Преподавание астрономии в школе (сборник статей)| << Предыдущая |
А.Д.МОГИЛКО
САМОДЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ ПО АСТРОНОМИИ
1. СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ В КЛАССЕ ( ДЕЙСТВУЮЩАЯ МОДЕЛЬ )
Одним из древних астрономических приборов являются солнечные часы. Солнечные часы хорошо известны очень многим, но видеть их в действии можно чрезвычайно редко. В школах существуют самодельные модели прибора, но находятся они обыкновенно в шкафу. Извлекают их для разовой демонстрации при объяснении соответствующего материала на уроке. Этого явно недостаточно. Солнечные часы, как и всякие часы, должны показывать время. При современной службе времени существуют другие, более точные и удобные способы отсчета времени, но в учебно-методических целях использовать солнечные часы, несомненно, полезно.
Сооружение горизонтальных или экваториальных солнечных часов на отдельной площадке во дворе школы не всегда возможно. Такие часы должны быть достаточно прочными, расположенными на отдельной площадке и ограждены небольшой изгородью. За подобными часами надо всегда следить, расчищать канавки делений или их подрисовывать, сметать снег в зимнее время и т. д.
Самыми простыми, легко изготовляемыми, всегда доступными обозрению являются вертикальные солнечные часы с циферблатом на полупрозрачном материале (матовое стекло, калька, папиросная бумага), подвешенные между рамами окна. Конечно, такие часы будут показывать время лишь тогда, когда окно и, следовательно, часы освещаются солнечными лучами (для установки солнечных часов лучшие окна те, которые обращены на юг).
Изготовляются часы следующим образом: на прямоугольном куске матового стекла (можно взять стекло для фотоаппарата 13X18; 18X24) или на листе кальки (хорошие результаты получаются с тонким белым листом бумаги), наклеенном на стекло прямоугольной формы, с размерами, соответствующими формату окон и расстоянию между рамами, наносят тушью деления (рис. 1). у -угол, образуемый делением с вертикалью, вычисляют по формуле
 |
где 
-широта места наблюдателя, t-время в часовой мере (при вычислениях преобразовать в градусную меру).
Параллельно краю циферблата, на расстоянии 1 см от него, проводятся линии. В промежутке между этими линиями и краями проставляются деления долей часа. Интервал лучше всего выбрать в 10 мин. Как видно из рисунка, взята только половина шкалы -от 6 до 18 час. Такой выбор позволяет при небольшой площади получить более крупные деления на циферблате. Солнце не может освещать окно дольше, чем 12 часов. Если Солнце освещает окно начиная с 12 час. дня до 20 и позже (что имеет место в весенне-летнее время особенно в северных широтах), то для циферблата надо взять другую часть шкалы -от 12 до 24 час. (рис. 2). Для раннего времени (утренние часы) можно взять часть шкалы от 0 до 12 час. Если матовая поверхность повернута к наблюдателю, то цифры часов пишутся по часовой стрелке начиная с правого края.
 |
Если матовая поверхность повернута к Солнцу, то цифры надо писать "зеркально" по направлению
слева -вниз -направо, чтобы на просвет они были видны прямо.
 |
Указателем времени служит тень, отбрасываемая треугольником, сделанным из жести или из миллиметрового листового железа.
В треугольнике( рис. 3 )угол 
,
где -широта места. Расстояние АВ равно высоте циферблата солнечных часов.
Угол CAB делается прямым для широт, близких к полярному кругу.
Для южных широт его можно сделать несколько меньшим (на угол наименьшей высоты Солнца в зимнее время):
 |
 |
Такое уменьшение угла CAB не обязательно, но оно может оказаться необходимым при небольших расстояниях между рамами окон.
В треугольнике возле точек А и В оставляют при вырезывании выступы-держатели, с их помощью треугольник крепится к стеклу, как показано на рис 1. Острый угол СВА должен быть в точке, откуда расходятся деления, а линия АВ -на делении 12 час.
На стекло накладывается легкая деревянная рамка, при помощи которой часы крепятся посредине между рамами в верхней части окна. Предварительную установку производят по компасу, ориентируя плоскость треугольника в плоскости небесного меридиана. Окончательную установку и закрепление часов производят в местный полдень, точный момент наступления которого вычисляют заранее по формуле
где 
-уравнение времени, n-номер пояса, 
-долгота места от Гринвича.
В вычисленный момент треугольник не должен давать тени на матовом стекле. Перед установкой часов следует тщательно проверить с помощью прямоугольного треугольника перпендикулярность плоскости треугольника -указателя к плоскости матового стекла. При правильной установке часов линия треугольника СВ параллельна земной оси и направлена на полюс мира.
Для циферблата солнечных часов от 12 до 24 час. указатель делается из одного куска жести или листового железа в виде двух соединенных треугольников (рис. 4).
 |
AK определяется высотой циферблата; DBC-прямая линия;
Выступы в точках А и К расположены по обе стороны линии АК.
Общий вид вечерних солнечных часов дан на рис.2. Надо заметить,что солнечные часы всегда показывают истинное местное время.
Мы же живем по декретному времени. Поэтому возле солнечных часов надо повесить написанную большими цифрами постоянную поправку, которую надо всегда прибавлять к показаниям солнечных часов, чтобы получить декретное время. Для Москвы, например, такая поправка 29,5 мин. 
30 мин.; для Запорожья -39,4 мин.40 мин. Поправка для своего города выписывается из школьного астрономического календаря либо вычисляется по формуле (поправка =
) .
Бывает, что солнечные часы устанавливают не по местному времени, а по декретному (часы в таком случае показывают время с незначительной ошибкой), повернув их несколько вокруг вертикальной оси, проходящей в плоскости меридиана. На первый взгляд такая установка может показаться даже удобней -не надо пользоваться поправкой к часам. Следует предостеречь: подобные часы, хотя и показывают сравнительно "правильно" время, но методической ценности для уроков астрономии они не имеют.
При установке солнечных часов большого формата деления долей часа могут быть мельче, чем 10 мин. В таком случае, кроме указанной поправки, надо прибавить "уравнение времени, чтобы получить точное декретное время. Поправки на уравнение времени даются в учебнике астрономии для X класса Б. А. Воронцова-Вельяминова. Их можно показать на отдельном графике и повесить на стене рядом с часами.
| << Предыдущая |
|
Публикации с ключевыми словами:
преподавание астрономии - школьный курс астрономии - практические работы - методика преподавания - методические материалы
Публикации со словами: преподавание астрономии - школьный курс астрономии - практические работы - методика преподавания - методические материалы | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
