Bez znajomości skomplikowanych wzorów, tylko za pomocą ołówka, linijki i cyrkla, możesz narysować prosty  zegar słoneczny. Jedyna informacja, której potrzebujesz to szerokość geograficzna miejsca, dla którego będziesz zegar rysował.

W moim przykładzie używam szerokości geograficznej miasta, z którego pochodzę – Łodzi (ok. 51◦). Odpowiednią dla Twojego miasta liczbę możesz znaleźć za pomocą Internetu lub sprawdzić w atlasie geograficznym. Dla ułatwienia podaję szerokości geograficzne dla kilku innych miast w Polsce.

• Gdańsk 54◦
• Warszawa 52◦
• Kraków 50◦

Można jeszcze zapytać po co, w dobie komputerów, używać kartki i ołówka ?

Przede wszystkim komputer nie zawsze mamy przy sobie, a opisana metoda pozwala, za pomocą bardzo ograniczonych środków, narysować zegar słoneczny w dowolnym miejscu.

Dodatkowo, co nie mniej ważne, nic nie zastąpi Ci satysfakcji z własnoręcznie wykonanego zegara słonecznego.

Na dowód, że przedstawiona metoda nie jest tylko moim wymysłem, ale stosowaną od dawna techniką, przedstawiam rysunek zegara słonecznego pochodzący z książki Felixa Drzewińskiego “Jeografija Fizyczna oraz Gnomonika” wydanej w Wilnie w 1825 r.

Odrobina teorii

Zanim rozpoczniesz rysowanie, warto żebyś wiedział jaki typ zegara słonecznego będziesz rysował (tak, tak – jest ich przynajmniej kilkanaście typów).  Dzisiaj zajmiemy się zegarem poziomym (horyzontalnym). Jest to chyba najpopularniejszy typ zegara słonecznego, znany  z parków, ogrodów, placów etc.

Rysując swój zegar słoneczny będziesz korzystać ze związku pomiędzy zegarem poziomym (horyzontalnym), a zegarem równikowym.

Równikowy zegar słoneczny- najprostszy typ zegara słonecznego. Do jego wykonania nie potrzeba żadnych skomplikowanych obliczeń, a jego tarcza może być użyta na każdej szerokości geograficznej. Linie godzinne układają się promieniście wokół gnomonu (skierowanego w stronę bieguna niebieskiego), równo, co 15 stopni.

Zegary poziomy oraz równikowy posiadają element wspólny, którym jest gnomon (wskazówka). W przypadku zegara poziomego nachylona jest ona względem tarczy godzinnej pod kątem odpowiadającym szerokości geograficznej. W przypadku zegara równikowego jest ona do tarczy godzinnej prostopadła.

Rysunki poniżej pokazują wzajemną relację pomiędzy dwoma, wspomnianymi, typami zegarów.

Kreśląc swój zegar słoneczny w prosty sposób dokonasz „transferu” lini godzinnych zegara równikowego na płaszczyznę poziomą, która będzie tarczą zegara horyzontalnego.

Rozpoczynamy rysowanie

Jak wspominałem, wszystko czego potrzebujesz to kartka papieru, ołówek i cyrkiel.

Oczywiście kartkę zastąpić może dowolne podłoże, na którym można rysować (np. piasek na plaży, ścieżka w lesie etc), ołówek z powodzeniem zastąpisz zaostrzonym patykiem, a rolę cyrkla spełni kawałek sznurka.

Zacznij od narysowania poziomej linii na kartce papieru.

Narysuj teraz, prostopadłą do niej, linię pionową. Punkt przecięcia oznacz umownie jako „O”. Linia, którą właśnie narysowałeś będzie linią południka lokalnego. Kartkę, na której rysujesz swój zegar będziesz musiał później ułożyć tak, aby linia ta leżała w płaszczyźnie północ-południe. Jeżeli chcesz narysować zegar gdzieś w terenie zacznij rysowanie od lini pionowej (północ-południe) i później narysuj linię poziomą, prostopadłą do niej.

Na linii pionowej zaznacz teraz dowolny punkt (nie za blisko linii poziomej), który nazwiemy sobie „B”. Punkt ten będzie punktem centralnym Twojego zegara. Z niego też rozchodzić się będą wszystkie linie godzinne.

Teraz czeka Cię zadanie nieco trudniejsze. Z punktu B musisz narysować linię tworzącą z linią południka kąt równy szerokości geograficznej, dla której rysujesz zegar. W moim przypadku będzie to 51◦.

Z punktu „O” poprowadź teraz odcinek prostopadły do właśnie narysowanej linii. Punkt przecięcia oznacz jako „C”. Odcinek ten będzie promieniem tarczy zegara równikowego, którą narysujemy za chwilę.

6.
Teraz potrzebował będziesz cyrkla lub innego przyrządu mogącego pełnić podobną rolę. Narysuj łuk, o środku w punkcie O oraz promieniu równym odcinkowi „OC”, tak aby przeciąć linię południka lokalnego. Punkt przecięcia oznacz jako „D”. Będzie to punkt centralny zegara równikowego.

Przyszedł czas na narysowanie tarczy zegara równikowego. Umieść teraz igłę cyrkla w punkcie „D” i narysuj okrąg o promieniu „DO”. Zwróć uwage, że „DO”= „OC”.

Możesz wreszcxie narysować linie godzinne Twojego zegara równikowego. Jak już wiesz, rozchodzą się one promieniście ze środka tarczy. Pomiędzy jedną i drugą linią godzinną jest zawsze ten sam kąt równy 15◦.

Rozpoczynając od punktu „O”, zaznacz na krawędzi okręgu punkty oddalone od siebie o 15◦. Nie musisz tego robić dla całego okręgu, wystarczy tylko jego dolna połowa.

Następnie przez te punkty poprowadź proste, do przecięcia z linią poziomą. W miejscu przecięcia oznacz punkty.

Teraz z punktu B (bedącego centrum rysowanego zegara poziomego) poprowadź odcinki do poprzednio wyznaczonych punktów. W ten sposób dokonałeś właśnie transferu linii godzinnych zegara równikowego na płaszczyznę będącą tarczą zegara poziomego. Masz już w tej chwili wykonaną skalę godzinną zegarka horyzontalnego.

Podpisz teraz godziny. Godzina 12 będzie leżała na linii południka lokalnego. Wiedząc, że Słońce wschodzi na wschodzie, czyli po prawej stronie ( gdy patrzysz z góry na swój rysunek), godziny przedpołudniowe będziesz miał po lewej stronie. Analogicznie, godziny popołudniowe po prawej. Na rysunku poniżej, dla ułatwienia, usunąłem wszystkie niepotrzebne linie pozostawiając tylko skalę godzinną rysowanego zegara.

Jeżeli chcesz zaznaczyć na zegarze nie tylko godziny, ale także np. odstępy półgodzinne oczywiście możesz to zrobić. Pamietaj tylko, że 15 stopni = 60 minut, w związku z tym 30 minut to 7,5 stopnia. Dla odstępów półgodzinnych narysuj linie nie co 15, ale co 7,5 stopnia.

Zwróć uwagę, że w miarę zbliżania się do godziny 6 (niezależnie czy rano czy po południu) linie godzinne układają się coraz bardziej poziomo. Dlatego też narysowanie interwałów pośrednich pomiędzy godziną 5 i 6 może okazać się trudne. W takich przypadkach stosuje się nieco bardziej skomplikowaną graficzną metodę kreślenia zegara.

Gdybyś chciał dodać dodatkowe linie godzinne przed godziną 6 i po godzinie 6 wieczorem, możesz zrobić to w prosty sposób, przedłużając po prostu linie już istniejące.

Wszystko, czego teraz potrzebujesz to wskazówka, czyli gnomon. Możesz go wykonać z kartki papieru, choć lepsza do tego celu byłaby tekturka. Dobrze, aby gnomon był dosyć sztywny. Pamiętaj, że powinien on być umieszczony pionowo na tarczy zegara. Krawędź gnomonu musi być nachylona względem płaszczyzny Twojego zegara pod kątem równym Twojej szerokości geograficznej. Gnomon umieszczasz w punkcie B, a jego podstawa musi leżeć na linii północ-południe, a więc na linii południka lokalnego.

Warto zauważyć, że niejako przy okazji, wyrysowaliśmy sobie już gnomon. Kreśląc zegar wyznaczaliśmy już raz kąt równy szerokości geograficznej. Teraz wystarczy to tylko wykorzystac kopiując odpowiedni (zaznaczony na rysunku poniżej) fragment rysunku. Oczywiście gnomon nie musi być trójkątem. Ważne jest to, aby jego krawędź ułożona była pod odpowiednim kątem względem tarczy. Możesz nawet ograniczyć się tylko do krawędzi używając jako wskazówki kawałka drutu, prostego patyka etc.

Pozostaje mi już tylko pogratulować Ci pierwszego zegara słonecznego wykonanego samodzielnie. Oczywiście jeżeli chcesz możesz skopiować narysowany zegar na inną (większą) kartkę i ozdobić w zależności od własnych upodobań.

Uwaga: Narysowany zegar słoneczny pokazuje tzw. miejscowy czas słoneczny, związany z lokalnym południkiem. Z różnych powodów jest on różny od czasu, który możesz odczytać na swoim zegarku. W zależności od pory roku różnica ta może być raz większa, a raz mniejsza. Raz nasz zegar słoneczny będzie się śpieszył, a raz późnił. Chcąc odczytać poprawną godzinę będziesz musiał uwzględnić poprawkę wynikająca z tzw. równania czasu oraz poprawkę związaną z długością geograficzną.

Czas pokazywany przez zegarek = wskazanie narysowanego zegara słonecznego + poprawka związana z długością geograficzną + poprawka wynikająca z równania czasu.

Nie wdając się w zawiłe szczegóły przedstawiam tabelę równania czasu, której wskazania należy uwzględnić odczytując godzinę. Do godziny wskazywanej przez Twój zegar słoneczny musisz dodać wartośc odczytaną z tabeli (oczywiście jeżeli wartość ta jest ujemna będziesz musiał ją odjąć).

Jeżeli zaś idzie o poprawkę związaną z długością geograficzną to związana jest ona z faktem, że nasze zegarki pokazują czas tzw. strefowy, czyli dla południka 15 stopni (czas zimowy) i 30 stopni (czas letni). Twój zegarek słoneczny będzie znajdował się prawie na pewno na innej długości geograficznej. Wszystko, co musisz zrobić to obliczyć różnicę w stopniach pomiędzy Twoją długością geograficzna, a południkiem strefowym. Następnie, pamietając, że jeden stopień równy jest 4 minutom możesz obliczyć poprawkę czasu.
Poprawka na długość = (Południk strefowy – Południk lokalny) * 4 minuty
Dla przykładu. Przyjmijmy w uproszczeniu długość geograficzną dla Łodzi równą 19 stopni. Dla czasu letniego obowiązujący południk strefowy to 30 stopni. Poprawka wynosi więc (30-19) *4 = 11*4= 44 minuty.

Godzina wskazywana na zegarze słonecznym: 16
Rownanie czasu dla 4 września: ok. jednej minuty (zwróć uwage na znak „-„)
Poprawka dla długości geograficznej: 44 minuty
Godzina na zegarku = 16 – 1 minuta + 44 minuty = godzina 16 i 43 minuty

Na koniec dowód na to, że w trakcie pisania tekstu naprawdę rysowałem zegarek słoneczny. Jest to wynik kilku minut rysowania. Wszystko czego potrzebowałem jest na zdjęciu. Niestety talentów artystycznych u autora raczej brak, nic nie stoi jednak na przeszkodzie, aby Twój zegarek wyglądał o niebo lepiej.