Изготовление солнечных часов своими руками

Последнее время солнечные часы набирают всё большую популярность, так как владельцы загородных домов хотят украсить свои территории. Такой элемент на участке будет выглядеть необычно и оригинально, а также добавит саду неповторимость и индивидуальность. Изготовление этой конструкции станет очень увлекательным и интересным занятием для детей.

Исторический экскурс

Принцип действия солнечных часов основан на перемещении небесного светила, из-за чего изменяется расположение тени на конструкции. Таким образом определяется время. Огромной популярностью эти изделия пользовались с XVII по XVIII век. Зачастую их применяли в садах, сделанных в классическом стиле. Впервые эту конструкцию начали использовать в качестве элемента ландшафта в составе дворцовых ансамблей. Большое распространение часы получили, когда они стали самостоятельным элементом, который размещали в основном на участках с декоративными садами.

Часто говорят, что средние и северной широты не подходят для того, чтобы сделать солнечные часы. Многие считают это обычной попыткой выделиться среди своих соседей-дачников. И они отчасти правы, так как климат для такого изделия не совсем подходит. Это связано с большим количеством облачных дней.

Роль элемента в ландшафте

Зачастую солнечные часы размещают посередине цветочной клумбы. В таком случае они являются главным элементом, так как расположены на какой-нибудь возвышенности или пьедестале. Также следует заметить, что пьедестал — очень важная часть такой конструкции, особенно когда вся композиция делается в виде колонны.

Если говорить про солнечные часы как про элемент декора, то их основная задача заключается в привлечении внимания. Из-за этого величина конструкции должна быть напрямую связана с размерами каждого конкретного участка. Если площадь маленькая, а декорация выполняется своими руками, солнечные часы лучше размещать вблизи тропинки или непосредственно на ней. Они отлично будут смотреться рядом с газоном или каким-нибудь ярким цветником.

Для пейзажного сада лучшим решением будет окружить такой элемент цветами, чтобы часы были незаметны издалека, но вблизи резко появлялись в поле зрения. Также на маленьких участках конструкция выполняется в виде статуэток.

Большое разнообразие материалов позволяет создать часы, внешний вид которых будет максимально подходить под особенности конкретного сада. Например, если участок оформлен в авангардном стиле, то следует при выполнении декорации учитывать даже мельчайшие детали. Часы могут стать элементом, дополняющим зону отдыха. Также они прекрасно сочетаются с небольшим искусственным водоёмом или фонтаном.

В ландшафтном дизайне есть понятие «живые часы». В этом случае роль стрелки и циферблата выполняют цветы.

Конструкция устройства

Солнечные часы имеют довольно примитивную конструкцию. Это, возможно, самое простое изделие для определения времени. В основе всегда лежат такие элементы:

1. Кардан. Это та часть, куда наносится временная разметка. Обычно используется плоская поверхность.
2. Гномон — стержень, прикреплённый к кардану. Именно от него падает тень на циферблат.

Гномон своими руками можно сделать абсолютно из любого материала, который хорошо противостоит различным атмосферным факторам. Это касается и временной разметки. Применяется дикий камень, металл, цемент, дерево, пластмасса и даже обычный гравий. Обычно циферблат делают в белых тонах, потому что тень будет лучше контрастировать на такой поверхности. Для этой цели отлично подходит мрамор или известняк.

Такой тип часов легко может добавить индивидуальности любому ландшафту. Особенно когда в качестве строительного материала применяют живые растения. Желательно, чтобы их высота не превышала 50 см.

Основные виды

Чтобы выбрать наиболее подходящий вариант для садового участка, следует ознакомиться с каждым видом часов. Это позволит максимально естественно вписать конструкцию в ландшафт. Так сложилось, что они бывают трёх типов:

1. Вертикальные. В этом случае конструкция монтируется зачастую на заборе, столбе или на стене здания. Кардан всегда устанавливается так, чтобы его направление соответствовало югу. Также следует учитывать, что гномон нужно размещать выше центра часовой разметки.
2. Горизонтальные. Главной особенностью такого типа конструкции является то, что есть возможность сверять время круглосуточно. Но нужно помнить и о некоторых расхождениях в осенний и зимний период. В это время часы будут показывать не совсем достоверные значения. В таком виде устройства гномон расположен под углом к горизонтали, которая соответствует географической широте в заданном регионе. Такие часы часто устанавливаются прямо на газоне или в центре цветника. В качестве цифр вполне подходят обычные камни или даже пни.
3. Экваториальные. У такой конструкции есть один серьёзный недостаток: они способны показывать точное время только в отдельный период года. Например, в северных широтах точные показатели можно получать с конца марта по конец сентября. Но для дачного сезона этого будет вполне достаточно.

Если сделать всё правильно, то такие садовые часы станут не только отличным украшением ландшафта, но и практичным устройством. Особенно удобно их использовать, когда человек работает на участке.

Выбор места

В разных регионах полдень наступает совершенно в разное время, то есть совсем не в 12 часов дня. Поэтому если необходимо следить за местным временем, то циферблат нужно будет немного усовершенствовать. Для этого придётся цифры сместить вокруг оси таким образом, чтобы самая короткая тень находилась именно на полуденной линии. Эта линия совпадает с направлением север-юг.

О том, как найти эту ось, необходимо знать до начала создания солнечного хронометра. Компас в этом случае не сможет ничем помочь, потому что географический полюс отличается от магнитного. Например, в Санкт-Петербурге значение отклонения составляет около 8 градусов.

Существует довольно примитивный, но действенный способ определения этой линии:

1. Сначала необходимо подготовить лист фанеры.
2. Перпендикулярно к поверхности закручивается шуруп или вбивается гвоздь.
3. Фанера ложится строго горизонтально.
4. Теперь нужно следить и отмечать местоположение тени через каждую четверть часа.
5. После соединения всех отметок следует найти наиболее короткую тень. Она соответствует полуденной линии.

Перед тем как начинать изготовление из камня или какого-либо металла, лучше всего набить руку на фанерных листах. Такой материал не жалко испортить.

Есть ещё один довольно важный момент. Если говорить о хороших и качественных экваториальных изделиях с плоским циферблатом, то на них нужно наносить сразу две шкалы. Первая необходима для отслеживания времени в холодный период года, а вторая — для тёплого.

Важные рекомендации

Перед началом создания конструкции желательно выбрать будущее место её расположения. Следует установить изделие на каком-нибудь цветнике с невысокими растениями или на газоне. Именно эти участки постоянно доступны для солнечного света в течение всего дня.

Часы можно разместить на любую поверхность с любым углом. Если она будет наклонная, то нужно помнить, что для получения одинаковой длины теневой полосы необходимо правильно вычислить угол. Для расчёта существует простая формула:

1. Берётся значение в 90 градусов.
2. От этой цифры следует отнять широту того региона, в котором располагается приусадебный участок.

Если использовать плоскую поверхность, то на протяжении дня длина тени всё время будет изменяться. Конечно, одинаковая полоса смотрится гораздо лучше, хотя это и не очень принципиально.

После подбора места можно приступать к созданию циферблата. Форма может быть абсолютно разной, но чаще всего используют квадрат или круг. Это связано с тем, что именно такие фигуры проще всего сделать. Материалы тоже можно использовать любые:

1. Камень.
2. Многолетние хвойные растения.
3. Невысокие цветы.
4. Коряги с интересной формой и т. д.

Всё это применяется для создания делений под временные промежутки. Чтобы воссоздать площадь, занимаемую шестьюдесятью минутами, следует взять обычные часы. На основании их показаний отмечается положение тени, которая отбрасывается на протяжении всего дня.

Инструкция по изготовлению

Наиболее простая конструкция — горизонтальная. Её легко сделать вместе с ребёнком за один день.

В принципе, часы можно выполнить даже на земле. Необходимо будет нарисовать ровный квадрат или круг, а в центр воткнуть палку, которая послужит гномоном. От центра круга, к северу, проводится ровная линия. Она будет соответствовать астрономическому полудню. Затем круг или квадрат делится на 24 одинаковых части. Необходимо сделать так, чтобы каждый сектор равнялся 15 градусам.

Следует понимать, что это устройство не сможет показывать то же самое время, что и обычные часы. Это обусловлено расхождением между солнечным временем и земными часовыми поясами.

На более сложную конструкцию понадобится больше сил. Чтобы сделать переносные часы, нужно взять картонную коробку средних размеров. Для придания лучшего вида можно обклеить её бумагой, имитирующей древесину.

Если изделие выполняется для садового участка, то следует использовать срез дерева или какой-нибудь плоский камень. На поверхности рисуется циферблат необходимой формы. По центральной линии выполняется прорезь для фиксации гномона. На этом основная часть приспособления сделана.

Теперь нужно изготовить непосредственно гномон. Придётся выяснить широту той местности, где будут располагаться часы. В качестве материала можно применять пластик, так как с ним легко работать, и он не поддаётся атмосферным воздействиям. Острую часть гномона нужно направить на юг.

Часы своими руками рыбалка

База самоделок для всех!

Карманные солнечные часы своими руками

Предлагаю вашему вниманию занимательную поделку, сделанную своими собственными руками из подручных материалов. С одной стороны это просто игрушка, сувенир, а с другой — серьёзная вещь, для пользования которой требуются некоторые знания и навыки в таких областях науки как астрономия, география, математика и физика. Речь пойдёт о древнем приборе для определения времени — солнечных часах, о которых наверняка все слышали, некоторые даже видели, кто-то возможно даже делал. Подробно расписывать принцип работы и конструкции стационарных часов думаю нужды нет, в интернете очень подробно всё описано, остановлюсь лишь на нескольких деталях и особенностях.

Для построения данной конструкции нам понадобятся:

1. Фанера 3-х слойная 4 мм
2. Компас с сухой стрелкой
3. Латунь листовая толщиной 1мм.
4. Провод медный ø 0,8-1мм.

Инструментальный набор таков:

1. Ножовка по дереву
2. Очень острый нож
3. Лобзик обычный (не электро)
4. Чертёжный инструмент (циркуль, транспортир, линейка и тд)
5. Ножницы по металлу
6. Паяльник
7. Набор надфилей
8. Строительный фен
9. Наждачная бумага различной зернистости
10. При желании аппарат для выжигания

Из названия статьи уже становится понятно, что данный прибор является мобильным, то есть переносным, которому для определения времени необходима ориентация относительно земных координат, а именно: полуденная линия часов должна совпадать с направлением меридиана. Для этого в конструкции был установлен компас. Кстати, эти часы будут корректно показывать время только в той местности, координаты которой использовались в расчётах. Долгота места определяет угол наклона гномона (стрелки часов) и часовые деления кадрана (циферблата ), а широта имеет значение для поправки местного времени к часовому поясу (гражданскому времени).

Наши часы будут состоять из следующих элементов:

1 Компас . Для более точной ориентировки направления на север в часах применён немного доработанный обычный стрелочный компас. Доработка заключается в том, что картушка компаса наклеена непосредственно на стрелку, и не просто наклеена, а с корректировкой магнитного склонения ( для нашей местности это составляет 11°, что может дать ошибку около часа)

Для начала разобрал компас на составные части:

Понравившийся рисунок картушки просто скачал из интернета, распечатал в нужном размере на фотобумаге и наклеил на стрелку с учётом магнитного склонения, благо градуировка на картушке уже имелась

С балансировкой пришлось повозиться подшкуривая обратную сторону.

И ещё одна функция такого компаса- картушка, помимо указания направления на север, работает как уровень для установки плоскости часов в горизонтальном положении. Конечно лучше было бы дополнительно установить пузырьковый уровень, но за неимением оного решил, что установка горизонтальности по картушке будет достаточно для игрушки-сувенира, сверять по ним куранты никто не будет.

2 Кадран (циферблат) у горизонтальных часов отличается от экваториального тем, что углы между часовыми метками расположены неравномерно. Для горизонтальных солнечных часов разметку кадрана можно сделать тремя способами :

— Первый способ самый лёгкий, но не точный, просто нужно установить часы, строго сориентировав их, и затем каждый час делать отметку на кадране и таким образом разметить весь циферблат. Делать это лучше в дни, когда поправка уравнения времени близка к нулю (см. «Аналемма»). И показывать такие часы будут уже приведённое гражданское время, учитывающее поправку по долготе.

— Второй способ — разметка при помощи геометрических построений, для него нужны карандаш, транспортир и циркуль.

Чертим две взаимно перпендикулярные линии и отмечаем точку А.

Из которой проводим линию АС, чтобы угол САВ был равен широте нашей местности.

Из точки В проводим перпендикуляр на линию АС и обозначаем точкой D

Далее из точки В проводим окружность радиусом ВD до пересечения с прямой АВ, и отмечаем точку О. Теперь используя эту точку в качестве центра чертим окружность радиусом ОВ, и делим её на секторы по 15°, продлевая каждый луч до линии ВС. Точки пересечения лучей с линией определят часовую разметку наших часов.

Соединяя эти точки с точкой А получаем половину циферблата, вернее его четверть так как часовые линии с 6 до 12 симметричны линиям с 12 до 18 относительно оси АВ, а отметки с 18 до 6 часов ( назовём их ночными) симметричны дневным.

— Ну и наконец третий способ- тригонометрический или расчётный. Определяем углы часовых линий по формуле: tg α = sin φ x tg t

Где α- часовой угол на кадране
φ- широта места
t- временной отрезок, выраженный в градусной мере (из расчёта 1ч- 15°)

Например для моего случая угол между линиями 11 и 12 часов составит sin57°x tg15°= 0,8386х0,2679 = 0,2247, что соответствует 12,6°, вот почему, повторюсь ещё раз, картушка компаса скорректирована на величину магнитного склонения ( 11°).

Получасовые и четвертьчасовые линии достаточно просто разметить делением часового участка.

Итак, одним из последних двух способов, кадран был нами размечен. Получившаяся разметка будет показывать нам местное среднее время, которое отличается от поясного (гражданского) времени на величину, зависящую от долготы места наблюдения.

Как известно, отсчёт времени идёт от гринвичского меридиана (GMT), и далее через 15° меняются часовые пояса. Для Московского времени (МСК) часовой пояс GMT +3, но и это условно относительно истинного солнечного времени, например разница истинного и поясного времени в Москве составляет 29 минут 40 секунд . Это означает, что когда куранты на Красной площади отбивают полночь, истинная полночь по солнечному времени наступит только через полчаса. В моей местности разница составляет 31 минуту, поэтому и деления смещены на полчаса. Вот как это выглядит на готовом изделии:

3 Гномон (стрелка) по определению должен быть складным. Задача состояла в том, чтобы выдерживать угол широты и вертикальность плоскости установки. Можно конечно просто укладывать его набок, но в таком случае размеры получались небольшими и гномон как бы терялся на плоскости часов, посему решено было сделать эту деталь подъёмной. В этом случае и длину можно увеличить до нужных пропорций, и вертикальность выдерживается в приемлемых пределах ( люфт гномона в пределах 1°), и угол широты места устанавливается подтачиванием пятки гномона, который в последующем не меняется.

Детали выполнены из латуни толщиной 1мм. Выбор материала обусловлен тем, что он должен быть немагнитным, чтобы не обманывать компас, и хорошо поддавался пайке мягкими припоями.

4 Анале́мма (греч. ανάλημμα, «основа, фундамент») — кривая, соединяющая ряд последовательных положений центральной звезды планетарной системы (в нашем случае — Солнца) на небосводе одной из планет этой системы в одно и то же время суток в течение года (Википедия).

Иными словами эта кривая показывает на сколько спешат или отстают наши часы относительно среднего времени. Так например в октябре Солнце оказывается в зените на 16 минут раньше, а в феврале на 14 минут позже полудня по среднегодовому времени. Связано это явление с эллиптичностью орбиты и наклоном оси Земли. Не будем вдаваться в подробности, нам важно знать сколько минут в какой день нужно прибавить или отнять от показания наших солнечных часов чтобы относительно точно определить время. Для этого мы эту красивую загогулину расположим на внутренней поверхности крышки.

Теперь собираем всё вышеуказанное воедино.

Условно разделим наш прибор на две части- собственно солнечные часы и крышку (у нас же они карманные, значит будут иметь вид портсигара). Из листа фанеры нарезаем пять прямоугольников размером 100х120 мм.

У заготовок срезаем углы по 15мм. с каждой стороны, как видно на деталях крышки:

Для установки гномона и компаса прорезаем отверстия в заготовках кадрана с обратной стороны и следующей за ним подложкой. Гномон заглубляем так, чтобы ось его поворота лежала в плоскости кадрана срезая один слой фанеры (он чуть больше 1мм.).

Склеиваем детали, затем, как в анекдоте, тщательно обрабатываем напильником, а если быть точнее торцевые части оклеиваем шпоном из той же фанеры и обрабатываем наждачкой . Петли, соединяющие крышку с корпусом сделаны из медной проволоки и вклеены с помощью эпоксидной смолы.

Ну а далее занимаемся украшательством, чтобы наша поделка не выглядела как простая фанерная коробка, на крышку налепим стилизованный рисунок Солнца

А чтобы придать старинный вид обработаем изделие феном. В результате получаем вот такую игрушку для взрослых.

Заключение. Мне кажется такой подарок для подростка гораздо интереснее и полезнее любого новомодного гаджета, купленного в магазине (тем более уже ни чем не удивишь). По меньшей мере эта вещь заставляет работать мозги, ну а если ещё и разбудит любопытство узнать подробности в науках- это будет просто замечательно.