Hogyan működik a napóra?

Próbáljon elképzelni egy világot az internet nélkül. Ez legalább a kis kényelmetlen, igaz? Most távolítson el bármilyen mobileszközt az egyenletből, valamint a digitális fényképezőgépeket és a GPS technológiát.

Ha még tovább megy, és kiveszi a karórákat és a faliórákat a keverékből, a dolgok sietve szinte pánikszerűnek tűnnek. Ma nehéz elhinni, hogy az 1800-as évek elejéig a napóra évezredek óta az emberiség fő időmegőrzési módja volt!

Ez a dolog azonban előkészíti a valódi kérdést, bár: Mi lenne, ha nem tudná megmondani az időt? Egyáltalán? Ugyanúgy, mint mi lenne, ha az életnek nem lenne semmiféle kontextusa a „mikor” fogalmának a közvetlen értelemben való hasonlításához? (Egy modern földi ember nem rendelkezik megfelelően felkészülve ezzel a kérdéssel; valószínűleg nem tudja megtisztítani az elméjét a másodpercek, percek és órák teljes fogalmától, és a kiszámíthatóságtól, amelyet a strukturált idő sémája kínál.)

Az emberi kognitív evolúció egy bizonyos pontján az ősei fejlesztették azt a képességet, hogy a rutinszerű vagy legalábbis rendszeres csillagászati ​​jelenségeket összekapcsolják a fix sok "idő", bármi is, és bárhogy is képzelték ezt a mennyiséget (ami még ma is elkerüli a megfelelő leírást, még akkor is, ha van mód arra, hogy ezt matematikai és fizika).

Ilyen például a nap, a csillagok és a hold felkelése és lenyugvása, a hold fázisai és az égbolt pontos ciklusa. és kiszámítható átalakulás, valahányszor a Föld újabb forgást végez a forgástengelye körül (egy "nap"), vagy megkerüli a napot (egy "év").

Az emberi vagy az ember előtti evolúció adott szakaszában a kidolgozott eszközök létrehozása lehetővé tette az őseid számára, hogy felgyorsítsák más majmoktól való hatékony elkülönülését. A hominid agyak elég kifinomultak lettek ahhoz, hogy értékeljék a környezetük fizikai elkerülhetetlensége és a szükséges biológiai valóság közötti időbeli kapcsolatot tudatában lenni, például annak a ténynek, hogy könnyebb aludni "éjszaka" (vagyis sötétségben), de arra is, hogy bizonyos veszélyes ragadozók sötét.

Mi az a napóra? Formálisan az kronométer (azaz időmérő), amely a függőleges rúdra hulló napfény által termelt árnyékot használja a helyi idő megjelenítésére. Rövidesen meglátjuk az a nevű rudat gnomon, a Föld forgástengelyével párhuzamosan kell elhelyezni, és az égbolt azon pontja felé kell mutatnia, amely megfelelõen északnak, vagy a égi északi pólus (CNP).

Ezért bármely adott földrajzi szélességnél a rudat a horizonthoz (vagyis a vízszinteshez) olyan szögben kell dönteni, amely megegyezik az adott szélesség nagyságával.

Például valaki, aki az Egyesült Államokban, a coloradói Boulderben, 40 ° szélességi fokon épít egy napórát, a gnomon az északi horizont közepe felett 40 fokkal, félúton a közvetlenül a feje fölötti pontig (a zenit). Mint tudhatja, mivel egy körben 360 fok van, egy olyan félkör, mint az ég, 180 fokot takar; ez azt jelenti, hogy bármely horizonttól a zenitig a szögtávolság ennek fele vagy 90 fok.

• Jegyzet: A cikk útmutatásai az északi félteke olvasóinak szólnak. Másoknak észak-déli irányokat kell megfordítaniuk, amikor erre szükség van.

A napóra alapvető tényeinek megfelelő kezelése megköveteli néhány nem mozgó alkatrész nevének memorizálását, de reméljük, hogy csillagászként fog megközelíteni ezt a gondolkodást, és értékelje nemcsak a magas színvonalú napóra csodálatos kivitelezését, hanem azt a tudományt is, amely lehetővé tette ezen eszközosztály számára, hogy évezredek óta végezzék egyetlen, végtelen munkájukat emberi történelem.

Mindenféle érdekes új kifejezésnek lesz kitéve, amikor elolvassa ezt a cikket, és készen áll arra is, hogy saját napóráját felépítse - legyen az szerény vagy bonyolult - mire átmegy. De a legfontosabb, hogy megpróbálja ide összpontosítani gondolkodását, az a ekliptika, a égi egyenlítő, és a égi pólusok.

A napkorongok megismerésekor nem igazán tanulja meg, hogyan készítsen egy furcsa, ha lenyűgöző eszközt, amelyre már nincs szükség az emberi technológia hatalmas és folyamatos ugrásainak köszönhetően. Sokat foglalkozik a csillagászat kereteivel - az objektumok elhelyezkedésével és címkézésével, és hogyan az általad látott és magától értetődő mennyei ciklusok még a legkorábbi napkorongokba is bekapcsolódtak ie. 1500-tól kezdve így.

A napóra eredeti alkotói felismerték az egyszerű geometria és a viselkedés, vagy konkrétan a látszólagos viselkedés, tárgyak az égen. A megkülönböztetés azért fontos, mert a napóra szempontjából a Földet rögzítettnek tekintik, más dolgokkal "felemelkedve", "beállítva" és "átkelni az égen" - olyan leírások, amelyeknek csak a Föld megfigyelőjének referenciapontjától van értelme, és amelyek az ókorok miért tette érthető módon gondolja úgy, hogy a kozmoszban minden szó szerint a Föld körül forog.

A legegyszerűbben úgy lehet elképzelni az égen lévő tárgyak feltérképezéséhez használt rendszert, ha az itt a Földön használt rendszert (szélesség és hosszúság) és képzeletbeli vonalakat képzeletbeli gömbre (valójában félgömbre, mivel annak csak a felét láthatja) vetíteni a ég. Egy sík keresztezi ezt a Föld közepén az egyenlítőjén keresztül éggömb egy körben, amely a égi egyenlítő.

Eközben az égen egy újabb körvonalat képez a Föld forradalmi síkjának a nap körüli meghosszabbítása. Ezt a képzeletbeli vonalat nevezzük ekliptika, és a nap látszólagos, 360 fokos útját reprezentálja minden évben a távoli háttércsillagokhoz képest. Ezek a csillagok megjelenik mozdulatlan a Naphoz és a bolygókhoz képest, mert az utóbbiak mozgásának egyik módja az, hogy az előbbit "rögzített" referenciakeretként kezeljük.

• Autós utazás során olyan távoli dolgok, mint a felhők és a távoli hegyek jelennek meg veled, még akkor is, amikor te gyorsan tegyen vízszintes távolságot saját maga és a fák, tehenek és egyéb tárgyak között, amelyek sokkal közelebb vannak a úttest. Ez annak ellenére is igaz, hogy ezek a hegyek, akárcsak a távoli csillagok, valójában elmozdulnak a saját helyzetedhez képest; csak annyit, sokkal lassabban csinálnak.

Mivel a Föld forgástengelye 23,4 ° -kal megdől a nap körüli fordulat síkjától, az ekliptika és az égi egyenlítő ellensúlyozza (megdönti) ezt az összeget. De két ponton találkoznak, mint az azonos méretű kereszteződő hula karikák. A nap ezen a két napon követi az égi égtájt a Föld mindenhol, a tavaszi napéjegyenlőség (átmenet télről tavaszra az északi féltekén) és átmenet nyárról őszre (őszi napéjegyenlőség).

• A Föld mindennapi forgása és az a tény, hogy csillagok nem láthatók, amikor maga a nap van, megnehezíti az ekliptika vizualizálását egy újonnan érkező számára. Ügyeljen arra, hogy gyakran olvassa el az ábrákat, amikor olvas a napórákról!

A Földön a szélességi vonalak párhuzamosak egymással az Egyenlítőtől a két pólusig. Az égen a szélességi vonalaknak megfelelő vonalakat nevezzük deklináció, és meghatározza az észak-déli dimenziós helyet.

A hosszúsági vonalakat viszont meridiánoknak is nevezik a Földön. Ezeket úgy lehet elképzelni, mintha az égi pólusok által alkotott két pontról kifelé sugároznának és újra találkoznának a szemközti póluson, bár egyetlen Föld-néző sem láthatja egyszerre mindkét pólust. Az a vonal, amely a láthatáron közvetlenül észak felől halad át a zeniten, és az ellenkező horizonton dél felé halad, az "égbolt" meridiánjaként ismert.

• Mivel a meridián elválasztja az égi gömböt keleti és nyugati felekre, kritikus szerepet játszik a napóra tervezésében és elhelyezésében.

Az égi objektum égboltjának kelet-nyugati helyzetének azonosításakor a koordinátának ezt a részét nevezik jobb felemelkedés.

Biztosan észrevette, hogy amikor a nap közel van a láthatárhoz (kora reggel vagy késő délután), az árnyékok hosszabbak, mint azok, amikor a nap közvetlenül felettetek van. Mégis, a nap állandóan ugyanazon a sebességen halad át az égen, még akkor is, ha az árnyékok különböző sebességgel változnak.

Ez a geometriai szeszély inspirálta az első napkorongokat, mivel feltalálóik rájöttek, hogy az "idő" megbízhatóan felosztható nemcsak napokra, hanem egy napra. Az élet tevékenységeinek ütemezésének könnyebbé tétele egy ilyen rendszer alatt nyilvánvaló.

Úgy gondolják, hogy a legkorábbi napórák Egyiptomba nyúlnak vissza, ie 1500 körül. Ezek egy része valójában zsebméretű volt, és hordozható volt, mert a gnomon (Görögül a "pole") tulajdonképpen tűlyuk lehet rúd helyett. Percekig hasznosak voltak az időmérésben, mire a mechanikus órák általánossá és megbízhatóvá váltak, és már az 1800-as évekig használták őket az "igazi" órák pontosságának ellenőrzésére.

A gnomon már említettük. Két jellemzővel kell rendelkeznie: Az égi pólus felé kell mutatnia, és a láthatárral szöget bezáró szögben pontosan meg kell egyeznie a megfigyelő szélességével. Gyakran uszony alakú.

A tárcsázótábla az a felület, amelyre a nap árnyéka vetül. Lehet hengeres vagy lapos, és megjelölhető a gyártója által választott divíziókban mindaddig, amíg ezek a pontos időhöz igazodnak.

Óraszámok gyakorlatilag minden napórán magától értetődő okokból megtalálhatók, és pontos (bár önkényesen kiválasztott, bizonyos értelemben) pontokat jelölnek meg.

A bonyodalom egy olyan bevágás a gnomonban, amely lehetővé teszi a pontos, éles helyzet meghatározását az árnyék vonala mentén, amely egyébként homályos lehet.

A napóra két alapvető típusra osztható: magasságtárcsák és irányított tárcsák.

An magasságtárcsát lehetővé teszi az idő meghatározását a nap horizonton túli távolságának felhasználásával. Ezeknek minden esetben iránytű irányba kell orientálódniuk, míg másokban maga a nap referenciapont. A kiválasztott típusok közé tartoznak a síktárcsák, a hengertárcsák, a lapos és a gyűrűs tárcsák.

A irányított tárcsa támaszkodik az azimutra (iránytű irány) és a nap szögére, amikor délben a meridiánhoz közelít. Az altípusok közé tartoznak a vízszintes, a sarki függőleges, azimutális és az equinoctal számlapok.

Minden esetben elképzelhető, hogy a nap felkel és széles árnyékot vet az egyik oldalról, amely fokozatosan szűkül a felé dél felé közeledve, majd naplementéig megismétli a "filmet" fordítva a tárcsázótábla másik oldalán bekövetkezik.

A saját napórájának elkészítésére vonatkozó javaslatok könnyen megtalálhatók, és az egyik a kezdéshez a forrásokban található. Ne feledje, hogy nem a pontos anyagok vagy az alkotás díszes megjelenése a legfontosabb; ez az, hogy megérted a fizikát, és elmagyarázhatod bárkinek, aki józan eszével megkérdezi a kemény munkádról.

Ja, és még egy utolsó tipp: Ne válasszon egy esős napot a bemutatójára - ettől a gyakorlat sokkal "megvilágítóbbá" válik minden jelenlévő számára!