آموزش ساخت ساعت آفتابی

* ساعت های آفتابی به گونه ای شگفت آور ساده، ولی در عین حال کارآمد می باشند. این ابزارها می توانند تنها

میله هایی کاشته شده در زمین باشند یا دستگاه های ماشینی شگفت انگیز و دقیق چندین هزار دلاری. 

* طرحی که اینجا نشان داده شده را می توان در عرض چند دقیقه از موادی که دور و برتان در خانه پیدا می شود

ساخت، گرچه به گونه ی شگفتی دقیق است.

نخست، یکی از فایل های PDF زیر را دریافت کرده و چاپ (پرینت) کنید:
(برای این کار نیاز به نرم افزار آکروبات ریدر خواهید داشت)

مدل شمالی (PDF)

مدل جنوبی (PDF)

ساعت های آفتابی را باید با توجه به عرض جغرافیایی تقریبی خود تنظیم کنید: این که در چه فاصله ای از جنوب یا شمال خط استوا قرار دارید. اگر عرض جغرافیاییتان را نمی دانید، می توانید در بیشتر نقشه ها آن را بیابید، یا این که به یکی از این تارنماها بروید:

U.S. Census Bureau (تنها برای آمریکا)

Heavens Above

در طول پاییز و زمستان، خورشید از زیر
صفحه ی ساعت به بالا می تابد و سایه ی
مداد از پشت کاغذ دیده می شود.

چیزی که چاپ کرده اید را در جهتی که روی آن نشان داده شده بچینید و تا بزنید. شاید اگر دو نگارش (کپی) داشته باشید، بتوانید روی یکی کار کنید و همزمان، جهت ها را روی دیگری بخوانید. تنها بخش دشوار، فرو کردن مداد در مرکز دایره ی کوچک است. چرخاندن مداد به هنگام فرو کردن آن می تواند کار را ساده تر کند.

در پایان این مرحله، مداد می بایست عمود بر صفحه ی ساعت آفتابی (نه عمود بر پایه) باشد. اگر مداد خواست بیفتد، همه چیز را با چسب محکم کنید و کل ساعت را بر روی یک کاغذ دیگر (و یا از آن هم بهتر) روی یک تکه مقوا بچسبانید. چسباندن ساعت آفتابی به روی تکه ی مقوا، جابجا کردن آن را هم ساده تر می کند. جعبه های برشتوک مقوای زیادی دارند.

نوک مداد را رو به شمال قرار دهید؛ البته اگر در نیمکره ی جنوبی زندگی می کنید، رو به جنوب. می توانید از یک قطب نما یا یک نقشه برای تعیین جهت درست کمک بگیرید، و یا تنها می توانید جهت ساعت آفتابی را با ساعتتان هماهنگ کنید (اگر ساعت منطقه تان برای صرفه جویی در نور روز تغییر کرده، ساعتتان را یک ساعت -hour- عقب ببرید). سپس به تغییرات سایه ی روی ساعت آفتابی در طول روز و در پی جابجایی خورشید از خاور به باختر نگاه کنید.

در طول بهار و تابستان، خورشید رو به پایین
بر صفحه می تابد و سایه ی مداد بر سطح
رویی صفحه می افتد.

این طرح به نام ساعت آفتابی استوایی خوانده می شود زیرا سطحی که شماره روی آنست، با استوای زمین همراستا (موازی) می باشد. آسان ترین زمان کاربرد آن در آغاز زمستان یا آغاز تابستان است، و سخت ترین زمان هم نزدیک اعتدال ها (برابران فصلی) حدود 20 مارس (یکم فروردین- نوروز) و 23 سپتامبر (یکم مهرماه) می باشد.

روش کار ساعت های آفتابی استوایی

رایج ترین طرح ساعت های آفتابی، ساعت های آفتابی افقی هستند که دارای صفحه ای همراستا با سطح زمین می باشند (از همان ها که اغلب در فروشگاه های باغبانی پیدا می شود). ساعت های آفتابی افقی شیوه ی کاربردشان آسان است ولی طراحی و ساختشان دشوار بوده و نیاز به مهارت دارد.

مدلی که اکنون ساخته اید به این دلیل ساعت آفتابی استوایی نامیده می شود که صفحه اش همراستا با استوای زمین است. از دیدگاه مفهومی، این طرح، ساده ترین است ولی یک ایراد کاربردی دارد. بسته به فصل، سایه ی مداد ممکن است بالا یا پایین صفحه بیفتد. کاغذ، جسمی نیمه شفاف است، از همین رو سایه حتی زمانی که روی بخش زیرین آن بیفتد هم به راحتی دیده می شود. ولی اگر صفحه به جای کاغذ از فلز ساخته شود، بسیار به درد نخور خواهد بود.

نزدیک اعتدال‌ها (برابران)، حدود ۲۰ مارس
و ۲۳ سپتامبر (یکم فروردین و یکم مهر)،
پرتوی خورشید از لبه بر صفحه می تابد و
سایه ی مداد تنها در بیرون صفحه شکل
می گیرد.

برای این که ببینید این ساعت چگونه کار می کند، نخست در ذهن خود چنین گمان کنید که در قطب شمال یا جنوب زندگی می کنید. در این صورت، تکه چوبی که عمودی در زمین فرو شده باشد هم می تواند یک ساعت آفتابی افقی باشد و هم یک ساعت آفتابی استوایی - هر دو گونه ساعت در آن جاها یکسان خواهند بود.

در قطب به هنگام بهار و تابستان، خورشید هر روز یک 360 درجه ی کامل به گرد شما خواهد چرخید و در همه ی زمان ها هم در یک بلندی (فاصله) از افق جای دارد. سایه ی چوب دقیقن همانند عقربه ی ساعت شمار در یک ساعت "24 ساعتی" کار می کند؛ در تمام طول روز درازایش یک اندازه است و با سرعتی یکنواخت هم حرکت می کند. به هنگام پاییز و زمستان، خورشید هرگز طلوع نمی کند و ساعت آفتابی شما بی فایده خواهد بود. ولی هوا سردتر از آنست که دیگر اهمیتی به آن بدهید!

مدادی که در ساعت آفتابیتان به کار برده اید، در قطب ها همراستا با این تکه چوب است و صفحه ی ساعت نیز همراستا با سطح زمین. بنا براین سایه ی مداد در قطب دقیقن مانند سایه ی تکه چوب رفتار می کند، به جز این که [در منطقه ی غیر از قطب -م] سایه اش حتی در زمستان هم دیده می شود. دلیلش اینست که بر خلاف سیاره ی ما، ساعت آفتابی توخالیست و نور خورشید می تواند از زیر آن هم به بالا بتابد.

یک ساعت آفتابی افقی در هانوور آلمان-
تصویر بزرگ تر

آیا ساعت آفتابیتان آن گونه که می خواستید، دقیق کار نمی کند؟ این شاید تا حدی به دلیل مشکلات ساخت باشد. کاغذ چندان سخت پای (صلب) نیست و هر چقدر هم با دقت آن را تا زده باشید، ساعت آفتابی به درستی شکل نمی گیرد. ولی دلیل های بنیادین تری نیز برای این موضوع که چرا ساعت های آفتابی و معمولی زمان را یکسان به ما نمی گویند وجود دارد. برای آگاهی بیشتر، این نوشته ی تارنمای skyandtelescope را بخوانید.

این ها را هم بخوانید:

* ساعتی که زمان انقلاب را نشان می دهد

* بزرگ ترین ساعت آفتابی که می شناسیم

* خورشید در تونل

* خورشید در قوطی آبجو

واژه نامه:

Sundial - latitude - equator - pencil - perpendicular - Cereal - cardboard - Southern Hemisphere - compass - watch - daylight-saving time - shadow - Sun - equatorial sundial - Earth - midwinter - midsummer - equinox - horizontal sundial - garden store - translucent - metal - North Pole - South Pole - hour hand - planet

منبع: skyandtelescope

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان