Polární sluneční hodiny

Jaromír Ciesla - V/2010

Název typu slunečních hodin bývá zpravidla odvozen od polohy a tvaru jejich číselníku. Takže u polárních slunečních hodin není jejich název odvozen od oblasti, pro kterou jsou určeny, ale podle toho, že rovina číselníku, na který se promítá stín ukazatele je rovnoběžná s polární osou, která svírá s vodorovnou rovinou úhel rovnající se zeměpisné šířce stanoviště.
Jejich hlavním typickým znakem je to, že jednotlivé hodinové rysky jsou vzájemně rovnoběžné a jsou rovnoběžné i s polární osou. Číselník je v podstatě jednotný pro jakoukoliv zeměpisnou šířku, mění se pouze jeho sklon k vodorovné rovině a orientace směru číslování v závislosti jedná-li se o provedení pro severní nebo jižní polokouli. Jako ukazatel bývá často použit polos, ale můžeme se setkat také s kolmým ukazatelem, nodem nebo otvorem případně jejích kombinací.

V praxi se nejčastěji setkáváme s provedením těchto hodin jako jižních, svislých východních a svislých západních.
Další varianty polárních hodin mohou vzniknout změnou tvaru plochy číselníku, který může být válcový, prstencový a nebo na obecné ploše jako třeba ve tvaru otevřené knihy.

Konstrukce číselníku jižních polárních slunečních hodin.


Konstrukce jižního číselníku polárních hodin je poměrně jednoduchá. Vycházíme při ní z konstrukce číselníku rovníkových hodin, kterým také začneme.
Nejdříve sestrojíme kružnici "k" se středem "s". Poloměr kružnice "k" je stejný jako plánovaná výška ukazatele. Tato kružnice nám reprezentuje plochu číselníku rovníkových hodin, jenž leží, jak již ze samotného názvu vyplívá, v rovině rovnoběžné s rovinou rovníku. Rovnoběžně s osou "x" vedeme tečnu "t" ke kružnici "k", získáme tak bod "T12" jako bod pro dvanáctou hodinu. S počátkem v bodu "T12" rozdělíme kružnici po obvodu na 24 stejných dílů (získáme body "T1" až "T24" číslované ve směru hodinových ručiček). Těmito body proložíme polopřímky "p1"..."pn" s počátkem ve středu kružnice a protínající přímku "t". U tohoto typu slunečních hodin si vystačíme jenom s body "T7" až "T17" jelikož hodinové rysky pro další hodiny nám vycházejí mimo plochu číselníku. Výsledný úhel mezi sousedními polopřímkami, které jsme takto získali je 15° a tvoří nám vlastně hodinové rysky rovníkových hodin. Pro kontrolu 24x15=360. V místech průsečíku polopřímek "p1...pn" s tečnou "t" vztyčíme kolmice. Tyto kolmice se nacházejí přesně v místě hodinových čar polárních hodin s tím že ryska pro dvanáctou hodinu se nachází na ose "y". Pokud chceme dělení číselníku po 1/2 nebo dokonce po 1/4 hodině, musíme rozdělit patnácti stupňové úhly ještě na poloviny případně čtvrtiny. Konstrukce východního a západního číselníku je obdobná akorát s tím rozdílem, že tečnu na kterou budeme vynášet hodinové značky povedeme bodem "T6" pro východní nebo "T18" pro západní stranu.


Konstrukce projekčních "digitálních" polárních slunečních hodin

Při zhotovení polárních slunečních hodin jsem postupoval s dodržením všech výše uvedených pravidel a podle námětu nalezeného na internetu a také popisovaného v časopise Povětroň 2/2007. Funkce těchto hodin je trochu odlišná od běžně známých typů. Hlavní rozdíl je v tom, že zatímco běžně se promítá stín ukazatele na plochu číselníku, zde se promítá stupnice číselníku na plochu s ukazatelem. Jako ukazatel slouží polední ryska vynesená na základní desce, která je rovnoběžná s polární osou. Orientace vodorovné osy desky je ve směru východ - západ, ve které je jejím středem vynesena rovníková přímka. Nad touto deskou je válcová plocha jejíž osa je totožná s polední ryskou. Po obvodě válcové plochy jsou v rovině rovníku vynesené hodinové značky s dělením po 15 minutách a vyznačené hodiny od 6 hodiny ranní do 6 hodiny odpolední.

Funkce hodin je následující. Rovinná deska slouží jako projekční plocha a válcová plocha jako stínítko. Po správném ustavení a za slunečního dne, promítají sluneční paprsky skrze otvory ve stínítku jednotlivé hodinové značky a číslice na stínítko. Pro nás je ale důležité postavení jednotlivých značek, které se promítají v oblasti polední přímky. Místo na stupnici, které se promítá přesně na polední přímku nám udává pravý sluneční čas. Velkou nevýhodou těchto hodin je špatná čitelnost v době kdy se Slunce nachází nízko nad obzorem, tedy asi hodinu po východu a hodinu před západem a to vlivem značného zkreslení hodinových značek na projekční ploše.
Použitý materiál: základní deska je vyříznutá z 1 cm hrubého plexiskla a je na horní straně zmatněná. Na horní straně jsou vyryté v osách x a y polední ryska a rovnodennostní přímka.
Šablona s číslicemi a stupnici byla zhotovena v CAD programu a vyříznutá z 1 mm tlusté folie. Se základní deskou je spojená dvousložkovým lepidlem. Složený komplet je upevněn šroubky na hliníkové, která je zapuštěná do země.



Na začátek stránky