Készítsünk napórát
Napórák a különböző történelmi kultúrákban A legrégibb időmérő a napóra, ez a minden történelmi kultúrában megtalálható lenyűgözően egyszerű eszköz. Az egyiptomi obeliszkek a szakrális szerepük mellett, mint napórák gnomonja működhettek, de találtak az ie. XV. századból származó L alakú napórát.
L alakú árnyékvető tömb, az ie. 1479-1425 közötti évekből, III. Thotmesz fáraó nevével díszítve.
A babilóniaiak is a Napot használták az idő múlásának jelzésére. Az ő örökségük, a hatvanas számrendszerükből eredő perc és másodperc is. A bibliai Áház király napórájának feltételezett modellje.
A görögök fejlett matematikájuk révén különféle megoldásokat alkalmaztak. Az egyik leggyakoribb napóra típus volt abban az időben és később a rómaiaknál is a skaphos a homorú napóra. Skaphos azaz kehely napóra az 1-2. századi Rómából
Obeliszk napóra Augustus császár mauzóleuma előtt.
A keleti kultúrák mint kínai és az indiai, majd később az iszlám tudósok is magas szinten művelték a gnomonika tudományát A kínaiak olyan régen használnak függőleges árnyékvetőt vagy mutatót a napfordulók mérésére, hogy az első alkalmazás a legendák ködébe vész.
Aranyozott bronz ekvatoriális napóra a kínai Ming korszakból. XIV-XVI. sz.
Az iszlám tudosok is magas szinten művelték a gnomonika tudományát, sok ismeret az ő közvetítésükkel jutott a középkori Európába.
A napóra működésének alap elve A napóra, mint a neve is mutatja, úgy méri az időt, hogy a Nap által vetett árnyék hosszát és irányát arányítjuk egy skálához. Ahhoz, hogy a napóránk jól működjön több összetevőt is figyelembe kell venni. Ezek közvetlenül összefüggnek azzal a ténnyel, hogy a napóra olyan árnyékváltozásokat mutat, amit a Föld dőlt tengelyű forgása vált ki, miközben kering a Nap körül.
A Föld 365,25 nap alatt kerüli meg a Napot, miközben 24 óra alatt tesz egy fordulatot a saját tengelye körül.
A három fő elem amit a szerkesztéskor szem előtt tartunk: a Föld forgástengelyének a síkja, amit a napóránk esetében a gnomon, mint ezzel párhuzamos jelenít meg; másrészt az egyenlítői sík, ez maga a számlap, ekvatoriális napóránál vagy ennek valamilyen formájú vetülete; és harmadszor a napóra helyének földrajzi szélessége, ami a vízszintes sík és a gnomon által bezárt szöget határozza meg.
Tudjuk, hogy a Föld naponta egyet fordul a tengelye körül, tehát a hosszúsági körök 15 fokonként egy órát jelentenek. A Föld forgástengelye 66,5 fokkal dől a keringési sikhoz képest.
A Föld forgástengelyének dőlésének következménye az évszakok változása és a megfigyelő számára a Nap napi útjának változó magassága a horizont felett.
Míg a Nap látszólag keletről nyugat felé halad, az árnyékvető által vetett árnyék ellenkező irányba nyugatról kelet felé mozog.
Milyen napórát készítsünk? A kiválasztás szempontjai 1. A Nap a lehető leghosszabb ideig süssön arra a helyre ahova a napóra telepítve lesz. 2. A ház vagy a kert stílusához illő napóra kerüljön oda. Egy jellegében alpesi jelleget mutató ház homlokzatára például festett napórát, míg egy rendezett kertbe, ahol nincs kitéve vandalizmusnak, egy finoman kidolgozott kovácsoltvas napórát érdemes készíteni. 3. A hely tehát a napóra típusán kívül, az anyagát is meghatározza, hogy miből készüljön el. 4. Lényeges szempont a méret is. Ez elsődlegesen attól függ, hogy milyen rálátásunk lesz a napórára, milyen messziről lehet megfigyelni az árnyék vonulását. 5. És nem elhanyagolható összetevő, hogy mekkora költségvetésből tudunk dolgozni.
A napóra típusát a számlap síkja, iránya határozza meg. A három leggyakoribb napóra fajta a következő: Egyenlítői (ekvatoriális) napóra Vízszintes (horizontális) napóra Függőleges (vertikális) napóra
Egyenlítői napóra
Egyenlítői napóra szerkesztése Ez a legegyszerűbben szerkeszthető számlapú napóra fajta. Itt tulajdonképpen egy kör kerületének 24 részre osztásával, már ki is jelöltük az óravonalakat. Két fő formáról beszélhetünk az egyenlítői napóráknál. Az egyik esetben egy korongra szerkesztjük fel az óra osztásokat. Ez a korong lesz párhuzamosan elhelyezve a Föld egyenlítőjével. A másik változatnál egy félkörívben meghajlított lemez belső oldalára jelöljük be az órákat.
A számlap síkja, az r sugarú kör, ami párhuzamos a földi egyenlítővel. A középponton áthaladó a árnyékvető a vízszinteshez képest a földrajzi szélességnek megfelelő szöget zár be, vagyis északi vége a Sarkcsillag felé mutat.
Az árnyékvető dőlésszögének számítása (a = r x tg α) 46 Pécs, Szeged, Mohács r x 1,036 = 10,36 46,5 Nagykanizsa, Békéscsaba r x 1,054 = 10,54 47 Veszprém, Kecskemét r x 1,072 = 10,72 47,5 Budapest, Debrecen r x 1,091 = 10,91 48 Miskolc, Nyíregyháza r x 1,111 = 11,11
Vízszintes napóra
Vízszintes ember napóra szerkesztése Alapjában véve a többi napóra típus számlapját is a 24 részre osztott kör megfelelő síkra való vetítésével is megkaphatjuk. Egy kis találékonyságot és nem sok anyagot igénylő vízszintes napóra az ember napóra. Röviden bemutatom, hogyan tudjuk családi összefogással a kertben vagy egy iskolaudvaron a gyerekek segítségével megszerkeszteni.
1. Ehhez a napórához egy 5x4 méternyi vízszintes területre van szükség. 2. Kijelöljük az észak-déli irányt, a meridián vonalat, egy kb. 2,5 méteres egyenessel. Majd erre az egyenesre merőlegesen, a déli végétől 50 cm-re meghúzzuk a kelet-nyugati irányú félegyeneseket, ami az ellipszis alakú számlapunk hossztengelye lesz. 3. A középpontból, A-ból kiindulva bejelöljük a meridián vonalon északi irányba az A-B távolságot, és a két fókusz pontot F, a nagy tengelyen. Ebbe a két pontba leszúrunk két cölöpöt, amihez hozzákötjük a zsineget, úgy hogy az a B pontot érintve minél feszesebb legyen.
1. Megrajzoljuk az ellipszist ügyelve a zsineg folyamatos feszességére. 2. A továbbiakban A és C pontokból felmérjük az ellipszisre az órajelek pontos helyét. 3. A meridián vonal két oldalán bejelöljük a dátum vonalakat. Ezek a vonalak határozzák meg az év melyik szakaszában hová álljunk, hogy az árnyékunkkal megmutathassuk a helyi időt. 4. A jelöléseink rögzítése az utolsó lépés ennek a napórának az elkészítésénél.
Szerkesztési adatok a következő lapon találhatók és hazánk három fő földrajzi szélességére vannak megadva: (A táblázat adatai méterben értendők)
A-F = 1,5 méter 46 47 48 A-B (XII) 1,55 1,60 1,66 A-C (VI/XVIII) 2,16 2,20 2,23 B-C 2,66 2,72 2,78 A-D (XI/XIII) 1,61 1,66 1,69 A-E (X/XIV) 1,73 1,77 1,82 A-F (IX/XV) 1,88 1,92 1,96 A-G (VIII/XVI) (IV/XX) 2,03 2,07 2,10 A-H (VII/XVII) (V/XIX) 2,13 2,16 2,19 C-D (XI/XIII) 2,19 2,25 2,30 C-E (X/XIV) 1,72 1,77 1,82 C-F (IX/XV) 1,26 1,30 1,34 C-G (VIII/XVI) (IV/XX) 0,83 0,86 0,88 C-H (VII/XVII) (V/XIX) 0,41 0,42 0,43 A- (I.01.) -0,64-0,64-0,63 A- (II.01.) -0,47-0,47-0,47 A- (III.01.) -0,21-0,21-0,21 A- (III.21.) 0,00 0,00 0,00 A- (IV.01.) 0,11 0,10 0,10 A- (V.01.) 0,40 0,40 0,40 A- (VI.01.) 0,60 0,60 0,60 A- (VI.21.) 0,65 0,65 0,65 A- (VII.01) 0,64 0,64 0,64 A- (VIII.01.) 0,50 0,50 0,50 A- (IX.01.) 0,22 0,22 0,22 A- (IX.23.) 0,00 0,00 0,00 A- (X.01.) -0,08-0,08-0,08 A- (XI.01.) -0,37-0,37-0,37 A- (XII.01.) -0,59-0,59-0,59 A- (XII.22.) -0,65-0,65-0,65
Függőleges napóra
Függőleges napóra szerkesztése A függőleges napóra elkészítése igényli a legtöbb előkészületet. Mivel a házfalak tájolásának pontos ismerete nagyon fontos, és szerkesztéses elkészítése is egy összetett folyamat. Ám itt most egy egyszerűbb trükk segítségét igénybe véve mutatok példát a vertikális napórák elkészítésére. 1. Javaslom ezt a típust egy kellően előkészített, lealapozott és több rétegben lefestett rétegelt lemezre készíteni. Szükségünk van még egy diavetítőre is. 2. A táblázat alapján, egy szögmérő és egy fekete alkoholos tűfilccel szerkesszük meg az óravonalakat egy átlátszó fóliára, egy vastagabb irattartóra, genotermre. A szerkesztést a diakeret méretéhez igazítva, méretre vágjuk és befoglaljuk.
Szerkesztési adatok: (Az adatok dél felé tájolt falra vonatkoznak) 46 47 48 VI 0,0 0,0 0,0 VII 21,1 21,4 22,2 VIII 39,7 40,2 41,4 IX 55,2 55,7 56,7 X 68,2 68.5 69,3 XI 79,5 79,6 80,0 XII 90,0 90,0 90,0 I 100.5 100,4 100,0 II 111,8 111,5 110,7 III 124,8 124,3 123,3 IV 140,3 139,8 138,6 V 158,9 158,6 157,8 VI 180,0 180,0 180,0 VI VII VIII IX X XI XII I II VI V IV III
1. Iránytű segítségével meghatározzuk a falra állítható merőleges és a délvonal közötti eltérés szögét. 2. A fallal párhuzamosan, függőleges helyzetben rögzítjük a táblát. 3. A délvonalra elhelyezett diavetítő, a megfelelő távolságból, rávetíti az óravonalakat a számlapunkra. A vonalak átjelölése után már kényelmesen megfesthetjük a számlapot, tehetségünk és fantáziánknak megfelelően. Az árnyékvetőt célszerű kb. 2 mm-es alumínium lemezből készítenünk a tartósság miatt.
Programok napóra készítéshez: Napóra szerkesztő programok Analemma (Helmuth Sonderegger): Sonne (Helmuth Sonderegger) : Shadows (Francois Blateyron): Orologi Solari (Gian Casalegno): Sundial Creator (Derek E. Latocha): Nap pozíció meghatározása Nap és Hold pozíció meghatározás: Fal sík meghatározásához: http://web.utanet.at/sondereh http://sonne.at.gg http://shadowspro.com http://digilander.libero.it/orologi.solari http://tempuri.org http://aa.usno.navy.mil/data http://www.heavens-above.com http://www.precisionsundial.com Iránytű használatakor Mágneses deklináció meghatározás: http://www.ngdc.noaa.gov/seg/geomag/jsp/struts/calcdeclination Könyv: Kulin György Róka Gedeon: A távcső világa