日時計はどのように機能しますか？

インターネットのない世界を想像してみてください。 それは少なくとも 少し 不快ですよね？ ここで、デジタルカメラとGPSテクノロジーとともに、あらゆる種類のモバイルデバイスを方程式から除外します。

さらに進んで腕時計と掛け時計をミックスから外すと、物事は急いでほとんどパニックになり始めます。 1800年代初頭まで、 日時計 何千年もの間、人類が時間を保つための主な方法でした！

しかし、そのようなものはすべて本当の質問の準備です： 時間がわからなかったらどうしますか？ まったく？ のように、人生が「いつ」という概念全体を当面の意味に似たものに固定するための文脈を欠いているとしたらどうでしょうか。 （現代の地球人は、この質問に立ち向かうための設備が整っていません。 秒、分、時間の概念全体、および構造化された時間のスキーム全体が提供する予測可能性について頭を悩ませることはおそらく不可能です。）

人間の認知進化のある時点で、あなたの先祖は、日常的な、または少なくとも定期的な天文現象を、固定されたものの通過と関連付ける能力を開発しました 「時間」の量、何であれ、彼らがこの量を思いついたとしても（数学でそれを説明する方法があったとしても、今日でも適切な説明を逃している） 物理）。

例としては、毎日の太陽、星、月の昇りと沈み、月の満ち欠け、空が正確に循環する方法などがあります。 地球が自転軸の周りで別のスピンを完了するたびに（「日」）、または太陽の周りを旅するたびに（ "年"）。

人類または人類以前の進化の特定の段階で、精巧なツールを作成することで、祖先が他の類人猿からの効果的な分離を加速することができました。 類人猿の脳は、環境における物理的必然性と必要な生物学的現実との間の時間的関係を理解するのに十分なほど洗練されました。 「夜」（つまり、暗闇の中で）眠りやすいという事実だけでなく、特定の危険な捕食者がうろついているときにうろついているという事実などを認識する必要があります 闇。

日時計とは何ですか？ 正式には、 垂直の棒に当たる太陽光によって生成される日陰を使用して現地時間を表示するクロノメーター（つまり、時計）。 すぐにわかる理由で、ロッドと呼ばれる グノモン、 地球の自転軸に平行に配置し、真北に対応する空の位置を指す必要があります。 天の極（CNP）.

したがって、任意の地理的緯度で、ロッドはその緯度の大きさと同じ角度で水平線（つまり水平）に対して傾斜している必要があります。

たとえば、米国コロラド州ボールダーで緯度40°の日時計を作成している人は、 北の地平線の真ん中から40度上、真上（ 天頂). ご存知かもしれませんが、円には360度があるので、空のような半円は180度をカバーします。 これは、地平線から天頂までの角距離がこの半分、つまり90度であることを意味します。

• 注意： この記事の指示は、北半球の読者を対象としています。 他の人は、これを必要とする状況が発生したときに南北方向を逆にする必要があります。

基本的な日時計の事実を適切に処理するには、いくつかの動かない部分の名前を覚えておく必要がありますが、天文学者のようにこの考え方に取り組み、 高品質の日時計の驚くべき職人技だけでなく、このクラスのデバイスが何千年もの間、単一の無限の仕事を実行することを可能にした科学にも感謝します 人間の歴史。

この記事を読むと、あらゆる種類の興味深い新しい用語に触れることができます。また、読み終えるまでに、謙虚であろうと精巧であろうと、独自の日時計を作成する準備ができています。 しかし、ここであなたの考えを集中させようとするための最も重要なことは、 黄道、 天の赤道、 そしてその 天の極.

日時計について学ぶとき、人間の技術の巨大で進行中のジャンプのおかげでもはや必要とされない、趣のある、魅力的であるならば、ツールを作る方法を実際に学んでいないことがわかります。 あなたは天文学のフレームワークそのもの、つまりオブジェクトがどのように配置され、ラベル付けされるか、そしてどのように あなたが見て当然のことと思っている天のサイクルは、西暦前1500年からの最も初期の日時計にも統合されていました。 そう。

日時計の元の作成者は、単純な幾何学と行動の関係、具体的には 見かけ上 空のオブジェクトの動作。 日時計の目的では、地球は固定されたものとして扱われ、他のものは「上昇」および「沈下」し、 「空を横切る」–地球観測者の基準点からのみ意味があり、古代人がなぜ した 当然のことながら、宇宙のすべては文字通り地球を中心に展開していると思います。

空のオブジェクトをマッピングするために使用されるシステムを想像する最も簡単な方法は、ここで地球上で使用されているシステム（緯度と経度）を使用することです。 で、架空の球（半分しか見えないので、実際には半球）に投影されている架空の線を想像してください。 空。 赤道を通って地球の真ん中を通って引かれた平面はこれと交差します 天球 円の中に、それはと呼ばれる線として現れます 天の赤道.

一方、空の別の円形の線は、太陽の周りの地球の回転面の延長によって形成されます。 この架空の線は、 黄道、およびは、遠くの背景の星に関して、毎年の太陽の見かけの360度の経路を表します。 これらの星 現れる 後者の動きを測定する1つの方法は、前者を「固定された」参照フレームとして扱うことであるため、太陽や惑星と比較して静止しています。

• 車での旅行中は、雲や遠くの山々など、遠くにあるものがあなたと一緒に動いているように見えます。 自分と木、牛、その他の物体にはるかに近い場所との間に水平距離をすばやく置きます。 道路。 遠くの星のように、それらの山が実際にあなた自身の位置に関してシフトしているとしても、これは真実です。 彼らはとても多くのことを、はるかにゆっくりとやっています。

地球の自転軸は太陽の周りの自転面から23.4°傾いているため、黄道赤道と天の赤道はこの量だけオフセット（傾斜）しています。 しかし、同じサイズのフラフープが交差するように、2つのポイントで合流します。 太陽は、地球上のどこでも、この2日間、天の赤道をたどります。 春分 （北半球では冬から春への移行）そして夏から秋への移行（秋分).

• 地球の自転と、太陽自体が太陽であるときに星が見えないという事実は、新参者にとって黄道の視覚化を困難にします。 日時計について読むときは、図を頻繁に参照してください。

地球上では、緯度の線は赤道から両極に至るまで互いに平行です。 緯度線に対応する空の線は、の線と呼ばれます。 偏角、および南北次元の位置を確立します。

一方、経度の線は、地球上では子午線とも呼ばれます。 これらは、天の極によって形成された2つの点から外側に放射状に広がり、反対の極で再び出会うと想像できますが、地球の視聴者は両方の極を同時に見ることはできません。 地平線の真北から天頂を通り、反対側の地平線の真南に向かう線は、天体用語では「子午線」として知られています。

• 子午線は天球を東半分と西半分に分離するため、日時計の設計と配置に重要な役割を果たします。

天体の空の東西の位置を特定する場合、座標のこの部分は次のように知られています。 赤経.

太陽が地平線に近いとき（早朝または午後遅く）、太陽があなたの真上にあるときよりも影が長くなることに確かに気づきました。 それでも、たとえ影が異なる速度でサイズと形を変えていても、太陽は常に同じ速度で空を横切っています。

この幾何学の気まぐれは、最初の日時計に影響を与えました。発明者たちは、「時間」を日だけでなく1日の一部に確実に分割できることに気付いたからです。 そのようなシステムの下での生活活動のスケジューリングの改善された容易さは明らかです。

最も初期の日時計は、紀元前1500年頃のエジプトにまでさかのぼると考えられています。 これらのいくつかは実際にはポケットサイズであり、持ち運びが可能でした。 グノモン （ギリシャ語で「ポール」を意味する）は、実際にはロッドではなくピンホールである可能性があります。 それらは、機械式時計が一般的で信頼できるものになるまでに、分単位でも計時に役立つようになり、「実際の」時計の精度をチェックするために1800年代によく使用されていました。

ザ・ グノモン すでに言及されています。 それは2つの特徴を持っている必要があります：それは天の極の方を向いている必要があり、それは観測者の緯度に正確に等しい地平線に対してある角度で傾斜している必要があります。 それはしばしばひれの形で作られます。

ザ・ ダイヤルプレート 太陽の影が投影される表面です。 円筒形またはフラットにすることができ、正確な時間と一致する限り、メーカーが選択した分割にマークを付けることができます。

アワーライン 事実上すべての日時計で自明の理由で発見され、正確な（ある意味では任意に選択された）時点をマークします。

ザ・ 結節 は、影の線に沿った正確で鋭い位置の決定を可能にするgnomonのノッチであり、そうでなければぼやけている可能性があります。

日時計は2つの基本的なタイプに分けることができます、 高度ダイヤル そして 方向ダイヤル.

アン 高度ダイヤル 地平線上の太陽の距離を使用して時間を決定することができます。 すべての場合において、これらはコンパスの方向に向けられている必要がありますが、他の場合には太陽自体が基準点です。 選択された種類には、プレーンダイヤル、シリンダーダイヤル、スカフェダイヤル、リングダイヤルが含まれます。

A 方向ダイヤル 方位角（コンパス方向）と、正午に子午線に近づくときの太陽の角度に依存します。 サブタイプには、水平、極垂直、方位角、および等角ダイヤルが含まれます。

いずれの場合も、太陽が昇り、片側から広い影を落とし、徐々に狭くなっていくのを想像できます。 正午が近づくとラインが続き、日没までダイヤルプレートの反対側で「映画」を逆に繰り返します 発生します。

あなた自身の日時計を作るための提案は見つけやすく、あなたが始めるための提案はリソースに含まれています。 最も重要なのは、正確な素材や作品の華やかさではないことを忘れないでください。 それはあなたが物理学を理解し、あなたのハードワークについてあなたに尋ねるために良識のある人にそれらを説明することができるということです。

ああ、最後のヒント：デモに雨の日を選択しないでください。これにより、すべての出席者にとって、演習がより「明るく」なります。