Солнечные часы это один из самых простых приборов для измерения времени, который будет работать в ясную солнечную погоду без поломок, необходимости подзавода и смены батареек. Сделать солнечные часы бесполезными могут только совсем уж экстремальные сценарии вроде ядерной[1-2], вулканической[3] или астероидной[4-5] зим, когда в атмосфере Земли на некоторое время может оказаться большое количество мелких частиц, которые закроют свет Солнца для всех, кто находится на поверхности. Вообще, существует множество типов солнечных часов.


Солнечные часы из коллекции Московского планетария. Фото автора.


Делать солнечные часы настолько фундаментальными, как на фото выше, следует, если вы планируете разместить их стационарно под открытым небом. Но в простейшем переносном варианте можно обойтись вовсе картонной конструкцией [6]. Однако для более или менее частого использования все же лучше изготовить часы из более долговечного материала. ДСП в этом плане является хорошим компромиссом, т.к. его не сложно обрабатывать, а часы из него получатся не одноразовыми, во всяком случае если делать их переносными и не оставлять под открытым небом на длительное время.

Простейшим вариантом часов являются экваториальные солнечные часы. Слово «экваториальные» означает, что плоскость циферблата таких часов располагается параллельно плоскости экватора. В том случае циферблат часов будет представлять собой 24 одинаковых часовых сектора по 15 градусов в каждом.



Так как в истинный солнечный полдень Солнце находится точно над точкой юга надо сориентировать часы так, чтобы линия соответствующая 12 часам указывала точно на север.



Плоскость циферблата надо наклонить к плоскости горизонта на угол равный 90 градусам минус широта места установки часов.



При этом гномон, расположенный в середине циферблата, будет указывать на Полярную звезду или точнее на Северный полюс небесной сферы, вблизи которого располагается Полярная звезда.

При использовании солнечных часов следует иметь в виду, что они показывают истинное солнечное время, которое может заметно отличаться от среднего солнечного времени, по которому мы все живем. Дело в том, что орбита Земли не идеальная окружность, а значит, Земля при движении вокруг Солнца заметно меняет свою скорость. До недавнего времени чисто механическими средствами этот эффект было сложно воспроизвести, поэтому для удобства ввели среднее солнечное время, которое и показывают обычные часы. Разность между средним и истинным солнечным временем называется уравнением времени. В разные дни года оно может достигать около 12 февраля +14,3 мин, 4 ноября -16,4 мин, а четыре раза в году, приблизительно 15 апреля, 13 июня, 1 сентября и 25 декабря, она обращается в ноль. Также следует иметь в виду, что на момент написания этого текста в большинстве регионов России фактически действует декретное (местное) время, т.е. к поясному времени добавляется один час. Таким образом истинный солнечный полдень будет наступать около 13.00 (именно около, помним про уравнение времени).
Еще одним важным недостатком экваториальных солнечных часов является то, что работать они будут только в период от весеннего равноденствия (19-20 марта) до осеннего равноденствия (22-23 сентября). Осенью после осеннего равноденствия, зимой, и ранней весной до весеннего равноденствия Солнце располагается ниже небесного экватора, так, что его лучи не будут попадать на циферблат экваториальных солнечных часов. Впрочем, для средних широт России это не очень существенно, т.к. зимой и поздней осенью у нас небо большую часть времени и так закрыто облаками, а значит солнечные часы работать не могут. Хотя, разумеется, существую более сложные конструкции солнечных часов, которые могут работать весь год. С некоторыми из них можно ознакомиться здесь [7].

Источники

1. Ядерная зима и её компьютерное моделирование в 80-х. — URL: habr.com/ru/companies/ruvds/articles/668256/
2. Тарко А.М., Пархоменко В.П. Ядерная зима: история вопроса и прогнозы // Биосфера. — 2011. — т.3. — №2. — С.164-173 ( URL: cyberleninka.ru/article/n/yadernaya-zima-istoriya-voprosa-i-prognozy/viewer)
3. Йеллоустонский супервулкан запустил две «вулканических зимы». — URL: nplus1.ru/news/2017/10/26/yellowstone
4. В Чили нашли аргументы в пользу импактной версии похолодания в позднем дриасе. — URL: elementy.ru/novosti_nauki/433450/V_Chili_nashli_argumenty_v_polzu_impaktnoy_versii_pokholodaniya_v_pozdnem_driase
5. Динозаврам не повезло с местом падения астероида. — URL: nplus1.ru/news/2017/11/09/wrong-place
6. Солнечные часы. — URL: nepropadu.ru/blog/Masterskaia/4907.html
7. Астрономия. Энциклопедия для детей – М.: Аванта плюс, 1998 г.