Ceasul de soare

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultațicadran solar (dezambiguizare) .

Ceasul solar , numit și în mod necorespunzător, ceasul solar sau ceasul solar , este un instrument de măsurare a timpului bazat pe detectarea poziției Soarelui. [1] Strict vorbind, cu un ceas solar trebuie să ne referim doar la indicatorul trecerii Soarelui la prânz, chiar dacă în sensul său cel mai general termenul este folosit pentru a indica, în mod eronat, ceasurile solare prezente pe pereții clădirilor.

Termenul „cadran solar”, care caracterizează cadranele solare „nu”, ci cadrele solare, își are originea din cadranele latine care indicau în Renaștere a patra parte a cercului pe care era urmărit în general un cadran solar portabil, numit cadran . Cu toate acestea, semnificația sa a fost generalizată în limbajul popular, în timpurile moderne, devenind sinonim cu ceasul solar [1] și ceasul solar. [2]

Spre deosebire de cadran solar, cadranul solar indică în fiecare zi, de-a lungul unei linii drepte, momentul în care Soarele trece peste meridianul locului.

Introducere

Un cadran solar (în Piazza del Collegio Ghislieri din Pavia )

Ceasurile solare și ceasurile solare erau deja cunoscute în Egiptul antic și alte civilizații , iar mai târziu printre cele ale grecilor și romanilor . Cu toate acestea, originea acestei științe este chiar mai veche decât civilizația egipteană și primele dovezi datează din neolitic .

Studiul cadranelor solare se numește gnomonică sau, mai rar, sciaterică .

În forma tradițională, ceasul solar este un stilou, numit gnomon, care își proiectează umbra pe o suprafață orizontală sau verticală, numită cadran, care indică ora solară locală.

În timp ce în cadranul solar prânzul local este indicat deasupra unei linii drepte, în cadranul solar ora locală este definită mai mult deasupra unui cadran în care unghiul orar al tuturor orelor este multiplu de 15 °. Acest timp diferă de timpul ceasului pe care îl purtăm la încheietura mâinii, deoarece acesta din urmă indică timpul mediu în vigoare în diferitele țări. Cele două ori sunt diferite din alte motive:

Ecuația timpului
Ziua solară, sau intervalul dintre două tranzite ale Soarelui pe același meridian, durează în medie douăzeci și patru de ore. Datorită vitezei diferite de revoluție a Pământului în jurul Soarelui și a oblicității eclipticii, durata zilei nu este constantă, adică ziua reală nu durează niciodată douăzeci și patru de ore ca ziua medie, ci este puțin mai lungă sau un pic mai scurt. Diferențele, atunci când sunt adunate, generează un decalaj între timpul real și timpul mediu care atinge ± 15/16 minute, determinând așa-numita ecuație a timpului (Edt), definită după cum urmează:
Edt = Timp solar mediu - Timp solar real (sau invers).
Longitudinea localității
Timpul mediu al fiecărei țări are unul sau mai multe meridiane de referință. În Italia, meridianul de referință este cel al longitudinii 15 ° est față de Greenwich. Diferența dintre tranzitul Soarelui pe meridianul central și cel al meridianului local de longitudine L are o valoare constantă de (15 ° -L) * 4 minute. Pentru a compara un cadran de timp adevărat local cu ceasul, această diferență trebuie integrată cu ecuația timpului.

De exemplu, într-un loc cu longitudine 12 ° est, în 2015 diferența maximă dintre ceasul de mână și cadranul la ora locală adevărată are loc pe 11 februarie când ecuația timpului, egală cu 14m 11,5s, este suma diferenței datorate longitudine egală cu: (15 ° -12 °) * 4min = 12min, rezultând o diferență de 26m 11.5s.

În unele cazuri, liniile orare ale cadranului solar, în loc să indice ora locală adevărată, indică ora adevărată a zonei de referință. În aceste cadrane, când umbra marchează ora 12, Soarele tranzitează pe meridianul central. Prin urmare, pentru a compara timpul indicat de aceste ceasuri solare cu cel al unui ceas de mână este suficient să se facă doar corectarea ecuației timpului.

Un cadran solar vertical la ora locală adevărată poate fi recunoscut cu privire la o oră locală adevărată prin observarea liniei de prânz, perfect verticală în primul caz, ușor rotită în al doilea.

Pe multe cadrane solare, diferențele dintre timpul de apelare și timpul mediu al ceasului de mână sunt reproduse într-un tabel sau sintetizate într-un grafic. În unele cazuri, analema (sau lemniscatul) este trasată în cadran, adică curba în formă de „opt” care indică timpul mediu al zonei și vă permite să citiți direct ora ceasului fără a recurge la corectarea ecuației timpului și a diferenței de longitudine.

Gnomonul unui cadran poate fi de diferite tipuri, de exemplu: ortostil , stilou polar , cameră întunecată , bifilar , reflexie .

În cadranele verticale cele mai utilizate gnomoni sunt ortostilul și stiloul polar. Ortostilul este plantat ortogonal față de perete și indică timpul cu vârful gnomonului. Stilul polar, pe de altă parte, este poziționat în așa fel încât să fie paralel cu axa de rotație a pământului, așa că arată spre polul ceresc și umbra acestuia coincide cu linia orară pe toată lungimea sa.

Cadran solar fix

Ecuatorial sau echinocțial

Cea mai simplă formă de cadran solar este un disc coaxial cu o bară plasată paralel cu axa pământului. Discul formează un plan paralel cu ecuatorul . Pe disc sunt semne care indică trecerea orelor. În mod normal, prânzul este situat în partea inferioară a discului, la 6 dimineața la marginea de vest și la 18 la marginea de est . Vara, partea de nord a discului este iluminată, în timp ce partea de sud nu. Iarna partea sudică este iluminată și nu nordul. Vara nodul este capătul nordic al gnomonului, iarna capătul de pe partea opusă a discului devine așa.

O serie de cercuri concentrice pot fi desenate pe disc pentru a evidenția locația nodului în fiecare zi, permițând utilizarea ceasului ca calendar. Un dezavantaj al acestei soluții este că la echinocțiuri razele solare ajung paralele cu discul și instrumentul este greu de citit.

Ceasuri solare orizontale de grădină

Cadran solar orizontal

Ceasul solar de grădină se bazează pe același principiu ca și cel precedent, dar liniile discului sunt proiectate prin intermediul trigonometriei pe un plan paralel cu solul. Principalul avantaj al acestui sistem este că poate arăta timpul pe tot parcursul anului, deoarece cadranul nu este niciodată complet în umbră. Numerele sunt în sensul acelor de ceasornic în emisfera nordică și în sens invers acelor de ceasornic în emisfera sudică. Cadrantul poate fi trasat pe pavajul unui pătrat sau pe un disc de sticlă translucid vizibil de jos.

Liniile corespunzătoare orelor sunt trasate de la baza gnomonului către marginea cadranului. Unghiurile acestor linii sunt calculate prin formula:

Înclinarea gnomonului față de cadran este egală cu măsura în grade a latitudinii locului în care ne aflăm. Evident, instrumentul trebuie orientat, adică cadranul trebuie rotit astfel încât gnomonul să fie paralel cu axa pământului.

Vertical sau mural

Deși acum sunt o raritate, cadranele solare trasate pe pereții exteriori ai clădirilor orientate spre sud au fost cândva obișnuite (sau cadran orientat spre nord în emisfera sudică), fiind vizibile de la distanță și ieftine de realizat. Cadranul era pur și simplu pictat pe perete sau sculptat dintr-o placă de marmură sau piatră. Gnomon era un stilou de fier sau alamă sau un trepied metalic, pentru o rezistență mai mare.

Principalul dezavantaj al acestor instrumente este că sunt capabili să arate ora doar pentru perioada anului și a zilei în care peretele este iluminat direct de soare.
Designul este foarte asemănător cu cel al modelelor orizontale; formula pentru un cadran orientat spre sud este:

Înclinarea gnomonului este egală cu latitudinea.

În mod tradițional, era folosit pentru a așeza patru ceasuri pe acoperiș sau pe pereții perimetrali ai unui turn, pentru a avea o indicație pentru tot anul. Se obișnuiește să scrieți un motto pe cadran.

Ceas solar negativ

În cadrele solare convenționale, gnomon aruncă umbra pe un cadru de referință, ceasul negativ este cel care proiectează razele de lumină printr-o fantă.

Ceas solar negativ, Corregidora , Querétaro , Mexic

Cadouri solare portabile

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Cadrant solar .

Din perioada elenistică au fost dezvoltate instrumente astronomice și ceasuri solare portabile.

Romani

Între secolele I și VII, numeroase cadrane solare portabile au fost dezvoltate în zona romană, dintre care unele au fost definite ca pros pan clima , „pentru toate latitudinile”, deoarece acestea ar putea fi ajustate la diferite latitudini. [3]

Cadranele solare portabile romane sunt clasificate în 6 categorii:

1. Cadran solar suspendat - tip „șuncă Portici”
Cunoscut într-un singur exemplar găsit în Herculaneum , are forma unui șuncă și are un cadran gravat pe o parte
2. Cadran solar suspendat
Este un disc care este suspendat de un inel după introducerea gnomonului în gaura corespunzătoare lunii curente
3. Cadran solar cilindric
Cunoscut în două exemple, este format dintr-un cadran solar reprezentat pe peretele cilindrului; gnomonul este rotit în luna curentă
4. Cadran solar
5. Cadran solar inelar
Cunoscut într-un singur exemplar găsit în Filippi, vă permite să citiți timpul pentru patru latitudini diferite datorită celor patru scale cu care este echipat.
6. Meridiana pros pan clima
Vă permite să modificați latitudinea cadranului solar continuu, corectând atât poziția curentă, cât și luna curentă.

Spate

Un diptic

Un tip foarte comun constă din două panouri mici (un diptic ) din lemn sau mai degrabă cu fildeș incrustat alb, articulate astfel încât să poată fi închise pentru a forma o cutie ușor transportabilă. Gnomonul este realizat cu un fir de in , mătase sau cânepă întins între cele două scânduri. Când firul este încordat, cele două plăci formează două cadrane, unul orizontal și unul vertical.

O greșeală obișnuită este aceea de a descrie acest instrument drept auto-aliniat. Acest lucru nu este corect pentru cadranele solare diptice care utilizează un fir între cele două plăci, indiferent de orientarea cadranelor. Deoarece firul este continuu, umbrele trebuie să se întâlnească pe fermoar; prin urmare, orice orientare a instrumentului va arăta în același timp pe cele două cadrane.

La prânz, apus și răsărit, schimbarea latitudinii nu afectează timpul arătat de ceasul solar portabil, dar la 9 și 15 fiecare grad de eroare de latitudine produce o diferență de patru minute în timpul afișat pe cele două cadrane. Rezultă că poate fi folosit ca astrolab sau ca sextant pentru a determina latitudinea. Unele instrumente includ o scală cu o linie plumbă pe care să citiți latitudinea, în timp ce altele includ un trandafir compas . Ceasuri solare de acest tip de dimensiuni mari (peste un metru) au fost utilizate pentru navigație .

La înălțime

Un ceas solar portabil construit la Paris de Butterfield, probabil la sfârșitul secolului al XVIII-lea

Funcția cadranului solar ar putea fi îndeplinită de un astrolab , folosit și pentru navigație și astronomie . În cel mai simplu model consta dintr-un inel susținut de un inel mic. Când totul a fost ținut în mână astfel încât să atârne pe verticală, o gaură din inel (numită gaură gnomonică) a proiectat un punct de lumină în interior, unde o scală indica ora. instrumentul era legat de o anumită latitudine și utilizatorul trebuia să știe a priori dacă era dimineața sau după-amiaza, altfel nedistinguibil. Gaura a fost montată pe un tobogan care putea fi ajustat în funcție de ziua anului.

În timpurile moderne, forțele speciale ale armatei Statelor Unite au un cadran solar simplu de acest tip obținut în cuțitul furnizat împreună cu echipamentul, util în caz de defecțiune a ceasului mecanic.

Telescopic

William Molyneux a inventat în 1686 un „cadran solar telescopic” (în latină sciothericum telescopicum ) care a folosit un telescop pentru a determina exact prânzul , în beneficiul preciziei în navigație , astronomie și geografie . [4]

Cadran solar mediu

Cadran solar de precizie în Bütgenbach , Belgia . (precizie = ± 30 secunde)

Ceasul solar poate fi numit și helio-cronometru, deoarece este capabil să corecteze timpul solar aparent pentru a indica timpul solar mediu sau un alt timp standard, de obicei cu o precizie în ordinea unui minut.

Cadran solar ecuatorial

Cea mai clasică formă de helio-cronometru este cea cu cadran de cupă, deasupra căruia o bară și o sârmă întinse paralel cu axa pământului constituie gnomonul. Scara este trasată pentru a forma un semicerc în interiorul cupei. Acest tip de instrument a fost folosit în Franța în timpul primului război mondial pentru a reglementa orarele trenurilor. Cele mai precise instrumente se găsesc în Jaipur, în India . Au dimensiuni colosale și au fost construite de califul Mogul pentru a menține actualizat calendarul islamic .

Cadran solar grecesc

Ceasul solar al lui Cnidus

Vechii greci foloseau un tip de cadran solar numit „pellekinos”. [5] Gnomonul era o bară sau un stâlp așezat vertical pe un plan orizontal sau emisferic. Umbra vârfului gnomonului descria o curbă hiperbolică pe suprafața plană sau circulară pe suprafața emisferică. Liniile au fost trasate la suprafață, indicând ora exactă în orice moment al anului.

Adevăratele cadrane solare: ceasurile de la amiază

Ceasul solar de la prânz la prânz (Biserica reformată Santa Maddalena din Avenches ( Cantonul Vaud, Elveția )

Acest tip de cadran solar se caracterizează prin faptul că are o linie orară în formă de 8 (numită analemă ), corespunzătoare reprezentării vizuale a ecuației timpului . Timpul este citit în punctul în care umbra nodului gnomonului cade pe curba analematică. Acest lucru compensează automat efectele combinate ale excentricității orbitei Pământului și înclinarea axei de rotație. Ele marchează „Timpul mediu”.

Prin reflecție

Isaac Newton a inventat un cadran solar potrivit pentru ferestrele orientate spre sud. A așezat o mică oglindă pe pervaz și a pictat pe tavan și pereți un cadran asemănător cu pelekînos-ul grecesc. În acest caz oglinda constituie gnomonul prin reflectarea punctului luminos. În acest fel, este posibil să creați un instrument mare, precis și ușor de corectat, cu puțin material și fără a pierde spațiu. Cadrantul poate fi, de asemenea, de tip analmmatic.

Calculator de cadran solar

O variantă interesantă a cadranului solar orizontal este capabilă să proceseze direct și să arate ora standard. Spre deosebire de un model normal, intervalele orare sunt reprezentate pe cadran cu unghiuri identice. O mască în formă de cardioid (o figură geometrică în formă de inimă) este suprapusă peste ea. Această figură exprimă formula de corespondență între diferitele unghiuri orare ale unui cadran solar convențional și unghiurile orare identice așa cum apar pe fața unui ceas . Punctul în care umbra gnomonului întâlnește curba cardioidă este locul în care timpul trebuie citit pe cadranul de mai jos. Corecția DST se face pur și simplu prin rotirea cadranului inferior.

Ceasuri solare digitale

Un cadran solar digital folosește lumini și umbre pentru a arăta ora sub formă de cifre sau chiar cuvinte, în locul sistemului tradițional bazat pe locație. Un sistem este acela de a înfrunta două măști paralele cu perechi de găuri care sunt aliniate și care permit trecerea razelor de lumină fiecare într-o perioadă precisă a zilei.

Ceasuri solare naturale

Un cadran solar natural folosește conformația solului pentru a arăta timpul datorită vârfurilor montane pe care soarele le luminează. Un exemplu al acestui dar al naturii este cadranul solar Sesto , care cu vârfurile sale Dolomite oferă acest instrument.

Galerie de imagini

Notă

  1. ^ a b Meridiana , în Treccani.it - ​​Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene. Adus la 31 iulie 2016 .
  2. ^ Glosar , pe artesolare.it .
  3. ^ Vitruvius, Architecture , ix.ix.42.
  4. ^ (EN) William Molyneux, Sciothericum telescopicum, sau O nouă metodă de adaptare a unui telescop la un cadran orizontal pentru observarea momentului din timp, zi sau noapte , în 1686.
  5. ^ Vitruvius 9.8.1
  6. ^ Cadran solar catoptric Brescia

Bibliografie

  • Piero Bianconi și Aldo Morosoli, Meridiane del Ticino , Uniunea Elvețiană a Băncilor Raiffeisen, St. Gallen
  • René RJ Rohr, Ceasuri solare. Istorie, teorie, practică , Ulise, Torino 1988 ISBN 88-414-3013-3
  • Renzo Morchio , Știința și poezia cadrelor solare , ECIG, Genova 1988 ISBN 88-7545-253-9
  • Giovanni Bosca și Piero Stroppa, Ceasuri solare și ceasuri solare , Trezzano sul Naviglio, Il Castello, 1996 ISBN 88-8039-022-8
  • Giovanni Paltrinieri, Ceasuri solare și ceasuri solare din Italia , L'Artiere, Bentivoglio (Bologna), 1997
  • Giancarlo Pavanello și Aldo Trinchero, Meridianele , De Vecchi, Milano 1999 ISBN 88-412-4691-X
  • Giordano Berti și Giovanni Paltrinieri (editat de), Gian Domenico Cassini. Ceasul solar al Templului lui S. Petronio din Bologna , Arnaldo Forni Editore, S. Giovanni in Persiceto, 2000.
  • Giordano Berti și Giovanni Paltrinieri (editat de), Locuri de timp în provincia Bologna. Ceasuri solare, ceasuri solare și ceasuri mecanice , Istituto Graf, Bologna 2008. Harta este vizibilă și pe portalul de turism al provinciei Bologna [1]
  • Nicola Severino: History of Gnomonics , Roccasecca, 1992-1994, Anthology of the History of Gnomonics , 1995, History of the Astrolabe , 1995, The Kircherian gnomonics and the Sciateric Tables of Monte Porzio Catone , 1995, Chinese Gnomonics , 1996, International Bibliography of Gnomonica , 1997, Gnomonica , prima revistă italiană pe cadrele solare, cadranele solare greco-romane , 2003, De Monumentis Gnomonicis apud Graecos et Romanos , 2005. Web, https://web.archive.org/web/20190102003306/http: / /www.nicolaseverino.it/
  • Nicola Ulivieri, Secretele cadrelor solare , Youcanprint 2015 ISBN 978-88-9114-852-0
  • Carlo Burin, Ceasul solar modern cu cadran plat, cum funcționează modul în care este calculat , Aracne editrice Srl, Roma 2010 ISBN 978-88-548-3526-9
  • Nicoletta Lanciano, In luna, stellis et sole. Ghid pentru descoperirea astronomiei la Roma în douăsprezece itinerarii , Apeiron Editori, Sant'Oreste (RM), 2018. ISBN 978-88-85978-92-8 .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tesauro BNCF 20925 · LCCN (EN) sh85130534 · GND (DE) 4055589-6 · BNF (FR) cb11931091v (dată) · NDL (EN, JA) 00.563.137