مقدمه
مسلمین از ترکیب دو
ساعت خورشیدی برای
یافتن جهت قبله ، در قرن چهاردهم استفاده می‌کردند. برای اینکه بتوان که
قطب نمای خورشیدی (solar compass) ساخت ، می بایست طرز درجهت بندی صفحه سه نوع ساعت خورشیدی را که بر اساس ارتفاع ، سمت زاویه ساعتی خورشید ، کار می‌کنند دانست. ساعتهایی که بر اساس ارتفاع خورشید کار می‌کنند، ساعتهای خورشیدی ارتفاعی و آنهایی که بر اساس سمت و یا زاویه ساعتی خورشید استوارند، ساعتهای خورشیدی جهتی نامیده می‌شوند. از ترکیب دو نوع از سه نوع ساعت خورشیدی فوق الذکر می‌توان قطب نمای خورشیدی است. برای بررسی بهر ابتدا درجه بندی صفحه سه نوع ساعت خورشیدی بیان می‌شود.
درجه بندی صفحه ساعت خورشیدی افقی
ساعتهای خورشیدی افقی بر اساس زاویه ساعتی خورشید کار می‌کنند. صفحه‌های ساعتها به موازات صفحه افق قرار داده می‌شود. لبه شاخص این نوع ساعت خورشیدی بسوی
قطب شال سماوی قرار می‌گیرد. قاعده شاخص بر خط مربوط به ساعت دوازده ظهر خورشیدی منطبق است. خط مربوط به ساعت دوازده ظهر ، که نشانه عبور خورشید از نصف النهار محل است می‌بایست دقیقا در امتداد خط نصف النهار جغرافیایی محل قرار گیرد. ارتفاع زاویه لبه شاخص از صفحه ساعت ، برابر عرض جغرافیایی محل است. محل تقاطع خطوط درجه بندی ساعت به نام مرکز ساعت خورشیدی موسوم است. در جهت بندی صفحه آن نوع ساعت خورشیدی به دو صورت ترسیمی و محاسباتی صورت می‌گردد.
درجه بندی صفحه ساعت خورشیدی از نوع سمتی افقی
چنانچه از اسم این نوع ساعت خورشیدی بر می‌آید، اساس کار آن بر سمت خورشید استوار بوده ، صفحه آن طوری به حالت افقی قرار می‌گیرد که خط ساعت 12 در امتداد نصف النهار محل قرار داشته باشد. شاخص آن از یک میله قائم تشکیل شده است. در جهت بندی این ساعت ، با استفاده از تاریخ قرار گرفتن خورشید در برجهای دوازده گانه
منطقة البروج بدست می‌آید. طول میله شاخص بستگی به اندازه صفحه ساعت دارد. در موقع استفاده از ساعت ، صفحه ساعت طوری بصورت افقی قرار داده می‌شود که میله شاخص در طرف جنوب و خط ساعت 12 صفحه ساعت در امتداد خط نصف النهار محل باشد. در این حالت محل برخورد سایه شاخص با کمان مربوط به تاریخ روز ، وقت را مشخص خواهد کرد. در بسیاری از صفحات این نوع ساعت ، فواصل بین کمانهای مربوط به تاریخ ، به سه قسمت برابر تقسیم می‌شوند، در چنین صورتی مشخص کردن تاریخ بر صفحه ساعت آسانتر خواهد بود. معمولا کمانهای بدست آمده بوسیله خطوط خط چین مشخص می‌شوند. حتی ممکن است برای مشخص کردن خطوط اصلی و فرعی ، از دو رنگ مختلف استفاده کرد.
تعیین نقاط درجه بندی صفحه ساعت خورشیدی با مرکز متغیر
اساس کار این نوع ساعت خورشیدی با مرکز متغیر ، چنانکه از اسم آن پیداست، از شاخص که محل آنرا با توجه به تاریخ روز می‌بایست تغییر داده استفاده می‌شود. اساس کار این نوع ساعت خورشیدی بر سمت خورشید استوار است. دو گونه ساعت خورشیدی از این نوع وجود دارد: یکی ساعت خورشیدی آنها
آنالماتیک AnalmematicDial و دیگری ساعت خورشیدی
لامبرت Lambert Dial که از نام سازنده‌اش که آنرا درسال 1777 م. ساخته گرفته شده است. نقاط درجه بندی هر دو نوع ساعت به دو صورت ترسیمی و محاسباتی بدست می‌آیند.
درجه بندی صفحه ساعت خورشیدی ارتفاعی افقی
صفحه این نوع ساعت نیز به صورت افقی است، هر وقت را بر اساس اندازه گیری ارتفاع خورشید تعیین می‌کند. نظر به اینکه ارتفاع خورشید در نزدیکیهای غروب و کمی بعد از طلوع آن خیلی کم است، لذا ذر این اوقات نمی‌توان از این نوع ساعت برای تعیین وقت استفاده کرد. شاخص این ساعت ، بصورت میله‌ای نازک است که بر صفحه ساعت بصورت قائم نصب می‌گردد و محل نوک سایه بر صفحه ساعت نمایانگر فوق خواهد بود. درجه بندی صفحه این ساعت نیز به دو شکل ترسیمی و محاسباتی صورت می‌گیرد.
ساخت قطب نمای خورشیدی با استفاده از دو ساعت خورشیدی
اساس کار ساعتهای خورشیدی بر سه پارامتر ارتفاع ، سمت و زوایه ساعتی خورشید استوار است. از ترکیب دو ساعت خورشیدی که هر کدام بر یکی از این سه پارامتر استوارند، می‌توان قطب نمای خورشیدی ساخت. بدین ترتیب سه نوع ترکیب می‌تواند وجود داشته باشد. برای اینکار دو ساعت انتخاب شده طوری بر یک صفحه افقی قرار داده می‌شوند که هر دو ساعت ، یک وقت را نشان دهند؛ به نام ساعت خورشیدی ترکیبی (Combined Dials) موسوم است و بصورت جهت یاب در جهت یابی نیز بکار گرفت. یک جهت یاب خورشیدی که بدین ترتیب ساخته می‌شود، می‌بایست قابل حمل باشد و لذا باید از ساعتهایی استفاده کرد که صفحه آنها در ابعاد کوچک همخوانا و واضح باشد. به علاوه باید از ساعتهایی استفاده شود که بتوانند وقتی خورشیدی را در تمام طول روزشان دهند. بهترین ساعت خورشیدی ترکیبی ، از مجموعه یک ساعت خورشیدی افقی و یک ساعت خورشیدی با مرکز متغیر بدست می‌آید. تنها عیب این ابزار در این اس تکه فقط در محوطه‌ای با عرض جغرافیایی مشخص که برای آن طراحی شده است، قابل استفاده است. دقت این بستگی به دقت بکار رفته در ساخت آن دارد.
ساعت خورشیدی به عنوان جهت یاب خورشیدی
می‌توان ساعات خورشیدی از نوع جهتی را که به دقت ساخته شده باشد در جهت یابی بکار گرفت. البته این کار نیازمند انجام دادن مقدار کمی محاسبه و در دسترس داشتن ساعتی دقیق است. در آغاز قرن هیجدهم ، ساعتهای مکانیکی بیشتر مورد توجه قرار گرفتند، اما با وجودی که ممکن است عجیب به نظر برسد، رواج
ساعتهای مکانیکی موجب موجب عقب ماندگی ساعتهای خورشیدی هستند، بلکه سبب پیشرفت آنها گردید. بیشتر ساعتهای مکانیکی این دوره زیاد دقیق نبودند، لذا ساعتهای خورشیدی برای کنترل و میزان کردن آنها بکار می‌رفتند.
سیستم دقیق زمان سنجی امروزه را می‌توان در کاربرد ساعت خورشیدی به عنوان جهت یاب بکار گرفت. ساعتهای معمولی وقت شمسی متوسط را برای نصف النهار استاندارد منطقه مورد نظر تعیین می‌کنند. اما ساعتهای خورشیدی وقت حقیقی را بر این نصف النهار محلی که ساعت خورشیدی برای آن طراحی شده و در آنجا بکار برده می‌شود معلوم می‌کنند. با بکار بردن پارامتر تعدیل زمان و تصحیح مربوط به اختلاف طول جغرافیایی وقت شمسی متوسط را به وقت شمسی حقیقی تبدیل کرد. لذا با در دست داشتن یک ساعت میزان شده می‌توان وقتی را که آن ساعت نشان می‌دهد، به وقت شمسی حقیقی تبدیل کرد. سپس ساعت خورشیدی جهتی را طوری بر یک صفحه افقی قرار می‌دهد که همان وقت شمسی حقیقی محاسبه شده را نشان دهد. در این صورت خط مربوط به ساعت دوازده ظهر شمسی حقیقی امتداد نصف النهار محلی را که ساعت خورشیدی برای آن ساخته شده معین خواهد کرد. دقت این روش بستگی به دقت ساخت ساعت خورشیدی و دقت در قرار دادن آن خواهد داشت. تنها این روش ، نیاز به دانستن مختصات جغرافیایی محل است که از قبلی می‌بایست معلوم شده باشد.
|
بکار بردن کرونومتر خورشید (Heliochorometer) به عنوان جهت یاب خورشیدی
زمانی برای میزان کردن ساعتهای مکانیکی از ساعتهای خورشیدی استفاده می‌شد. اما ممکن است با استفاده از وقت نشان داده شده توسط ساعتهای متداول کرونومترهای خورشیدی را در جهت یابی بکار گرفت. بدین صورت که کرنومتر خورشیدی به صورتی قرار داده می‌شود که همان وقت ساعتهای معمولی را نشان دهد. کرونومتر و یا زمان سنج خورشیدی چنانچه از اسم آن پیداست اوج تکامل ساعتهای خورشیدی است. ساختمان آنها معمولا پیچیده و در نهایت ظرافت ساخته می‌شوند. از سیمی نازک به عنوان شاخص استفاده شده و به منظور نشان دادن تقسیمات کوچکتر وقت ، از قیبل دقیقه و حتی ثانیه از چرخ دنده‌ها استفاده می‌شود. پایه آنها مجهز به پیچهای تنظیم و تراز است. معمولا بیشتر از نوع ساعت خورشیدی استوایی (Equatorial Dial) و یا ساعت خورشیدی به شکل چند حلقه‌ای (Armillary Dial) استفاده می‌شود.
گاه کرونومتر خورشیدی به شکل نیم استوانه نیز ساخته می‌شود. برای خواندن دقیقه درجات صفحه ساعت از ورینه (Vernier) نیز استفاده می‌شود. ورینه وسیله‌ای است که برای خواندن کسری از کوچکترین درجه یک درجه بندی بکار برده می‌شود. کرونومترهای خورشیدی را می‌توان به نحوی ساخت که قابل تنظیم در عرضهای جغرافیایی مختلف باشند. بنابراین از یک کرونومترخورشیدی که وقت رسمی را نشان دهد، می‌توان در جهت یابی استفاده کرد. در این صورت خطوط مربوط به ساعت دوازده ظهر شمسی حقیقی ، جهت شمال و جنوب جغرافیایی را مشخص خواهد کرد. اما در چنین حالتی اطلاع از طول و عرض جغرافیایی محل ضروری است.
مباحث مرتبط با عنوان
