Номер 6, страница 168 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

6д. Подготовьте сообщение о солнечных часах, используя различные источники информации, в том числе Интернет.

Солнечные часы — одни из древнейших научных приборов, изобретённых человечеством для измерения времени. Они основаны на видимом движении Солнца по небесной сфере. Несмотря на то что сегодня они в основном вытеснены более точными механическими и электронными часами, солнечные часы остаются важным памятником истории науки и техники, а также элегантным элементом ландшафтного дизайна и образовательным инструментом.

История солнечных часов

История солнечных часов насчитывает несколько тысячелетий. Первые упоминания о приборах, измеряющих время по тени, относятся к Древнему Египту и Вавилону (около 3500 г. до н.э.). Это были простые вертикальные столбы или обелиски (гномоны), тень от которых падала на землю, позволяя судить о времени суток. В Древней Греции и Риме искусство создания солнечных часов, или гномоника, достигло значительного развития. Римский архитектор Витрувий в своём трактате «Десять книг об архитектуре» описал более дюжины различных конструкций солнечных часов. В Средневековье солнечные часы часто размещали на стенах церквей и монастырей. Эпоха Возрождения стала золотым веком для гномоники: учёные, такие как Региомонтан и Клавдий, усовершенствовали их конструкцию, добившись высокой для того времени точности. С появлением и распространением механических часов в XIV-XV веках солнечные часы постепенно утратили свою основную функцию, но ещё долгое время использовались для проверки и настройки механических хронометров.

Принцип работы и устройство

Принцип действия солнечных часов основан на вращении Земли вокруг своей оси, что создаёт иллюзию движения Солнца по небу. Основными элементами любых солнечных часов являются:

1. Гномон — стержень, столбик или пластина, отбрасывающая тень.

2. Кадран (циферблат) — поверхность с нанесённой на неё часовой разметкой, по которой перемещается тень от гномона.

Ключевым элементом гномона является его указатель (стиль) — прямая линия или край, тень от которого непосредственно указывает время. Для того чтобы часы показывали точное солнечное время в течение всего года, указатель гномона должен быть параллелен оси вращения Земли. На практике это означает, что угол наклона указателя к горизонтальной плоскости должен быть равен географической широте места установки часов. Этот угол обозначается греческой буквой фи: $\phi$. При соблюдении этого правила тень от указателя будет вращаться вокруг него с постоянной угловой скоростью (15 градусов в час), что значительно упрощает разметку циферблата.

Основные типы солнечных часов

Существует множество конструкций солнечных часов, которые можно классифицировать по ориентации их циферблата:

• Горизонтальные часы: Циферблат расположен в горизонтальной плоскости. Они наиболее распространены в садах и парках. Часовые линии на них расположены неравномерно.

• Вертикальные часы: Циферблат располагается на вертикальной стене здания. Разметка циферблата зависит от ориентации стены относительно сторон света.

• Экваториальные часы: Плоскость их циферблата параллельна плоскости земного экватора, а гномон перпендикулярен ей. Часовые деления на таких часах нанесены равномерно. Зимой тень падает на верхнюю сторону циферблата, а летом — на нижнюю.

• Полярные часы: Циферблат параллелен гномону и, соответственно, земной оси.

• Аналемматические часы: В этих часах отсутствует постоянный гномон. Его роль выполняет человек, который становится в определённое место на циферблате. Это место зависит от текущей даты. Часовые отметки обычно расположены на эллипсе.

Точность и недостатки

Солнечные часы имеют ряд ограничений. Во-первых, они работают только в ясную погоду и бесполезны ночью. Во-вторых, они показывают истинное местное солнечное время, которое отличается от поясного времени, используемого в повседневной жизни. Расхождение складывается из двух факторов:

1. Уравнение времени: Из-за эллиптичности орбиты Земли и наклона её оси вращения продолжительность истинных солнечных суток в течение года не постоянна. Разница между истинным солнечным временем и средним солнечным временем (которое лежит в основе гражданского времени) может достигать ±16 минут. На некоторых точных солнечных часах наносят специальный график в виде восьмёрки — аналемму, которая позволяет вносить эту поправку.

2. Поправка на долготу: Поясное время одинаково для всей часовой зоны, тогда как солнечное время зависит от географической долготы. Для коррекции необходимо учитывать разницу между долготой места установки часов и долготой центрального меридиана часового пояса.

Также солнечные часы не учитывают переход на летнее время.

Солнечные часы в современности

В наши дни солнечные часы утратили своё значение как основной прибор для измерения времени, но они не исчезли. Сегодня они выполняют несколько функций:

• Декоративная: Красивые солнечные часы служат украшением садов, парков, площадей и зданий.

• Образовательная: Они являются прекрасным наглядным пособием для демонстрации вращения Земли, смены времён года и основ астрономии.

• Монументальная: Гигантские солнечные часы, такие как Самрат-Янтра в индийском Джайпуре или часы на Поклонной горе в Москве, являются уникальными памятниками и популярными туристическими объектами.

Таким образом, солнечные часы, пройдя путь от простейшего гномона до сложных астрономических инструментов, и сегодня продолжают привлекать внимание людей своей красотой, гениальной простотой и глубокой связью с движением небесных тел.

Ответ:

Подготовлено сообщение о солнечных часах, охватывающее их историю, принцип работы, основные типы, недостатки и современное применение. Солнечные часы — это приборы для определения времени по изменению длины и положения тени от гномона, освещаемого Солнцем. Их история восходит к Древнему Египту, а расцвет пришёлся на античность и эпоху Возрождения. Точность часов зависит от правильной ориентации гномона, который должен быть параллелен оси Земли (угол наклона к горизонту равен широте местности, $\phi$). Существуют различные типы часов (горизонтальные, вертикальные, экваториальные и др.). Основными недостатками являются зависимость от погоды и расхождение с современным поясным временем из-за уравнения времени и разницы долгот. В настоящее время солнечные часы используются в основном в декоративных, образовательных и монументальных целях.