Zegar słoneczny

Sundial

[PL]

Zegar słoneczny to  przyrząd służący do wskazywania czasu na podstawie położenia Słońca, przy wykorzystaniu cykliczności ruchu obrotowego Ziemi. Najprostszym zegarem słonecznym jest gnomon. Godziny wskazuje cień rzucany na pozostającą w słońcu podziałkę przez tzw. element gnomoniczny, inaczej polos, ustawiony równolegle do kierunku osi Ziemi (tj. skierowany w stronę bieguna świata), lub plamka światła słonecznego na podziałce znajdującej się w cieniu (np. we wnętrzu budynku). Oprócz linii godzinnych na podziałce umieszcza się często hiperbole określające zasięg cienia w różnych chwilach roku. Zegar słoneczny wskazuje czas lokalny prawdziwy.

Piękno każdego zegara słonecznego wynika z połączenia prostoty jego konstrukcji i złożoności zjawisk przyrody, które wyraża. Zegar słoneczny pobudza wyobraźnię, każąc myśleć o historii odkryć naukowych, o postępie cywilizacji, ale także o wiecznie tym samym problemie uciekającego czasu; przypomina o dawnych podróżach i odkrywcach, których przyrządy nawigacyjne były bliskimi krewnymi zegara słonecznego; przywodzi na myśl najsławniejszego ze studentów Uniwersytetu Jagiellońskiego – Mikołaja Kopernika, nawiązuje do tradycji uniwersyteckiej astronomii i zabytkowych instrumentów, w tym zegarów słonecznych niezwykłej wartości, od ponad 500 lat przechowywanych w Collegium Maius.

Zegar słoneczny na Kampusie 600-lecia Odnowienia Uniwersytetu Jagiellońskiego jest zegarem horyzontalnym (z poziomą tarczą). Gnomon ("wskazówka") jest ustawiony dokładnie równolegle do osi obrotu kuli ziemskiej, a zatem jest skierowany na północ i nachylony do płaszczyzny horyzontalnej pod kątem 50 stopni (taka jest właśnie szerokość geograficzna Krakowa). Zegar wskazuje prawdziwy miejscowy czas słoneczny – to znaczy, że cień rzucany przez gnomon wskazuje godzinę 12 (południe) dokładnie wtedy, gdy słońce stoi najwyżej nad Kampusem UJ.

Prawdziwy, miejscowy czas słoneczny różni się od tego, który odczytujemy na naszych zegarkach: one wskazują umowny czas średni. Na czym polega różnica? Czas lokalny jest zależny od długości geograficznej, skoro Ziemia wykonuje pełny obrót (360º) w ciągu 24 godzin, to każde przesunięcie o 15º długości geograficznej oznacza zmianę czasu lokalnego o 1 godzinę. A zatem, kiedy w Krakowie jest dokładnie godzina 12.00, to w Tarnowie jest już 4 minuty po dwunastej, a w Katowicach – dopiero za 4 minuty dwunasta. Z powodów praktycznych posługujemy się umownym czasem strefowym. W całej Europie (od Lizbony po naszą wschodnią granicę) rozciąga się jedna strefa czasowa i wszędzie obowiązuje ten sam czas środkowoeuropejski, który odpowiada dokładnie lokalnemu czasowi astronomicznemu na długości geograficznej 15ºE (południk ten przechodzi blisko naszej zachodniej granicy, m.in. przez Zgorzelec). Kraków leży na południku 20ºE, a więc prawdziwe południe w Krakowie przypada o 20 minut wcześniej niż w Zgorzelcu, o tyle właśnie prawdziwy czas wskazywany przez zegar słoneczny "spieszy" (średnio!) w stosunku do umownego czasu strefowego na naszych zegarkach.

Historia budowy zegara na kampusie UJ

Pomysł postawienia zegara słonecznego na nowym kampusie UJ zrodził się równocześnie z pracami nad założeniami projektowymi pierwszych budynków (Wydziału Biotechnologii i Instytutu Nauk o Środowisku). Realizacja była możliwa dopiero wtedy, gdy znaleźli się hojni sponsorzy, gotowi pokryć koszty budowy zegara, a p. dr inż. arch. Stanisław Deńko (Biuro Architektoniczne "Wizja") podjął się wykonania projektu architektonicznego. Pierwsze wizjonerskie szkice i symulacje powstały pod koniec roku 2004. Obliczenia gnomoniczne wykonano wiosną 2005 (J. Weiner, w konsultacji z J. Mietelskim) i wkrótce potem - kilka wersji konkretnych projektów zegara. Zdecydowano się na konstrukcję w postaci betonowego cokołu, ze stalowym gnomonem zawieszonym na szklanej podstawie i stalowymi tarczami oznaczającymi godziny; cokół zegara otacza ława z drewnianych klepek. Roboty przebiegały w tempie błyskawicznym: fundamenty założono 23. maja2006, a uroczyste odsłonięcie, z udziałem rodziny Sulimirskich, miało miejsce 8. czerwca 2006.

Zadanie: 

Z tablicy informacyjnej znajdującej się przy zegarze słonecznym odczytaj wartości poprawek dla obliczania czasu pokazywanego przez zegar.

A – 1 października B – 11 listopada C – 1 sierpnia D – 21 maja

KESZ

Aby odnaleźć pojemnik finałowy rozwiąż równanie:

N: 50 01.AxB

E: 19 54.C-D

[EN]

A sundial is a device that tells the time of day by the position of the Sun. In common designs such as the horizontal sundial, the sun casts a shadow from its style onto a surface marked with lines indicating the hours of the day. The style is the time-telling edge of the gnomon, often a thin rod or a sharp, straight edge. As the sun moves across the sky, the shadow-edge aligns with different hour-lines. All sundials must be aligned with their styles parallel to the axis of the Earth's rotation to tell the correct time throughout the year. The style's angle from the horizontal will thus equal the sundial's geographical latitude. It is common for inexpensive mass-produced decorative sundials to have incorrect hour angles, which cannot be adjusted to tell correct time.

There are different types of sundials. Some sundials use a shadow or the edge of a shadow while others use a line or spot of light to indicate the time. The shadow-casting object, known as a gnomon, may be a long thin rod, or other object with a sharp tip or a straight edge. Sundials employ many types of gnomon. The gnomon may be fixed or moved according to the season. It may be oriented vertically, horizontally, aligned with the Earth's axis, or oriented in an altogether different direction determined by mathematics. With sundials using light to indicate time, a line of light may be formed by allowing the sun's rays through a thin slit or focusing them through a cylindrical lens. A spot of light may be formed by allowing the sun's rays to pass through a small hole or by reflecting them from a small circular mirror. Sundials also may use many types of surfaces to receive the light or shadow. Planes are the most common surface, but partial spheres, cylinders, cones and other shapes have been used for greater accuracy or beauty.

Sundials differ in their portability and their need for orientation. The installation of many dials requires knowing the local latitude, the precise vertical direction (e.g., by a level or plumb-bob), and the direction to true North. Portable dials are self-aligning: for example, it may have two dials that operate on different principles, such as a horizontal and analemmatic dial, mounted together on one plate. In these designs, their times agree only when the plate is aligned properly. Sundials indicate the local solar time, unless corrected for some other time. To obtain the official clock time, three types of corrections need to be made.

First, the orbit of the Earth is not perfectly circular and its rotational axis not perfectly perpendicular to its orbit. The sundial's indicated solar time thus varies from clock time by small amounts that change throughout the year. This correction — which may be as great as 15 minutes — is described by the equation of time. A sophisticated sundial, with a curved style or hour lines, may incorporate this correction. Often instead, simpler sundials are used, with a small plaque that gives the offsets at various times of the year.

Second, the solar time must be corrected for the longitude of the sundial relative to the longitude of the official time zone. For example, a sundial located west of Greenwich, England but within the same time-zone, shows an earlier time than the official time. It will show "noon" after the official noon has passed, since the sun passes overhead later. This correction is often made by rotating the hour-lines by an angle equal to the difference in longitudes. Last, to adjust for daylight saving time, the sundial must shift the time away from solar time by some amount, usually an hour. This correction may be made in the adjustment plaque, or by numbering the hour-lines with two sets of numbers.

Task: 

From the information board located at the sundial read the values for the calculation of the time shown by the clock.

A – 1 October,  B – 11 November,  C – 1 August,  D – 21 May

CACHE

To find the final container solve the equation:

N: 50 01.AxB

E: 19 54.C-D