Солнечные часы. Трактат первый: Дешево и сердито.

Для простых дачников, которых может ввести в заблуждение фраза:

Burrdozel написал : Правильный ответ такой: направление падения тени от любого предмета (а не только от гномона, рассчитанного специальной программой на компьютере) - вертикальной или наклонной палкой, зданием, деревом и т.д. - в одно и тоже время суток в любое время года одинаково.

и которым остаются непонятны мои наспех сделанные рисунки, даю фотографию солнечной аналеммы с Земли:

вот здесь можно почитать, как парень это чудо снимал:

http://vrum.chat.ru/Photo/Astro/analemar.htm

Ну и просто для информации солнечная аналемма с Марса:

Вот такие люди и сожгли Джордано Бруно и репрессировали Коперника. Солнце у него восьмерки описывает... Это Земля бегает по некруговой орбите, да еще добавляется прецессия оси вращения (ось вращения Земли также нестабильна и описывает в пространстве конус). Вообще интересно наблюдать кашу в голове у недоавтора. Он регулярно путает причину и следствие,

jj300 убедительно доказывает на протяжении всей ветки, что точность измерения по солнечным часам никогда не превысит плюс-минус пятнадцать минут, что в переводе на русский язык означает: из г. конфетка не получится. Можно сделать таблицы поправок, можно сделать самоперемещающийся гномон с электронным управлением, но здесь светлой памяти К.Ф.Гаусс нас останавливает: не лепите из г. конфету, не вычисляйте с чрезмерной точностью то, что не нужно вычислять. Для измерения времени давно придуманы весьма точные приборы. Но если хочется построить игрушку, украшение сада- кто мешает? Только относитесь к ней как к игрушке.

В самом методе измерения времени по движению тени заложена так называемая систематическая погрешность. Эта самая погрешность присуща системе измерения изначально и никак не лечится. Поскольку использование палки, воткнутой в землю (даже если назвать её красивым словом гномон и рассчитать на компьютере, а потом резать метки болгаркой на тротуарной плитке), для измерения времени по движению тени от Солнца предполагает, что:

• Земля имеет форму шара (а это не так - она напоминает шар с некоторыми допущениями, для серьезных измерений эту неправильность учитывают, например, в картографии);
• Земля вращается равномерно вокруг неподвижной оси (это не так, Земля вращается неравномерно и ось вращения описывает конус в пространстве);
• Земля вращается вокруг Солнца по круговой орбите (орбита близка к круговой, но не настолько, чтобы эллиптичность была незаметна) И так далее. Поэтому солнечные часы, построенные в виде вертикальной палки, воткнутой в лед на Северном полюсе, будут врать меньше палки в Уфе, но будут врать. Это тоже неидеальные часы.
  И та знаменитая программа для расчета солнечных часов (а программу, как мы знаем, пишут люди на основе своих знаний и заблуждений), скорее всего, учитывая некоторые из вышеприведенных нестабильностей, делает компромисс, усредняя систематическую ошибку. И выдает результат с усредненной ошибкой. (Впрочем, что было в голове того программиста, сейчас трудно судить, поэтому программа- еще один источник систематической ошибки). Но точно так же мы можем её усреднить, проведя несколько простых мероприятий:
  1. Проводим градуировку солнечных часов на даче в эти выходные- обещают солнечную погоду в Москве (не знаю, как в Уфе), сейчас, в августе, Солнце должно быть, по утверждению автора недостатьи, ближе к середине "восьмерки" (то есть Земля, двигаясь по эллиптической орбите, пересекает свою гипотетическую круговую орбиту вокруг Солнца). Градуировка, сделанная во второй половине августа, будет близка к "средней".
  2. Делаем отметки шкалы пошире - например, пропиливаем болгаркой. Я бы рекомендовал для приведенных в недостатье часов ширину пропила миллиметров восемь-десять, чтобы поглотить 7 мм погрешности.
  3. Прикрепляем на острие гномона шарик диаметром 10-15 миллиметров, для часов побольше- размером с шарик для пинг-понга. Считывание значений с таких часов резко упрощается- достаточно включить фантазию, присущую автору недочасов, описанных в недостатье, а заодно украдкой взглянув на наручные электронные часы, с солнечных часов можно получить весьма точное время. Ну любое, короче. Которое я и так знаю с точностью до пятнадцати минут всегда. Привычка, наверное, такая. Кстати, NASA тоже со мной солидарно. На их марсианских солнечных часах на конце гномона как раз сделан шарик, чтобы особо не париться с точностью.

Ну и последний вопрос: а что, с момента высадки марсоходов на Марсе прошел марсианский год? Как быстро бежит время... ;) Ну и после всех крутых рассуждений про гномон задам вопрос недоавтору недостатьи: А скажите, любезный, если на ветку дерева подвесить мячик на веревочке таким образом, чтобы он отбрасывал тень на лужайку, будет ли двигаться тень? Если будет- значит, можно использовать её для построения солнечных часов? Вдогонку еще вопрос: а скажите, любезный, если вылепить птицу из подручных материалов и посадить на столб, направив голову на север, будет ли тень от клюва перемещаться в соответствии с уравнением времени? Или эта птица непригодна для построения солнечных часов?

Что-то вы как-то скисли, выше нос, мой юный математик, нас еще ждет много чудных открытий!

Burrdozel написал : Солнце у него восьмерки описывает...

Это, наверное, вас задела фраза "кривая, которую описывает Солнце на небе в течение года, если фиксировать его положение ежедневно в одно и тоже время суток"? Но зная вашу просто фонтанирующую невежественность, я её взял (не изменяя) из "Астрономического словаря" Н.Ф.Санько. Это ЭЛЕМЕНТАРНЕЙШИЕ определения, мой юный любитель астрономии.

Burrdozel написал : Кстати, NASA тоже со мной солидарно. На их марсианских солнечных часах на конце гномона как раз сделан шарик, чтобы особо не париться с точностью.

Burrdozel написал : Особенно в часах NASA, отправленных на Марс....

Эти часы, судя по разметке, являются простыми экваториальными часами, в экваториальных часах, мой юный дружок, циферблат перпендикулярен к гномону, а экваториальными их называют, так как плоскость циферблата параллельна плоскости экватора, т.е, если циферблат расположить параллельно экватору, а гномон установить перпендикулярно циферблату, то он будет направлен строго на север. Это самые АЗЫ знаний о солнечных часах. Естественно, никто не "парился с точностью", как вы должны были заметить, на них нет чисел, расположение тени от марсианских солнечных часов может показать время суток и года - это просто символ, так же они являются цветной калибровочной таблицей для панорамной камеры марсохода, чтобы снимки посылаемые на Землю имели цвета приближенные к настоящим и, скорее всего, шарик на конце сделан для того, чтобы панорамная камера могла снять цветные метки при двух разных условиях: солнце-тень. Открою вам страшную тайну, их пришлось рассчитывать на компьютере.

Burrdozel написал : Вдогонку еще вопрос: а скажите, любезный, если вылепить птицу из подручных материалов и посадить на столб, направив голову на север, будет ли тень от клюва перемещаться в соответствии с уравнением времени?

Теперь небольшое обращение к читателю. Надеюсь, многие поняли, что к нам на ветку забрел этакий вид деревенского сумасшедшего, в этом нет ничего страшного, он не буйный, но выполнять его рекомендации типа "сделайте пропил пошире"; "отметьте тень от солнца" и т.п. не надо. Просто ему скучно в его коморке, где он меняет разбитые стекла на манометрах, гордо называя это "двадцать пять лет в автоматике" и отнеситесь к этому с пониманием. Спасибо.

В Реддинге, штат Калифорния установлен пешеходный мост через реку Сакраменто, спроектированный зодчим Сантьягой Калатравой. Длина моста нешуточных 213 метров и, согласно заданию, он не должен иметь опор в реке, чтобы не нарушать экологического равновесия и не мешать нересту местных рыб. Для удержания данной конструкции Калатрава рассчитал пилон высотой 66 метров, который отклоняется назад под углом в 42 градуса и с помощью стальных тросов создает противовес. Сталь, панели триплекса и гранит, вкупе с вечерней подсветкой создают у пешеходов чувство невесомости и легкой эйфории. Но и это еще не все. Пилон по совместительству является гномоном гигантских солнечных часов, а дорожки парка выполняют функцию циферблата.

Для людей с повышенным чувством погрешности сообщу, что ход таких часов (как и часов с Марса) весьма приблизителен, не из-за того, что достичь достаточной точности невозможно, просто такой задачи не ставилось.

Сегодня - воскресенье, людей на форуме немного и я попробую, перефразируя братьев Стругацких, "говорить странное". Обещаю, говорить кратко и не вставлять умных словечек, для понятия которых приходится лезть в словари, но для понимания обсуждаемой проблемы многим надо будет сделать усилие над своим сознанием - попробовать пролезть сквозь довлеющие над ними догмы.

Есть такой занятный афоризм: Время — очень простое понятие, пока вы не пытаетесь объяснить его кому-нибудь. Наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что Земля неподвижна, а Солнце движется вокруг нее. На самом деле, все происходит с точностью наоборот, но для простоты объяснений я буду использовать все-таки грубую фразу «ход Солнца».

Не секрет, что современные единицы изменения времени так или иначе связаны с ходом Солнца и вращением Земли вокруг своей оси. Солнце для жителей Земли первично. Солнце показывает Истинное Время. Поэтому солнечные часы называют Хронометр Истинного Времени. У Солнца секунды неодинаковы, но кто мы такие, чтобы спорить с Солнцем? Другое дело, что нам удобнее, чтобы секунды были одинаковыми, и мы придумываем «точные» приборы, которые просто точно меряют одинаковые интервалы. Вопрос в том, есть ли это измерение Времени? Я придерживаюсь той точки зрения (но никому не навязываю), что это не является измерением Времени. Посудите сами - этими безликими приборами можно управлять с помощью декретов и указов, сказал, что надо перевести на час назад и вся эта масса уже показывает что-то совсем другое. С Солнцем такие вещи не проходят. Но это нас не останавливает, мы пытаемся подогнать ход Солнца под свои нужды, выпиливая болгаркой прямую отметку на солнечных часах (потому что нам это удобно – считывать с прямой отметки), говорим: Солнце, показывай вот так! Начинаем предъявлять претензии, когда часы начинают немного отклоняться. Вам не кажется это очень, мягко говоря, наивным?

Итак, вся проблема «точности» солнечных часов в наших комплексах. Я несколько раз пытался донести фразу, если будет поставлена задача и брошены соответствующие интеллектуальные и финансовые силы, то, несмотря на «системные ошибки», солнечные часы будут показывать время вплоть до секунды! Другое дело, зачем нам это на садовом участке? С помощью тех солнечных часов, которые описаны в статье, уже можно ориентироваться во времени с погрешностью 5-7 минут, если не забивать себе голову всякой ерундой со считыванием показаний и перевранными высказываниями Гаусса, а отклонения пойдут в месяцы, когда дачник будет пить чай с вареньем и смотреть на падающие капли дождя. Если применить другой (более точный) способ переноса изображения отметок, увеличить циферблат, то можно отметить не прямые отметки, а аналеммы (программа это позволяет сделать парой кликов), и... опс… у нас уже нет никаких отклонений в пятнадцать минут.

Надеюсь, вам будет приятно пофилософствовать на эту тему в воскресный вечер. Спасибо за внимание.

jj300 написал : если будет поставлена задача и брошены соответствующие интеллектуальные и финансовые силы

то от парового двигателя можно добиться к.п.д не хуже, чем от бензинового. Однако этого никто почему-то не делает. Наверное, потому, что есть другие способы производства энергии- более дешевые и практичные. Так и с часами.
Если весь мир измеряет время по электронным часам с точностью как минимум 1/32768 с (это частота времязадающего кварцевого резонатора в любых китайских часах), вводит декретное и летнее время, не имеющее почти никакого отношения к астрономическому (например, в Ташкенте московское время - не знаю, как сейчас, а раньше так было), то солнечные часы представляют исключительно эстетический интерес- надо же, действует!. Ну и как наглядное учебное пособие для детей, чтобы они вылезли наконец из компьютера и открыли глаза на реальный мир- на Полярную звезду, на Солнце, на Луну. Но тогда надо быть последовательным и делать эти часы строго вручную, без применения компьютера. Ну если только болгарку применять...

Вопрос автору: за какое время Земля совершает один оборот вокруг своей оси?

Вы, проиграв все значимые обсуждения, продолжаете меня втягивать в спор ради спора. Переход на декретное время и переход на летнее время вводился с целью более рационального использования светлой части суток, например, для экономии электроэнергии, т.е. тоже непосредственно связаны с Солнцем. Солнечные часы "проиграли" времязадающему кварцевому резонатору вовсе не из-за того, что у них "низкий кпд" - как мы выясняли, их точность вполне достаточна для обывателя – они проиграли из-за своей непрактичности (нельзя определять время ночью, в отсутствии Солнца, нужно ориентировать на истинный север т.д. и т.п.). Но делать из этого вывод, что они имеют чисто "эстетическое значение" может только человек, который пару постов назад доказывал, что надо бегать за Солнцем, отмечая тень от фонарного столба. Интересно, какие выводы бы сделал ребенок, оторвавшийся от компьютера, проделавший все, что вы описали, и впоследствии увидевший, что фонарный столб показывает неправильно? Кстати, если у вас есть хоть небольшое чувство собственного достоинства, я бы на вашем месте извинился перед читателем и дал опровержение всему лепету, который вы несли в комментариях. Мне ваши извинения не нужны, а вот перед Гауссом извиниться надо, старик не заслужил, чтобы его так «использовали». С помощью солнечных часов было сделано множество научных открытий. Даже упоминаемый вами (опять не в тему) Николай Коперник (по данным некоторых источников) занимался РАСЧЕТОМ зеркальных солнечных часов, а квадрант (гороскопий - был похож на солнечные часы) использовал в своих наблюдениях для определения угла наклона эклиптики. А делать солнечные часы "строго вручную" мы будем. В следующих трактатах. Но "вручную" не значит "без вычислений". Ибо бегать за тенью от Солнца целый день, нанося черточки, когда их местоположение можно вычислить с помощью одной простой формулы – это тупик. Это где-то за гранью добра и зла, даже для человека, который может показать Полярную звезду. Я бы направил вашу кипучую энергию немного в другое русло. Поищите, а лучше опишите способы переноса изображения с бумаги на природный камень, которые можно повторить у себя дома. Вот это будет весьма полезно.

2jj300 :applause:

Ай, Моська! Знать, она сильна, коль... против ветра...

Я все время умалчивал об одном маааленьком факте, который превращает солнечные часы в пустую игрушку. Все ждал, когда же недоавтор сознается. Не дождался. Поясное время.

Более сотни лет назад люди договорились измерять время не по солнцу, а по образцовым часам. Поделили "шарик" на 24 часовых пояса примерно через 15 градусов по экватору. Ввели линию перемены дат в безлюдных просторах Тихого океана. Пояса эти множество раз перекраивались, совпадали с государственными границами, реками, проливами и т.п. Некоторые вовсе пропали. Например, пояс +1к московскому времени действует только в Самарской области и Удмуртии. А в Татарстане (между ними) московское время. Красноярский край (+4 весь) граничит с Якутией (+6 в большей части). Пояс +5 сполз в Иркутскую область. Весь немаленький Китай в одном часовом поясе. Европа, США укрупнили пояса для удобства. Короче, поясное время- совершенно искусственное, не имеющее никакого отношения к астрономическому в данном месте.
Предположим, что мы рассчитали солнечные часы на самом современном компьютере по самой крутой программе. Нашли фантастически точный способ переноса рисунка с бумаги на камень (например, эпидиаскоп это делает хорошо. И карандаш). Тщательно установили часы относительно сторон света... И испытали разочарование. В полдень, когда Солнце находится строго на юге, тень от гномона направлена на север. Но там нет отметки 12 часов! (По летнему времени 13 часов). Отметка 12 (13) часов как-то стыдливо загнулась. В ту или другую сторону. На достаточно большой угол. Особенно большой у дачников Подмосковья и Уфы.На север она направлена только у тех счастливчиков, у которых дача стоит ровно на меридиане 30 или 45 или 60 градусов в.д. Это соответственно западнее Питера, Пенза, западнее Екатеринбурга. Таким образом, невооруженным глазом видно, что показания ЭТИХ солнечных часов никакого отношения к астрономическому времени не имеют. И с гражданским временем они расходятся (гуляют) в течение года в широких пределах, как убедительно доказывал недоавтор ранее. Так что это? Игрушка или прибор? Думаю, будет трудно объяснить тому самому ребенку, почему Солнце в якобы полдень находится не на юге. Ну или он примет это на веру и останется с глубоким заблуждением на всю жизнь, что компьютер первичен, а Солнце вторично. Так кто должен повиниться перед публикой в обмане?

Я, конечно, рад бороться с серостью среди выпускников МЭИ, но не до такой же степени... Я вас просто умоляю - скачайте программу! После этого прочитайте, наконец, статью. То что вы несёте - это уже даже не смешно. Кстати, большинство россиян летом живут со сдвигом +2 часа по отношению к поясному времени (на территории России действует так называемое декретное, отличающееся от поясного на +1 час. Летнее время добавляет еще +1 час к декретному времени). И что? Кто вам мешает поставить другое число на отметку? Т.е. циферблат должен быть рассчитан для показывания гражданского времени. В статье этот момент отмечен. Программа делает это прекрасно. И, естественно, истинный полдень никак не может приходиться на полдень гражданского времени. На наших часах это будет очень хорошо видно. Даже ребенку.

Так зачем они тогда нужны? Для измерения времени существуют более практичные приборы.
Все-таки с семантикой у Вас проблемы. Полдень- это момент наивысшего подъема Солнца, когда оно находится строго на юге для наблюдателя. 12 часов, когда стрелки на часах сходятся на отметке 12 - это не полдень. И 13 часов, и 14. Полдень в зависимости от долготы и часового пояса наступает с точностью плюс-минус полчаса или даже больше (если часовой пояс широкий, шире 15 градусов по долготе) Поэтому Ваши солнечные часы обречены на кривизну полуденной отметки.

А декретное время в России отменили в 1993 году. А Вы не знали? И этот человек пишет трактаты...

На "кривизну полуденной отметки" обречен только ваш просто выдающийся бред. Надеюсь когда-нибудь вы это осмыслите. А насчет декретного времени - ссылочку можно в студию?

На этом уровне я должен отвечать, видимо, "Сам дурак"? Ан нет, не буду.

В полдень (когда Солнце на юге) тень гномона на Ваших часах упадет на отметку 12 (13, 14 ... часов?) Да, нет? Отметка 12 (13,14...) на Ваших часах направлена строго на север? Да, нет? Отметка 12 (13,14...- ну то, что Вы считаете полднем) имеет угол к направлению на север?

Вот это я и называю "кривизной". Ваша отметка 12 (13, 14) совпадет с направлением на север только у тех самых "счастливчиков" в Пензе и т.д. Поэтому строительство прибора "солнечные часы" теряет всякий смысл- ибо местное астрономическое время с поясным-декретным-летним расходится на некруглые часы. Разные для каждой местности. Что толку с того, что компьютер учтет поправку на местоположение и нарисует Вам кривой циферблат? Часы будут показывать время (с указанной ранее точностью и всеми оговорками). Но как астрономический прибор они теряют всякий смысл. Так что Вы определитесь: Вы строите часы для украшения сада, для измерения летнего гражданского времени, для уроков астрономии или просто чтобы выпендриться? Любой из резонов имеет право на жизнь. Но только один из перечисленного.
Ну и как только Вы говорите слово "прибор", методику поверки в студию, пожалуйста. И класс точности.

Про декретное время. Цитата. == Декретное время больше поясного на 1 час.

C 1981 на территории СССР вводится летнее время, опережающее поясное еще на 1 час по сравнению с декретным. В период с 1982 по 1986 решением правительства СССР декретное время было отменено в 30 областях и автономных республиках России, в республиках Прибалтики. В 1990 по решению местных властей его отменили в Белоруссии, Украине, Молдавии, Грузии и Азербайджане. На всей территории СССР декретное время было отменено с марта 1991 постановлением Кабинета Министров СССР от 04.02.1991 г. № 20.

23 октября 1991 Верховный Совет РСФСР принял решение о возврате к декретному времени на территории России (Постановление Совета Республики Верховного Совета РСФСР от 23.10.1991 года № 1790-1), которое было осуществлено 19 января 1992 (кроме Алтайского, Краснодарского, Ставропольского краев, Архангельской, Астраханской,Владимирской, Вологодской, Волгоградской, Воронежской, Ивановской, Кировской, Липецкой, Нижегородской, Новосибирской, Пензенской, Рязанской, Самарской, Саратовской, Тамбовской, Томской, Тюменской, Ульяновской, Ярославской областей и Адыгейской, Алтайской, Дагестанской, Ингушской, Кабардино-Балкарской, Карачаево-Черкеской, Калмыцкой, Коми, Марийской, Мордовской, Северо-Осетинской, Татарской, Удмуртской, Чеченской, Чувашской республик). ==
Сосчитать процент территории перечисленных субъектов от всей территории России, в которых время исчисляется по поясному, а не по декретному, предлагаю Вам самому. Указанный текст взят из Википедии.

Там и Постановление соответствующее есть. Можете почитать. ФОрмально там написано, что время декретное. А фактически границы поясов проведены так, что его и нет. Найти карты поясов советских времен 9декретного времени) и сравнить с настоящим положением часовых поясов предлагаю Вам самому.

Burrdozel написал : А декретное время в России отменили в 1993 году. А Вы не знали? И этот человек пишет трактаты...

Итак, вы убедились, что это враньё? И мне можно продолжать писать трактаты.

В статье Википедии далее, вы естественно это не стали давать, написано:

На сегодня все регионы России переходят на летнее время в ночь на последнее воскресенье марта (в 02:00 часа стрелки часов переводят на час вперёд относительно декретного), а на зимнее время (то есть возвращаются к декретному) — в ночь на последнее воскресенье октября (в 03:00 часа стрелки часов переводят на час назад).

Это стандартная формулировка любого справочника. Потому что в приведенном вами Постановлении есть фраза:

3. Ввести на территории Российской Федерации следующий порядок исчисления времени: поясное время плюс 1 час с дополнительным переводом ежегодно часовой стрелки в последнее воскресенье марта в 2 часа на 1 час вперед и в последнее воскресенье октября в 3 часа на 1 час назад.

Реально, соглашусь, дело обстоит запутаннее, чем вы даже это себе можете представлять. Но, в который раз, говорю вам, что это не имеет отношения к моим часам. Мои часы в 12 часов гражданского времени покажут 12 часов гражданского времени, мы этого и добивались.

Пользуясь вашей же классификацией. Мои солнечные часы - это:

1) Украшение для сада. 2) Часы для измерения гражданского времени (если вы хотите получить истинное время, то программа это позволяет сделать). 3) Выпендреж - т.е. у меня ни как у всех. 4) И, в принципе, с помощью них можно проводить некоторые наблюдения. Взять хотя бы вопрос в каком времени (поясном или декретном) находится Уфа? Даже глядя на фотографию моих солнечных часов уже можно быстро найти ответ.

Так что я с вами не согласен, что только один из резонов имеет право на жизнь. Интересно проследить развитие ваших нападок. Сначала вы заявляли, что сделать часы просто - оказалось это не так. Потом вы говорили, что они не точны, это опять оказалось не соответствующим действительности. Что вы хотите доказать теперь? Что солнечные часы показывающие гражданское время не имеют отношение к движению планет? Или, если отметка "12 часов" у них не лежит в середине циферблата - это не часы? Или если это даже часы, то это не может быть украшением? Или если это украшение и часы, то уж никак не выпендреж? Как там обстоят дела с переносом изображения на камень? Попробуйте быть полезным.