Наручные солнечные часы – Часы на солнечной батарее. 8 лучших часов с зарядкой от солнца

Часы на солнечной батарее. 8 лучших часов с зарядкой от солнца

Большинство современных часов в качестве источника питания используют заряжаемый аккумулятор или заменяемую батарейку. Оба варианта по-своему хороши, но каждый пользователь сталкивался с ситуацией, когда часы превращались просто в красивый наручный аксессуар, из-за не вовремя севшей батарейки, или забыв зарядить аккумулятор.

С аккумулятором немого проще. Если под рукой есть зарядное устройство или кабель, восстановить работоспособность часов не составит труда. В случае с батарейкой немного сложнее, ведь обычно для доступа к ней необходимо открутить несколько винтов, а подходящий инструмент не всегда есть под рукой. По итогу без часовой мастерской не обойтись.

Часы на солнечной батарее лишены этих недостатков. С ними можно забыть о необходимости завода, зарядки или замене батарейки. Для функционирования таких гаджетов достаточно энергии солнца, а в некоторых случаях даже искусственного освещения.

Без аккумулятора они конечно тоже не обходятся, он нужен для сохранения энергии. Срок службы таких батарей если не пожизненный, то достаточно большой, а одного его заряда может хватать на несколько месяцев использования часов даже если свет на них попадать не будет.

Умные или смарт-часы с таким элементом питания можно встретить не часто. В основном часы на солнечной батарее представлены среди спортивных моделей с неплохим набором дополнительных функций, таких как секундомер, хронометр, автоматическая корректировка времени, будильник, подсветка экрана и т.д.

Как работают часы на солнечной батарее?

Технология питания от солнца берет свое начало в 1954 году. Ей мы обязаны компании Bell Laboratories, которая впервые разработала солнечную батарею на основе кремния. Ее сейчас можно увидеть даже в простеньком и дешевом калькуляторе. Первую попытку создать часы на солнечной батарее предприняла японская компания Citizen в 1976 году.

На сегодняшний день Citizen не единственная компания, которая использует такой источник питания. Похожий способ зарядки чаще всего можно встретить у таких брендов, как Casio, Orient, Tissot, Seiko, Pulsar и т.д. У каждой из этих компаний имеются собственные особенности и уникальные разработки, но суть зарядки от солнца примерно одинаковая.

В часах имеется специальная панель – фотоэлемент, схема управления зарядкой, аккумулятор и обычный часовой механизм. При попадании лучей солнца на фотоэлемент, энергия Гелиоса превращается в электрическую энергию, которая аккумулируется в батарее, и позволяет использовать все функции гаджета в течение определенного временного отрезка. Под солнечными лучами также подразумевается искусственное освещение, излучаемое флуоресцентными лампами и другими источниками света.

Время, необходимое для полной зарядки аккумулятора у каждого производителя разное. Здесь все зависит от емкости батареи, интенсивности освещения и других факторов. В среднем, для полной зарядки от солнца потребуется примерно 2-3 часа, а для зарядки от искусственного освещения 6 — 8 часов.

Время автономной работы без освещения также отличается. Например, часы Orient Light Powered 4000 могут работать без подзарядки до 4000 часов, а это почти полгода. Срок службы такого аккумулятора составляет 23 года, и вряд ли кто-нибудь использует часы так долго. Во многом автономность зависит от количества используемых функций.

Среди множества доступных моделей часов на солнечной батарее мы выбрали 8 устройств, которые, по нашему мнению, являются лучшим выбором для покупки и использования.

Casio G-Shock Gravitymaster GR-B100

Наверняка каждый, кто хоть немного разбирается в часах знаком с брендом Casio. Их линейка часов G-Shock характеризуется своеобразным внешним видом и сочетанием металла и полиуретана. Все модели из этой серии отличаются высокой прочностью, надежностью и долговечностью.

Одна из самых ярких линеек этой серии с солнечной батареей — Casio G-Shock Gravitymaster. Линейка Gravitymaster включает несколько моделей: GA-1000, GA-1100, GW-A1100, GW-A1000, GW-3000, 3500, 4000, GPW-1000, 2000 и GR-B100. Каждая модель отличается не только внешним видом и расположением окошек на циферблате, но и имеет уникальный набор функций.

Например, у моделей  GA-1000 и GA-1100 к стандартному набору функций добавлены компас и температурный датчик, которых нет у моделей с приставкой GW. Зато модели GW-A1100, GW-A1000, GW-3000 питаются от солнечной батареи.

Модель GR-B100 является новинкой 2018 года. Она получила увеличенный цифровой экран повышенной яркости, двойную подсветку Super Illuminator, поддержку таймеров обратного отсчета, функцию будильника и поиска телефона. Для синхронизации со смартфоном и настройки часов используется приложение G-Shock Connected.

Время автономной работы без источника света составляет до 6 месяцев обычного использования и до 19 месяцев в режиме ожидания. Стоит гаджет примерно 300 долларов США.

Больше информации на официальном сайте Casio

Casio Pathfinder PAG240-1CR

Casio Pathfinder PAG240-1CR – одни из лучших защищенных солнечных часов с солнечной батареей, хотя они и выпущены уже очень давно. Они понравятся любителям походов, путешествий и других видов активности. Кроме стандартных функций, таких как время, таймер и будильник, эти часы имеют встроенный термометр, барометр, компас и высотомер. И это далеко не весь перечень функций. Купить гаджет можно начиная от 110 долларов США.

Ключевые особенности PAG240-1CR

• Цифровой ЖК-экран
• Защита от воды: До 100 метров.
• Солнечная батарея с запасом автономности до 18 месяцев.
• Альтиметр, барометр, компас.
• Мировое время с 31 часовым поясом.
• Автоматическая подсветка экрана.
• Автоматический календарь.
• Таймер обратного отсчета.

TISSOT T-TOUCH EXPERT SOLAR

TISSOT T-TOUCH EXPERT SOLAR – это часы премиум класса от известного швейцарского бренда. Они имеют 25 различных функций, включая прогноз погоды, компас и высотомер, барометр, будильник и т.д. Корпус часов титановый, а ремешок силиконовый, со складной кнопочной застежкой. Ценник у этого гаджета тоже “премиальный”. Он обойдется потенциальным покупателям в 960 евро.

Ключевые особенности TISSOT T-TOUCH EXPERT SOLAR

• Водонепроницаемость до 100 метров.
• Цифровой LCD-экран.
• Компас, высотомер, барометр.
• Таймер обратного отсчета.
• Хронометр.
• Титановый корпус.
• Сапфировое стекло.

Больше информации на официальном сайте TISSOT

Casio AQS800WD

AQS800WD – еще одна модель часов на солнечной батарее от японского бренда Casio. Для зарядки батареи этих часов может использоваться не только солнечный свет, но и искусственное освещение. Еще одно преимущество этой модели – невысокая цена. Их можно купить примерно за 50 долларов США. Выпускается данная модель в двух вариантах: с металлическим браслетом из нержавеющей стали, и версия черного цвета с полиуретановым ремешком.

Ключевые особенности Casio AQS800WD

• Водонепроницаемость до 100 метров.
• Аналоговый и цифровой экран.
• Автоматическая корректировка времени.
• Таймер обратного отсчета.
• Автоматический календарь.
• Полиуретановый ремешок или металлический браслет.

Больше информации на официальном сайте Casio.

Bering 14440-077

Дизайнерские часы от известного часового бренда из Дании Bering 14440-077. Корпус диаметром 40 мм изготовлен из нержавеющей стали, как и плетеный миланский ремешок. Над циферблатом располагается сапфировое стекло, устойчивое к ударам и царапинам. Часы водонепроницаемые на глубине до 50 метров. Функционал Bering 14440 очень скромный – только часы и дата в дополнительном окошке на циферблате. Без солнечного света они могут функционировать от 6 до 12 месяцев.

Ключевые особенности Bering 14440-077

• Цена примерно 200 евро.
• Корпус и браслет из нержавеющей стали.
• Водонепроницаемость до 50 метров.
• Время автономной работы: 6 – 12 месяцев без солнечного света.

Больше информации на официальном сайте Bering

LunaR

Эти часы разработаны калифорнийским стартапом, и совмещают в себе технологию солнечной зарядки, аналоговый циферблат и некоторые “умные” функции. Так они могут сигнализировать о входящем звонке или сообщении на подключенном смартфоне, отслеживать активность, считать шаги и калории, мониторить сон и т.д.

Аккумулятор гаджета может заряжаться от солнечных лучей, искусственного освещения и с помощью комплектной док-станции, то есть на солнечную зарядку полагаться не обязательно. Без зарядки устройство может работать до 60 дней.

Ключевые особенности LunaR

• Водонепроницаемость 5 АТМ.
• Отслеживание активности.
• Счетчик шагов и калорий.
• Мониторинг сна.
• Уведомления о звонках и сообщениях.
• Зарядка от солнца, искусственного освещения и зарядным устройством.
• Время автономной работы до 60 дней.
• Стоимость от 195 долларов США.

Seiko SNE039

Seiko SNE039 – это классические часы с минимальным набором функций, и солнечной батареей. И корпус диаметром 37 мм, и браслет выполнены из нержавеющей стали. В дополнение к основному циферблату также есть окошко с текущей датой и днем недели. Никаких умных функций не предусмотрено. Часы выдержат статическое давление водяного столба до 30 метров.

Ключевые особенности Seiko SNE039

• Классический дизайн, и классические функции.
• Корпус и браслет из нержавеющей стали.
• Водонепроницаемость до 30 метров.
• Время автономной работы без солнца до 10 месяцев.
• Цена: от 90 долларов США.

Casio G-Shock Rangeman GPR-B1000

Rangeman GPR-B1000 – это одни из самых функциональных часов на солнечной батарее на сегодняшний день. Кроме стандартных для серии G-Shock таймеров, часовых поясов и т.д. они предоставляют данные о высоте, температуре и атмосферном давлении. Также есть компас и встроенный GPS-модуль, который позволяет получать данные о местоположении, скорости и расстоянии.

Заряжается аккумулятор с помощью бесконтактного зарядного устройства, или от солнечных лучей. Для полной зарядки аккумулятора от солнца потребуется примерно 5 часов. GPR-B1000 могут работать при низких температурах от — 20 °С и выдерживают давление до 200 метров водяного столба.

Ключевые особенности GPR-B1000

• Водонепроницаемость до 200 метров.
• Работа при низких температурах.
• Высотомер, барометр, компас, датчик температуры.
• Встроенный модуль GPS.
• Зарядка от солнца и зарядным устройством.
• Цена: примерно 800 долларов США.

Более подробно о характеристиках и функциях Rangeman GPR-B1000 можно узнать в этой статье.

Конечно, это далеко не полный перечень часов на солнечной батарее. Только в ассортименте Casio можно найти еще с десяток часов с таким питанием. Например, недавно анонсированные Casio G-Shock MRG-G2000R-1A, Casio Master GW-9400-1CR,  PRO TREK Solar Powered PRG-650Y-1CR и т.д. У брендов Seiko и Citizen тоже не по одной модели часов с зарядкой от солнца. И со временем количество таких гаджетов будет постоянно расти.

Читайте также: Фитнес-браслет с измерением давления и ЭКГ. Как выбрать?

smartchasy.com

Наручные часы на солнечной батарее: главные особенности

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Принцип действия
   
2. Преимущества
   
3. Это важно
   
4. Как реализуется технология питания от солнечной батареи у разных брендов
   

Часы на солнечной батарее способны получать питание от любого источника света, иногда достаточно даже искусственного освещения. Они не нуждаются в заводе, работают без замены батарейки. Главными особенностями являются долговечность и экологичность.

Сейчас аксессуар считается практичным современным решением, который будет сопутствовать вам как в повседневных делах, так и в туристических походах и путешествиях.

Принцип действия

Наручные часы на солнечной батарее имеют фотоэлемент, представляющий собой небольшую линзу на корпусе или окошко под стеклом, и миниатюрный аккумулятор. Фотоэлемент принимает солнечный свет и преобразует в электроэнергию, она и обеспечивает точную работу аксессуара. После покупки часов их нужно полностью зарядить — заряженный на 100% аккумулятор обеспечит бесперебойную работу часов в полной темноте на протяжении полугода. В дальнейшем модель будет подзаряжаться от непосредственного использования.

Преимущества

Чаще всего часы на солнечной батарее представлены среди спортивных высокотехнологичных коллекций. Они имеют большую аудиторию почитателей благодаря следующим моментам:

• абсолютная автономность;
• 1 минуты на солнце достаточно, чтобы часы работали полные сутки;
• неприхотливы в уходе;
• полезный функционал.

Это важно

Для нормальной работоспособности часов стоит учитывать некоторые позиции:

• избегайте длительного нахождения при повышенной температуре;
• не допускайте полного разряда аккумулятора, такая ситуация заставит настройки вернуться в режим по умолчанию;
• если вы не пользуетесь часами постоянно, то оставляйте их лежать на открытом пространстве;
• лучше не закрывать циферблат длинным рукавом при ношении.

Как реализуется технология питания от солнечной батареи у разных брендов

Многие мировые бренды расширяют ассортимент с помощью серий часов на солнечной батарее.

Casio

Инновационный японский бренд использует в своей продукции технологию Touch Solar. Для моделей время полного заряда аккумулятора составит 2-3 часа в безоблачный день, 10-11 часов в пасмурную погоду. Особенно полезно реализуется Touch Solar в часах с подсветкой Illuminator — это энергозатратная функция, но за счёт использования зарядки от солнца это не является проблемой.

Citizen

Первые часы с возможностью питания от солнечных лучей были выпущены японской корпорацией Citizen. Технология получила название Eco-Drive, она реализуется за счёт ультратонких солнечных панелей в форме кольца и литий-ионного аккумулятора. Благодаря меньшей площади фотоэлементов увеличивается светочувствительность.

Tissot

Модели на солнечной батарее представлены в коллекции T-Touch, это сенсорные аналого-цифровые модели с дополнительными усложнениями. Швейцарские часы отличаются высоким качеством и повышенными прочностными характеристиками.

Seiko

Инженеры представили технологию Solar в 1970 году. Её особенность заключается в том, что для подзарядки подходит не только прямой солнечный свет, но и любой источник даже низкой интенсивности. Производитель не рекомендует хранить аксессуары Seiko Solar в тёмном месте.

kronostime.ru

солнечные часы, показывающие время цифрами / Habr

Энтузиаст 3д-печати и автор блога Mojoptix, выступающий под ником Julldozer, представил свой проект «цифровых солнечных часов». Часы работают по традиционной для солнечных часов схеме: их необходимо поставить на солнце и направить на север. Интересной же особенностью этих часов являются особым образом выполненные прорези, благодаря которым в тени от корпуса (гномона) часов видно текущее время в виде привычных цифр.

Конфигурация прорезей кропотливо просчитана автором и воплощена в виде 3д-проекта, доступного для скачивания и распечатки всеми желающими. Проект в том числе размещён и на платформе Thingiverse, где энтузиасты обмениваются информацией о своих поделках. Судя по счётчику этого проекта, идея понравилась уже многим пользователям, а несколько десятков человек даже распечатали себе копию подобных часов.

Впрочем, если вам нужен оригинальный сувенир или подарок, а 3д-принтера под рукой нет, автор даже даёт возможность приобрести этот забавный прибор за $80 в магазине подарков Etsy.

Автор справедливо отмечает, что подобное устройство, скорее всего, можно изготовить только при помощи 3д-принтера – поскольку конструкция внутренних отверстий слишком сложна, чтобы сделать её при помощи стандартных методов вроде отливки. Также автор советует использовать для изготовления часов пластик ABS, который лучше переносит прямой солнечный свет.

Автор любезно даёт специальный совет для тех любителей подобного хобби, которые проживают в южном полушарии нашей планеты – из геометрических соображений в трёхмерном редакторе проекта конструкцию часов необходимо будет отобразить так, чтобы она перевернулась вверх ногами, и направлять готовый корпус на южный полюс вместо северного.

habr.com

Солнечные часы

   Появление солнечных часов связано с моментом, когда человек осознал взаимосвязь между длиной и положением солнечной тени от тех или иных предметов и положением Солнца на небе. Древнейшим инструментом для определения времени служил гномон. Изменение длины его тени указывало время.  Создание так называемых теневых (мы их называем солнечными) часов приписывают египтянам, которые придумали их еще во втором тысячелетии до нашей эры. Они представляли из себя простую деревянную доску с отметинами. Теневые часы, разделенные на двенадцать дневных промежутков, и стали первым изобретением человека, предназначенным для ОПРЕДЕЛЕНИЯ времени. Таким образом, «Солнечные часы» — это прибор для определения времени по изменению длины тени от гномона и её движению по циферблату. Небольшой стержень (гномон) укрепляли на плоском камне (кадран), разграфленном линиями, — циферблате, часовой стрелкой служила тень от гномона. Но поскольку «работали» такие часы только днем, то ночью им на замену приходила клепсидра — так греки называли водяные часы.

    Различают солнечные часы горизонтальные, вертикальные (если плоскость циферблата вертикальна и направлена с запада на восток), утренние или вечерние (плоскость вертикальна, с севера на юг), экваториальные. Строились также конические, шаровые, цилиндрические солнечные часы.

 

   Простейшие солнечные часы.

   Древнейшим инструментом для определения времени служил гномон. Изменение длины его тени указывало время суток. О таких простейших солнечных часах упоминается в Библии:

Четвертая книга Царств, глава 20

9. И сказал Исаия: вот тебе знамение от Господа, что исполнит Господь слово, которое Он изрек: вперед ли пройти тени на десять ступеней, или воротиться на десять ступеней?

10. И сказал Езекия: легко тени подвинуться вперед на десять ступеней; нет, пусть воротится тень назад на десять ступеней.

11. И воззвал Исаия пророк к Господу, и возвратил тень назад на ступенях, где она спускалась по ступеням Ахазовым, на десять ступеней.

Исаия, глава 38

8. Вот, я возвращу назад на десять ступеней солнечную тень, которая прошла по ступеням Ахазовым. И возвратилось солнце на десять ступеней по ступеням, по которым оно сходило.

  В библейском стихе упоминаются солнечные часы, построенные в Иерусалиме при царе Ахазе в VIII веке до н.э.

   Одни из первых солнечных часов, найденных в захоронении Наут (Ирландия), датируются 5000 годом до н.э.

   Первое известное описание солнечных часов в Древнем Египте — надпись в гробнице Сети I, датируемая 1306—1290 гг. до н. э. Там говорится о солнечных часах, измерявших время по длине тени и представлявших собой прямоугольную пластину с делениями. На одном конце её прикреплён невысокий брусок с длинной горизонтальной планкой, которая и отбрасывала тень. Конец пластины с планкой направлялся на восток, и по меткам на прямоугольной пластине устанавливался час дня, который в Древнем Египте определялся как 1/12 промежутка времени от восхода до заката. После полудня конец пластины направлялся на запад.

zorca.ru

Солнечные часы

Нет-нет, рассказ пойдет не о тех солнечных часах, что применялись еще в глубокой древности. Наш рассказ о вполне современных часах – электронных, получающих энергию от миниатюрной солнечной батареи, встроенной в корпус.

Вечные часы

Особенность таких часов в том, что они очень долговечны, поскольку нет  в ходе их эксплуатации никаких механических действий по замене источника питания. Как правило, электронные часы с обычной батарейкой внутри, выходят из строя при попытках применить более доступные источники питания. При этом владелец часов зачастую обращает внимание лишь на размеры самой батарейки, а не на ее емкость и напряжение. Но даже в случае, если батарейка «подошла» по размеру, есть  риск неправильной ее установки. Итог при этом плачевный – часы выходят из строя.

Сейчас выпуском наручных часов с солнечной батарейкой занимаются фирмы (называю в порядке популярности): Casio, Sanyo, Citizen, Seiko, Orient, Pulsar, Timex, Swatch. В чем же преимущества электронных часов на солнечной батареи по сравнению с обычными? Прежде всего, в том, что не требуется механическое воздействие на них со стороны владельца – отвинчивание задней крышки для смены батарейки. Операция, вроде бы, очень простая. Но она требует специальной отвертки. Кроме того, сама батарейка в обычных электронных часах устанавливается под особые зажимы и электрически не имеет контакта с металлическим корпусом. Приподнять зажимы и вынуть батарейку грамотно может только специалист-часовщик. При самостоятельной же смене батарейки довольно часто рвется уплотнительная резинка и часы перестают быть водонепроницаемыми. Последствия этого предсказуемы.

Принцип действия часов на солнечной батареи

Солнечная батарея в часах может быть разной по «оформлению».  Обычно это небольшая, слегка выпуклая линза на корпусе. Или же под стеклом находится маленькое еще окошко, стилизованное под какой-либо дизайнерский знак. Работают часы по следующему принципу: свет (не обязательно солнечный – любой) попадает на фотоэлемент-панельку, преобразуется в электричество, которое «отправляется» в миниатюрный аккумулятор. Хотя его называют «батарейкой», на самом деле это – непрерывно подзаряжаемый аккумулятор.

Электронная «начинка» часов чрезвычайно экономно использует аккумулятор. Емкости полностью заряженного аккумулятора часам хватает на полгода работы в полной темноте. При этом владелец не только видит показываемое время, но и может регулярно подсвечивать табло при необходимости. Полная зарядка достигается, если положить часы на подоконник в солнечный день на три часа. Разумеется, процесс может быть прерван в любой момент. Фантастика, но даже минутная зарядка обеспечивает часам нормальную работу на сутки!

Условия работы солнечной батареи в часах

Но вообще-то нет никакой необходимости в специальной подзарядке часов. Дело в том, что они заряжаются даже в ситуации, когда на корпус падает любой свет – например, от электрической лампочки, монитора компьютера или экрана телевизора. Яркий солнечный свет часам не нужен. Хотя, конечно, при таком свете подзарядка аккумулятора станет идти быстрее. Но не будем забывать о том, что подзарядка идет автоматически при любом попадании света на фотоэлемент. Даже от свечи или горящей спички!

К сожалению, стоимость солнечных часов пока довольно приличная. Речь, конечно, о оригинальных таких часах, а не о китайских подделках под них, в которых нет дорогого фотоэлемента, хотя он и имитируется на корпусе. Долговечность китайских подделок определяется только сроком службы обычной батарейки в них. Отличить подделку от настоящих солнечных часов довольно легко – на задней крышке корпуса название фирмы-производителя отличается от названия настоящей фирмы. Обычно, всего на один знак. Но «лишнюю» точку или букву очень трудно бывает увидеть из-за крайне мелкого шрифта. Так что будьте внимательными при покупке.

На снимке: так выглядят настоящие солнечные часы “TOUGH SOLAR” фирмы Casio.

Солнечные часы — 4.3 out of 5 based on 8 votes

italife.ru

все о солнечных часах на top-voprosov.ru

Фото 1 – слева солнечные часы – календарь индийского храма; справа – старинные английские солнечные часы.

Самое первое осознание размерности времени произошло в Древнем Египте более 3500 лет назад. Наблюдения жрецов за движением «небесной колесницы» бога Солнца – Ра открыло закономерности астрономических циклов планеты Земля.

Принцип работы солнечных часов

Фото 2 – схема простейших солнечных часов.

Фото 3 – солнечные часы в Древнем Египте

Тень от вертикально установленного колышка перемещалась вслед за солнцем ежедневно, удлиняясь и укорачиваясь на одинаковую величину.

Фото 4 —  тень обелиска и метки солнечных часов

Служители храмов, отмечая значимость этого открытия, перед входами воздвигали священные обелиски – гномоны.

Фото 5 — обелиск перед египетским храмом

Их тень перемещалась по размеченной окружности. Равномерно нанесенные риски отмеряли равные отрезки времени.

Фото 6 – модель солнечных часов в музее Каира, Египет.

Применяя законы движения Солнца на видимом небосводе, вращение земли вокруг своей оси, лунные циклы, мастера создавали солнечные часы из камня, ценных пород дерева, драгоценных металлов. Гномоны устанавливали в общественных местах: цирках, банях, на площадях.

Фото 7 – Башня Ветров с солнечными часами в Афинах.

Большие солнечные часы на башне Ветров в античных Афинах датируются 1 веком до н.э. Грандиозное сооружение диаметром 8 метров поднималась на двенадцати метровую высоту.

Фото 8 – артефакт часов для отсчета ночного времени.

Гениальное озарение египетских мастеров явило изобретение часов, указывающих время ночью. Два священных прямоугольных бруска с прикрепленными нитями размещали параллельно небесному меридиану, направляя на Полярную звезду. Количество звезд на небе, пересекающих эту ориентированную линию, отмеряло время.

Фото 9 – египетские солнечные часы 13 век.

Недостатками первых примитивных «приборов» времени являлась их существенная погрешность, зависящая от долготы места расположения, работа ограничивалась видимостью солнечного диска над линией горизонта.

Фото 10

Артефакты солнечных часов в эпохи древних цивилизаций Междуречья, Египта, Китая находят при целенаправленных археологических раскопках культурных слоев земли. Механик Ветрувий, живший в эпоху расцвета Римской Империи описал около тридцати различных типов солнечных часов.

Фото 11

Виды солнечных часов

Древние солнечные часы состоят из двух элементов: гномон (указатель) и циферблат. Различают конструкции по ориентировке этих частей друг относительно друга и их внешнему виду.

Полярные солнечные часы с горизонтальным циферблатом – парковые. Гномон ориентирован по оси вращения Земли в направлении Полярной звезды.

Фото 12

Полярные солнечные часы с вертикальным циферблатом

Обычно устанавливаются на южной стене зданий.

Фото 13

Фото 14 – вертикальные солнечные часы и указатель расстояния на верстовом столбе в Петербурге

Экваториальные солнечные часы. Циферблат часов разделен на 24 равные части, расположен параллельно плоскости экватора. В зимнее время, когда солнце находится ниже экватора, время определяется по обратной стороне циферблата. Нумерация отсчета идет против часовой стрелки.

Фото 15 — экваториальные солнечные часы. Испания

Гномон и циферблат расположены полярно, параллельно оси вращения Земли. Недостатком является рабочее состояние конструкции от 7 до 17 часов.

Фото 16

Солнечные часы с вертикальным гномоном – аналемматические. (Аналемма – это кривая линия, соединяющая точки движения Солнца на небосводе в одно и то же время в течение года).

Самые древние аналемматические солнечные часы, датируемые 12 веком до н.э., были обнаружены археологической экспедицией 2011 года на раскопках кургана бронзового века в Донецкой области России.

Фото 16 – схема установки часов из артефактов кургана бронзового века в Донецкой области.

Представляют собой каменную плиту 100 на 70 см, весом более 130 кг. Самые большие солнечные часы Самурат Янтра находятся в индийском городе Джайпур штата Раджастан.

Фото 17

Грандиозное сооружение возведено в 1734 году.

Фото 18

Высота гномона 21,34 м, размеры полукруглых шкал – циферблатов составляет около 15 м, точность показаний не превышает 2 минуты.

Самый высокий обелиск 35 метров установлен на площади Святого Петра в Ватикане. Он был вывезен из Египта императором Калигулой. Четырехгранный шпиль высечен из розового гранита, увенчан бронзовым шаром. Легенда гласит, что в шаре заключен прах Юлия Цезаря.

Фото 19 — обелиск на площади Святого Петра в Ватикане

Экваториальные солнечные часы династии Чжоу, Китай.

Фото 20

Огромный диск из белого мрамора параллелен экватору. На его двух сторонах видны деления циферблата. Железный гномон направлен на ось земного шара. В зависимости от положения Солнца над экватором определялось «зимнее» или «летнее» время. Эти каменные часы из Запретного города в Пекине – олицетворение символа власти и могущества императора.

Другие статьи по теме:

top-voprosov.ru

Устройство типичных горизонтальных солнечных часов

Солнечные часы состоят из трех деталей: гномона то есть предмета, отбрасывающего тень, циферблата, на который эта тень падает и самого солнца . Линии на циферблате, форма и величина гномона рассчитываются индивидуально для каждых часов в зависимости от географических координат места их установки.
Солнечные часы это астрономический прибор, предназначенный для измерения высоты, азимута и склонения солнца. Размерность этих величин – градусы дуги. По своему усмотрению мы можем придавать им различный физический смысл. Так, по значению азимута и высоты солнца над горизонтом мы может измерять время. А по значению склонения — регистрировать даты перехода солнца из одного зодиакального созвездия в другое, определять наступление дня равноденствия, солнцестояния или любой другой даты, например, дня рождения.

Расположение линий на циферблате солнечных часов зависит от ориентации циферблата относительно полюса мира, математического горизонта и небесного экватора. Циферблат же может быть нарисован где угодно, например — на сферической поверхности.
Несмотря на то, что конструкции солнечных часов чрезвычайно разнообразны, большинство людей полагает, что солнечные часы это диск, к которому прикреплен треугольник. Отчасти, это верно. Именно так выглядят наиболее часто встречающиеся горизонтальные солнечные часы.

Рассмотрим, как устроены типичные горизонтальные солнечные часы.

Шкалы.

Главный элемент циферблата это шкала для регистрации времени. Точность шкалы зависит от точности изготовления солнечных часов и тщательности сборки их деталей. Кроме того, точность шкалы определяется размером солнечных часов (чем больше их размер, тем точнее может быть сделана шкала). Деления шкалы представляют собой отрезки так называемых часовых линий. То есть линий, образованных тенью гномона на циферблате солнечных часов. На фотографии ниже часовые линии выделены цветом.

Солнечные часы с двумя шкалами для измерения времени в терминах истинного местного и истинного поясного летнего времени.

Раньше, до введения в обиход поясного времени, хватало единственной шкалы, предназначенной для регистрации местного времени – то есть времени на меридиане, проходящем через место установки солнечных часов. Теперь на циферблатах можно увидеть две или даже три шкалы. Одну – для регистрации местного времени, вторую – для регистрации поясного летнего времени, а третью – для регистрации поясного зимнего времени. Это делается, чтобы не затруднять пользователя вычислениями. Следует иметь в виду, что это не разные виды времени, а просто разные способы измерения одного и того же.

Бывают особые случаи, когда на циферблат помещают дополнительные шкалы. Необходимость в этом возникает, когда солнечные часы установлены в одной часовой зоне, но предназначены для регистрации времени в другой часовой зоне, отдаленной от места установки тысячами километров. Например, как на этих солнечных часах, которые установлены в г. Умеа (Швеция), но регистрируют время в Москве.

Солнечные часы для часовых зон GMT+3 и GMT+1

Иногда, кроме шкал, предназначенных для регистрации времени, на солнечных часах выполняются шкалы для измерения азимута солнца и высоты солнца над горизонтом а также шкала географической долготы.

Шкала азимутов солнца и шкала высоты солнца над горизонтом, градусы дуги.

Азимут это угол между направлением на полюс и направлением на какой-либо удаленный предмет. В гномонике, в отличие от геодезии,  азимут традиционно отсчитывается от направления на южный географический полюс.  Это означает, что  в момент истинного полудня азимут солнца по определению равен 180º, а в тот момент, когда солнце находится точно на западе или точно на востоке, его азимут соответственно равен 90º и -90º. Большинство людей полагает, что солнце всегда восходит на востоке и заходит на западе.  С помощью шкалы азимутов легко убедиться, что это не так. Лишь два раза в году, в дни равноденствий, солнце восходит на востоке и заходит на западе.

Шкалу, измеряющую высоту солнца над горизонтом, обычно помещают на циферблат солнечных часов, предназначенных служить учебным пособием по географии и астрономии. В обычной жизни, в быту, нет необходимости знать, какова в данный момент высота солнца над горизонтом. Но на солнечных часах, установленных на школьной астрономической площадке, такая шкала уместна.

Шкала географической долготы, дополненная названиями городов

Шкала географической долготы позволяет наблюдать перемещение солнца по планете. Когда солнце пересекает какой-либо местный меридиан, на этом меридиане наступает истинный солнечный полдень, солнце занимает высшую точку своего дневного пути а его азимут равен точно 180º.  То есть в этот момент солнце находится точно на юге. Если шкалу географической долготы дополнить списком городов таким образом, чтобы название города располагалось напротив соответствующей долготы, то по тени гномона можно, не прибегая к вычислениям, узнать, в каком городе сейчас истинный полдень.

Уравнение времени и аналемма.

На циферблате солнечных часов или рядом с солнечными часами часто помещают таблицу уравнения времени (или его график) и аналемму. Чтобы понять что это такое, необходимо сделать некоторые объяснения. Дело в том, что показания солнечных часов совпадают с показаниями наручных часов только четыре раза в году – 15 апреля, 12 июня, 1 сентября и 24 декабря. В остальные дни года солнечные часы либо спешат, либо отстают в пределах (+ 14) – (-16) минут. Причина в том, что солнечные часы измеряют истинное, объективно существующее время, тогда как наручные часы измеряют так называемое среднее время, специально придуманное людьми, чтобы упростить процесс его измерения. Чтобы по истинному времени, измеряемому, солнечными часами узнать среднее время,  к их показаниям следует добавить специальную поправку, называемую уравнением времени. Уравнение времени это разница  между показаниями наручных и солнечных часов. В специальной литературе ее обычно обозначают как µ или ЕоТ. В разные дни года величина µ имеет различные значения. Выраженная графически зависимость µ от календарной даты называется графиком, номограммой или таблицей уравнения времени.

Круговой график уравнения времени и аналемма, предназначенная для вычисления среднего времени по показаниям солнечных часов.

Земля обращается вокруг солнца в плоскости, называемой эклиптикой. Ось вращения земли направлена на север и наклонена к этой плоскости под углом примерно 23 градуса. Это означает, что в течение полугода мы видим, что солнце находится ниже эклиптики. В это время в северном полушарии зима. В течение другой половины года мы видим, что солнце находится выше эклиптики. В это время в северном полушарии лето. Выраженная в градусах дуги высота солнца над эклиптикой называется склонением  ρ. Графически выраженная зависимость уравнения времени µ от  склонения солнца ρ называется аналеммой. В координатах ρ, µ аналемма представляет собой красивую кривую в форме восьмерки.

Горизонтальные солнечные часы с таблицей уравнения времени и аналеммой, расположенной вдоль часовой линии. На этих солнечных часах аналемма используется в качестве инструмента для поверки механических, электронных или любых иных часов.

Применительно к солнечным часам аналемму можно использовать двумя способами. Первый способ состоит в том, что на аналемме обозначаются точки, соответствующие календарным датам. Тогда, если нам известно, какое сегодня число, мы можем по координате  µ определить, сколько минут в этот день нужно добавить к показаниям солнечных часов, чтобы узнать, который сейчас час в терминах общепринятого среднего времени. Заодно, по координате ρ, мы можем узнать величину склонения солнца.

График уравнения времени может быть вырезан из камня и установлен рядом с солнечными часами в качестве отдельного арт-объекта.

Второй способ не требует знания текущей календарной даты. В этом случае специально рассчитанную аналемму, разделённую на отрезки, соответствующие календарных датам, располагают вдоль одной из часовых линий. В тот момент когда тень нодуса (о нем ниже) пересекает аналемму (не часовую линию, sic!),  показания солнечных часов совпадают со средним временем, а точка аналеммы, в которой её пересекает тень нодуса, соответствует календарной дате. Расположенную таким образом  аналемму очень удобно использовать для поверки механических часов и для определения текущей календарной даты. Если размер солнечных часов достаточно большой, а сопряжение их деталей выполнено точно, мы можем разбить аналемму на 365 участков и таким образом наделить солнечные часы еще одной функцией — служить вечным календарем.

Тень нодуса пересекает «восьмерку» аналеммы дважды. Поэтому использование аналеммы в качестве инструмента для поверки наручных часов и для определения даты предполагает, что пользователю известно, что в аналемме различают две части — зимнюю и летнюю и что они несимметричны друг другу. Графически они похожи на зеркально отраженные относительно друг друга S-образные кривые. Зимнюю часть используют в период между осенним и весенним равноденствием, летнюю — в период между весенним и осеним равноденствием.

Для более подробного знакомства с понятием аналеммы можно обратиться к учебному видео материалу  Ивана Королева.

Существуют десятки способов графического изображения этих зависимостей и великое множество приемов выполнения их в материале. Вот некоторые из них.

График и таблица уравнения времени могут быть выполнены из камня и из покрытого золотом, патинированного или состаренного цветного металла.

Гномон.

Гномон это предмет, отбрасывающий тень на циферблат и служащий для регистрации времени. На горизонтальных солнечных часах он обычно имеет форму треугольника, а угол его наклона соответствует географической широте.  Плоскость треугольника параллельна местному меридиану, а верхняя его сторона параллельна земной оси и всегда направлена на северный полюс мира.  (Разумеется, только в северном полушарии).

Гномон это материальный объект, и у него есть толщина.  Ее следует учитывать при расчете циферблата.  В шкалах делаются разрывы, ширина которых равна толщине гномона. Строго говоря, у точных солнечных часов есть два гномона – восточный и западный. Западный представляет собой ребро, образованное западной и верхней гранями.  По его тени регистрируется время от восхода солнца до полудня. Восточный представляет собой ребро, образованное восточной и верхней гранями треугольника. По его тени регистрируется  время от полудня до захода солнца.

Гномон, выполненный методом пластического литья. Бронза, патинирование.

Гномон с фактурной патинированной поверхностью. Латунь.

Гномон с нодусом. На восточной грани гномона награвирована фраза из книги Гарри Гаррисона «Стальная Крыса идет в армию». Латунь, золото 999 пробы.

Одна из граней гномона криволинейна. Делается это, по-видимому, не только  из эстетических соображений, но также для того, чтобы не перепутать, какую именно грань следует использовать для регистрации времени. Плоскость гномона не обязательно должна быть сплошной. Она может быть выполнена методом пластического литья, с помощью гидроабразивной резки или любым другим способом, зависящим от предпочтений. Важно лишь, чтобы грань, предназначенная для регистрации времени, была строго прямолинейной и находилась в расчетных точках циферблата.

Гномон нодусом. На западной грани гномона награвирована фраза из текста статьи М.В. Ломоносова «Об усовершенствовании зрительных труб»1762 года.

На солнечных часах обычно бывает только один гномон. Исключение составляют так называемые Оттоманские солнечные часы. На них устанавливают два гномона. Один – для регистрации времени, другой, меньшего размера, — для определения времени исламских молитв. Но бывают исключения. Например, на этих солнечных часах большой гномон предназначен для регистрации времени, тогда как маленький конический предназначен для того, чтобы раз в год, в день рождения владельца, тень от вершины конуса следовала вдоль специально рассчитанной юбилейной линии.

Горизонтальные солнечные часы с двумя гномонами. В день рождения владельца этих солнечных часов тень от вершины конического гномона следует вдоль специально рассчитанной линии.

В очень редких случаях на солнечных часах устанавливают более двух гномонов. Так, на этих солнечных часах имеются три циферблата, каждый из которых снабжен собственным гномоном. Один из них предназначен для измерения истинного местного времени на меридиане места установки, другой предназначен для измерения истинного поясного времени, а третий — для измерения азимута солнца.

Солнечные часы с тремя гномонами.

Нодус, линии склонения, юбилейная линия.

Нодус (в переводе с греческого – узел) это такая точка на гномоне, тень которой соответствует склонению солнца. Склонение — это высота солнца над эклиптикой. Эклиптика — это плоскость в которой Земля обращается вокруг солнца.

Нодус обычно выполняется в виде отметки на полярной грани гномона.

Каждому дню года соответствует определенная величина склонения солнца. По мере того, как солнце, осуществляя свой дневной путь, движется с востока на запад, тень нодуса перемещается по циферблату с запада на восток. Траектория тени нодуса уникальна для каждого дня года и не меняется заметно в течение столетий. Эта траектория называется линией склонения.

Линии склонения. На циферблате награвированы линии склонения, соответствующие датам перехода солнца из одного зодиакального созвездия в другое.

В Международный день музеев тень нодуса следует вдоль специально рассчитанной юбилейной линии склонения.

Линии склонения на циферблате можно рассчитать для любой даты. Но обычно их рассчитывают для дат, имеющий астрономический смысл. Например, для дней равноденствия и солнцестояния. По мере того, как Земля совершает годовой оборот вокруг солнца, звездный фон нашего светила меняется. С незапамятных времен он разделяется на 12 секторов, именуемых зодиакальными созвездиями, а переход солнца из одного зодиакального созвездия в другое многие люди все еще склонны рассматривать как значительное астрономическое событие. Если линии склонения на солнечных часах рассчитать для каждого из этих двенадцати секторов, то у солнечных часов появится еще одна функция. Кроме времени они будут регистрировать дату смены зодиакальных созвездий.

В течение года в жизни каждого человека происходит много событий. Некоторые из них субъективно гораздо важнее, чем смена зодиакальных месяцев. Линия склонения солнца, рассчитанная для такого дня, который имеет особенное значение в личной жизни человека, называется юбилейной линией.

На одном циферблате можно поместить несколько юбилейных линий склонения. По одной для каждого члена семьи.

Обычно юбилейную линию рассчитывают для дня свадьбы или для дня рождения. Но есть немало других событий, достойных сопоставления с положением Земли на ее орбите. Например, день окончания строительства дома, день защиты диссертации, день публикации первого стихотворения – все это очень достойные поводы, чтобы отмечать их ежегодно с помощью солнечных часов. На одном циферблате можно поместить несколько юбилейных линий для каждого члена семьи. А можно на одних солнечных часах сделать несколько циферблатов для каждого из них.

Каждый год в один и тот же день солнечная тень следует вдоль специально рассчитанной юбилейной линии. Так будет продолжаться до тех пор, пока существует Солнечная система. То есть в ближайшие четыре с половиной миллиарда лет.

Чем солнечные часы отличаются от обычных, например механических часов.

Солнечные часы показывают истинное солнечное время.
Наручные часы показывают среднее солнечное время.
Момент, когда солнце достигает высшей точки своего суточного пути и пересекает местный меридиан, называется истинным солнечным полуднем. Промежуток времени между двумя последовательными полуднями называется истинными солнечными сутками.

Истинные солнечные сутки — величина непостоянная. Иногда они длиннее, иногда короче. Стало быть, и части их, то есть часы, минуты и секунды не всегда равны между собой.
Затруднительно сконструировать часовой механизм так, чтобы он шел точно по солнцу, то есть в один день быстрее, в другой медленнее. Поэтому наручные часы показывают не солнечное и некое другое время, называемое средним. Продолжительность средних суток, называемых еще гражданскими, получают путем расчетов. Складывают продолжительность всех солнечных суток года и делят получившуюся сумму на количество суток в году. Гражданские сутки, а стало быть, гражданские часы, минуты и секунды, есть величина постоянная по определению.

До изобретения атомных часов, самой стабильной единицей времени считались звездные сутки, определяемые по промежутку времени между двумя последовательными восходами какой-либо отдаленной звезды. Чтобы измерить продолжительность солнечных суток, а затем путем расчетов определить продолжительность средних суток, по традиции используют именно звездное время — звездные часы, минуты и секунды.

Сравнительная продолжительность суток, выраженная в среднем времени выглядит следующим образом:

Средние солнечные (гражданские) сутки
24 h 00 m 00 s

Истинные солнечные сутки
24 h 00 m 00 s ± 17 m

Звездные сутки
23 h 56 m 4,09 s

Ось нашей планеты наклонена к плоскости ее обращения вокруг солнца на 23°. Кроме того, орбита нашей планеты имеет эксцентриситет, из чего следует, что скорость ее обращения вокруг солнца непостоянна. По этим двум причинам момент времени, приходящийся точно на середину гражданских суток и называемый средним солнечным полуднем, совпадает с истинным солнечным полуднем только четыре раза в году. В остальные дни гражданский полдень либо опережает истинный солнечный, либо запаздывает относительно него. Это же относится вообще к любому моменту времени, а не только к полудню.

Разница между истинным и средним солнечным временем называется уравнением времени. Чтобы по показаниям солнечных часов получить показания наручных, надо учесть уравнение времени. Кроме того, обычно требуется внести поправку на поясное время, декретное время и, если последнее введено, поправку на летнее время.

Обычные часы помогают решать практические вопросы — не опоздать на работу, вовремя проснуться. Это очень полезная вещь — обычные часы. В мире, где расписание поездов и цена на бензин реальнее самих законов Кеплера, без обычных часов не прожить и дня. Тем не менее, результаты эволюции нельзя отменить и наши тела продолжают жить по истинному солнечному времени и продолжают помнить, как себя чувствовали наши далекие предки, не отделяющие еще время от пространства, а себя от природы и счастливые уже по одной этой причине.

Солнечные часы помогают нам более сдержанно оценивать свою роль в этом мире. Они помогают нам не забыть, что Земля это очень маленькая планета с ограниченными ресурсами, что вращается она вокруг желтой звезды среднего размера, а сама эта звезда всего лишь одна из великого множества ей подобных составляющих нашу малую родину — Галактику Млечный путь.

sundials.ru

No related posts.