Проектная работа "Солнечные часы"

ГБОУ «Школа № 1296» г. Москва

СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ

Работу выполнила: Майкова Злата Александровна,

ученица 7 класса ГБОУ «Школа № 1296» г.Москва

Научный руководитель: Майорова Елена Георгиевна,

учитель математики, ГБОУ «Школа № 1296» г.Москва

2017-2018г.

Содержание

Введение 3

Цели и задачи исследования………………………………………………………….….3

Глава 1. История возникновения часов 4

Глава 2. Устройство и виды солнечных часов 7

2.1. Устройство солнечных часов 7

2.2. Горизонтальные солнечные часы 10

2.3. Вертикальные солнечные часы. 10

2.4. Экваториальные солнечные часы. 10

Глава 3. Солнечные часы в Москве. 11

Глава 4. Изготовление горизонтальных карманных солнечных часов. 12

Глава 5. Изготовление вертикальных солнечных часов. 13

Заключение 14

Список литературы 15

Приложение……………………………………………………………………………..16

Введение.

С давних времен человек умеет измерять всевозможные величины, такие как площадь, вес, объем. Самую главную величину - время человек научился измерять не менее искусно. Много столетий минуло с момента создания первых часов. В настоящее время нам не нужно чересчур напрягаться, выдумывая различные ухищрения для того, чтобы узнать точное время. Сегодня в повседневной жизни совершенно нет необходимости наблюдать за положением солнца, звезд, следить за песочными или солнечными часами. Но интерес к таким наблюдениям не угасает до сих пор. В Москве имеются много солнечных часов. Меня заинтересовала эта тема, захотелось посмотреть на них, изучить историю создания, узнать, где они находятся, как их используют. Солнечные часы - очень удобный инструмент для определения времени в солнечную погоду. Если в школьном дворе сделать солнечные часы, их можно использовать в качестве учебного пособия и в начальной школе на уроках окружающего мира, и в средней школе на уроках географии и физики.

Цели и задачи исследования.

Цель данной работы: создание солнечных часов во дворе школы и карманных солнечных часов.

Задачи исследования:

1. сбор и анализ информации по истории, устройству, видам, принципу работы солнечных часов;

2. прогулка по Москве и поиск солнечных часов нашего города;

3. изготовление солнечных часов;

4. проверка результативности созданного инструмента.

Для решения поставленных задач мы познакомились с литературой, где рассматриваются эти вопросы, изучили правила, необходимые для расчетов, посетили места расположения солнечных часов в Москве, изготовили макеты двух видов.

Критерии, по которым можно оценить результат работы:

1. солнечные часы в солнечную погоду должны подсказывать нам время;

2. солнечные часы должны быть просты и удобны в использовании;

3. солнечные часы должны способствовать формированию научного мировоззрения школьников;

4. солнечные часы должны эстетично выглядеть, служить декоративным элементом нашего школьного двора.

Актуальность данной работы: работа индивидуальна, интересна, были изучены новые темы по математике, физике, географии, астрономии. У многих учащихся к 6-7 классам падает интерес к учебе, снижается успеваемость; возникают вопросы: а зачем нам это надо знать, как это пригодится в реальной жизни. Хотелось бы проектом повысить интерес к изучению этих предметов, показать возможность практического применения этих знаний. А так как солнечные часы имеют многовековую историю, показать, какие умения с древних времен изменились, а какие остались неизменными. Также немаловажный фактор - это защита окружающей среды, актуальная проблема современного мира. Применение солнечных часов в пригодных для этого климатических условиях будет способствовать сохранению экологии. Новизна работы в том, что на примере созданных шаблонов солнечных часов основных видов возможно наглядно продемонстрировать возможности применения научных знаний в современном мире. Практическое применение работы состоит в том, что солнечные часы можно использовать в качестве учебного пособия и в начальной школе на уроках окружающего мира, и в средней школе на уроках географии и физики, они позволяют по движению тени наглядно проследить суточное и годовое движение нашей планеты.

Объект исследования – солнечные часы, их применение в нашей жизни.

Предметом исследования являются особенности вертикальных солнечных часов.

Методы исследования: анализ теоретической и методической литературы, практический; метод обобщения, технологический (ИКТ).

Глава 1. История возникновения часов.

 В энциклопедии написано, что «Часы - прибор для измерения текущего времени (в секундах, минутах, часах). Часы относятся к категории "приборов времени", куда входят также хронометр, секундомер, таймер, реле времени и комбинированные приборы, например часы с секундомером…».

Все существующие часы на земле можно разделить по принципу работы.

1. Солнечные часы.

     Первым устройством, с помощью которого человек измерял время, были солнечные часы. Уже в середине 3-го тысячелетия до н. э. в качестве простейших часов использовался гномон. ГНОМОН – вертикальный или наклонный стержень в солнечных часах, тень от которого падает на циферблат, указывая время. В Древнем Египте и Греции время отсчитывали по солнечным часам с горизонтальными или вертикальными циферблатами (Приложение, рис.1). В Самарканде в 1-й половине 15 в. Улугбек, узбекский астроном и математик, построил солнечные часы высотой около 50 м. В средние века в Европе значительное распространение получили часы с вертикальным циферблатом. Такие часы, например, сохранились в Москве на здании Историко-архивного института и старом здании МГУ.

1. Водяные часы.

     Уже во 2-м и 1-м тыс. до н. э. в Индии, Египте, Китае и Греции строились водяные часы, которые показывали время и днём, и ночью. Простейшие водяные часы представляли собой сосуд со шкалой, проградуированной в единицах времени. В сосуд капля за каплей поступала вода из наполненного до краев (из внешнего источника) резервуара. Постоянство давления воды в резервуаре обеспечивало равномерное наполнение сосуда и равномерное повышение уровня воды в нём, отмечаемое по шкале. Около 150 до н. э. Ктесибий (около 2—1 вв. до н. э.), древнегреческий механик-изобретатель из Александрии, создал водяные часы (Приложение, рис.2), ставшие прототипом часов, которые применялись во многих странах вплоть до 18 в.

1. Песочные часы.

     Песочные часы - прибор, состоящий из 2 склянок, соединенных узенькой трубкой; песок из одной склянки в другую пересыпается в определенно измеренный промежуток времени (Приложение, рис.3). В средние века появились песочные часы с прикрепленным к ним циферблатом. Возле таких часов неотлучно дежурил смотритель. Через каждый час, как только песок из одного сосуда перетекал в другой, смотритель должен был переворачивать часы и вручную переводить стрелку на циферблате. Как ни странно, песочные часы являются предшественниками современных карманных – их часто прикрепляли к ноге и носили при себе. Песочные часы предназначены для измерения ограниченного отрезка времени – от нескольких секунд до нескольких часов или суток (в зависимости от размера часов).

1. Огневые  часы.

    С начала 13 в. появились первые огневые часы – свечные часы . Эти очень простые часы в виде длинной тонкой свечи с нанесенной по ее длине шкалой, сравнительно удовлетворительно показывали время, а в ночные часы они еще и освещали жилища. Свечи, применявшиеся для этой цели, были длиной около метра. Отсюда происходит и обычай измерять длину ночи количеством сгоревших за ночь свечей. К боковым сторонам свечи иногда прикрепляли металлические штырьки, которые по мере выгорания и таяния воска падали, и их удар по металлической чашке подсвечника был своего рода звуковой сигнализацией времени. Таким был первый будильник.  В течение целых столетий растительное масло служило людям не только для питания, но и в качестве светильного материала. Так возникли масляные лампадные часы. Наши предки на Руси для приближённого измерения времени использовали масляные лампы. Сосуд, куда заливали масло, делали из стекла, а на него наносили шкалу. (Приложение, рис.4)

1. Цветочные часы.

     Цветочные часы основаны на механизме самой природы. Когда и кто впервые заметил свойства растений открывать, закрывать цветки в строго определённое и разное время, никто не скажет. Известно лишь, что в Древней Греции и Риме этим уже умели пользоваться. На отдельном участке специально высаживали строго определённые растения, и по ним определяли смену часов. Славяне, как утверждают исследователи языческой культуры, устраивали такие часы у святилищ. Изобретателя цветочных часов был шведский естествоиспытатель Карл Линней. Считать часы по цветочным часам трудно, минуты – невозможно.     

1. Механические часы.

    Кроме башенных механических часов существуют: наручные, карманные, настольные, настенные, уличные, для подводного плавания, дорожные, антимагнитные, сигнальные, табельные, процедурные, программные и др. В 14 в. появились первые механические часы со шпиндельным спуском. Шпиндельные часы были более совершенными, но всё же точность их хода не превышала 0,5 ч в сутки; до 16 в. они имели одну лишь часовую стрелку. Около 1510 года нюрнбергский механик П. Хенлейн впервые применил вместо гирь стальную пружину и создал карманные часы. (Приложение, рис.5) Из-за несовершенства пружин и самого шпиндельного механизма показания этих часов сильно зависели от степени заводки пружины. В 1525 году Я. Цех из Праги предложил  приспособление для выравнивания усилия пружины во времени, что позволило повысить точность пружинных часов. Шпиндельные часы, хотя и имели невысокую точность, отличались высокой надёжностью и просуществовали до конца 19в. Изобретателем современных механических часов по праву считается Х. Гюйгенс (нидерландский механик, физик и математик). И до сих пор этот вид часов является одним из самых востребованных, уступая по популярности лишь кварцевым.

1. Маятниковые часы.

    Часы, в механизме которых используется маятниковый регулятор, называются маятниковыми . В зависимости от вида двигателя маятниковые часы подразделяются на гиревые и пружинные. Маятниковые часы могут быть различных размеров и конструкций, простые и сложные, например с такими дополнительными устройствами, как бой, кукушка. Самой простой конструкцией маятниковых часов являются часы-ходики с гиревым двигателем.

1. Кварцевые часы.

     В 1929 г. были созданы кварцевые часы с точностью хода до 0,0001 сек. в день, а в  конце 1960-х гг. началось массовое производство кварцевых электронных часов. В этих часах роль регулятора хода выполняет кварцевая пластинка, вырезанная из цельного кристалла кварца. У кварцевых часов есть свой недостаток. Кварцевая пластинка со временем стареет, и это ведёт к неуклонному замедлению хода часов.

1.  Электронные часы.

     В основе работы электронных часов лежит микросхема, «питающаяся» от сети или батареек. Как правило, в качестве циферблата таких часов выступает дисплей. Разновидностью электронных часов являются электронно-механические, имеющие тот же принцип работы, но время указывается на циферблате стрелками.

10. Электрические часы.

    Электрические часы – работают от электричества. В 19 веке Александр Бэйн  изобрел первые электрические часы.

1. Квантовые (атомные) часы.

    В 1955 г. в Национальной физической лаборатории Великобритании были установлены первые атомные часы. Благодаря появлению атомных часов ученые получили возможность измерять время намного точнее. Показания атомных часов изменяются на 1 секунду за 3 млн. лет, поэтому они применяются во всем мире в качестве стандарта времени.

Глава 2. Устройство и виды солнечных часов.

Появление солнечных часов связано с моментом, когда человек осознал взаимосвязь между длиной и положением солнечной тени от тех или иных предметов и положением Солнца на небе. Древнейшим инструментом для определения времени служил гномон. Изменение длины его тени указывало время.  Создание так называемых теневых (мы их называем солнечными) часов приписывают египтянам, которые придумали их еще во втором тысячелетии до нашей эры. Они представляли из себя простую деревянную доску с отметинами. Теневые часы, разделенные на двенадцать дневных промежутков, и стали первым изобретением человека, предназначенным для определения времени. Таким образом, «Солнечные часы» — это прибор для определения времени по изменению длины тени от гномона и её движению по циферблату. Небольшой стержень (гномон) укрепляли на плоском камне (кадран), разграфленном линиями, — циферблате, часовой стрелкой служила тень от гномона. Но поскольку «работали» такие часы только днем, то ночью им на замену приходила клепсидра - так греки называли водяные часы.

Различают солнечные часы: горизонтальные, вертикальные (если плоскость циферблата вертикальна и направлена с запада на восток), утренние или вечерние (плоскость вертикальна, с севера на юг), экваториальные. Строились также конические, шаровые, цилиндрические солнечные часы.

 Одни из первых солнечных часов, найденных в захоронении Наут (Ирландия), датируются 5000 годом до н.э.   Первое известное описание солнечных часов в Древнем Египте — надпись в гробнице Сети I, датируемая 1306—1290 гг. до н. э. (Приложение, рис.6) Там говорится о солнечных часах, измерявших время по длине тени и представлявших собой прямоугольную пластину с делениями. На одном конце её прикреплён невысокий брусок с длинной горизонтальной планкой, которая и отбрасывала тень. Конец пластины с планкой направлялся на восток, и по меткам на прямоугольной пластине устанавливался час дня, который в Древнем Египте определялся как 1/12 промежутка времени от восхода до заката. После полудня конец пластины направлялся на запад.

2.1. Устройство солнечных часов

Итак, давайте разберемся подробнее с каждой частью, образующей солнечные часы.

Шкалы. Главный элемент циферблата - это шкала для регистрации времени. Точность шкалы зависит от точности изготовления солнечных часов и тщательности сборки их деталей. Кроме того, точность шкалы определяется размером солнечных часов (чем больше их размер, тем точнее может быть сделана шкала). Деления шкалы представляют собой отрезки так называемых часовых линий. То есть линий, образованных тенью гномона на циферблате солнечных часов (Приложение, рис.7). На изображении часовые линии выделены цветом.

Иногда, кроме шкал, предназначенных для регистрации времени, на солнечных часах выполняются шкалы для измерения азимута солнца и высоты солнца над горизонтом а также шкала географической долготы. Азимут - это угол между направлением на полюс и направлением на какой-либо удаленный предмет. В момент истинного полудня азимут солнца по определению равен 180º, а в тот момент, когда солнце находится точно на западе или точно на востоке, его азимут соответственно равен 90º и -90º. Большинство людей полагает, что солнце всегда восходит на востоке и заходит на западе.  С помощью шкалы азимутов легко убедиться, что это не так. Лишь два раза в году, в дни равноденствий, солнце восходит на востоке и заходит на западе. Шкала географической долготы позволяет наблюдать перемещение солнца по планете. Когда солнце пересекает какой-либо местный меридиан, на этом меридиане наступает истинный солнечный полдень, солнце занимает высшую точку своего дневного пути, а его азимут равен точно 180º.  То есть в этот момент солнце находится точно на юге. Если шкалу географической долготы дополнить списком городов таким образом, чтобы название города располагалось напротив соответствующей долготы, то по тени гномона можно, не прибегая к вычислениям, узнать, в каком городе сейчас истинный полдень.

Гномон. Гномон - это материальный объект, и у него есть толщина.  Ее следует учитывать при расчете циферблата.  В шкалах делаются разрывы, ширина которых равна толщине гномона. Строго говоря, у точных солнечных часов есть два гномона – восточный и западный. Западный представляет собой ребро, образованное западной и верхней гранями.  По его тени регистрируется время от восхода солнца до полудня. Восточный представляет собой ребро, образованное восточной и верхней гранями треугольника. По его тени регистрируется  время от полудня до захода солнца.

Чем солнечные часы отличаются от обычных. Солнечные часы показывают истинное солнечное время. Наручные часы показывают среднее солнечное время. Момент, когда солнце достигает высшей точки своего суточного пути и пересекает местный меридиан, называется истинным солнечным полуднем. Промежуток времени между двумя последовательными полуднями называется истинными солнечными сутками.

Истинные солнечные сутки — величина непостоянная. Иногда они длиннее, иногда короче. Стало быть, и части их, то есть часы, минуты и секунды не всегда равны между собой. Затруднительно сконструировать часовой механизм так, чтобы он шел точно по солнцу, то есть в один день быстрее, в другой медленнее. Поэтому наручные часы показывают не солнечное и некое другое время, называемое средним. Продолжительность средних суток, называемых еще гражданскими, получают путем расчетов. Складывают продолжительность всех солнечных суток года и делят получившуюся сумму на количество суток в году. Гражданские сутки, а стало быть, гражданские часы, минуты и секунды, есть величина постоянная по определению.

 До изобретения атомных часов, самой стабильной единицей времени считались звездные сутки, определяемые по промежутку времени между двумя последовательными восходами какой-либо отдаленной звезды. Чтобы измерить продолжительность солнечных суток, а затем путем расчетов определить продолжительность средних суток, по традиции используют именно звездное время — звездные часы, минуты и секунды.

  Сделанные по такому принципу инструменты также были найдены. Один из них восходит ко времени правления Тутмоса III и датируется 1479—1425 гг. до н. э., второй — из Саиса, он на 500 лет моложе. На конце у них есть только брусок, без горизонтальной планки, а также имеется желобок для отвеса для придания устройству горизонтального положения. (Приложение, рис.8)

   Другими двумя типами древнеегипетских часов, измерявших время по длине тени, были часы, в которых тень падала на наклонную плоскость или на ступени. Они были лишены недостатка часов с ровной поверхностью: в утренние и вечерние часы тень выходила за пределы пластины. Эти типы часов были объединены в модели из известняка, хранящейся в Каирском египетском музее и датируемой несколько более поздним временем, нежели часы из Саиса. С одной стороны модели — две наклонные плоскости со ступенями, одна из них была ориентирована на восток, другая при этом указывала на запад. До полудня тень падала на первую плоскость, постепенно опускаясь по ступеням сверху вниз, а после полудня — на вторую плоскость, постепенно поднимаясь снизу-вверх, в полдень тени не было. С другой стороны модели — две наклонные плоскости без ступеней, этот тип часов действовал аналогично часам со ступенями. (Приложение, рис.9)

   Конкретной реализацией типа солнечных часов с наклонной плоскостью были переносные часы из Кантары, созданные около 320 до н. э. с одной наклонной плоскостью, на которой были нанесены деления, и отвесом. Плоскость ориентировалась на Солнце.

   В 2013 году учёные Базельского университета сообщили о находке солнечных часов, предположительно вертикальных, возрастом в 3,3 тысячи лет, нарисованных на остраконе известняка. Они были обнаружены в Долине царей возле жилища рабочих между гробницами KV29 и KV61.

 Часы – скафис. По рассказу Витрувия, вавилонский астроном Берос, поселившийся в VI в. до н. э. на острове Косе, познакомил греков с вавилонскими солнечными часами, имевшими форму сферической чаши - так называемым скафисом. Эти солнечные часы были усовершенствованы Анаксимандром и Анаксименом. В середине XVIII столетия при раскопках в Италии нашли именно такой инструмент, какой описан у Витрувия. Древние греки и римляне, как и египтяне, делили промежуток времени от восхода до заката Солнца на 12 часов, и поэтому их час (как мера времени) был различной длины в зависимости от времени года. Поверхность выемки в солнечных часах и «часовые» линии на них подбирались так, чтобы конец тени прута указывал час. Угол, под которым срезана верхняя часть камня, зависит от широты места, для которого изготовлены часы. Последующие геометры и астрономы (Евдокс, Аполлоний, Аристарх) придумывали разнообразные формы солнечных часов. Сохранились описания таких инструментов, носивших самые странные названия сообразно их виду. Иногда гномон, отбрасывающий тень, располагался параллельно оси земли. (Приложение, рис.10)

Из Греции солнечные часы достигли Рима. В 293 г. до н. э. Папирий Курсор велел соорудить солнечные часы в храме Квиринал, а в 263 г. до н. э. другой консул, Валерий Мессала, привёз солнечные часы из Сицилии. Устроенные для более южной широты, они показывали час неверно. Для широты Рима первые часы устроены около 170 г. до н. э. Марцием Филиппом.

 

2.1. Горизонтальные солнечные часы

Горизонтальные солнечные часы состоят из кадрана и гномона. Кадран устанавливается параллельно плоскости горизонта. Чаще всего гномон представляет собой треугольник, перпендикулярный плоскости кадрана, а одна из его сторон наклонена к ней на угол, равный географической широте места установки часов. Линия пересечения гномона и кадрана направляется параллельно полуденной линии — линии, вдоль которой в данном месте направлена тень вертикального стержня в истинный полдень . (Приложение, рис.11)

2.2. Вертикальные солнечные часы.

Вертикальные солнечные часы обычно размещают на стенах зданий и различных строений. Поэтому их кадранвертикален — перпендикулярен плоскости горизонта, но может быть повёрнут в различные стороны. От стороны, в которую повёрнут кадран, зависит расположение часовых делений на кадране. Симметричными относительно полуденного деления они будут лишь при кадране, обращённом строго на юг (географический, а не магнитный!) - в северном полушарии, или на север - в южном полушарии, иными словами - при кадране, перпендикулярном полуденной линии. Для так направленного кадрана гномон должен лежать в плоскости небесного меридиана, иными словами - быть перпендикулярным как плоскости кадрана, так и плоскости горизонта, а одна из его сторон должна быть параллельной земной оси. (Приложение, рис.12)

2.3. Экваториальные солнечные часы.

Экваториальные солнечные часы так же состоят из кадрана (плоскость с часовыми делениями) и гномона. Часовые деления на кадран наносятся через равные угловые промежутки, как на циферблате обыкновенных часов, а гномон обычно представляет собой металлический стержень, устанавливаемый на кадране перпендикулярно его поверхности. Затем кадран ориентируется в горизонтальной плоскости так, чтобы прямая, соединяющая основание гномона и часовое деление, соответствующее полудню, была направлена параллельно полуденной линии в сторону юга — для Северного полушария, или в сторону севера — для Южного полушария, и наклоняется относительно плоскости горизонта, соответственно, в сторону севера или сторону юга на угол α=90°-φ, где φ — географическая широта места установки солнечных часов.Кадран будет параллелен небесному экватору (отсюда — название этого типа солнечных часов), а поскольку небесная сфера в течение дня вращается равномерно, то и тень от гномона за любой час дня будет описывать равные углы (поэтому часовые деления и проводятся так же, как на циферблате обычных часов. (Приложение, рис.13)

Равные угловые промежутки (t=15°) между соседними часовыми делениями, как на циферблате обычных часов, и перпендикулярность гномона кадрану являются основными преимуществами экваториальных солнечных часов над горизонтальными и вертикальными. Главный недостаток экваториальных солнечных часов — то, что они, в отличие от горизонтальных, будут работать только от дня весеннего равноденствия до дня осеннего равноденствия (в Северном полушарии весеннее равноденствие — в марте, осеннее — в сентябре, в Южном полушарии весеннее равноденствие — в сентябре, осеннее — в марте). В остальную часть года они работать не будут, поскольку Солнце будет находиться по другую сторону от плоскости небесного экватора, и вся верхняя поверхность кадрана будет в тени. Конечно, этот недостаток можно устранить, если сделать кадран в виде пластины, нанести часовые деления и на верхнюю, и на нижнюю поверхность, а гномон продолжить под пластину, но и тогда в дни, близкие к дню весеннего или осеннего равноденствия солнечные часы не будут работать — Солнце будет светить на пластину не сверху и не снизу, а сбоку.

Глава 3. Солнечные часы в Москве.

Собираясь на поиски солнечных часов в Москве, я поискала информацию в интернете и составила примерный маршрут. Мне хотелось посмотреть, как органично солнечные часы вписываются в архитектурный облик нашего города.

1. Самые старые дошедшие до нас солнечные часы установлены на Лопухинских палатах Новодевичьего монастыря. Предположительно они относятся к XVII веку. (Приложение, рис.14)

2. Солнечные часы на церкви Воскресения Христова в Кадашах. Солнечные часы находятся на южной стороне храма. Они могли быть установлены во время постройки церкви, в самом конце 17-го века. Недавно были отреставрированы. (Приложение, рис.15)

3. В Москве существуют «пропавшие» солнечные часы - на так называемом «доме Брюса» (сейчас д. 2 по Спартаковской улице). От них осталась лишь каменная доска - трапеция. Существует легенда, что перед войнами и революциями она краснеет. (Приложение, рис.16)

4. Солнечные часы сохранились на здании главного корпуса старого Московского университета, находящегося по адресу ул. Моховая; д. 11.Созданы, по некоторым предположениям, скульптором Джованни, более известным как Иван Петрович, Витали. Установлены в 1820 году. Восьмерка - это аналемма,- а буковки рядом обозначают зодиакальные созвездия. (Приложение, рис.17)

5. Также к началу ХIX века относятся часы на здании бывшей Синодальной типографии, на Никольской улице. Здание построено в 1810—1814 годах архитектором И. Мироновским. Часы с объемной поверхностью и поэтому они позволяют узнать не только время, но и день зимнего и весеннего равноденствия.(Приложение, рис.18)

6. Солнечные часы на здании приюта у Храма Святого Людовика, находящегося по адресу:ул. Лубянка, д. 12А. Их можно увидеть, свернув во двор. Девиз из сто первого псалма переводится, как «уклоняющаяся тень». Строка целиком «Дни мои – как уклоняющаяся тень, и я иссох, как трава». «Sicut umbra declinaverunt» - «Dies meisicut umbra declinaverunt, et ego sicutfnumarui"». Эти часы пример того, как разворачивается циферблат на юг на невыровненных стенах. (Приложение, рис.19)

7. Мемориальный музей космонавтики, ВДНХ. Солнечные часы являются частью скульптурной группы (2008г.). На Аллее космонавтов, расположен необычный памятник — макет солнечной системы. Конфигурация расположения планет полностью соответствует реальности: в центре находится солнце, вокруг которого застыли сферы разных размеров — планеты, каждая из которых поименована. По солнечным часам, конструктивно входящим в состав этой скульптурной группы, в ясный день можно попробовать определить, который идет час и заодно проверить свой глазомер. (Приложение, рис.20)

8. Солнечные часы на здании русско-литовской школы в Госпитальном переулке; д.3 (2005г.). Их особенность - полуденные отметки столиц мира на циферблате. (Приложение, рис.21)

9. Московский Планетарий, площадка для наблюдений «Парк неба». Представлены различные виды солнечных часов - от гигантских площадных до компактных садово-парковых. (Приложение, рис.22)

Глава 4. Изготовление горизонтальных карманных солнечных часов

Способ, которым мы с вами воспользуемся для создания горизонтальных карманных солнечных часов, — восхитителен своей простотой. Гофрокартон сам по себе достаточно плотный и объёмный материал. И, благодаря этому, можно создавать объёмные формы без всяких развёрток, просто склеивая картон слоями. Изделие в результате получается прочным, компактным и эстетичным.

Для изготовления карманных солнечных часов  нам потребуются: немного гофрокартона толщиной 3 мм; белая офисная бумага; линейка и канцелярский нож; клей.

Плюс к этому понадобятся шаблоны для вырезания деталей (Приложение, рис.23). Переносим шаблоны на картон и вырезаем (Приложение, рис.24).

После того, как заготовки вырезаны, деталь №2 необходимо согнуть.

Затем приступаем к сборке корпуса солнечных часов. Сначала приклеиваем обе детали, вырезанные по шаблону №1, к той части детали №2, что относится к основанию, - сверху и снизу. (Приложение, рис.25).

Вот теперь мы подошли к тому этапу, на котором наша картонная заготовка обретёт облик настоящих солнечных часов.Помогут в этом специальные наклейки, которые включены в набор шаблонов. Выбираем циферблат с разметкой для 55º географической широты северного полушария.В паре идёт шаблон соответствующего гномона.Итак, распечатываем наклейки на обычной офисной бумаге, вырезаем и приклеиваем их.Затем приклеиваем деталь №3 к детали №2 (к крышке), а также склеиваем друг с другом детали №4 и №5.(Приложение, рис.26)

Закрываем часы и приклеиваем верхнюю часть крышки. Карманные солнечные часы готовы. (Приложение, рис.27). Устанавливаем гномон в прорезь, направляем полуденную линию на север и смотрим. (Приложение, рис.28). После того, как время определили, гномон укладываем в вырез на крышке.(Приложение, рис.29).

Та погрешность, которая будет иметь место, делу не помеха. Не стоит забывать, что сам этот прибор всё же служит не для определения точного местного времени — для этого есть другие, более привычные возможности. Он показывает солнечное время и не учитывает поясное, а также летнее время.Но в качестве наглядного пособия для изучения некоторых астрономических явлений и процессов, эти портативные солнечные часы подходят замечательно.

Глава 5. Изготовление вертикальных солнечных часов

Вертикальные солнечные часы лучше размещать на южной стороне. Изготовление этого типа солнечных часов более сложное, чем горизонтальных и экваториальных. Циферблат располагается параллельно горизонту в строгом южном направлении  для северного полушария.

При расчете часов я использовала программу специализированную Shadows .

Для начала необходимо выбрать страну и город где будут установлены солнечные часы - Москва.(Приложение, рис.30) Затем выбираем какие именно часы вы желаете изготовить: вертикальные.(Приложение, рис.31)

После этого нам будет предоставлен циферблат, на котором можно дополнительно нанести часовые сектора 30 мин, 15 мин и 5 мин. Место установки гномона обозначены буквами А и В.(Приложение, рис.32)Размеры гномона так же указываются, можно вырезать его по размерам или распечатать в масштабе 1:1.(Приложение, рис.33)

Теперь осталось только распечатать циферблат (кадран) и гномон, предварительно указав требуемые размеры часов.Склеиваем. (Приложение, рис.34) Циферблат вырезаем по контуру, а гномон рекомендую обрезать в развернутом виде и с запасом у основания, чтобы его можно было приклеить.(Приложение, рис.35, рис.36)Приклеиваем гномон к циферблату, строго по указанным точкам.(Приложение, рис.37). Наклеиваем на плотный картон.(Приложение, рис.38) Бумажный макет часов готов.

Теперь переходим к выполнению вертикальных солнечных часов, которые будут расположены на стене школьного здания.

Для прочности было выбрано основание из железа (лист размером 50смX50см), гномон вырезан из пластика, направляющие для часовых секторов – проволока.

Распечатанный циферблат (кадран) фиксируем на железном листе и переносим часовые сектора, указываем место для гномона.(Приложение, рис.39)

Гномон вырезаем из пластика по размерам (30ммX53,3ммX44,06мм).(Приложение, рис.40)Затем по разметкам просверливаются отверстия, обозначающие числовые сектора.(Приложение, рис.41)

Вставляем направляющие из проволоки.(Приложение, рис.42)

Обозначаем места для цифр, приклеиваем цифры.(Приложение, рис.43)

Устанавливаем и фиксируем гномон.(Приложение, рис.44)

Закрепляем часы на южной стене школы.(Приложение, рис.45)

Чтобы школьники понимали, как пользоваться моими солнечными часами, я сделала табличку с подробной инструкцией. И нам было очень приятно видеть, что школьники подходят к часам, интересуются ими и определяют по ним время.

Заключение.

Подбирая материал для исследовательской работы, я познакомилась с историей возникновения часов. Узнала, что все часы можно разделить на виды по принципу работы: солнечные, водяные, песочные, огневые, цветочные, механические, маятниковые, кварцевые, электронные, электрические, атомные. Познакомилась со знаменитыми часами мира. Совершая прогулку по Москве, увидела многие из имеющихся в столице солнечных часов. Выяснила, что солнечные часы бывают различных видов, основные из которых – горизонтальные, вертикальные и экваториальные. Выполняя работу по созданию вертикальных солнечных часов и часов карманного типа, я поняла, насколько важны точные расчеты при изготовлении часов. И, хотя в настоящее время солнечные часы по прямому назначению практически не используются, и уступили место различным видам других часов, они всегда вызывают к себе интерес. Солнечные часы сегодня - это скорее экзотика, но если сделать этот прибор своими руками, то его можно с успехом применять в качестве не только прибора для определения времени, но и как интересный архитектурный элемент. В дальнейшем я планирую продолжить работу над проектом: научиться выполнять все расчеты, связанные с солнечными часами, самостоятельно. Также в течение года буду наблюдать за установленными часами в школе, выявляя погрешности во времени и, исходя из результатов наблюдения, внести коррективы в работу.

Итоги исследования:

Вывод: считаю, что  моя работа отвечает всем критериям результативности:

1) мои солнечные часы просты и удобны в использовании;

2) солнечные часы будут полезны для школьников в солнечные майские и сентябрьские дни, когда ученики выходят из школы, они могут узнать время; летом часы будут полезны всем, кто играет на спортивной площадке школы; также учителя начальной школы, учителя математики, физики и географии могут проводить уроки на улице;

3) солнечные часы эстетично выглядят и служат декоративным элементом нашего школьного двора;

4) солнечные часы сохранят экологию нашей планеты – например, если заменить часы с батарейками на солнечные часы в южном полушарии.

Список литературы.

1. Берри А. Краткая история астрономии.- М.; Л.: Гостехиздат, 1946.

2. Буткевич А. В., Ганыиин В. Н., Хренов Л. С. Время и календарь/Под общ. ред. Л. С. Хренова. -М.: Высшая школа, 1961, 122 с.

3. Дадонова А. А. Универсальные астрономические часы//3емля и Вселенная. - 1981.-№ 3. - С. 54–55.

4. Добиаш-Рождественская О.А. Как люди научились узнавать время? Берлин, 1924.

5. Журнал "ЮТ", С.Михаль "Часы. От гномона до атомных часов"

6. Пипуныров В.Н. История часов с древнейших времен до наших дней. - М., 1982.

7. Хренов Л.С., Голуб И.Я. Время и календарь. - М., 1989

8. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D0%B0%D1%81%D1%8B – Википедия. Часы.

9. http://kartonkino.ru/ - Секреты бумажно-картонного творчества для взрослых и детей

Приложение.

Рис.1	Рис.2	Рис.3
Рис.4	Рис.5	Рис.6
Рис.7	Рис.8	Рис.9
Рис.10	Рис.11	Рис.12
Рис.13	Рис.14	Рис.15
Рис.16	Рис.17	Рис.18
Рис.19	Рис.20	Рис.21
Рис.22	Рис.23	Рис.24
Рис.25	Рис.26	Рис.27
Рис.28	Рис.29	Рис.30
Рис.31	Рис.32	Рис.33
Рис.34	Рис.35	Рис.36
Рис.37	Рис.38	Рис.39
Рис.40	Рис.41	Рис.42
Рис.43	Рис.44	Рис.45

19