Emil Voellnagel ››› Przegl康 Techniczny nr 13-14, 3 kwietnia 1917

Zegary s這neczne nowoczesne (cz. 2)

5 grudnia 2015, godz. 22:07
 
Przejd幟y teraz do interesuj帷ych nas pyta o dok豉dno軼i zegar闚 s這necznych, kt鏎a mierzy si wielko軼i b喚d闚 ich wskaza. Poza b喚dami, zawartymi w podziale oraz pope軟ionymi przy odczycie, kt鏎e w naturalnej swej wielko軼i wchodz do wskaza, mog w ka盥ym zegarze pozostawa pewne b喚dy w ustawieniu tarczy i strza趾i. A wi璚, nie licz帷 stosunkowo 豉twiejszych do unikni璚ia b喚d闚, mog zachodzi: w zegarze pionowym – b陰d w azymucie tarczy, to jest niezgodno嗆 k徠a, przyj皻ego do kre郵enia jej, z rzeczywistym, i b陰d w po這瞠niu strza趾i, b康 wzgl璠em p豉szczyzny po逝dnika (b陰d azymutalny), b康 wzgl璠em szeroko軼i geograficznej (b陰d w pochyleniu); w zegarze poziomym – b陰d w orientacji ca貫go zegara wzgl璠em po逝dnika i w pochyleniu strza趾i; wreszcie w zegarze r闚nikowym – b陰d w orientacji i pochyleniu ca貫go zegara.
Rys. 8B喚dy te maj r騜ny wp造w na wskazania zegara w r騜nych porach dnia i roku, zale積y r闚nie od szeroko軼i geograficznej, a w zegarach pionowych i od azymutu tarczy. Oczywistym jest jednak瞠 i jest to zalet zegar闚 s這necznych, 瞠 wszystkie wspomniane b喚dy wskaza – maj帷 swe wahania dzienne lub roczne – nie wzrastaj ;z biegiem czasu, jakby to mia這 miejsce w najlepszych nawet zegarach mechanicznych.
Dok豉dn teori tych b喚d闚 i ich przebiegu w zegarach pionowych i poziomych znajdujemy w dzie趾u dra L飉chnera [5], po raz pierwszy, jak zaznacza autor, w gnomonice opracowan. Podajemy z niej na rys. 9-12 typowe wykresy, daj帷e mo積o嗆 rozpoznawania, kt鏎y z element闚 badanego zegara jest wadliwy.
Krzywe wykre郵one s dla g堯wnych p鏎 roku: δ=0, +23,5 i -23,5, w granicach godzin, w kt鏎ych dany zegar wtedy mo瞠 wskazywa ze wzgl璠u na skrywanie si s這鎍a pod poziom lub w zegarach pionowych i za ich tarcz. Szeroko嗆 geograficzna dla wszystkich wykres闚 przyj皻a jest 45.
Rys. 9B陰d wskaza, wywo豉ny w zegarach pionowych b喚dem w azymucie 軼iany (rys. 9), jest niezale積y od pory roku i r闚ny zawsze zeru o godzinie 12 (kt鏎ej linia pozostaje pionow dla wszelkich azymut闚), jak r闚nie o godzinie, okre郵onej przez rzut strza趾i na 軼ian. W po鈔odku mi璠zy tymi dwiema godzinami le篡 maksimum resp. minimum b喚du, od kt鏎ego w obydwie strony zegar p騧ni si lub w obydwie – spieszy.
Rys. 10a i 10b wskazuj przebieg b喚du wskaza, wywo豉nego w zegarach wschodnim i po逝dniowym przez wychylenie strza趾i z p豉szczyzny po逝dnika. Zera b喚du przypadaj na chwile wej軼ia i zej軼ia s這鎍a z p豉szczyzny, tarczy i na godz. 6 rano i 6 wieczorem, kiedy wychylenie strza趾i (prostopad貫 do p豉szczyzny po逝dnika), le篡 w p豉szczy幡ie godzinnej; dla zegara zachodniego wykres by豚y symetryczny do rys. 10a.
Rys. 10B陰d wywo豉ny nieodpowiednim do k徠a szeroko軼i geograficznej pochyleniem strza趾i (rys. 11a i 11b) jest dla ka盥ego zegara r闚ny zeru o godz. 12 i w chwilach wej軼ia i zej軼ia s這鎍a z tarczy. Ma przebieg sinusoidalny o przeciwnych kierunkach przed i po po逝dniu; zegar sp騧nia si wi璚 rano i spieszy po po逝dniu, lub na odwr鏒. Dla zegara wschodniego, kt鏎ego dotyczy rys. 11a, i zegara zachodniego, wykresy s symetryczne wzgl璠em siebie. Wykres dla zegara po逝dniowego (rys. 11b) jest miarodajny r闚nie dla zegara poziomego, ze zmian jednak znak闚 deklinacji δ.
Wreszcie na rys. 12, przedstawiaj帷ym wykres b喚du, wywo豉nego z貫m ustawieniem ca貫go zegara poziomego wzgl璠em po逝dnika, nale篡 zauwa篡, i podczas por闚nania dnia z noc (δ=0) b陰d ma w ci庵u dnia wielko嗆 sta陰.
Rys. 11Do powy窺zych teoretycznych wykres闚 mo瞠my do陰czy w豉sne otrzymane w praktyce. Rys. 13 przedstawia mianowicie wyniki obserwacji zegara, wyobra穎nego na rys. 5 [6] i maj帷ego dane: azymut 76, szeroko嗆 geograficzn 52 1/4, wymiar p造ty 50 X 50 cm, d逝go嗆 strza趾i 30 cm; z powodu s御iednich budowli pory wskazywania zegara s zw豉szcza w zimie nieco ograniczone w por闚naniu z teoretycznymi. Poza nieuniknionymi b喚dami przypadkowymi obserwacji charakter otrzymanych wykres闚 odpowiada teoretycznym. Pocz徠kowo (w r. 1913) przebieg b喚du tworzy w sierpniu, przy δ=+15, prawie prost lini A; by wi璚 wynikiem z貫j orientacji ca貫go zegara wzgl璠em po逝dnika i odpowiada rys. 9 i 10 razem wzi皻ym lub rys. 12. Po poprawieniu pozycji strza趾i pozosta b陰d B, powodowany pozycj tarczy, to jest wed逝g rys. 9. W r. 1916, po zmianie strza趾i (ze stalowej na miedzian) otrzymano, r闚nie w sierpniu, analogiczn krzyw C; w pa寮zierniku za, przy δ=41/2, otrzymano krzyw D; r騜nica krzywych D i C, maj帷a charakter rys. 11a, jest jednak zapewne nie tylko skutkiem pewnego b喚du w pochyleniu strza趾i, niezaznaczaj帷ego si w lecie przy mniejszej czynnej d逝go軼i jej, lecz i wynikiem przypadaj帷ego w zimie bli瞠j po逝dnia wp造wu refrakcji. Na og馧 b喚dy zegara nie o wiele przekraczaj ±1 minut.
Liczbowo wyprowadza L飉chner stosunek powy窺zych b喚d闚 w budowie zegara do b喚d闚 jego wskaza jak nast瘼uje: aby maksimum b喚du wskaza zegara nie przenosi這 1 minuty czasu, musz poszczeg鏊ne jego cz窷ci posiada dok豉dno嗆 nast瘼uj帷 (w minutach 逝ku):
W zegarze pionowym wschodnim Ω=45 i zachodnim Ω=135 b喚dy, jak wida z wykres闚, s dla tej samej dok豉dno軼i wskaza dopuszczalne o mniej wi璚ej 1/4 w azymucie i 1/3 w pochyleniu strza趾i mniejsze, ni w zegarach po逝dniowych.
Rys. 12Dla zegar闚 r闚nikowych danych u L飉chnera nie znajdujemy; b喚dy azymutalne zegara wywo逝j tu b喚dy wskaza takie same, jak w zegarach poziomych, b喚dy za spowodowane wadliwym pochyleniem zegara s przy δ=0 w og鏊e r闚ne zeru, a przy innych δ r闚ne tylko r騜nicom, jakie zachodz w zegarze poziomym mi璠zy b喚dami przy tych δ i b喚dami przy δ=0.
Unikaj帷 zatem budowania zegar闚 zbyt sko郾ych wzgl璠em p豉szczyzny po逝dnika i stosuj帷 w naszych szeroko軼iach geograficznych dok豉dno嗆 do 1/4, otrzymamy dok豉dno嗆 wskaza do 1 minuty. 疾 poprawno嗆 rysunku podzia趾i tarczy dok豉dno軼i tej nie zmniejsza, a wymiar zegara na odpowiednio dok豉dny odczyt – zw豉szcza przy zastosowaniu 5 lub 10-minutowej podzia趾i – pozwala, mo積a uwa瘸 za warunek stale do osi庵ni璚ia.
Rys. 13Przez powi瘯szenie wymiaru mo積a oczywi軼ie dok豉dno嗆 odczytu znacznie spot璕owa, jak tego mamy liczne przyk豉dy. W wiekach 鈔ednich urz康zano gnomony do okre郵ania pewnego tylko momentu dnia, np. po逝dnia; w gnomonie urz康zonym w r. 1468 w Katedrze Florenckiej otw鏎 鈍ietlny po這穎ny by na wysoko軼i 277 st鏕 nad lini poziom godziny 12 i pozwala na obserwacj kulminacji s這鎍a z dok豉dno軼i do 1/2 sek. W Indiach Wschodnich w Delphi znajduje si zbudowany oko這 r. 1724 zegar r闚nikowy (rys. 14) z podzia貫m o kilkunastu metrach 鈔ednicy; strza趾 tworzy 軼iana d逝go軼i 36 m, wysoko軼i 18 m; dok豉dno嗆 wskaza tego zegara, kt鏎ej, niestety, poda nie mo瞠my, musi by znaczna. Zegar pionowy na 軼ianie obserwatorium Flamariona w Juvisy, zbudowany w r. 1906, posiada wymiary 8,5 X 4,5 m i wskazuje po逝dnie z dok豉dno軼i kilku sekund.
Zaznaczy nale篡, i istniej i dzi gnomony, s逝膨ce do okre郵ania po逝dnia, kt鏎e przy rozmiarach przeno郾ego instrumentu daj dok豉dno嗆 do u豉mka sekundy dzi瘯i zastosowaniu soczewek, ciemni, libel itp., lecz s to ju przyrz康y, kt鏎e do u篡tku powszechnego si nie nadaj.
Rys. 14Osi庵ni璚ie wspomnianej dok豉dno軼i 1/4 w ustawieniu poszczeg鏊nych cz窷ci zegar闚 s這necznych jest stosunkowo 豉twe, o ile dotyczy ustawienia tarczy poziomo, wzgl璠nie pionowo, lub r闚nolegle do r闚nika, jak r闚nie pochylenia strza趾i pod w豉軼iwym k徠em do tarczy. K這potliwszym natomiast jest zorientowanie zegara wzgl璠em po逝dnika, kt鏎e dla zegara sta貫go osi庵a si jednorazowo czy to przez obserwacje astronomiczne, czy przez u篡cie dok豉dnego chronometru, czy przez nawi您anie do sieci triangulacyjnej, kt鏎e jednak w zegarach przeno郾ych wymaga prostszych sposob闚 ze wzgl璠u na cz瘰tokrotno嗆 stosowania.
Dawniej uciekano si do pomocy ig造 magnesowej, co oczywi軼ie nie dawa這 dostatecznej dok豉dno軼i i wymaga這 znajomo軼i deklinacji magnetycznej danego miejsca. O ile zegar przeznaczony by dla jednej tylko, wiadomej, szeroko軼i geograficznej, to orientacj osi庵ano jeszcze w ten spos鏏, i budowano dwa lub wi璚ej zegar闚 na r騜nych p豉szczyznach jednej i tej samej bry造: by豉 ona zorientowana dobrze, o ile wszystkie jej zegary wskazywa造 t sam godzin. Przyk豉d takiej bry造 o kilkunastu zegarach przedstawia rys. 15.
Rys. 15Praktyczne rozwi您anie zadania daje wspomniana na pocz徠ku zasada zale積o軼i cienia od pory roku. Je瞠li przy tym zamiast d逝go軼i cienia pos逝giwa si b璠ziemy, co na jedno wychodzi, kierunkiem promienia s這necznego, tworz帷ego ten cie, a wi璚 np. celownikiem, kierowanym na s這鎍e, i przez obr鏒 przyrz康u w p豉szczy幡ie poziomej, b璠ziemy si starali nie osi庵a nie okre郵on d逝go嗆 cienia, lecz natrafianie na 鈔odek s這鎍a celownika, pochylonego odpowiednio do szeroko軼i geograficznej i deklinacji – to do wspomnianego sposobu orientacji nadawa造by si ju: i przyrz康 Jastrz瑿owskiego i pod wzgl璠em mechanizmu analogiczny z nim cho ozdobniejszy angielskiej roboty zegar z rys. 7, pochodz帷y z pierwszej po這wy XVIII w. My郵i tej nie mieli jednak autorzy wspomnianych instrument闚, gdy pierwszy podaje dla swego przyrz康u inne, do嗆 禦udne, sposoby orientacji, a drugi zaopatrzy sw鎩 zegar w ma這 pewn ig喚 magnesow.
Od do嗆 dawna s u篡wane do okre郵ania po逝dnika na powy窺zej zasadzie – specjalnej konstrukcji teodolity ameryka雟kie, przy czym dzi瘯i lunecie osi庵a si dok豉dno嗆 do 1 lub 2 minut. W gnomonice za zastosowana zosta豉 ta zasada przez dra Maurera w Hamburgu [7] w zegarze r闚nikowym przeno郾ym, zbudowanym przez niego dla 20 stacji meteorologicznych w niemieckiej Afryce Wschodniej, gdzie obserwacje astronomiczne nie by造 wykonalne i deklinacja magnetyczna nie by豉 znana.
Rys. 16Zegar ten (rys. 16) mo瞠 by ustawiony bez obserwacji astronomicznych i bez pomocy busoli w ka盥ej miejscowo軼i, kt鏎ej szeroko嗆 geograficzna jest znana z dok豉dno軼i do 1/2, wi璚 np. z mapy; a mianowicie: je瞠li kwadrant Q stoi pionowo, i pion S wskazuje na nim k徠 szeroko軼i geograficznej – to zegar jest wtedy wzgl璠em po逝dnika ustawiony dobrze, kiedy cie n wyci璚ia N, zrobionego na 鈔odku grzbietu K-K, pada i przez ca造 dzie pozostaje na jednym z k馧 cylindrycznej powierzchni podzia這wej w takiej odleg這軼i od ko豉 鈔odkowego m-m, jaka odpowiada chwilowej deklinacji s這鎍a i jaka wskazana jest w mm dla ka盥ego dnia roku w tabeli, znajduj帷ej si przy zegarze. Cie grzbietu K-K (b璠帷ego osi cylindra i strza趾 zegara), wskazuje wtedy pory dnia na liniach godzinnych r闚noleg造ch do K-K i przecinaj帷ych prostopadle ko豉 r闚nikowe. Wymiar zegara: 20x20x10 cm, podzia趾a godzinna na wk豉danych arkuszach papieru – do 5 min. odst瘼 k馧 r闚noleg造ch 1 mm, dok豉dno嗆 wskaza oko這 1 minuty.
Udogodniony typ takiego zegara przedstawia zegar Holendra Fergusona (rys. 17). Cylinder podzia這wy jest tu wisz帷y, wi璚 niezale積y od r闚no軼i podstawy, statyw sk豉dany, podzia na celuloidzie; ko豉 r闚noleg貫 oznaczone s wprost datami, co czyni tabel zbyteczn. B陰d ma nie przenosi 2 minut.
W tej瞠 wreszcie kategorii zegarze francuskim, Vicomte'a de Montmorin, cie pewnego punktu winien przy w豉軼iwym do po逝dnika ustawieniu zegara pada zawsze na jedno i to samo ko這 r闚nikowe, natomiast odpowiednio do pory roku nale篡 sam punkt (otworek w blaszce) przestawia po teoretycznej linii strza趾i wed逝g tabeli.
© 2015 by GNOMONIKA.pl
Autor: Emil Voellnagel
liczba wizyt: 875 | ocena: brak | komentarze: brak
Przypisy
  • Dr. Hans L飉chner: 鈁er Sonnenuhren, Graz 1906.
  • Zegar ten zbudowa貫m w r. 1912 do w豉snego u篡tku. Strza趾a wraz z obsad wykonana zosta豉 w fabryce instrument闚 geodezyjnych "&. Gerlach" w Warszawie.
  • Zeitschrift fur Instrumentenkunde, 1903.
Seria: Emil Voellnagel – Zegary s這neczne nowoczesne
Chcesz skomentowa ten artyku b康 do陰czy do trwaj帷ej dyskusji?
Wejd na Forum i podziel si z nami swoimi przemy郵eniami i wra瞠niami.