأحجار الملصقة وغير ذلك الكثير مناسبة أيضًا لتحديد الساعات.
ساعة شمسية للمستخدمين المتقدمين
يجب أن تكون الساعة الشمسية مصنوعة من مادة مقاومة للعوامل الجوية بحيث يمكن تركها في الخارج في الصيف والشتاء وفي المطر والثلج. لا توجد حدود لخيالك عندما يتعلق الأمر باختيار المواد. يمكن صنع الساعة الشمسية من الخشب أو المعدن أو الحجر أو حتى من البلاستيك. ومن المهم توفر الأدوات المناسبة لمعالجة المواد.
المواد
- ثلاث الواح خشبية حوالي 20×25 سم (يفضل سمك 3 الى 4 ملم)
- المنشار المنقط
- طقم مربع كبير أطول ضلع 22 سم (أو منقلة أخرى)
- البوصلة (القطر الأدنى 20 سم)
- قلم رصاص
- البوصلة
- طلاء أو طلاء للرسم
قص وجه الساعة
وجه الساعة مصنوع من أحد الألواح. يمكن قطعها بشكل دائري أو مربع.
- المربع: طول ضلعه 20 سم
- الدائرة: قطر 20 سم
لتكوين دائرة، من الأفضل أولاً رسم مربع بطول حافة 20 × 20 سم على السبورة. وبدلاً من ذلك، يمكن قطع اللوحة بهذا الحجم على الفور. لتحديد المركز، يتم رسم خطين قطريين من الزوايا. حيث تلتقي الخطوط هو مركز المربع. يتم إدخال رأس البوصلة في هذه النقطة ورسم دائرة يبلغ قطرها 20 سم (نصف القطر المقابل 10 سم).ثم قم بقطع الدائرة بالمنشار أو قم بتتبعها واترك اللوحة كمربع.
تسمية القرص
تقسم الدائرة إلى 24 قطعة كيك متساوية الحجم باستخدام مربع المجموعة وقلم رصاص رفيع. لذلك يتم رسم الخطوط من الحافة إلى المركز. يجب أن يكون لجميع الأقسام زاوية قدرها 15 درجة. يمثل كل سطر ساعة كاملة. من الناحية النظرية يمكن رسم جميع الأرقام. تبدو الساعة الشمسية أكثر احترافية إذا تم تسجيل الساعات الفعلية لأشعة الشمس فقط (أي من حوالي الساعة 6 صباحًا حتى 9 مساءً). بالإضافة إلى ذلك، يبدو القرص أقل فوضى إذا تم تطبيقه كل ثلاث ساعات فقط (6، 9، 12، 15، 18 وربما 21).
تحديد خط العرض
الآن أصبح الأمر أكثر تعقيدًا بعض الشيء، لأنه لكي تعمل الساعة الشمسية بشكل صحيح، يجب أن تكون محاذية لمحور الأرض.يجب أن تكون إحدى حواف عجلة الظل المثلثية موازية لمحور الأرض. للقيام بذلك، عليك أن تعرف على أي خط عرض يقع المكان الذي سيتم وضع الساعة الشمسية فيه. يمتد خط العرض موازياً لخط الاستواء، وتقع ألمانيا بين خطي عرض 48 جنوباً وخط عرض 54 شمالاً.
أمثلة للتوجيه:
- 48. حتى خط العرض 49: فرايبورج، شتوتغارت، أولم، ميونيخ، باساو
- 49. خط عرض يصل إلى 50 درجة: ساربروكن، كارلسروه، مانهايم، نورمبرغ، فورتسبورغ
- 50. خط العرض: فرانكفورت أم ماين، فيسبادن، ماينز
- 51. خط العرض: كولونيا، إرفورت، دريسدن
- 51.-52. خط العرض: دورتموند، كاسل، لايبزيغ، ماغدبورغ
- 52.-53. خط العرض: أوسنابروك، هانوفر، برلين، بريمن
- 53.-54. خط العرض: هامبورغ، شفيرين، روستوك
- 54.-55. خط العرض: كيل, فلنسبورغ
نصيحة:
باستخدام تطبيق البوصلة الذي يتم التحكم فيه بواسطة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، يمكنك تحديد موقعك بدقة شديدة وغالبًا ما يكون هذا متاحًا مجانًا كبرنامج صغير. أو بالطريقة الكلاسيكية تأخذ عتال أو خريطة وتقرأ خط العرض الخاص بك هناك.
عجلة الظل المقطوعة
خط العرض هو أحد زوايا المثلث التي يتكون منها الظل. يتم الآن رسم هذه الزاوية على اللوحة الثانية باستخدام مربع المجموعة. للقيام بذلك، اقلب اللوحة بحيث يكون الجانب الطويل في الأسفل. يتم وضع المربع المحدد بحيث يشير مقياس السنتيمتر إلى الأسفل. يجب أن يتماشى المقياس مع اللوحة في الأسفل. تم الآن دفع المربع المحدد بعيدًا إلى اليسار بحيث أصبحت نقطة الصفر (A) من المقياس تقريبًا في الثلث الأيسر من جانب اللوحة.
- حدد نقطة الصفر بخط رفيع بقلم الرصاص (النقطة أ)
- اقرأ الزاوية المناسبة من أسفل يمين اللوحة
- علامة بنقطة (النقطة ب)
- ارسم خطًا يصل بين النقطتين A وB
- الزاوية تفتح على اليمين
- استبدل المربع المحدد إلى نقطة الصفر (الصفر على المقياس عند النقطة أ)
- قم بتدوير المربع المحدد إلى اليمين حتى يصبح خط 90 درجة على الخط الواصل بين النقطتين A و B
- الآن ادفع المربع المحدد لأعلى حتى تصل إلى مسافة 10 سم من حافة اللوحة (على الجانب الأيمن)، ضع علامة على النقطة C على حافة اللوحة
- ارسم خطًا بطول 10 سم بالقلم الرصاص
- ارسم خطًا رأسيًا لأعلى من نقطة نهاية خط الـ 10 سنتيمترات (النقطة C)
- حدد النقطة التي يلتقي فيها هذا الخط بالزاوية (بين النقطتين A وB)
- إذا لزم الأمر، قم بتمديد الخط بين A و B
- يتم إنشاء مثلث قائم الزاوية بحيث تكون الزاوية القائمة في أسفل اليمين
- قطع المثلث بالمنشار
نصيحة:
إذا لم تكن متأكدًا مما إذا كنت تفعل كل شيء بشكل صحيح، فيمكنك أولاً صنع الساعة الشمسية كنموذج من الورق المقوى.
تجميع القرص وعجلة الظل
لا يتم وضع القرص بشكل مسطح على الأرض، ولكن يتم تثبيته في عجلة الظل بزاوية طفيفة. وبهذه الطريقة يتم تعويض الانحراف الناتج عن انحناء الأرض.
- شاهد القرص عند علامة الساعة 12 بعمق خمسة سنتيمترات وعرض اللوحة (3 أو 4 مم)
- شاهد المثلث عند خط الـ 10 سم (من أطول ضلع) بعمق 5 سم وعرض 3 (أو 4) ملم
- ضع الجزأين معًا (الزاوية القائمة للمثلث تقابل علامة الساعة 12)
- يمكن لصقها إذا كانت القصاصات كبيرة جدًا
- يجب أن يتناسب كلا الجزئين معًا بإحكام
تجميع لوحة القاعدة
تم الآن إنشاء اللوحة الأساسية للمزولة الشمسية من اللوحة الخشبية الثالثة.
- الحجم: 20×25 سم
- تم الآن رسم خط بطول 25سم في منتصف الضلع الطويل
- اقلب الطبق بحيث يكون الجانب الطويل للأسفل
- ضع علامة على الطرف الأيسر من الخط بحرف S (جنوب)
- قم بتسمية الطرف الأيمن من السطر باستخدام سهم وحرف N (شمال)
- قياس 5 سم على اللوح من الجانب الأيمن للوح
- رسم خط عبر النقطة (عمودي على الخط بين الشمال والجنوب)
- يمثل هذا الخط الخط الغربي الشرقي
- محاذاة القرص (مع الظل) مع الأرقام التي تواجه الشمال
- الإعداد مع الجانب السفلي (الساعة 12) بالضبط على الخط الشرقي الغربي
- التثبيت بمسامير أو براغي صغيرة
إعداد الساعة الشمسية
حتى يمكن عرض الوقت بشكل صحيح على الساعة الشمسية، يجب أن يشير السهم الموجود على لوحة القاعدة إلى الشمال تمامًا. هناك حاجة إلى البوصلة لهذا الغرض. يمكن الآن قراءة التوقيت الشمسي من الظل الذي يلقيه المثلث (مصدر الظل) على القرص.
وقت الشمس
إذا كنت تستخدم ساعة شمسية، فلا ينبغي أن تتفاجأ إذا كان هذا الوقت يختلف قليلاً عن الوقت الذي تظهره ساعاتنا. يتم عرض وقت المنطقة على الساعات العادية. في ألمانيا، على سبيل المثال، يتم تطبيق توقيت وسط أوروبا (CET). على الرغم من أن العاصمة الإسبانية مدريد تقع على بعد حوالي 2500 كيلومتر غربًا وأن الشمس تصل إلى أعلى نقطة لها بعد ساعة ونصف فقط من شرق بودابست، إلا أنه يتم عرض الساعة 12 ظهرًا في نفس الوقت في كلتا المدينتين.
الخلاصة
من الممكن بناء ساعة شمسية بسيطة باستخدام إناء للزهور أو قرص يتم إدخال قضيب فيه عموديًا، مما يلقي بظلاله عليه في ساعات معينة من اليوم. الآن كل ما عليك فعله هو وضع علامة لكل ساعة. كما تأخذ الساعات الشمسية الاحترافية في الاعتبار محور الأرض وخط عرض الموقع الذي تقع عليه الساعة الشمسية.
