Konstrukcja pionowego zegara s?onecznego jest znacznie bardziej elastyczna ni? zegara poziomego i tym samym daje wi?cej mo?liwo?ci je?li chodzi o jego umiejscowienie. W cz??ci pierwszej przedstawili?my najwa?niejsze zasady budowy zegara po?udniowego, jednak nie wyczerpuje to wszystkich zastosowa?, poniewa? na dobrze nas?onecznionym budynku zegar mo?na umie?ci? na dowolnej ?cianie. Umiejscowienie b?dzie jednak mia?o istotny wp?yw na wygl?d tarczy s?onecznika i zakres godzin, które mo?e on pokazywa?. W tej cz??ci postaramy si? przybli?y? zasady konstruowania zegarów na ?cianach wschodniej, zachodniej oraz pó?nocnej. Przyjmijmy zatem, ?e ?ciany naszego budynku zwrócone s? ku g?ównym kierunkom ?wiata wyznaczonym na podstawie ruchu S?o?ca wokó? Ziemi. Inn? istotn? kwesti?, o której trzeba tu pami?ta?, jest fakt, ?e zegar s?oneczny w swojej podstawowej formie pokazuje czas s?oneczny prawdziwy, który ró?ni si? od czasu pokazywanego przez zegary i zegarki mechaniczne.
Zegary pionowe dla ?cian wschodniej i zachodniej Zegar pionowy po?udniowy posiada naturalne ograniczenie zakresu pokazywanych godzin (od 6 do 18), jednak stosuj?c dodatkowe tarcze na wschodzi i zachodzi budynku mo?na uzupe?ni? wskazania czasu do pe?nego dnia. Przez wi?ksz? cz??? dnia promienie s?oneczne b?d? w ten sposób pada?y jednocze?nie na dwie tarcze.

• Po?o?enie gnomonu. Gnomon powinien by? równoleg?y do tarczy zegara i tym samym równoleg?y do gnomonu zegara po?udniowego (wida? to wyra?nie, je?li na jednym budynku umie?ci? zegary z kilku stron – je?li gnomony nie s? do siebie równoleg?e, to znaczy, ?e w konstrukcji której? z tarcz pope?niono b??d). K?t pomi?dzy wska?nikiem a p?aszczyzn? horyzontu b?dzie równy szeroko?ci geograficznej danego miejsca. Górny koniec wska?nika skierowany jest ku Gwie?dzie Polarnej. Gnomon na tarczy wschodniej powinien sta? dok?adnie na linii godziny 6, a na zachodniej na linii godziny 18. Wysoko?? gnomonu powinna równa? si? odleg?o?ci do linii godziny 9 (wschodni) lub 3 (zachodni). Jako ?e gnomon nie dotyka bezpo?rednio tarczy, to wymaga on zastosowania podpórek mocuj?cych go w odpowiedniej odleg?o?ci ponad jej p?aszczyzn?. Jako gnomon cz?sto stosuje si? te? p?ask? p?ytk? przytwierdzon? prostopadle do ?ciany – wówczas wska?nikiem jest jej kraw?d?.
  
  Gnomon zegara wschodniego jest równoleg?y do gnomonu zegara po?udniowego. Górny wierzcho?ek wska?nika kieruje si? ku Gwie?dzie Polarnej. Zegar zachodni instaluje si? analogicznie, lecz na ?cianie zachodniej.
  
  
• Konstrukcja tarczy. Wszystkie linie godzin s? równoleg?e zarówno do siebie nawzajem, jak i do wska?nika gnomonu. Je?li nie liczy? oznacze? godzin, to tarcze zegarów wschodniego i zachodniego s? swoimi lustrzanymi odbiciami.
  
  Tarcze zegarów wschodniego i po?udniowego s? do siebie symetryczne, a linie godzinowe w ka?dym z nich s? równoleg?e do wska?nika gnomonu.
  
  
• Po?udnik lokalny i zakres godzin. W tym wypadku sama p?aszczyzna ?ciany wyznacza po?udniki lokalny. Zakres godzin pokazywanych przez zegar wschodni zawiera si? w przedziale od wschodu s?o?ca do po?udnia, za? w zegarze zachodnim od po?udnia do zachodu s?o?ca. Jednak?e o godzinie 12 promienie s?oneczne padaj? równolegle do obu ?cian i dlatego pokazanie po?udnia jest na nich niemo?liwe. Czysto teoretycznie mo?liwe jest odczytanie czasu tu? przed i tu? po po?udniu, jednak cie? gnomonu pada?by wtedy tak daleko, ?e rozmiary zegara wykroczy?yby znacznie poza ?cian? i rozs?dek. W praktyce zatem na tarczy wschodniej linie godzinowe ko?cz? si? na 11, a na zachodniej zaczynaj? si? od 13.
  
  Ca?a wschodnia ?ciana wyznacza tu p?aszczyzn? lokalnego po?udnika.
  
  
• ?rodek zegara i podstawa gnomonu (?ac. substylus). Zegary pionowe g?ówne wschodni i zachodni nie posiadaj? ?rodka jako takiego, gdy? nie istnieje punkt, w którym zbiega?yby si? linie godzinowe. Mo?na jednak przyj??, ?e centralnym i najwa?niejszym miejscem tarczy zegara wschodniego jest linia godziny 6, nad któr? znajduje si? wska?nik gnomonu, a zachodniego linia godziny 18. Jednocze?nie te dwie linie s? te? podstawami obu gnomonów.
  
  Podstawa gnomonu zegara wschodniego pokrywa si? z lini? godziny 6, a zachodniego z lini? 18.
  
  
• O? symetrii. Tarcza jest symetryczna wzgl?dem linii godziny 6 (wschodni) i 18 (zachodni), jednak nie wida? tego wyra?nie ze wzgl?du na niewielk? ilo?? godzin przed godz. 6 i po 18.
  
  Liniami o jednakowym kolorze zaznaczono linie godzin oddalone od gnomonu o t? sam? warto??.
  
  
• Kierunek godzin. W zegarze wschodnim cie? gnomonu najpierw pojawia si? w górnej cz??ci tarczy, czyli pada na godziny zaznaczone najwy?ej (wcze?niejsze) i stopniowo przechodzi do tych najni?ej. Innymi s?owy w?druje on po ?cianie w linii prostej od strony po?udniowej ku pó?nocnej. Na tarczy zachodnie jest odwrotnie: cie? najpierw pojawia si? w cz??ci dolnej i stopniowo w?druje godzin zaznaczonych wy?ej. Tutaj droga cienia odbywa si? z pó?nocy na po?udnie.
  
  Ruch cienia gnomonu po tarczy zegarów wschodniego i po?udniowego nie ma prze?o?enia na ruch wskazówek zegara.
  
  
• Luka na gnomon i wska?niki (?ac. stylus). Je?li zastosuje si? gnomon o znacznej szeroko?ci, to w konstrukcji tarczy nale?y uwzgl?dni? t? wielko??, tworz?c stosown? luk? (wschodni? lub zachodni?), rozsuwaj?c? wszystkie linie godzinowe. Tym samym w zegarze zaczynaj? funkcjonowa? dwa wska?niki – ka?dy dla innej cz??ci tarczy.
  
  Szeroki gnomon wymusza zastosowania w zegarze luki, rozsuwaj?cej lidzie godzin.
  
  
• Kalendarz i nodus. Je?li na ?rodku wska?nika wykona? niewielkie wci?cie lub doda? tam niewielk? kulk?, to ów dodatek mo?e pos?u?y? jako nodus wskazuj?cy najbardziej charakterystyczne dni w ci?gu roku. Mowa tu o czterech dniach definiuj?cych pozorn? roczn? drog? S?o?ca wokó? Ziemi: najd?u?szy i najkrótszy dzie? w roku oraz dwa zrównania dnia z noc? na wiosn? i jesie?. W dniach zrówna? nodus wyznaczy na tarczy dok?adnie prost? lini?, w dniu najkrótszym (zim?) zakre?li hiperbol? w górnej cz??ci tarczy zegara, za? w dniu najd?u?szym inn? hiperbol? w dojnej cz??ci tarczy. Obie te krzywe b?d? do siebie symetryczne tylko w szeroko?ci geograficznej 45°.
  
  Na ?rodku gnomonu zaznaczono kulk?, której cie? – w?druj?c po odpowiednich krzywych na tarczy zegara – wskazywa? b?dzie charakterystyczne dni w pozornej drodze S?o?ca wokó? Ziemi.
  
  

Zegar pionowy pó?nocny Do kompletu brakuje nam jeszcze tylko tarczy pó?nocnej, która wprawdzie zamyka mo?liwo?ci umieszczania pionowych zegarów na ?cianach jednego budynku, jednak sama w sobie posiada mocno ograniczone mo?liwo?ci pokazywania czasu. I nie chodzi tu tylko o ma?y zakres godzin, ale przede wszystkim o fakt, ?e cie? gnomonu pada na ni? wy??cznie w okresie letnim, gdy dni s? najd?u?sze, a S?o?ce pojawia si? nad horyzontem na pó?nocnym wschodzi i znika z pola widzenia na pó?nocnym zachodzie. Tylko w tym okresie tarcza pó?nocna mo?e przyda? si? do praktycznego pomiaru czasu, i to pod warunkiem, ?e ?wiat?o nie napotka na swej drodze ?adnych naturalnych przeszkód.

• Zakres godzin. Zegar pó?nocny jest naturalnym dope?nieniem tarczy zegara po?udniowego. Je?li w naszej szeroko?ci geograficznej S?o?ce wschodzi w okolicach godz. 4 i zachodzi oko?o 20, a zegar po?udniowy pokazuje czas w przedziale 6-18, to zegarowi pó?nocnemu zostaj? tylko dwie godziny od ?witu i dwie do zmierzchu. Tutaj jednak – podobnie jak we wszystkich innych omówionych dot?d zegarach pionowych, wyst?puje naturalne ograniczenie: zegar pionowy sko?czy prac? na chwil? przed godzin? 6 rano i znowu zacznie chwil? po 18.
  
  Zegar pó?nocny pokazuje tylko te godziny, które nie mieszcz? si? na tarczy zegara po?udniowego.
  
  
• Gnomon. W zegarze pó?nocnym wyst?puje swego rodzaju ciekawostka, gdy? tutaj gnomon skierowany jest ku górze, a jego wierzcho?ek pokazuje po?o?enie Gwiazdy Polarnej. K?t pomi?dzy wska?nikiem gnomonu a ?cian? jest identyczny jak w zegarze po?udniowym, czyli równy jest k?towi dope?nienia szeroko?ci geograficznej (90° – φ).
  
  Gnomon zegara pó?nocnego skierowany jest w gór? i bezpo?rednio wskazuje on po?o?enie Gwiazdy Polarnej.
  
  

Prawdopodobnie w?a?nie z powodu tej niewielkiej u?yteczno?ci zegary pó?nocne s? tak rzadkie. A szkoda, gdy? mog? stanowi? doskona?e domkni?cie cyklu czasu otaczaj?cego budynek z kilkoma s?onecznikami. Je?li jednak taka grupa zegarów znajdzie si? na dziedzi?cu zamkni?tym ze wszystkich stron (na przyk?ad na klasztornym wirydarzu), to tarcza pó?nocna nigdy nie zobaczy S?o?ca, gdy? ?ciana wschodnia ca?kowicie je zas?oni rano, a zachodnia wieczorem. W takim wypadku nie ma sensu montowa? dodatkowego zegara.

Przypisy

• Tony Moss – How Sundials Work, prezentacja edukacyjna wykonana dla potrzeb British Sundial Society, The Lindisfarne Presse 2010
• Albert E. Waugh – Sundials: Their Theory and Construction, Dover Publications Inc., Nowy Jork 1973
• Denis Savoie – Sundials: Design, Construction and Use, Praxis Publishing, Chichester 2009
• R. Newton Mayall i Margaret W. Mayall – Sundials: How to Know, Use, and Make Them, SKY Publishing Corporation, Cambridge, Massachusetts, 1989

Seria: Rodzaje zegarów s?onecznych

• Zegar s?oneczny poziomy (horyzontalny)
  
• Zegar s?oneczny pionowy (wertykalny) - cz. 1
  
• Zegar s?oneczny pionowy (wertykalny) - cz. 2
  

Komentarze z Forum