El origen y principio de funcionamiento del reloj de sol (ciencia de quinto grado)
El ser humano utiliza relojes de sol desde hace mucho tiempo. Fue utilizado por los antiguos babilonios hace 6.000 años y en China durante la dinastía Zhou hace 3.000 años.
El reloj de sol no sólo muestra la hora del día, sino también los términos solares y los meses. Por supuesto, sus deficiencias también son evidentes. Es voluminoso y no se puede utilizar cuando no hay luz solar, como en días y noches nublados.
El registro confiable más antiguo en China es el nivel de sombra corto (es decir, reloj de sol horizontal) inventado por Yuan Chong en 594 d.C. (el decimocuarto año de la dinastía Sui) mencionado en "Tian Wen Zhi". El registro claro de un reloj de sol ecuatorial se vio por primera vez en el mapa de sombras descrito en el Volumen 2 de la Revista Duxing por Zeng Minxing de la Dinastía Song del Sur.
2. Principio de funcionamiento:
Durante el día, las sombras proyectadas por los objetos iluminados por el sol cambian constantemente: primero, la longitud de la sombra cambia. Las sombras son más largas por la mañana. A medida que avanza el día, la sombra se acorta gradualmente y luego se alarga después del mediodía.
La segunda es que la dirección de la sombra está cambiando. Al norte del Trópico de Cáncer, la sombra de la mañana está al oeste, la sombra del mediodía está al norte y la sombra de la tarde está al este. En principio, puede cronometrar según la longitud o dirección de la sombra, pero es más conveniente cronometrar según la dirección de la sombra.
Por lo tanto, el tiempo suele basarse en la posición de la sombra. A medida que pasa el tiempo, la sombra de la aguja se mueve lentamente de oeste a este. La sombra en movimiento de la manecilla parece ser las manecillas de un reloj moderno, mientras que la esfera de la manecilla es la esfera del reloj que muestra la hora.
Por la mañana, la sombra se proyecta cerca de la lanza de piedra en el extremo occidental del disco cuando el sol alcanza su posición más alta hacia el sur (meridiano superior), la sombra de la aguja se ubica hacia el norte (meridiano inferior); ), indicando la hora local del mediodía. Por la tarde, el sol se mueve hacia el oeste y su sombra se inclina hacia el este, señalando cada hora por turno.
Datos ampliados:
Clasificación de los relojes de sol:
Los relojes de sol se pueden dividir en tipos horizontales, ecuatoriales y meridionales según la posición, ángulo y área de el reloj de sol utilizado, unitario, vertical y otros tipos, su ámbito de aplicación también es diferente. Según el ángulo de colocación de la superficie de mampostería, se puede dividir en: tipo horizontal, tipo vertical y tipo ecuatorial.
1. Reloj de sol horizontal
También conocido como reloj de sol horizontal, ¿la superficie del reloj de sol horizontal debe ser estrictamente horizontal? [4] El ángulo entre la superficie del ladrillo y la aguja del ladrillo es la latitud geográfica local. La calibración de superficies de mampostería sólo puede determinarse mediante cálculos trigonométricos. Adecuado para uso en zonas de baja latitud.
Debido a que los relojes de sol comenzaron observando el cambio de dirección de la sombra de un objeto vertical en el sol, el primer reloj de sol puede haber sido un reloj de sol horizontal. Pero debe representarse de acuerdo con la situación real. Cuando se utilizan otras herramientas de sincronización para cronometrar con precisión la cara, la cara cambia con el tiempo.
Esto es obviamente un inconveniente, pero si se adopta un método de dibujo lineal unificado, provocará errores de sincronización considerables. Este es un gran inconveniente de los relojes de sol horizontales.
Los relojes de sol Horizon son fáciles de hacer e instalar. Además de utilizarse como herramienta general de cronometraje, a menudo se puede encontrar en plazas, jardines, carreteras, comunidades, templos, escuelas, muelles y atracciones turísticas de las ciudades. Es muy singular y hermoso.
2. Reloj de sol ecuatorial
La superficie del reloj de sol ecuatorial es el plano ecuatorial. Dependiendo de la latitud del lugar donde se utiliza, la superficie de un reloj de sol ecuatorial es paralela al plano ecuatorial.
Las escalas de la esfera están divididas por igual, y las sombras de los ejes de verano e invierno proyectadas en la esfera se dividirán en las partes norte y sur de la esfera. Apto para zonas de latitudes medias y bajas. Si la esfera se convierte en un anillo, se llama reloj de sol con brújula ecuatorial.
El reloj de sol ecuatorial también se llama reloj de sol oblicuo. El reloj de sol ecuatorial es el reloj de sol más importante y común del mundo, y también es el instrumento de observación astronómica más clásico y tradicional de la antigua China.
El registro claro de un reloj de sol ecuatorial se vio por primera vez en la imagen de sombras descrita en el Volumen 2 de la "Revista Duxing" de Zeng Minxing en la Dinastía Song del Sur, pero la esfera estaba hecha de madera. Las generaciones posteriores optaron por placas de piedra y agujas de metal. La Ciudad Prohibida de Beijing y otros lugares conservan relojes de sol ecuatoriales de piedra fabricados en la dinastía Qing.
3. Montañas Polares
El dial polar es paralelo al puntero del dial, es decir, el ángulo entre el dial y el plano de tierra es el mismo que la latitud geográfica, mirando hacia la verdad. norte. La representación del tiempo se puede manejar con un diagrama geométrico simple, siendo el eje del tiempo proyectado una línea paralela. Apto para todas las latitudes. ?
4. Reloj de sol vertical
También conocido como Li Qi. Es un reloj de sol vertical con la esfera perpendicular al plano del suelo. Reino Unido, Francia, Alemania, Italia, Austria y otros países europeos.
Esculturas de relojes de sol de diferentes colores, tamaños y estilos están adheridas a las paredes norte-sur (este-oeste) y este-oeste (norte-sur) de algunos magníficos edificios de mediana y gran altura en tiempos antiguos y modernos.
El reloj de sol vertical tiene cuatro lados: sur, norte, este y oeste, y se puede dividir en tres tipos: reloj de sol vertical sur, reloj de sol vertical norte y reloj de sol vertical este-oeste.
Esfera Sur Vertical Un reloj de sol con una esfera orientada hacia el sur y perpendicular al suelo. Este tipo de reloj de sol es más adecuado para latitudes medias (30° ~ 70°).
Alinee el reloj de sol verticalmente mirando al este u oeste (vertical este u oeste), con su disco mirando hacia el este u oeste y perpendicular al suelo. Este tipo de reloj de sol sólo se puede utilizar en la primera mitad (este) o en la segunda mitad (oeste), pero es adecuado para todas las latitudes del mundo.
5. Reloj de sol de proyección
El reloj de sol de proyección no tiene manecilla de hora. Simplemente dibuja elipses con diferente achatamiento en el plano del suelo según las diferentes latitudes geográficas y dibuja una línea de tiempo. en él, el eje largo apunta en dirección este-oeste, el eje corto apunta en dirección norte-sur y está grabada con la fecha, indicando la posición correcta de la varilla vertical para medir el tiempo. ? [6]?
6. Reloj de sol plegable
Un reloj de sol portátil se llama reloj de sol plegable y consta de dos facetas conectadas por una bisagra. Por lo general, se pliega y se coloca en una caja pequeña y plana, lo que facilita su transporte en el bolsillo.
El puntero del dial es la correa entre los dos diales. Cuando se estira la correa, las dos caras de la esfera se vuelven perpendiculares entre sí, formando un reloj de sol vertical en una cara y un reloj de sol horizontal en la otra.
El reloj de sol plegable se puede ajustar combinando las dos caras en diferentes ángulos (lo que producirá diferentes proyecciones). Cuando ambos lados del reloj de sol muestran la misma hora y la bisagra está horizontal, el reloj de sol plegado indica la hora solar local.
Además, cuando la bisagra mira hacia el norte (en el hemisferio norte), el reloj de sol plegable gira en ángulo para que las manecillas queden paralelas al eje de rotación de la Tierra al mediodía, al amanecer y al atardecer.
La hora del reloj de sol plegable no se verá afectada por los cambios de latitud, pero a las 9:00 am y a las 3:00 pm, por cada desviación de los 65438±0 grados, la hora a ambos lados del El reloj de sol diferirá en 4 minutos (porque el reloj de sol está en la latitud incorrecta).
El reloj de sol plegable se puede utilizar como brújula e incluso puede medir la latitud. Algunos relojes de sol plegables tienen pequeñas plomadas y transportadores adjuntos para leer la latitud correcta; algunos tienen brújulas que les permiten medir características geográficas. En la antigüedad, para la navegación se utilizaban grandes relojes de sol plegables (de más de 1 metro).
7. Reloj de sol del instrumento Rugao
El reloj de sol de elevación puede mostrar la fecha correcta y se utiliza en navegación y astronomía. En cuanto al diseño, es un pequeño anillo plano con un asa pequeña, como un adorno en la cadena de un reloj, o un pequeño adorno. ?
Cuando el anillo está suspendido del mango, el pequeño orificio proyectará una sombra en el interior del anillo y la hora se puede mostrar a través de las marcas dentro del anillo, pero el usuario debe saber si es por la mañana o por la tarde al medir. Por lo general, este pequeño orificio se encuentra en una pieza de metal que se desliza y se bloquea para ajustar la fecha.
Materiales de referencia:
Enciclopedia Baidu-Reloj de sol