Inhoud
- Enter the Sundial: the Basics
- Leren over zonnewijzers
- De hemelequator
- De ecliptica
- Andere standaard astronomische termen
- Zonnewijzer Geschiedenis
- Onderdelen en bediening van een zonnewijzer
- Soorten zonnewijzers
- Doe-het-zelf zonnewijzer
Probeer een wereld voor te stellen zonder internet. Dat is tenminste een weinig ongemakkelijk, toch? Verwijder nu alle mobiele apparaten uit de vergelijking, samen met digitale camera's en GPS-technologie.
Als je nog verder gaat en polshorloges en wandklokken uit de mix haalt, begint het haast paniekerig te worden. Het is vandaag moeilijk te geloven dat tot het begin van de 19e eeuw de zonnewijzer was al duizenden jaren de belangrijkste manier van de mensheid om tijd te bewaren!
Dat spul is echter allemaal voorbereid op de echte vraag: Wat als je de tijd niet kon vertellen? Helemaal? Zoals in, wat als het leven geen bedrog had om het hele begrip 'wanneer' vast te pinnen in iets dat leek op de onmiddellijke zin? (Een moderne aardbewoner is slecht uitgerust om deze vraag zelfs te confronteren; het is waarschijnlijk niet mogelijk voor u om u te ontdoen van het hele concept van seconden, minuten en uren, en van de voorspelbaarheid die het hele schema van gestructureerde tijd biedt.)
Op een bepaald punt in de menselijke cognitieve evolutie, ontwikkelden je voorouders het vermogen om routinematige, of op zijn minst reguliere, astronomische fenomenen te associëren met het passeren van vaste hoeveelheden 'tijd', wat dan ook en hoe ze deze hoeveelheid ook bedachten (die zelfs vandaag de dag geen juiste beschrijving biedt) zelfs als er een manier is om dit in wiskunde en natuurkunde te verklaren).
Voorbeelden zijn het opkomen en ondergaan van de zon, de sterren en de maan elke dag, de fasen van de maan en de manier waarop de hemel een precieze en voorspelbare transformatie doorloopt telkens wanneer de aarde nog een draai rond zijn rotatieas voltooit (een 'dag' ) of reis rond de zon (een "jaar").
Enter the Sundial: the Basics
In een bepaald stadium in de evolutie van de mens of de pre-mens, stelde de creatie van uitgebreide hulpmiddelen je voorouders in staat om hun effectieve scheiding van andere apen te versnellen. Hominide hersenen werden geavanceerd genoeg om de tijdelijke relatie tussen fysieke onvermijdelijkheid in hun omgeving en biologische realiteiten te waarderen waar ze kennis van moesten hebben, zoals het feit dat het gemakkelijker is om 's nachts (in het donker) te slapen, maar ook feit dat bepaalde gevaarlijke roofdieren op jacht gaan als het donker is.
Wat is een zonnewijzer? Formeel wel een chronometer (d.w.z. een uurwerk) die de schaduw gebruikt die wordt geproduceerd door zonlicht dat op een verticale staaf valt om lokale tijd weer te geven. Om redenen die je binnenkort zult zien, wordt de staaf, genaamd a gnomon, moet evenwijdig aan de rotatieas van de aarde worden geplaatst en wijzen naar een positie in de lucht die overeenkomt met het noorden, of de hemelse noordpool (CNP).
Daarom moet de staaf op elke gegeven geografische breedtegraad worden gekanteld onder een hoek met de horizon (dat wil zeggen de horizontale) die identiek is aan de grootte van die breedtegraad.
Iemand die bijvoorbeeld een zonnewijzer bouwt op 40 ° breedtegraad in Boulder, Colorado, in de Verenigde Staten, zou de gnomon 40 graden boven het midden van de noordelijke horizon richten, net onder de helft naar het punt direct boven het hoofd (de zenit). Zoals je misschien weet, is er een cirkel in 360 graden, een halve cirkel zoals de hemel 180 graden; dit betekent dat de hoekafstand van elke horizon tot het zenit de helft hiervan is, of 90 graden.
Leren over zonnewijzers
Om een goede basis te hebben van basis zonnewijzerfeiten moet je de namen van een paar niet-bewegende delen onthouden, maar er wordt gehoopt dat je dit denken als een astronoom zult benaderen en waardering krijgt voor niet alleen een hoge kwaliteit zonnewijzers, geweldig vakmanschap, maar ook de wetenschap die deze klasse apparaten in staat heeft gesteld om hun enkele, eindeloze taak uit te voeren voor duizenden jaren menselijke geschiedenis.
Je zult worden blootgesteld aan allerlei interessante nieuwe voorwaarden terwijl je dit artikel leest, en je zult zelfs klaar zijn om je eigen zonnewijzer te bouwen - of het nu bescheiden of uitgebreid is - tegen de tijd dat je klaar bent. Maar het belangrijkste voor u om u hier op te concentreren, is de relatie tussen de ecliptica, de hemelequator, en de hemelpolen.
Zie je, als je leert over zonnewijzers, ben je niet echt aan het leren hoe je een ongewoon, maar fascinerend hulpmiddel kunt maken dat niet langer nodig is dankzij kolossale en voortdurende sprongen in menselijke technologie. Je leunt veel over het eigenlijke kader van de astronomie - hoe objecten worden gelokaliseerd en gelabeld, en hoe de hemelse cycli die je ziet en als vanzelfsprekend beschouwt, werden geïntegreerd in zelfs de vroegste zonnewijzers vanaf 1500 v.Chr.
De hemelequator
Originele makers van de zonnewijzer herkenden de relatie tussen eenvoudige geometrie en het gedrag, of specifiek de schijnbaar gedrag, van objecten in de lucht. Het onderscheid is belangrijk, omdat voor een zonnewijzer de aarde als vast wordt behandeld, met andere dingen "opstijgend" en "ondergaand" en "kruisend de lucht" - beschrijvingen die alleen zinvol zijn vanuit het referentiepunt van een aardobservator, en welke verklaring waarom de ouden deed begrijpelijk dat alles in de kosmos letterlijk om de aarde draait.
De eenvoudigste manier om het systeem voor te stellen dat wordt gebruikt om objecten in de lucht in kaart te brengen, is het systeem dat hier op aarde wordt gebruikt (lengte- en breedtegraad) en de denkbeeldige lijnen te projecteren die worden geprojecteerd op een denkbeeldige bol (eigenlijk een halve bol, omdat je maar de helft kunt zien ervan) in de lucht. Een vliegtuig dat door het midden van de aarde door de evenaar wordt getrokken, snijdt dit hemelbol in een cirkel, die zich presenteert als een lijn die de wordt genoemd hemelequator.
De ecliptica
Ondertussen wordt een andere cirkelvormige lijn aan de hemel gevormd door de uitbreiding van het vlak van de aardevolutie rond de zon. Deze denkbeeldige lijn wordt de genoemd ecliptica, en vertegenwoordigt het schijnbare 360-graden pad van de zon door elk jaar met betrekking tot de verre achtergrondsterren. Deze sterren verschijnen onbeweeglijk in vergelijking met de zon en planeten, omdat we de beweging van de laatste manier kunnen meten door de eerste te behandelen als een 'vast' referentiekader.
Omdat de rotatieas van de aarde 23,4 ° wordt gekanteld ten opzichte van het omwentelingsvlak rond de zon, worden de ecliptica en de hemelequator met deze hoeveelheid gecompenseerd (gekanteld). Maar ze ontmoeten elkaar op twee punten, zoals kruisende hoelahoepels van dezelfde grootte. De zon volgt de hemelequator op deze twee dagen overal op aarde, op de lente-equinox (overgang van winter naar lente op het noordelijk halfrond) en overgang van zomer naar herfst (herfst equinox).
Andere standaard astronomische termen
Op aarde zijn breedtegraden evenwijdig aan elkaar, van de evenaar tot beide polen. De lijnen in de lucht die overeenkomen met breedtegraadlijnen worden lijnen van genoemd declinatieen een noord-zuid-dimensionale locatie vaststellen.
Langslijnen daarentegen worden ook meridianen op aarde genoemd. Je kunt je voorstellen dat deze naar buiten straalt vanaf de twee punten die door de hemelpolen worden gevormd en elkaar weer ontmoeten op de tegenovergestelde pool, hoewel geen enkele aardkijker beide polen tegelijk kan zien. De lijn die rechtstreeks van het noorden aan de horizon door het zenit naar het zuiden aan de tegenovergestelde horizon loopt, staat bekend als "de" meridiaan in hemelse lingo.
Bij het identificeren van de oost-westpositie in de lucht van een hemellichaam staat dit deel van de coördinaat bekend als juiste hemelvaart.
Zonnewijzer Geschiedenis
Je hebt zeker gemerkt dat wanneer de zon dichtbij de horizon is (vroege ochtend of late middag), schaduwen langer zijn dan wanneer de zon meer direct boven je staat. Toch kruist de zon de hele tijd met dezelfde snelheid, ook al veranderen de schaduwen van vorm en vorm met verschillende snelheden.
Deze gril van geometrie inspireerde de eerste zonnewijzers, omdat hun uitvinders zich realiseerden dat 'tijd' betrouwbaar niet alleen in dagen, maar delen van een dag kon worden verdeeld. Het verbeterde gemak van het plannen van levensactiviteiten onder een dergelijk systeem is duidelijk.
De vroegste zonnewijzers dateren uit circa 1500 v.Chr. Sommige hiervan waren eigenlijk zakformaat en konden rond worden gedragen, omdat de gnomon (Grieks voor "paal") kan eigenlijk een pinhole zijn in plaats van een staaf. Ze waren tot op de minuut nuttig voor tijdmeting tegen de tijd dat mechanische klokken gemeengoed en betrouwbaar waren geworden en werden tot ver in de 19e eeuw gebruikt om de nauwkeurigheid van "echte" klokken te controleren.
Onderdelen en bediening van een zonnewijzer
De gnomon is al genoemd. Het moet twee kenmerken hebben: het moet wijzen naar de hemelpool en het moet schuin staan ten opzichte van de horizon, precies gelijk aan de breedtegraad van de waarnemer. Het wordt vaak gemaakt in de vorm van een vin.
De wijzerplaat is het oppervlak waarop de schaduw van de zon wordt geprojecteerd. Het kan cilindrisch of plat zijn en worden gemarkeerd in elke divisie die de maker kiest, zolang deze overeenkomen met de juiste tijd.
Uurlijnen worden om vrijwel vanzelfsprekende redenen op vrijwel alle zonnewijzers gevonden en markeren exacte (hoewel willekeurig gekozen, in zekere zin) punten in de tijd.
De nodus is een inkeping in de gnomon waarmee een exacte, scherpe positie langs de lijn van de schaduw kan worden bepaald, die anders wazig zou kunnen zijn.
Soorten zonnewijzers
Zonnewijzers kunnen worden onderverdeeld in twee basistypen, hoogte wijzerplaten en directionele wijzerplaten.
Een hoogte wijzerplaat maakt het mogelijk de tijd te bepalen met behulp van de afstand van de zon boven de horizon. In alle gevallen moeten deze gericht zijn op een kompasrichting, terwijl in andere de zon zelf een referentiepunt is. Geselecteerde soorten zijn onder meer platte wijzerplaten, cilinderwijzerplaten, scaphe-wijzerplaten en ringwijzerplaten.
EEN directionele wijzerplaat vertrouwt op azimut (kompasrichting) en op de hoek van de zon als deze na de middag de meridiaan nadert. Subtypen zijn onder meer horizontale, polaire verticale, azimutale en equinoctale wijzerplaten.
In alle gevallen kun je je voorstellen dat de zon opkomt en een brede schaduw werpt vanaf de ene kant die geleidelijk smaller wordt naar een lijn als de middag nadert en dan de "film" in omgekeerde richting aan de andere kant van de wijzerplaat herhaalt tot zonsondergang optreedt.
Doe-het-zelf zonnewijzer
Suggesties voor het maken van uw eigen zonnewijzer zijn gemakkelijk te vinden, en een om mee te beginnen is opgenomen in de bronnen. Vergeet niet dat het niet de exacte materialen zijn of hoe sierlijk de creatie eruit ziet die het belangrijkste is; het is dat je de fysica begrijpt en ze aan iedereen met het goede verstand kunt uitleggen om je naar je harde werk te vragen.
Oh, en nog een laatste tip: kies geen regenachtige dag voor uw demonstratie - dit zal de oefening voor alle aanwezigen een stuk "verhelderend" maken!