Sluneční hodiny - Sundial

Směrem k SSW, svisle klesající sluneční hodiny na Moot Hall v Aldeburgh , Suffolk, Anglie. Gnomon je prut, který je velmi úzký, takže funguje jako styl. Latinské heslo volně překládá jako „počítám pouze slunečné hodiny“.
Gnomon je trojúhelníkový čepel, který byl uveden do provozu v roce 1862. Stylem je jeho šikmá hrana.
Kombinovaný Analemmatic -equatorial sluneční hodiny v Ann Morrison Park, Boise, Idaho , 43 ° 36'45.5 "N 116 ° 13'27.6" W
Nástěnné sluneční hodiny v klášteře Žiča v Srbsku.

Sluneční hodiny je zařízení, které hodinářské říká denního času (v moderním použití jen občanský čas ), kdy je sluneční světlo zdánlivou pozici Slunce na obloze. V nejužším slova smyslu se skládá z ploché desky ( číselník ) a gnómonu , který vrhá stín na číselník. Když se zdá, že se Slunce pohybuje po obloze , stín se zarovná s různými hodinovými čarami, které jsou na číselníku označeny pro označení denní doby. Tento styl je hranou gnomonu určující čas, ačkoli lze použít jeden bod nebo uzel . Gnomon vrhá široký stín; stín stylu ukazuje čas. Gnomon může být tyč, drát nebo komplikovaně zdobený kovový odlitek. Styl musí být rovnoběžná s osou části rotace Země je pro sluneční hodiny být přesný v průběhu celého roku. Úhel stylu od horizontály se rovná zeměpisné šířce slunečních hodin .

Termín sluneční hodiny může znamenat jakékoli zařízení, které používá k zobrazení času sluneční výšku nebo azimut (nebo obojí). Sluneční hodiny jsou ceněny jako dekorativní předměty, metafory a předměty intrik a matematického studia.

Uplynutí času lze pozorovat tak, že položíte hůl do písku nebo hřebík do desky a umístíte značky na okraj stínu nebo v pravidelných intervalech načrtnete stín. Je běžné, že levné, sériově vyráběné dekorativní sluneční hodiny mají nesprávně zarovnané gnomony, délky stínů a časové linie, které nelze upravit tak, aby určovaly správný čas.

Úvod

Existuje několik různých typů slunečních hodin. Některé sluneční hodiny používají stín nebo okraj stínu, zatímco jiné používají k označení času čáru nebo bod světla.

Objekt vrhající stín, známý jako gnomon , může být dlouhý tenký prut nebo jiný předmět s ostrým hrotem nebo rovnou hranou. Sluneční hodiny používají mnoho druhů gnómonů. Gnomon může být opraven nebo přesunut podle sezóny. Může být orientována svisle, vodorovně, zarovnaná se zemskou osou nebo orientována v úplně jiném směru určeném matematikou.

Vzhledem k tomu, že sluneční hodiny používají světlo k označení času, může být světelná linie vytvořena tak, že sluneční paprsky procházejí tenkou štěrbinou nebo je zaostří válcovou čočkou . Bod světla může vzniknout tak, že sluneční paprsky projdou malou dírou, oknem, okulárem , nebo je odrazí od malého kruhového zrcadla. Světelný bod může být malý jako dírková dírka na solárním snímku nebo stejně velký jako oculus v Pantheonu.

Sluneční hodiny mohou také používat mnoho typů povrchů pro příjem světla nebo stínu. Nejběžnějším povrchem jsou letadla , ale pro větší přesnost nebo krásu byly použity částečné koule , válce , kužely a další tvary.

Sluneční hodiny se liší přenosností a potřebou orientace. Instalace mnoha číselníků vyžaduje znalost místní zeměpisné šířky , přesného svislého směru (např. O úroveň nebo olovnice) a směru na pravý sever . Přenosné číselníky jsou samonastavovací: například mohou mít dva ciferníky, které fungují na různých principech, jako je horizontální a analematický číselník, namontované společně na jedné desce. V těchto provedeních se jejich časy shodují pouze tehdy, když je deska správně zarovnána.

Sluneční hodiny mohou ukazovat pouze místní sluneční čas . K získání národního hodinového času jsou nutné tři opravy:

  1. Dráha Země není dokonale kruhová a její rotační osa není kolmá na její oběžnou dráhu. Uvedený sluneční čas slunečních hodin se tedy od hodin liší malým množstvím, které se mění po celý rok. Tato korekce - která může být až 16 minut, 33 sekund - je popsána časovou rovnicí . Tuto opravu mohou zahrnovat sofistikované sluneční hodiny se zakřiveným stylem nebo hodinovými čarami. Obvyklejší jednodušší sluneční hodiny mají někdy malou plaketu, která umožňuje posuny v různých obdobích roku.
  2. Sluneční čas musí být opraven na zeměpisnou délku slunečních hodin vzhledem k zeměpisné délce oficiálního časového pásma. Například neopravené sluneční hodiny umístěné západně od Greenwiche v Anglii, ale ve stejném časovém pásmu, ukazují čas dřívější než oficiální čas. V oficiální poledne se může zobrazit „11:45“ a po oficiálním poledne se zobrazí „poledne“. Tuto opravu lze snadno provést otáčením hodinových čar o konstantní úhel rovný rozdílu v délkách, což z něj činí běžně možnou možnost návrhu.
  3. Chcete -li upravit letní čas , je -li to možné, sluneční čas musí být navíc posunut o oficiální rozdíl (obvykle o jednu hodinu). Toto je také oprava, kterou lze provést na číselníku, tj. Číslováním hodinových řádků dvěma sadami čísel nebo dokonce prohozením číslování v některých provedeních. Častěji je to jednoduše ignorováno nebo uvedeno na plaku s dalšími opravami, pokud existuje.

Zdánlivý pohyb Slunce

Pohled shora na rovníkové sluneční hodiny. Hodinové čáry jsou rozmístěny rovnoměrně kolem kruhu a stín gnómonu (tenká válcová tyč) se otáčí rovnoměrně. Výška gnomon je 5 / 12 je vnější poloměr číselníku. Tato animace zobrazuje pohyb stínu od 3 do 21 hodin (nepočítaje letní čas) o slunovratu nebo kolem něj, kdy je Slunce na nejvyšší deklinaci (zhruba 23,5 °). Východ a západ slunce nastává ve 3 hodiny ráno a ve 21 hodin v daný den na zeměpisných šířkách blízko 57,05 °, což je zhruba zeměpisná šířka Aberdeenu, Skotska nebo Sitky na Aljašce .

Principy slunečních hodin jsou nejsnadněji pochopitelné ze zjevného pohybu Slunce . Země se otáčí kolem své osy a otáčí se po eliptické dráze kolem Slunce. Vynikající aproximace předpokládá, že se Slunce otáčí kolem nehybné Země na nebeské sféře , která se každých 24 hodin otáčí kolem své nebeské osy. Nebeská osa je přímka spojující nebeské póly . Protože je nebeská osa zarovnána s osou, kolem které se Země otáčí, úhel osy s místní horizontálou je místní zeměpisná šířka .

Na rozdíl od stálých hvězd mění Slunce svoji polohu na nebeské sféře, přičemž - na severní polokouli - má pozitivní deklinaci na jaře a v létě a při negativní deklinaci na podzim a v zimě a má přesně nulovou deklinaci (tj. světový rovník ) u rovnodenností . Nebeská délka Slunce se také liší a mění se o jednu úplnou revoluci za rok. Dráha Slunce na nebeské sféře se nazývá ekliptika . Ekliptika projde během roku dvanácti souhvězdími zvěrokruhu .

Sluneční hodiny v singapurské botanické zahradě . Skutečnost, že se Singapur nachází téměř na rovníku, se odráží v jeho designu.

Tento model pohybu Slunce pomáhá porozumět slunečním hodinám. Pokud je gnomon vrhající stín zarovnán s nebeskými póly , jeho stín se bude otáčet konstantní rychlostí a tato rotace se nebude měnit podle ročních období. Toto je nejběžnější design. V takových případech lze použít stejné hodinové linky po celý rok. Hodinové čáry budou rozmístěny rovnoměrně, pokud je povrch přijímající stín buď kolmý (jako v rovníkových slunečních hodinách), nebo kruhový kolem gnomonu (jako v armilární sféře ).

V ostatních případech nejsou časové čáry rovnoměrně rozmístěny, přestože se stín otáčí rovnoměrně. Pokud gnómon není zarovnán s nebeskými póly, ani jeho stín se nebude otáčet rovnoměrně a podle toho musí být opraveny hodinové čáry. Paprsky světla, které se pasou na špičce gnómona nebo které procházejí malou dírou nebo se odrážejí od malého zrcadla, vystopují kužel zarovnaný s nebeskými póly. Odpovídající světelná skvrna nebo stínová špička, pokud dopadne na rovný povrch, vystopuje kuželovitý řez , jako je hyperbola , elipsa nebo (na severním nebo jižním pólu) kruh .

Tato kuželovitá část je průsečíkem kužele světelných paprsků s plochým povrchem. Tento kužel a jeho kuželovitý řez se mění s ročními obdobími, jak se mění deklinace Slunce; sluneční hodiny, které sledují pohyb takových světelných skvrn nebo stínových špiček, mají často různé časové linie pro různá roční období. To je vidět na pastýřských cifernících, slunečních prstencích a svislých gnomonech, jako jsou obelisky. Alternativně mohou sluneční hodiny měnit úhel nebo polohu (nebo obojí) gnomonu vzhledem k hodinovým čarám, jako je tomu u analemmatického číselníku nebo Lambertova číselníku.

Dějiny

Nejstarší sluneční hodiny na světě z egyptského Údolí králů (asi 1500 př. N. L.)

Nejstarší sluneční hodiny známé z archeologického záznamu jsou stínové hodiny (1500 př. N. L. Nebo př. N. L. ) Ze staroegyptské astronomie a babylonské astronomie . Lidé pravděpodobně rozeznávali čas od stínů v ještě dřívější datum, ale to je těžké ověřit. Zhruba v roce 700 př. N. L. Starý zákon popisuje sluneční hodiny - „číselník Achaza“ zmíněný v Izajášovi 38: 8 a ve 2. Královské 20:11 . Do roku 240 př. N. L. Odhadl Eratosthenes obvod světa pomocí obelisku a studny a o několik století později Ptolemaios zmapoval zeměpisnou šířku měst pomocí úhlu slunce. Lidé z Kush vytvořili sluneční číselníky prostřednictvím geometrie. Římský spisovatel Vitruvius uvádí číselníky a stínové hodiny známé v té době ve své De architectura . Věž větru postavená v Aténách obsahovala sluneční hodiny a vodní hodiny pro určování času. Kanonický sluneční hodiny , je ten, který ukazuje kanonické hodiny liturgických úkonů. Takové sluneční hodiny používali od 7. do 14. století členové náboženských komunit. Italský astronom Giovanni Padovani vydal v roce 1570 pojednání o slunečních hodinách, do kterého zahrnoval pokyny pro výrobu a rozložení nástěnných (svislých) a vodorovných slunečních hodin. Giuseppe Biancani ‚s hřebík instrumenti ad horologia solária (c. 1620), o nichž se hovoří, jak vytvořit dokonalé sluneční hodiny. Běžně se používají od 16. století.

Terminologie

Typ London Horizontální vytočit . Západní okraj gnómonu se používá jako styl před polednem, východní okraj po té době. Přechod způsobí v časovém měřítku diskontinuitu, polední mezeru.

Sluneční hodiny obecně udávají čas vrháním stínu nebo vrháním světla na povrch známý jako ciferník nebo číselník . I když je to obvykle plochá rovina, ciferníkem může být také vnitřní nebo vnější povrch koule, válce, kužele, šroubovice a různých dalších tvarů.

Čas je uveden tam, kde stín nebo světlo dopadá na ciferník, který je obvykle vepsán s hodinovými čarami. Ačkoli jsou obvykle rovné, mohou být tyto hodinové čáry také zakřivené, v závislosti na designu slunečních hodin (viz níže). U některých návrhů je možné určit datum roku, nebo může být požadováno znát datum pro nalezení správného času. V takových případech může existovat více sad hodinových řádků pro různé měsíce nebo mohou existovat mechanismy pro nastavení/výpočet měsíce. Kromě hodinových řádků může ciferník nabízet další data - například horizont, rovník a tropy - které se souhrnně označují jako nábytek číselníku.

Celý objekt, který vrhá stín nebo světlo na ciferník, je známý jako gnomon slunečních hodin . Obvykle to však je pouze okraj gnomonu (nebo jiného lineárního prvku), který vrhá stín použitý k určení času; tato lineární funkce je známá jako styl slunečních hodin . Styl je obvykle zarovnán rovnoběžně s osou nebeské sféry, a proto je zarovnán s místním geografickým poledníkem. V některých designech slunečních hodin se k určení času a data používá pouze bodový prvek, například špička stylu; tato bodová funkce je známá jako uzel slunečních hodin . Některé sluneční hodiny používají k určení času a data styl i uzel.

Gnomon je obvykle pevný vzhledem k číselníku, ale ne vždy; v některých provedeních, jako jsou analematické sluneční hodiny, se styl přesouvá podle měsíce. Pokud je styl pevný, čára na číselníku kolmo pod stylem se nazývá podtyp , což znamená „pod stylem“. Úhel, který styl svírá s rovinou číselníku, se nazývá výška podsypu, což je neobvyklé použití slova výška, které znamená úhel . Na mnoha nástěnných cifernících není podsyp stejný jako polední čára (viz níže). Úhel na číselníku mezi polední čarou a podsypem se nazývá vzdálenost podsypu , což je neobvyklé použití slova vzdálenost k označení úhlu .

Podle tradice má mnoho slunečních hodin motto . Motto má obvykle formu epigramu: někdy pochmurné úvahy o plynutí času a stručnosti života, ale stejně často humorné vtipkování výrobce číselníku. Jedním takovým vtipem je, že jsem sluneční hodiny a dělám fušku z toho, co hodinky dělají mnohem lépe.

O číselníku se říká, že je rovnostranný, pokud jsou jeho hodinové čáry rovné a rozmístěné stejně. Většina ekviangulárních slunečních hodin má pevný gnomonský styl zarovnaný s rotační osou Země, stejně jako povrch přijímající stín, který je symetrický kolem této osy; příklady zahrnují rovníkový ciferník, rovníkový luk, armilární sféru, válcový číselník a kuželový číselník. Jiné designy jsou však rovnostranné, například ciferník Lambert, verze analematických slunečních hodin s pohyblivým stylem.

Na jižní polokouli

Jižní polokoule-sluneční hodiny v Perthu , Austrálie . Zvětšete, abyste viděli, že značky hodin běží proti směru hodinových ručiček. Poznámka graf nad gnomon z rovnice času , potřebné pro správné sluneční hodiny čtení.

Sluneční hodiny na konkrétní zeměpisné šířce na jedné polokouli musí být obráceny pro použití na opačné zeměpisné šířce na druhé polokouli. Svislé přímé jižní sluneční hodiny na severní polokouli se stávají svislými přímými severními slunečními hodinami na jižní polokouli . Abyste správně umístili horizontální sluneční hodiny, musíte najít skutečný sever nebo jih . K provedení obojího lze použít stejný postup. Gnómon nastavený na správnou šířku musí ukazovat na pravý jih na jižní polokouli, stejně jako na severní polokouli musí ukazovat na pravý sever. Čísla hodin také běží v opačných směrech, takže na vodorovném číselníku běží proti směru hodinových ručiček (USA: proti směru hodinových ručiček) spíše než ve směru hodinových ručiček.

Sluneční hodiny, které jsou určeny k použití s ​​deskami vodorovně na jedné polokouli, lze použít s jejich deskami svisle na komplementární šířce na druhé polokouli. Například sluneční hodiny v australském Perthu , které se nacházejí na 32 ° jižní šířky, by správně fungovaly, pokud by byly namontovány na svislou stěnu směřující na jih na 58 (tj. 90–32) stupňů severně, což je o něco severněji než skotský Perth . Povrch stěny ve Skotsku by byl rovnoběžný s vodorovným podkladem v Austrálii (ignoruje rozdíl zeměpisné délky), takže sluneční hodiny by fungovaly shodně na obou površích. Odpovídajícím způsobem jsou značky hodin, které běží proti směru hodinových ručiček na horizontálních slunečních hodinách na jižní polokouli, také na svislých slunečních hodinách na severní polokouli. (Viz první dvě ilustrace v horní části tohoto článku.) Na vodorovných slunečních hodinách na severní polokouli a na svislých slunečních hodinách na jižní polokouli běží značky hodin ve směru hodinových ručiček.

Úpravy pro výpočet hodinového času ze čtení slunečních hodin

Nejčastějším důvodem, proč se sluneční hodiny výrazně liší od hodinového času, je to, že sluneční hodiny nebyly správně orientovány nebo nebyly správně nakresleny hodinové čáry. Většina komerčních slunečních hodin je například navržena jako horizontální sluneční hodiny, jak je popsáno výše. Aby byly přesné, takové sluneční hodiny musely být navrženy pro místní zeměpisnou šířku a jejich styl musí být rovnoběžný s rotační osou Země; styl musí být zarovnán se skutečným severem a jeho výška (jeho úhel s horizontálou) se musí rovnat místní zeměpisné šířce. Chcete-li upravit výšku stylu, sluneční hodiny lze často mírně naklonit „nahoru“ nebo „dolů“ při zachování zarovnání stylu sever-jih.

Korekce letního času (letní čas)

Některé oblasti světa provozují letní čas , který mění oficiální čas, obvykle o jednu hodinu. Tento posun je třeba připočítat k času slunečních hodin, aby souhlasil s oficiálním časem.

Korekce časové zóny (zeměpisná délka)

Standardní časové pásmo pokrývá zhruba 15 ° zeměpisné délky, takže jakýkoli bod v této zóně, který není na referenční zeměpisné délce (obecně násobek 15 °), zaznamená rozdíl oproti standardnímu času rovný 4 minutám času na stupeň. Pro ilustraci, západy a východy slunce jsou v mnohem pozdějším „oficiálním“ čase na západním okraji časové zóny, ve srovnání s časy východu a západu slunce na východním okraji. Pokud se sluneční hodiny nacházejí například na 5 ° západně od referenční délky, bude jeho čas ukazovat 20 minut pomalu, protože se zdá, že Slunce obíhá kolem Země rychlostí 15 ° za hodinu. Jedná se o neustálou korekci po celý rok. U ekviangulárních číselníků, jako jsou ekvatoriální, sférické nebo Lambertovy číselníky, lze tuto opravu provést otočením povrchu číselníku o úhel rovnající se rozdílu v zeměpisné délce, beze změny polohy nebo orientace gnomonu. Tato metoda však nefunguje u jiných číselníků, například u vodorovného číselníku; opravu musí použít divák.

Časová pásma mohou v krajním případě způsobit, že oficiální poledne, včetně letního času, nastane až o tři hodiny dříve (Slunce je ve skutečnosti v poledne v 15:00 na poledníku ). K tomu dochází na dalekém západě Aljašky , Číny a Španělska . Další podrobnosti a příklady najdete v části Zkosení časových pásem .

Rovnice časové korekce

Equation of Time - nad osou rovnice času je pozitivní, a sluneční hodiny se objeví rychle vzhledem k hodiny ukazující místní střední doba. Protiklady jsou pravdivé pod osou.
Whitehurst & Son sluneční hodiny podána v roce 1812, s kruhovým měřítku s rovnici korekce času. To je nyní vystaveno v muzeu Derby.

Ačkoli se zdá, že se Slunce otáčí rovnoměrně kolem Země, ve skutečnosti tento pohyb není dokonale rovnoměrný. Je to dáno výstředností oběžné dráhy Země (skutečnost, že oběžná dráha Země kolem Slunce není dokonale kruhová, ale mírně eliptická ) a nakloněním (šikmostí) rotační osy Země vzhledem k rovině její oběžné dráhy. Čas slunečních hodin se proto liší od standardního hodinového času . Ve čtyřech dnech roku je oprava ve skutečnosti nulová. Na jiných to však může být i o čtvrt hodiny dříve nebo pozdě. Výše korekce je popsána časovou rovnicí . Tato oprava je celosvětově stejná: nezávisí na místní zeměpisné šířce nebo délce polohy pozorovatele. Mění se však po dlouhou dobu (století nebo více) kvůli pomalým změnám oběžných a rotačních pohybů Země. Proto jsou tabulky a grafy časové rovnice, které byly vytvořeny před staletími, nyní výrazně nesprávné. Odečet starých slunečních hodin by měl být opraven použitím současné časové rovnice, nikoli z doby, kdy byl proveden ciferník.

V některých slunečních hodinách je rovnice časové korekce poskytována jako informační plaketa připevněná ke slunečním hodinám, kterou může pozorovatel vypočítat. V sofistikovanějších slunečních hodinách může být rovnice začleněna automaticky. Například některé sluneční rovníkové sluneční hodiny jsou dodávány s malým kolečkem, které určuje roční dobu; toto kolo zase otáčí ekvatoriální příď, čímž kompenzuje jeho měření času. V ostatních případech mohou být hodinové čáry zakřivené nebo může mít rovníková příď tvar jako váza, která využívá měnící se nadmořskou výšku Slunce v průběhu roku, aby včas provedla správné odsazení.

Heliochronometer je přesné sluneční hodiny poprvé navržen v asi 1763 Philipp Hahn a zlepšit Abbé Guyoux v asi 1827. To koriguje zřejmý sluneční čas na střední sluneční čas nebo jinou standardní čas . Heliochronometry obvykle udávají minuty do 1 minuty světového času .

Sluneční hodiny Sunquest, navržené Richardem L. Schmoyerem, na observatoři Mount Cuba v Greenville, Delaware .

Sunquest sluneční hodiny , navrhl Richard L. Schmoyer v roce 1950, používá analemmic inspirovaný gnomon vrhat paprsek světla na o časové měřítko půlměsícem rovníkové. Sunquest je nastavitelný pro zeměpisnou šířku a délku, automaticky se koriguje podle časové rovnice a činí jej „stejně přesným jako většina kapesních hodinek“. Podobně místo stínu gnómonu sluneční hodiny na univerzitě Miguela Hernándeze využívají sluneční projekci grafu časové rovnice protínající časové měřítko k přímému zobrazení hodinového času.

Sluneční hodiny na kampusu Orihuela Univerzity Miguela Hernándeze ve Španělsku, která k zobrazení hodinového času používá promítnutý graf časové rovnice ve stínu.

K mnoha druhům slunečních hodin může být přidáno analema k opravě zdánlivého slunečního času na sluneční čas nebo jiný standardní čas . Obvykle mají hodinové čáry ve tvaru „osmiček“ ( analemmas ) podle časové rovnice . To kompenzuje mírnou excentricitu na oběžné dráze Země a náklon zemské osy, který způsobuje až 15minutovou odchylku od průměrného slunečního času. Jedná se o typ číselníkového nábytku, který je vidět na komplikovanějších vodorovných a svislých cifernících.

Před vynálezem přesných hodin, v polovině 17. století, byly sluneční hodiny jedinými běžnými hodinami a byly považovány za informace o „správném“ čase. Rovnice času nebyla použita. Po vynálezu dobrých hodin byly sluneční hodiny stále považovány za správné a hodiny obvykle nesprávné. Rovnice času byla od dnešního dne používána v opačném směru, aby byla aplikována korekce na čas zobrazený hodinami, aby souhlasil se slunečním časem. Některé komplikované „ hodiny s rovnicemi “, jako například ty, které vyrobil Joseph Williamson v roce 1720, obsahovaly mechanismy, které tuto opravu provádějí automaticky. (Williamsonovy hodiny mohly být vůbec prvním zařízením, které používalo diferenciální soukolí.) Teprve asi po roce 1800 byl nekorigovaný hodinový čas považován za „správný“ a sluneční čas byl obvykle „špatný“, takže se začala používat rovnice času je dnes.

S pevným axiálním gnomonem

1959 bezstarostné sluneční hodiny v Carefree, Arizona má 62-noha (19 m) gnomon, možná největší sluneční hodiny ve Spojených státech.

Nejčastěji pozorovanými slunečními hodinami jsou ty, ve kterých je styl vrhání stínů fixován v poloze a zarovnán s rotační osou Země, přičemž je orientován se skutečným severem a jihem a svírá úhel s horizontálou rovný zeměpisné šířce. Tato osa je zarovnána s nebeskými póly , která je těsně, ale ne dokonale, v souladu s pólovou hvězdou Polaris . Pro ilustraci, nebeská osa ukazuje svisle na skutečný severní pól , kde ukazuje vodorovně na rovníku . V Jaipuru , domově největších slunečních hodin na světě, se gnomoni zvedají o 26 ° 55 "nad horizontálu, což odráží místní šířku.

V kterýkoli daný den se zdá, že se Slunce otáčí rovnoměrně kolem této osy, přibližně 15 ° za hodinu, což vytváří úplný okruh (360 °) za 24 hodin. Lineární gnomon zarovnaný s touto osou vrhá list stínu (polorovina), který dopadající proti Slunci se rovněž otáčí kolem nebeské osy rychlostí 15 ° za hodinu. Stín je vidět pádem na přijímací povrch, který je obvykle plochý, ale který může mít sférický, válcový, kuželovitý nebo jiný tvar. Pokud stín dopadne na povrch, který je symetrický kolem nebeské osy (jako v armilární kouli nebo v ekvatoriálním číselníku), povrchový stín se rovněž pohybuje rovnoměrně; hodinové čáry na slunečních hodinách jsou rovnoměrně rozmístěny. Pokud však přijímací povrch není symetrický (jako u většiny horizontálních slunečních hodin), povrchový stín se obecně pohybuje nerovnoměrně a časové čáry nejsou rovnoměrně rozmístěny; jednou výjimkou je číselník Lambert popsaný níže.

Některé typy slunečních hodin jsou navrženy s pevným gnómonem, který není zarovnán s nebeskými póly jako svislý obelisk. Takové sluneční hodiny jsou popsány níže v části „Sluneční hodiny na bázi Nodus“.

Empirické značení hodinové čáry

Vzorce uvedené v následujících odstavcích umožňují vypočítat polohy hodinových řádků pro různé typy slunečních hodin. V některých případech jsou výpočty jednoduché; v jiných jsou extrémně komplikované. Existuje alternativní, jednoduchá metoda zjišťování poloh hodinových linek, kterou lze použít pro mnoho typů slunečních hodin, a ušetří spoustu práce v případech, kdy jsou výpočty složité. Jedná se o empirický postup, ve kterém je poloha stínu gnomonu skutečných slunečních hodin označena v hodinových intervalech. Je třeba vzít v úvahu časovou rovnici, aby bylo zajištěno, že pozice hodinových čar jsou nezávislé na ročním období, kdy jsou označeny. Snadný způsob, jak toho dosáhnout, je nastavit hodiny nebo hodinky tak, aby ukazovaly „čas slunečních hodin“, což je standardní čas , plus časovou rovnici v daný den. Hodinové čáry na slunečních hodinách jsou označeny tak, aby ukazovaly polohy stínu stylu, když tyto hodiny ukazují celé počty hodin, a jsou označeny těmito počty hodin. Když například hodiny ukazují 5:00, stín stylu je označen a označen „5“ (nebo „V“ římskými číslicemi ). Pokud nejsou hodinové řádky všechny označeny v jednom dni, je třeba hodiny upravit každý den nebo dva, aby se zohlednila variace časové rovnice.

Rovníkové sluneční hodiny

Timepiece , St Katharine Docks , London (1973) rovnodenní ciferník od Wendy Taylor
Rovníkové sluneční hodiny v Zakázaném městě v Pekingu. 39 ° 54'57 "N 116 ° 23'25" E / 39,9157 ° N 116,3904 ° E / 39,9157; 116,3904 ( Rovníkové sluneční hodiny Zakázaného města ) Gnomon ukazuje na pravý sever a jeho úhel s horizontálou se rovná místní šířce . Bližší prohlídka obrázku v plné velikosti odhaluje „pavučinu“ datlových prstenů a hodinových čar.

Rozlišovací charakteristikou ekvatoriálního číselníku (nazývaného také ekvinoktiální číselník ) je rovinná plocha, která přijímá stín, který je přesně kolmý na gnomonův styl. Tato rovina se nazývá rovníková, protože je rovnoběžná s rovníkem Země a nebeské sféry. Pokud je gnómon fixován a zarovnán s rotační osou Země, zdánlivá rotace Slunce kolem Země vrhá z gnomonu rovnoměrně rotující list stínu; to vytváří rovnoměrně rotující linii stínu v rovníkové rovině. Vzhledem k tomu, že se Slunce otáčí o 360 ° za 24 hodin, jsou hodinové čáry na ekvatoriálním ciferníku od sebe vzdáleny 15 ° (360/24).

Rovnoměrnost jejich rozteče usnadňuje konstrukci tohoto typu slunečních hodin. Pokud je materiál číselníku neprůhledný, musí být označeny obě strany rovníkového číselníku, protože stín bude vrhán zespodu v zimě a shora v létě. U průsvitných číselníkových desek (např. Skleněných) je třeba hodinové úhly vyznačit pouze na straně obrácené ke slunci, ačkoli číslování hodin (je-li použit) je třeba provést na obou stranách číselníku, vzhledem k odlišnému schématu hodin na slunci- čelní a sluneční opěrné strany.

Další hlavní výhodou tohoto číselníku je, že lze rovnici času (EoT) a letní čas (DST) korigovat jednoduchým otáčením talíře číselníku o příslušný úhel každý den. Důvodem je, že hodinové úhly jsou kolem číselníku rovnoměrně rozmístěny. Z tohoto důvodu je rovníkový ciferník často užitečnou volbou, pokud je číselník určen pro veřejné zobrazení a je žádoucí, aby ukazoval skutečný místní čas s přiměřenou přesností. Oprava EoT se provádí prostřednictvím relace

V blízkosti rovnodenností na jaře a na podzim se slunce pohybuje po kruhu, který je téměř stejný jako rovníková rovina; v těchto ročních obdobích tedy na rovníkovém ciferníku nevzniká jasný stín, což je nevýhoda designu.

Nodus se někdy přidává do rovníkových slunečních hodin, který umožňuje sluneční hodiny říci ročním období. V kterýkoli daný den se stín uzlu pohybuje po kruhu v rovníkové rovině a poloměr kruhu měří deklinaci slunce. Konce lišty gnomonů lze použít jako uzel nebo nějaký znak podél jeho délky. Starověká varianta rovníkových slunečních hodin má pouze nodus (žádný styl) a soustředné kruhové hodinové čáry jsou uspořádány tak, aby připomínaly pavučinu.

Horizontální sluneční hodiny

Horizontální sluneční hodiny v Minnesotě . 17. června 2007 v 12:21. 44 ° 51'39,3 "N, 93 ° 36'58,4" W

V horizontálních slunečních hodinách (také nazývaných zahradní sluneční hodiny ) je rovina, která přijímá stín, zarovnána horizontálně, než aby byla kolmá ke stylu jako v ekvatoriálním číselníku. Stínová linie se tedy na ciferníku netočí rovnoměrně; spíše jsou hodinové řádky rozmístěny podle pravidla.

Nebo jinými slovy:

kde L je zeměpisná šířka slunečních hodin (a úhel, který svírá gnomon s číselníkem), je úhel mezi danou hodinovou čarou a polední hodinovou čarou (která vždy ukazuje na pravý sever ) v rovině, a t je počet hodin před nebo po poledni. Například, úhel o 3pm hodin linie by se rovnala arkustangens o sin L, protože tan 45 ° = 1. Když se L rovná 90 ° C (na severním pólu ), horizontální sluneční hodiny stává rovníkové sluneční hodiny; styl směřuje přímo nahoru (svisle) a vodorovná rovina je zarovnána s rovníkovou rovinou; vzorec hodinové přímky se stane = 15 ° × t, jako pro ekvatoriální číselník. Horizontální sluneční hodiny na zemském rovníku , kde L se rovná 0 °, by vyžadovalo (vyvýšený) horizontální styl a bylo by příkladem polárních slunečních hodin (viz níže).

Surové sluneční hodiny poblíž Johnsonova vesmírného střediska
Detail horizontálních slunečních hodin před Kew Palace v Londýně, Velká Británie

Hlavní výhody horizontálních slunečních hodin spočívají v tom, že jsou snadno čitelné a sluneční světlo osvětluje obličej po celý rok. Všechny hodinové čáry se protínají v místě, kde styl gnomona protíná horizontální rovinu. Protože je styl zarovnán s rotační osou Země, ukazuje styl na pravý sever a jeho úhel s horizontálou se rovná zeměpisné šířce slunečních hodin L. Sluneční hodiny určené pro jednu šířku lze upravit pro použití na jiné zeměpisné šířce nakloněním základny nahoru nebo dolů o úhel rovný rozdílu v zeměpisné šířce. Například sluneční hodiny určené pro 40 ° zeměpisné šířky lze použít na 45 ° zeměpisné šířky, pokud je rovina slunečních hodin nakloněna nahoru o 5 °, čímž se styl vyrovná s rotační osou Země.

Mnoho okrasných slunečních hodin je určeno k použití na 45 stupních severu. Některé sériově vyráběné zahradní sluneční hodiny nedokážou správně vypočítat časové linie, a proto je nelze nikdy opravit. Místní standardní časové pásmo je nominálně široké 15 stupňů, ale může být upraveno tak, aby sledovalo geografické nebo politické hranice. Sluneční hodiny lze otáčet kolem jejich stylu (který musí zůstat namířený na nebeský pól), aby se přizpůsobily místnímu časovému pásmu. Ve většině případů stačí rotace v rozsahu 7,5 stupně východně až 23 stupňů západně. To zavede chybu ve slunečních hodinách, které nemají stejné hodinové úhly. K opravě letního času potřebuje obličej dvě sady číslic nebo korekční tabulku. Neformálním standardem je mít v létě číslice v teplých barvách a v zimě v chladných barvách. Vzhledem k tomu, že hodinové úhly nejsou rovnoměrně rozmístěny, nelze rovnici časových korekcí provést otáčením voliče kolem osy gnomonu. Tyto typy číselníků mají obvykle na podstavcích nebo poblíž vyrytou rovnici tabulek časové korekce. Horizontální číselníky jsou běžně k vidění v zahradách, na hřbitovech a ve veřejných prostorách.

Svislé sluneční hodiny

Dvě vertikální volby v Houghton Hall Norfolk UK 52 ° 49'39 "N 0 ° 39'27" E / 52,827469 ° N 0,657616 ° E / 52,827469; 0,657616 ( Svislé sluneční hodiny Houghton Hall ) . Levý a pravý číselník jsou orientovány na jih a východ. Oba styly jsou rovnoběžné, jejich úhel k horizontále se rovná zeměpisné šířce. Ciferník orientovaný na východ je polární číselník s rovnoběžnými hodinovými liniemi, přičemž ciferník je rovnoběžný se stylem.

Ve společném vertikálním číselníku je rovina přijímající stín zarovnána svisle; jako obvykle je styl gnomona zarovnán s osou rotace Země. Stejně jako v horizontálním ciferníku se linie stínu nepohybuje rovnoměrně po tváři; sluneční hodiny nejsou rovnostranné . Pokud plocha svislého číselníku směřuje přímo na jih, úhel hodinových čar je místo toho popsán vzorcem

kde L je zeměpisná šířka slunečních hodin , je úhel mezi danou hodinovou linií a polední hodinovou linií (která vždy směřuje přímo na sever) v rovině, a t je počet hodin před nebo po poledni. Například, úhel o 3pm hodin linie by se rovnala arkustangens o cos L, protože tan 45 ° = 1. Stínové pohybuje proti směru hodinových ručiček na jižním vertikální ciferníku, vzhledem k tomu, že běží ve směru hodinových ručiček na horizontální a severem ekvatoriální čelní ciferníky.

Ciferníky s tvářemi kolmými k zemi, které směřují přímo na jih, sever, východ nebo západ, se nazývají svislé přímé ciferníky . To je široce věřil, a je uvedeno v slušných publikacích, že svislý číselník nemůže přijímat více než dvanáct hodin slunečního světla denně, bez ohledu na to, kolik hodin denního světla je. Existuje však výjimka. Svislé sluneční hodiny v tropech, které směřují k bližšímu pólu (např. Severní orientace v zóně mezi rovníkem a obratníkem Raka), mohou ve skutečnosti přijímat sluneční světlo více než 12 hodin od východu do západu slunce na krátkou dobu v době letního slunovratu . Například na zeměpisné šířce 20 stupňů severně, 21. června, svítí slunce na severně orientovanou svislou zeď po dobu 13 hodin a 21 minut. Svislé sluneční hodiny, které nejsou obráceny přímo na jih (na severní polokouli), mohou přijímat podstatně méně než dvanáct hodin slunečního světla denně, v závislosti na směru, kterému čelí, a na ročním období. Například svislý ciferník směřující na východ může určit čas pouze v ranních hodinách; odpoledne slunce nesvítí na jeho tvář. Svislé číselníky směřující na východ nebo na západ jsou polární číselníky , které budou popsány níže. Svislé ciferníky, které směřují na sever, jsou neobvyklé, protože ukazují čas pouze na jaře a v létě a nezobrazují polední hodiny kromě tropických zeměpisných šířek (a dokonce i tam, pouze kolem letního slunovratu). U nepřímých svislých čísel-těch, které jsou orientovány nekardinálními směry-se matematika uspořádání stylu a hodinových čar komplikuje; může být snazší označit hodinové čáry pozorováním, ale umístění stylu musí být vypočítáno jako první; takovéto ciferníky prý klesají .

„Dvojité“ sluneční hodiny v Novém Městě nad Metují , Česká republika; pozorovatel je obrácen téměř na sever.

Svislé ciferníky se běžně montují na stěny budov, jako jsou radnice, kupole a kostelní věže, kde jsou dobře viditelné z dálky. V některých případech jsou na všech čtyřech stranách obdélníkové věže umístěny svislé číselníky, které poskytují čas po celý den. Obličej může být namalován na zeď nebo zobrazen vykládaným kamenem; gnomon je často jediná kovová tyč nebo stativ kovových tyčí pro tuhost. Pokud je stěna budovy obrácena k jihu, ale ne na jih, gnómon nebude ležet podél polední čáry a hodinové čáry musí být opraveny. Protože styl gnomonu musí být rovnoběžný s osou Země, vždy „ukazuje“ skutečný sever a jeho úhel s horizontálou se bude rovnat zeměpisné šířce slunečních hodin; na přímém jižním číselníku se jeho úhel se svislou stranou ciferníku bude rovnat colatitude nebo 90 ° minus zeměpisné šířky.

Polární číselníky

Polární sluneční hodiny v Melbourne Planetarium

V polárních cifernících je rovina přijímající stín zarovnána rovnoběžně s gnomonským stylem. Stín tedy klouže bokem po povrchu a pohybuje se kolmo k sobě, když se Slunce otáčí kolem stylu. Stejně jako u gnómonu jsou hodinové čáry zarovnány s rotační osou Země. Když jsou sluneční paprsky téměř rovnoběžné s rovinou, stín se pohybuje velmi rychle a hodinové čáry jsou od sebe daleko. Přímé ciferníky orientované na východ a západ jsou příklady polárního číselníku. Tvář polárního číselníku však nemusí být svislá; musí být pouze rovnoběžná s gnomonem. Rovina skloněná pod úhlem zeměpisné šířky (vzhledem k horizontále) pod podobně nakloněným gnomonem bude tedy polární číselník. Vzorec kolmých mezer X hodinových čar v rovině je popsán vzorcem

kde H je výška stylu nad rovinou, a t je čas (v hodinách) před nebo po středové hodnotě polárního číselníku. Středový čas je čas, kdy stín stylu padá přímo dolů na rovinu; pro ciferník orientovaný na východ bude středový čas 6 hodin, pro číselník orientovaný na západ bude v 18 hodin a pro šikmý ciferník popsaný výše bude poledne. Když se t přiblíží ± 6 hodin od středového času, rozteč X se rozdělí na +∞ ; k tomu dochází, když se sluneční paprsky stanou rovnoběžnými s rovinou.

Svisle klesající číselníky

Vliv poklesu na hodinové linie slunečních hodin. Svislý ciferník, na 51 ° severní šířky, navržený tak, aby směřoval přímo na jih (zcela vlevo), ukazuje všechny hodiny od 6 do 18 hodin a má sbíhající se hodinové čáry symetrické kolem polední hodinové čáry. Naproti tomu číselník orientovaný na západ (zcela vpravo) je polární, s rovnoběžnými hodinovými čarami a ukazuje pouze hodiny po poledni. Na středních orientacích jih-jihozápad, jihozápad a západ-jihozápad jsou hodinové čáry kolem poledne asymetrické a ranní hodinové čáry jsou stále více rozmístěny.
Dvě sluneční hodiny, velká a malá, v mešitě Fatih v Istanbulu z konce 16. století. Je na jihozápadní fasádě s azimutálním úhlem 52 ° severní šířky.

Klesající volbou je nějaký non-horizontální, planární spojením, které nečelí ve směru kardinál, jako je (true) severní , jih , východ nebo západ . Styl gnomonu je jako obvykle zarovnán s rotační osou Země, ale hodinové čáry nejsou symetrické vzhledem k polední hodinové ose. U svislého číselníku je úhel mezi polední hodinovou čarou a jinou hodinovou čarou dán níže uvedeným vzorcem. Všimněte si, že je definován kladně ve směru hodinových ručiček s horním vertikálním hodinovým úhlem; a že jeho převod na ekvivalentní sluneční hodinu vyžaduje pečlivé zvážení toho, do kterého kvadrantu slunečních hodin patří.

kde je zeměpisná šířka slunečních hodin ; t je čas před nebo po poledni; je úhel sklonu od pravého jihu , definovaný jako kladný, když je na východ od jihu; a je celé číslo přepínače pro orientaci vytáčení. Částečně jižně orientovaný číselník má hodnotu + 1; ty částečně orientované na sever, hodnota -1. Když takový číselník směřuje na jih ( ), tento vzorec se sníží na vzorec uvedený výše pro svislé číselníky orientované na jih, tzn

Pokud sluneční hodiny nejsou zarovnány s kardinálním směrem, substyle jeho gnomonu není zarovnán s polední hodinovou čarou. Úhel mezi podtylem a polední hodinovou čarou je dán vzorcem

Pokud svislé sluneční hodiny směřují na pravý jih nebo sever ( nebo , respektive), úhel a podložka jsou zarovnány s polední hodinovou čarou.

Výška gnómonu, tedy úhel, který svírá styl s deskou , je dána vztahem:

Polohovací číselníky

Svislý sklopný číselník na jižní polokouli, směřující přímo na sever, s hyperbolickými deklinačními liniemi a hodinovými liniemi. Běžné svislé sluneční hodiny na této zeměpisné šířce (mezi tropy) nemohly vytvořit deklinační čáru pro letní slunovrat. Tyto sluneční hodiny se nacházejí na observatoři Valongo na Federální univerzitě v Rio de Janeiru v Brazílii.

Výše popsané sluneční hodiny mají gnomony, které jsou zarovnány s rotační osou Země a vrhají svůj stín do roviny. V případě, že letadlo není ani vertikální ani horizontální ani rovníkové, slunečních hodin se říká, že sklápěcí nebo skloněné . Takové sluneční hodiny mohou být umístěny například na střeše orientované na jih. Hodinové řádky pro takové sluneční hodiny lze vypočítat mírnou opravou výše uvedeného vodorovného vzorce

kde je požadovaný úhel sklonu vzhledem k místní vertikále, L je zeměpisná šířka slunečních hodin, je úhel mezi danou hodinovou linií a polední hodinovou linií (která vždy směřuje přímo na sever) v rovině, a t je počet hodin před nebo po poledni. Například, úhel o 3pm hodin linie by se rovnala arkustangens z cos (L + R), od tan 45 ° = 1. Při R = 0 ° (jinými slovy, orientované na jih vertikální kolečkem), dostaneme výše uvedený vzorec pro vertikální vytáčení.

Někteří autoři používají k popisu orientace roviny přijímající stín konkrétnější nomenklaturu. Je-li rovina jeho tvář bodů směrem dolů k zemi, to je řekl, aby byl proclining nebo skloněné , zatímco dial se říká, že sklopná , když je volič tvář směřující pryč ze země. Mnoho autorů také často označuje skloněná sluneční hodiny obecně jako šikmá sluneční hodiny. V druhém případě je také běžné měřit úhel sklonu vzhledem k horizontální rovině na sluneční straně číselníku. V takových textech, protože I = 90 ° + R, bude vzorec hodinového úhlu často viděn napsaný jako:

Úhel mezi gnomonským stylem a číselníkem B v tomto typu slunečních hodin je:

Nebo:

Klesající-sklopné číselníky/ Klesající-nakloněné číselníky

Některé sluneční hodiny jak klesají, tak i sklápějí, protože jejich rovina přijímající stín není orientována světovým směrem (jako je pravý sever nebo pravý jih) a není ani horizontální, ani vertikální ani ekvatoriální. Takové sluneční hodiny lze například nalézt na střeše, která nebyla orientována v zásadním směru.

Vzorce popisující rozteč hodinových řádků na takových číselnících jsou poněkud komplikovanější než vzorce pro jednodušší vytáčení.

Existují různé přístupy k řešení, včetně některých využívajících metody rotačních matic a některých vytváření 3D modelu roviny s nakloněnou a skloněnou protějškem, extrahování geometrických vztahů mezi složkami hodinového úhlu v obou těchto rovinách a následným zmenšením goniometrická algebra.

Jeden systém vzorců pro klesající a klesající sluneční hodiny: (jak uvádí Fennewick)

Úhel mezi polední hodinovou čarou a jinou hodinovou čarou je dán následujícím vzorcem. Všimněte si, že postupuje proti směru hodinových ručiček s ohledem na úhel nulové hodiny u ciferníků, které jsou částečně orientovány na jih a ve směru hodinových ručiček u těch, které jsou orientovány na sever.

v rozsahu parametrů: a .

Nebo, pokud dáváte přednost použití úhlu sklonu , spíše než sklonu , kde  :

v rozsahu parametrů: a .

Zde je zeměpisná šířka slunečních hodin; je celé číslo přepínače orientace; t je čas v hodinách před nebo po poledni; a a jsou úhly sklonu, respektive deklinace. Všimněte si, že se měří s odkazem na svislici. Je pozitivní, když se číselník nakloní zpět k horizontu za číselník, a záporný, když se číselník nakloní dopředu k horizontu na straně Slunce. Úhel deklinace je definován jako kladný při pohybu na východ od skutečného jihu. Ciferníky směřující zcela nebo částečně na jih mají = +1, zatímco ty částečně nebo zcela na sever směřují k hodnotě -1. Protože výše uvedený výraz udává hodinový úhel jako funkci arktanu, je třeba před přiřazením správného hodinového úhlu řádně zvážit, kterému kvadrantu slunečních hodin každá hodina patří.

Na rozdíl od jednodušších vertikálních klesajících slunečních hodin tento typ ciferníku ne vždy zobrazuje hodinové úhly na sluneční straně pro všechny deklinace mezi východem a západem. Když se severní polokoule částečně na jih směřující ciferník sklopí zpět (tj. Pryč od Slunce) od vertikály, gnomon se stane rovinným s číselníkovou deskou v deklinacích menších než na východě nebo na západě. Stejně tak pro číselníky na jižní polokouli, které jsou částečně orientovány na sever. Pokud by se tyto číselníky skláněly dopředu, rozsah deklinace by ve skutečnosti přesahoval přímo na východ a na západ. Podobným způsobem budou mít číselníky na severní polokouli, které jsou částečně orientovány na sever, a na polokouli na jižní polokouli, které jsou orientovány na jih a které se naklánějí dopředu směrem ke svým vzhůru směřujícím gnómům, podobné omezení rozsahu deklinace, které je možné pro danou sklopná hodnota. Kritická deklinace je geometrická vazba, která závisí na hodnotě sklonu číselníku a jeho zeměpisné šířky:

Stejně jako u svisle klesajícího číselníku není podnoží gnomonu zarovnáno s polední hodinovou čarou. Obecný vzorec pro úhel mezi podložkou a polední čarou je dán vztahem:

Úhel mezi stylem a deskou je dán vztahem:

Všimněte si, že pro , tj. Když je gnomon koplanární s číselníkem, máme:

tj. kdy , kritická deklinační hodnota.

Empirická metoda

Vzhledem ke složitosti výše uvedených výpočtů je jejich použití pro praktické účely navrhování číselníku tohoto typu obtížné a náchylné k chybám. Bylo navrženo, že je lepší empiricky lokalizovat hodinové čáry, označit polohy stínu stylu na skutečných slunečních hodinách v hodinových intervalech, jak je znázorněno hodinami, a přičíst/odečíst rovnici úpravy času toho dne. Viz Empirické značení hodinové čáry výše.

Sférické sluneční hodiny

Rovníková luk sluneční hodiny v Hasselt , Flanders v Belgii 50 ° 55'47 "N 5 ° 20'31" E / 50,92972 ° N 5,34194 ° E / 50,92972; 5,34194 ( Hasseltovy rovníkové sluneční luky ) . Paprsky procházejí úzkou štěrbinou a vytvářejí rovnoměrně rotující světelný list, který dopadá na kruhovou příď. Hodinové čáry jsou rovnoměrně rozmístěny; na tomto obrázku je místní sluneční čas zhruba 15:00 hodin (15:00). Dne 10. září vrhá malá koule, navařená do štěrbiny, stín na střed hodinového pásma.

Povrch přijímající stín nemusí být rovina, ale může mít jakýkoli tvar, za předpokladu, že výrobce slunečních hodin je ochoten označit hodinové čáry. Pokud je styl zarovnán s rotační osou Země, je vhodný sférický tvar, protože časové čáry jsou stejně rozmístěny, jako jsou na ekvatoriálním číselníku výše; sluneční hodiny jsou rovnostranné . Toto je princip armilární sféry a slunečních hodin rovníkového luku. Některé rovnostranné sluneční hodiny - například Lambertův číselník popsaný níže - jsou však založeny na jiných principech.

V rovníkových slunečních hodinách na přídi je gnomon tyč, štěrbina nebo natažený drát rovnoběžný s nebeskou osou. Tvář je půlkruh, který odpovídá rovníku koule, se značkami na vnitřním povrchu. Tento model, postavený několik metrů na šířku z teplotně invariantního ocelového invaru , sloužil k tomu, aby vlaky jezdily včas ve Francii před první světovou válkou.

Mezi nejpřesnější sluneční hodiny, jaké kdy byly vyrobeny, patří dva rovníkové luky vyrobené z mramoru nalezené v Yantra mandir . Tuto sbírku slunečních hodin a dalších astronomických přístrojů postavil Maharaja Jai Singh II ve svém tehdy novém hlavním městě indickém Džajpuru v letech 1727 až 1733. Větší rovníková příď se nazývá Samrat Yantra (Nejvyšší nástroj); na 27 metrů se jeho stín viditelně pohybuje rychlostí 1 mm za sekundu, tedy zhruba 6 cm na šířku ruky.

Válcové, kuželové a jiné nerovinné sluneční hodiny

Přesné sluneční hodiny v belgickém Bütgenbachu. (Přesnost  =  ± 30  sekund) 50 ° 25'23 ″ N 6 ° 12′06 ″ E / 50,4231 ° N 6,2017 ° E / 50,4231; 6. 2017 ( Belgie ) (Google Earth)

K přijetí stínu gnómona lze použít i jiné nerovinné povrchy.

Jako elegantní alternativa může být styl (který může být vytvořen otvorem nebo štěrbinou v obvodu) umístěn spíše na obvodu válce nebo koule než na jeho středové ose souměrnosti.

V takovém případě jsou hodinové čáry opět rozloženy rovnoměrně, ale pod dvojnásobkem obvyklého úhlu, kvůli geometricky zapsané větě o úhlu . Toto je základ některých moderních slunečních hodin, ale používalo se to i ve starověku;

V jiné variantě válcového válce v polární ose by mohl být válcový číselník vykreslen jako šroubovitý plochý pásový povrch s tenkým gnómonem umístěným buď uprostřed, nebo na jeho obvodu.

Sluneční hodiny s pohyblivým gnomonem

Sluneční hodiny mohou být navrženy s gnómonem, který je každý den po celý rok umístěn do jiné polohy. Jinými slovy, poloha gnomonu vzhledem ke středu hodinových čar se liší. Gnómon nemusí být vyrovnán s nebeskými póly a může být dokonce dokonale svislý (analematický číselník). Tyto číselníky v kombinaci se slunečními hodinami s pevným gnomonem umožňují uživateli určit skutečný sever bez jiné pomoci; obě sluneční hodiny jsou správně zarovnány právě tehdy, když oba ukazují stejný čas.

Univerzální kroužkový číselník

Univerzální prstencový číselník. Ciferník je zavěšen na šňůře zobrazené vlevo nahoře; bod zavěšení na svislém poledníkovém prstenci lze změnit tak, aby odpovídal místní zeměpisné šířce. Středová tyč je zkroucená, dokud sluneční paprsek neprochází malým otvorem a nespadne na horizontální rovníkový prstenec. Viz popisky Commons pro štítky.

Univerzální rovnodenní kroužek spojením (někdy volal kruh volbou pro stručnost, ačkoli termín je dvojznačný), je přenosná verze aplikace systému armilární sluneční hodiny, nebo se nechal inspirovat astrolábem námořnické . Byl pravděpodobně vynalezen Williamem Oughtredem kolem roku 1600 a stal se běžným v celé Evropě.

Ve své nejjednodušší podobě je tento styl tenkou štěrbinou, která umožňuje slunečním paprskům dopadat na hodinové linie rovníkového prstence. Styl je jako obvykle zarovnán s osou Země; za tímto účelem může uživatel orientovat číselník směrem k pravému severu a zavěsit kruhový číselník svisle od příslušného bodu na poledníkovém prstenci. Takové číselníky mohou být samovyrovnávací s přidáním komplikovanější centrální lišty namísto jednoduchého štěrbinového stylu. Tyto tyče jsou někdy doplňkem sady prstenů Gemmy . Tato lišta se mohla otáčet kolem svých koncových bodů a držela perforovaný jezdec, který byl umístěn na měsíc a den podle stupnice načrtnuté na liště. Čas byl určen otáčením tyče směrem ke Slunci tak, aby světlo prosvítající dírou dopadalo na rovníkový prstenec. To donutilo uživatele otočit nástroj, což mělo za následek vyrovnání svislého prstence nástroje s poledníkem.

Pokud se ekvatoriální a meridiánový prsten nepoužívá, lze jej složit na malý disk.

V roce 1610 vytvořil Edward Wright námořní prsten , který na magnetický kompas upevnil univerzální prstencový číselník. To umožnilo námořníkům určit čas a magnetické změny v jednom kroku.

Analematické sluneční hodiny

Analemmatické sluneční hodiny na polední čáře v zahradě opatství Herkenrode v Hasseltu ( Flandry v Belgii )

Analemmatické sluneční hodiny jsou typem horizontálních slunečních hodin, které mají svislé gnomony a hodinové značky umístěné v eliptickém vzoru. Na číselníku nejsou žádné hodinové řádky a denní čas se odečítá na elipse. Gnomon není pevný a musí denně měnit polohu, aby přesně ukazoval denní dobu. Analemmatické sluneční hodiny jsou někdy navrženy s člověkem jako gnómonem. Lidské gnomonské analematické sluneční hodiny nejsou praktické v nižších zeměpisných šířkách, kde je lidský stín v letních měsících poměrně krátký. 66 palců vysoký člověk vrhá 4 palcový stín na 27 stupňů zeměpisné šířky o letním slunovratu.

Ciferníky Foster-Lambert

Číselník Foster-Lambert je další sluneční hodiny s pohyblivým gnomonem. Na rozdíl od eliptického analemmatického číselníku je Lambertův číselník kruhový s rovnoměrně rozmístěnými hodinovými čarami, což z něj činí rovnostranné sluneční hodiny , podobné výše popsaným rovníkovým, sférickým, válcovým a kuželovitým číselníkům. Gnomon číselníku Foster-Lambert není ani svislý, ani není zarovnán s rotační osou Země; spíše je nakloněna na sever o úhel α = 45 ° - (Φ/2), kde Φ je zeměpisná šířka . Ciferník Foster-Lambert umístěný na 40 ° zeměpisné šířky by tedy měl gnomona nakloněného od svislice o 25 ° severním směrem. Abyste odečetli správný čas, musíte gnomona také posunout na sever o vzdálenost

kde R je poloměr číselníku Foster-Lambert a δ opět označuje deklinaci Slunce pro dané roční období.

Sluneční hodiny podle nadmořské výšky

Sluneční hodiny v osmanském stylu se skládaným gnomonem a kompasem. Muzeum paláce Debbane , Libanon.

Výškové ovladače měří výšku Slunce na obloze, nikoli přímo měří jeho hodinový úhel kolem zemské osy. Nejsou orientovány na pravý sever , ale spíše na Slunce a obecně jsou drženy svisle. Nadmořská výška Slunce je indikována polohou uzlu, buď špičkou stínu gnómona, nebo světelným bodem.

V číselnících nadmořské výšky se čas odečítá z místa, kde nodus padá na sadu hodinových křivek, které se mění s ročním obdobím. Mnoho takových výškových číselníků je náročných na výpočet, stejně jako u mnoha azimutálních číselníků. Ale kapucínské číselníky (popsané níže) jsou konstruovány a používány graficky.

Nevýhody výškových ovladačů:

Vzhledem k tomu, že výška Slunce je v době kolem poledne (např. 9:00 a 15:00) stejná, uživatel musel vědět, zda je ráno nebo odpoledne. Například v 15:00 to není problém. Když ale číselník ukazuje čas 15 minut od poledne, uživatel pravděpodobně nebude schopen rozlišit 11:45 od 12:15.

V poledne jsou navíc výškové ciferníky méně přesné, protože nadmořská výška Slunce se pak rychle nemění.

Mnoho z těchto číselníků je přenosných a snadno se používají. Jak už to u jiných slunečních hodin bývá, mnoho výškových číselníků je určeno pouze pro jednu šířku. Ale kapucínský číselník (popsaný níže) má verzi, kterou lze nastavit podle zeměpisné šířky.

Kniha o slunečních hodinách od Mayall & Mayall popisuje sluneční kapucínské sluneční hodiny.

Lidské stíny

Délku lidského stínu (nebo jakéhokoli svislého objektu) lze použít k měření výšky Slunce a tím i času. Ctihodný Bede dal tabulku pro odhad času od délky něčí stín pod nohy, za předpokladu, že mnich jeho výška je šestinásobek délku nohou. Tyto délky stínů se budou lišit v závislosti na zeměpisné šířce a na ročním období. Například délka stínu v poledne je krátká v letních měsících a dlouhá v zimních měsících.

Chaucer tuto metodu několikrát evokuje ve svých Canterburských příbězích , stejně jako ve svém Parsonově příběhu .

Ekvivalentní typ slunečních hodin využívajících svislou tyč pevné délky je znám jako backstaff číselník .

Ovčák - časové značky

Timestick tibetského ovčáka z 19. století

A pastýřská spojením - také známý jako sloupce číselníku pastýřské , dial pilíř , válce číselníku nebo chilindre - je přenosný válcový sluneční hodiny s otočným nožem, jako gnomon které vybíhá kolmo. Obvykle je zavěšen na laně nebo provázku, takže válec je svislý. Gnomon lze zkroutit tak, aby přesahoval měsíc nebo den na přední straně válce. To opravuje sluneční hodiny pro rovnici času. Celé sluneční hodiny jsou poté stočeny na provázku tak, aby gnomon mířil ke Slunci, zatímco válec zůstává svislý. Špička stínu ukazuje čas na válci. Hodinové křivky vepsané na válci umožňují odečíst čas. Ovčáčkovy číselníky jsou někdy duté, takže gnómon se může složit, když se nepoužívá.

Dial pastýř je vyvolán v Shakespearových ‚s Henry VI, Part 3 (2. dějství, 5. linky 21-29), mezi jinými literárních děl.

Válcový ovčák je možné rozvinout do ploché desky. V jedné jednoduché verzi má přední i zadní část desky tři sloupce, což odpovídá párům měsíců se zhruba stejnou sluneční deklinací (červen – červenec, květen – srpen, duben – září, březen – říjen, únor – listopad a Leden – prosinec). V horní části každého sloupce je otvor pro vložení stínového gnomona, kolíku. Ve sloupci níže jsou často označeny pouze dvakrát, jeden v poledne a druhý v polovině dopoledne/uprostřed odpoledne.

Timesticks, clock spear nebo pastýřův time stick , jsou založeny na stejných principech jako ciferníky. Časovka je vyřezána s osmi svislými časovými měřítky pro různá období v roce, přičemž každé nese časové měřítko vypočítané podle relativního množství denního světla v různých měsících roku. Jakékoli čtení závisí nejen na denní době, ale také na zeměpisné šířce a ročním období. Peg gnomon je vložen nahoře do příslušné díry nebo obličeje pro roční období a otočen ke Slunci tak, aby stín padal přímo dolů po stupnici. Jeho konec zobrazuje čas.

Kruhové číselníky

V prstencovém číselníku (známém také jako Aquitaine nebo perforovaný kruhový ciferník ) je prsten zavěšen svisle a orientován bokem ke slunci. Paprsek světla prochází malou dírou v kruhu a dopadá na hodinové křivky, které jsou vepsány na vnitřní stranu prstence. Chcete -li upravit časovou rovnici, otvor je obvykle na volném prstenci v kruhu, takže otvor lze upravit tak, aby odrážel aktuální měsíc.

Číselníky na karty (kapucínské číselníky)

Číselníky na kartách jsou další formou výškového vytáčení. Karta je zarovnána okrajem se sluncem a nakloněna tak, aby světelný paprsek prošel otvorem na určené místo, a tím určil sluneční výšku. Vážený provázek visí svisle dolů z otvoru v kartě a nese korálek nebo uzel. Poloha perličky na hodinových řádcích karty udává čas. V sofistikovanějších verzích, jako je kapucínský ciferník, existuje pouze jedna sada hodinových řádků, tj. Hodinové řádky se neliší podle ročních období. Místo toho se poloha otvoru, ze kterého visí vážený provázek, mění podle sezóny.

Kapucínské sluneční hodiny jsou konstruovány a používány graficky, na rozdíl od přímého měření hodinového úhlu horizontálních nebo ekvatoriálních číselníků; nebo vypočítané hodinové úhlové čáry některých výškových a azimutových číselníků.

Kromě běžného kapucínského ciferníku existuje ještě univerzální kapucínský ciferník, nastavitelný podle zeměpisné šířky.

Navicula

Navicula de Venetiis nebo „malá loď v Benátkách“ byla nadmořská výška Otočný volič použitý určovat čas a který byl ve tvaru malé lodi. Kurzor (s připojenou olovnicí) byl posunut nahoru/dolů po stožáru na správnou zeměpisnou šířku. Uživatel poté spatřil Slunce skrz dvojici zaměřovacích otvorů na obou koncích „paluby lodi“. Olovnice pak značila, jaká je denní doba.

Sluneční hodiny založené na uzlu

Krakov. 50 ° 03'41 "N 19 ° 56'24" E / 50,0614 ° N 19,9400 ° E / 50,0614; 19,9400 ( Krakovské sluneční hodiny ) Stín křížového uzlu se pohybuje podél hyperboly, která ukazuje roční období, zde naznačené čísly zvěrokruhu. Je 16. července, 13:50, 25 dní po letním slunovratu .

Jiný typ slunečních hodin sleduje pohyb jediného bodu světla nebo stínu, kterému lze říkat uzel . Sluneční hodiny mohou například sledovat ostrou špičku stínu gnomona, např. Špičku stínu svislého obelisku (např. Solarium Augusti ) nebo špičku vodorovného ukazatele v pastýřském ciferníku. Alternativně může být slunečnímu svitu umožněno procházet malým otvorem nebo se odrážet od malého kruhového zrcadla (např. Velikosti mince), které tvoří malý světelný bod, jehož polohu lze sledovat. V takových případech paprsky světla vystopují kužel v průběhu dne; když paprsky dopadají na povrch, následovaná cesta je průsečík kužele s tímto povrchem. Nejčastěji je přijímací povrch geometrickou rovinou , takže dráha stínu nebo světelného bodu (nazývaná deklinační čára ) sleduje kuželovitý řez , jako je hyperbola nebo elipsa . Sbírka hyperboly byla Řeky nazývána pelekonon (sekera), protože připomíná dvojitou čepel, ve středu úzkou (poblíž poledne) a na koncích (brzy ráno a pozdě večer) se rozšiřuje.

Deklinační čáry při slunovratu a rovnodennost pro sluneční hodiny, umístěné v různých zeměpisných šířkách

Existuje jednoduché ověření hyperbolické deklinační čáry na slunečních hodinách: vzdálenost od počátku k rovnodenní linii by se měla rovnat harmonickému průměru vzdáleností od počátku k letním a zimním slunovratům.

Sluneční hodiny založené na uzlu mohou k izolaci jediného paprsku světla použít malou díru nebo zrcadlo; těm prvním se někdy říká clonové číselníky . Nejstarším příkladem jsou snad sluneční hodiny s antiborejem ( antiboreum ), sluneční hodiny s kulovitým uzlem , které směřují k pravému severu ; paprsek slunečního světla vstupuje z jihu malou dírkou umístěnou na pólu koule a dopadá na hodinové a datové čáry vepsané do koule, které připomínají čáry zeměpisné délky a šířky na zeměkouli.

Reflexní sluneční hodiny

Isaac Newton vyvinul pohodlné a levné sluneční hodiny, ve kterých je na parapetu okna orientovaného na jih umístěno malé zrcadlo. Zrcadlo působí jako uzel a vrhá jediné světlo na strop. V závislosti na zeměpisné šířce a ročním období sleduje světelná skvrna kuželovitý úsek, například hyperboly pelikononu. Pokud je zrcadlo rovnoběžné se zemským rovníkem a strop je vodorovný, pak výsledné úhly jsou úhly konvenčních horizontálních slunečních hodin. Použití stropu jako povrchu slunečních hodin využívá nevyužitý prostor a číselník může být dostatečně velký, aby byl velmi přesný.

Více číselníků

Sluneční hodiny jsou někdy kombinovány do více číselníků. Pokud se spojí dva nebo více číselníků, které fungují na různých principech-jako je například analemický číselník a vodorovný nebo svislý číselník-, výsledný vícenásobný číselník se po většinu času automaticky vyrovná. Oba číselníky musí vydávat čas i deklinaci. Jinými slovy, směr skutečného severu nemusí být určen; číselníky jsou správně orientovány, když čtou stejný čas a deklinaci. Nejběžnější formy kombinovaných číselníků jsou však založeny na stejném principu a analematika normálně nevyvolává deklinaci slunce, a proto nejsou samovyrovnávací.

Sluneční hodiny Diptych (tablet)

Diptych sluneční hodiny ve formě loutny , c. 1612. Styl gnomons je řetězec natažený mezi horizontální a vertikální plochou. Tyto sluneční hodiny mají také malý uzel (korálek na provázku), který ukazuje čas na hyperbolickém pelikinonu , těsně nad datem na svislé ploše.

Diptych sestával ze dvou malých rovinných ploch, které jsou spojeny závěsem. Diptychy se obvykle skládají do malých plochých krabiček vhodných do kapsy. Gnomon byl řetězec mezi oběma tvářemi. Když byla struna napnutá, vytvořily obě tváře svislé i vodorovné sluneční hodiny. Ty byly vyrobeny z bílé slonoviny, vykládané černým lakovým označením. Gnomoni byli z černého pleteného hedvábí, lnu nebo konopného provázku. S uzlem nebo korálkem na provázku jako uzlem a správným značením může diptych (opravdu jakákoli dostatečně velká sluneční hodiny) udržet kalendář dostatečně dobrý k výsadbě plodin. Běžná chyba popisuje diptych jako samonastavovací. To není správné pro diptychové číselníky skládající se z vodorovného a svislého číselníku pomocí řetězcového gnomonu mezi plochami, bez ohledu na orientaci čísel ciferníků. Protože řetězcový gnomon je spojitý, musí se stíny setkat v závěsu; tudíž jakákoliv orientace číselníku ukáže stejnou dobu na obou číselníky.

Multiface číselníky

Běžný typ vícenásobného číselníku má sluneční hodiny na každé straně platonického tělesa (pravidelného mnohostěnu), obvykle krychle .

Extrémně ozdobné sluneční hodiny mohou být složeny tímto způsobem, použitím slunečních hodin na každý povrch pevného předmětu.

V některých případech jsou sluneční hodiny vytvořeny jako prohlubně v pevném předmětu, např. Válcová dutina zarovnaná s rotační osou Země (v níž hrany hrají roli stylů) nebo sférická prohlubeň ve starověké tradici polokoule nebo antiboreum . (Viz část Historie výše.) V některých případech jsou tyto multifunkční číselníky dostatečně malé na to, aby mohly sedět na stole, zatímco v jiných jsou to velké kamenné pomníky.

Ciferníky polyhedrálních ciferníků mohou být navrženy tak, aby poskytovaly čas pro různá časová pásma současně. Mezi příklady patří skotské sluneční hodiny ze 17. a 18. století, což byl často extrémně složitý tvar polyedrických a dokonce konvexních tváří.

Prizmatické číselníky

Hranolové číselníky jsou zvláštním případem polárních číselníků, ve kterých ostré hrany hranolu konkávního mnohoúhelníku slouží jako styly a strany hranolu dostávají stín. Mezi příklady patří trojrozměrný kříž nebo Davidova hvězda na náhrobcích.

Neobvyklé sluneční hodiny

Číselník Benoy

Sluneční hodiny Benoy zobrazující 18:00

Číselník Benoy vynalezl Walter Gordon Benoy z Collinghamu, Nottinghamshire , Anglie. Zatímco gnómon vrhá vrstvu stínu, jeho vynález vytváří ekvivalentní vrstvu světla tím, že nechává sluneční paprsky tenkou štěrbinou, odráží je od dlouhého, štíhlého zrcadla (obvykle půlválcového) nebo je zaostřuje pomocí cylindrické čočky . Příklady číselníků Benoy najdete ve Spojeném království na:

Bifilární sluneční hodiny

Bifilární sluneční hodiny z nerezové oceli v Itálii

Bifilární sluneční hodiny vynalezl německý matematik Hugo Michnik v roce 1922 a má dvě neprotínající se vlákna rovnoběžně s ciferníkem. Obvykle je druhé vlákno ortogonální k prvnímu. Průsečík stínů obou vláken udává místní sluneční čas.

Digitální sluneční hodiny

Digitální sluneční hodiny ukazují aktuální čas číslicemi tvořenými dopadajícím slunečním světlem. Sluneční hodiny tohoto typu jsou instalovány v Deutsches Museum v Mnichově a v Sundial Parku v Genku (Belgie) a malá verze je komerčně dostupná. Na tento typ slunečních hodin existuje patent.

Globální ciferník

Ciferník zeměkoule je koule zarovnaná s rotační osou Země a vybavená sférickou lopatkou. Podobně jako sluneční hodiny s pevným axiálním stylem, globusový číselník určuje čas od azimutálního úhlu Slunce v jeho zjevné rotaci kolem Země. Tento úhel lze určit otáčením lopatky tak, aby vznikl nejmenší stín.

Polední značky

Polední značka z Greenwichské královské observatoře . Analemma je úzký obrazec 8, který vykresluje časovou rovnici (ve stupních, ne v čase, 1 ° = 4 minuty) proti výšce Slunce v poledne v místě slunečních hodin. Nadmořská výška se měří svisle, časová rovnice vodorovně.

Nejjednodušší sluneční hodiny neuvádějí hodiny, ale spíše zaznamenávají přesný okamžik 12:00. V minulých staletích se tyto ciferníky používaly ke korekci mechanických hodin, které byly někdy tak nepřesné, že během jediného dne ztratily nebo získaly značný čas.

V některých domech koloniální éry v USA lze často najít poledne vytesané do podlahy nebo parapetu. Takové značky označují místní poledne a poskytují jednoduchou a přesnou časovou referenci pro domácnosti, které nemají přesné hodiny. V moderní době v některých asijských zemích nastavovaly pošty své hodiny přesně v poledne. Ty zase poskytují čas zbytku společnosti. Typickými slunečními hodinami v poledne byla čočka umístěná nad analemmatickou destičkou. Deska má vyrytý tvar osmičky, který odpovídá vykreslení časové rovnice (popsané výše) versus sluneční deklinace. Když se okraj slunečního obrazu dotkne části tvaru pro aktuální měsíc, znamená to, že je 12:00.

Sluneční dělo

Sluneční hodiny dělo , někdy nazývá ‚meridián dělo‘, je specializovaná sluneční hodiny, který je navržen tak, aby vytvořit ‚akustický noonmark‘, tím, že automaticky zapálí množství střelného prachu v poledne. Jednalo se spíše o novinky než o přesné sluneční hodiny, někdy instalované v parcích v Evropě hlavně na konci 18. nebo na počátku 19. století. Obvykle se skládají z horizontálních slunečních hodin, které mají kromě gnomonu vhodně nasazenou čočku , nastavenou tak, aby přesně v poledne soustředila sluneční paprsky na pánev miniaturního děla nabitého střelným prachem (ale bez koule ). Pro správnou funkci musí být poloha a úhel objektivu upraveny sezónně.

Polední čáry

Vodorovná čára zarovnaná na poledníku s gnómonem obráceným k polednímu slunci se nazývá poledníková čára a neoznačuje čas, ale den v roce. Historicky byly použity k přesnému určení délky slunečního roku . Příkladem jsou poledníkové linie Bianchini v Santa Maria degli Angeli e dei Martiri v Římě a linie Cassini v bazilice San Petronio v Bologni .

Motto slunečních hodin

Sdružení slunečních hodin s časem inspirovalo jejich designéry po staletí k zobrazování hesel jako součásti designu. Často tito vrhají zařízení do role memento mori a zvou pozorovatele k zamyšlení nad pomíjivostí světa a nevyhnutelností smrti. „Nezabíjej čas, protože tě to určitě zabije.“ Další hesla jsou náladovější: „Počítám jen slunečné hodiny“ a „Jsem sluneční hodiny a dělám fušku / o tom, co je mnohem lepší u hodinek“. Sbírky hesel slunečních hodin byly často publikovány po staletí.

Použijte jako kompas

Pokud jsou sluneční hodiny s horizontální deskou vyrobeny pro zeměpisnou šířku, ve které se používají, a pokud jsou namontovány s horizontální deskou a gnomonem směřujícím k nebeskému pólu, který je nad horizontem, pak ukazuje správný čas ve zjevné sluneční čas . Naopak, pokud jsou směry světových stran zpočátku neznámé, ale sluneční hodiny jsou zarovnány tak, aby ukazovaly správný zdánlivý sluneční čas vypočítaný z odečtu hodin , jeho gnomon ukazuje směr skutečného severu nebo jihu, což slunečním hodinám umožňuje použít jako kompas. Sluneční hodiny lze umístit na vodorovnou plochu a otáčet kolem svislé osy, dokud neukáže správný čas. Gnomon pak bude ukazovat na sever, na severní polokouli nebo na jih na jižní polokouli. Tato metoda je mnohem přesnější než používání hodinek jako kompasu (viz světový směr#Ciferník ) a lze ji použít v místech, kde je magnetická deklinace velká, takže magnetický kompas je nespolehlivý. Alternativní metoda používá dvě sluneční hodiny různých provedení. (Viz #Vícenásobné číselníky výše.) Ciferníky jsou připevněny k sobě a zarovnány k sobě a jsou orientovány tak, aby ukazovaly stejný čas. To umožňuje současně určovat směry světových stran a zdánlivý sluneční čas, aniž by byly zapotřebí hodiny.

Viz také

Angbuilgu , přenosné sluneční hodiny používané v Koreji během období Joseon . Integrovaný magnetický kompas zarovnává přístroj směrem k severnímu pólu. ( Národní korejské muzeum )

Poznámky

Reference

Citace

Prameny

  • Brandmaier, H. (březen 2005). „Design slunečních hodin pomocí matic“. Kompendium . Severoamerická společnost pro sluneční hodiny. 12 odst.
  • Daniel, Christopher St.JH (2004). Sluneční hodiny . Shire Album. 176 (2. revidované vydání.). Shire Publications. ISBN 978-0747805588.
  • Earle AM ​​(1971). Sluneční hodiny a růže včerejška . Rutland, VT: Charles E. Tuttle. ISBN 0-8048-0968-2. LCCN  74142763 . Dotisk knihy z roku 1902 vydané nakladatelstvím Macmillan (New York).
  • Heilbron, JL: Slunce v kostele: katedrály jako sluneční observatoře , Harvard University Press , 2001 ISBN  978-0-674-00536-5 .
  • AP Herbert, Sluneční hodiny staré a nové , Methuen & Co. Ltd, 1967.
  • Kern, Ralf: Wissenschaftliche Instrumente in ihrer Zeit. Vom 15. - 19. Jahrhundert. Verlag der Buchhandlung Walther König 2010, ISBN  978-3-86560-772-0
  • Mayall, RN; Mayall, MW (1938). Sluneční hodiny: Jejich konstrukce a použití (3. (1994) ed.). Cambridge, MA: Sky Publishing. ISBN 0-933346-71-9.
  • Hugo Michnik, Theorie einer Bifilar-Sonnenuhr , Astronomishe Nachrichten, 217 (5190), s. 81–90, 1923
  • Rohr, RRJ (1996). Sluneční hodiny: Historie, teorie a praxe (přeložil G. Godin ed.). New York: Dover. ISBN 0-486-29139-1.Mírně pozměněný dotisk překladu z roku 1970 publikovaný University of Toronto Press (Toronto). Originál vyšel v roce 1965 pod názvem Les Cadrans solaires od Gauthier-Villars (Montrouge, Francie).
  • Savoie, Denis: Sluneční hodiny, design, konstrukce a použití , Springer, 2009, ISBN  978-0-387-09801-2 .
  • Frederick W. Sawyer, Bifilar gnomonics , JBAA (Journal of the British Astronomical Association), 88 (4): 334-351, 1978
  • Snyder, Donald L. (březen 2015). „Aspekty návrhu slunečních hodin“ (PDF) . Kompendium . St. Louis: North American Sundial Society. 22 odst. ISSN  1074-3197 . Archivováno (PDF) z originálu dne 16. dubna 2019 . Citováno 16. června 2020 .
  • Turner, Gerard L'E (1980). Starožitné vědecké nástroje . Blandford Press Ltd. ISBN 0-7137-1068-3.
  • Walker, Brown: Make a Sundial , (The Education Group British Sundial Society) Redakce Jane Walker a David Brown, British Sundial Society 1991 ISBN  0-9518404-0-1
  • Waugh, Albert E (1973). Sluneční hodiny: Jejich teorie a konstrukce . New York: Dover Publications. ISBN 0-486-22947-5.

externí odkazy

Národní organizace

Historický

jiný