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02太陽 

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7. 望遠鏡が無くてもできる太陽の観察

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(3) 手で測る日時計へ戻る

(4) 円盤型日時計へ戻る

(5) 円筒型日時計へ戻る

 

(6)コーナー型日時計

@平面への影の投影

  1年を通して、時刻を計測するために、円盤を廃して円筒型の日時計を作りましたが、

円筒の形状を維持するのに苦労します。軽量化するために環式日時計がありますが、

さらに形状の維持は難しくなります。そこで、曲面ではなく平面に影を投影する方法を

考えてみましょう。平面ならば加工が簡単です。

具体的には以下のようにします。

  a)円筒の代わりに、東西方向に2枚の長方形の板(下図灰色の四辺形)を置きます。

  b)棒の位置に三角板の斜辺が来るようにして、

         棒の代わりに三角板(下図茶色の三角形)を立てます。

  c)太陽の位置が変わるのに応じて、影は位置を変えます。

     以前、棒のあった三角板の斜辺を軸にして、影は1時間に15°回転します。

     その位置にa)の水平面と垂直面に、目盛りを振ります。

image002

   こうすることで、平面と平面を直角に接合するだけで、年間を通して使用できる

日時計を組み立てることができます。原理的には、それほど難しい事ではありません。

   あとは文字盤の作図をするだけです。

 

A垂直面(壁面)に投影する日時計

垂直面(壁面)の文字盤の作図は、下図の赤い線のようにします。

   a)まず、円を描きます。

   b)1日は24時間ですので、外周を24等分します。

   c)円の中心から円周上の各分点を通る直線を引き、

    円の上端に接する接線との交点を求めます。

   d)円の半径をr,観測点の緯度をθとして

       y = r / cosθ

    を求めます。

   e)円の中心から真上に直線を引き、円周から上にyの位置に点を決めます。

   f)その点から接線上の交点に線分を引くと、その線分が影の目盛になります。

 

image008

 

 

B水平面(底面)に投影する日時計

 水平面(底面)の作図は、垂直面の作図と同様にして、

   x = r / sinθ

だけ、接線より下の点から交点に線を引きます。

image009

 きわめて、原理的には簡単な事なのですが、実際の作図は、製図版、定規、コンパス、

デバイダを駆使したり、CADソフトを使いながら、大変な手間がかかります。その理由は、

上述の図では朝9時から午後3時までの6時間分で、しかも、1時間目盛です。

日時計として、そこそこ使えるためには、30分目盛、10分目盛、5分目盛、場合によると

1分目盛を入れて、しかも、朝の6時から夕方6時までの12時間分の作図をしなくては

なりません。

 

 

 

C円盤と三角板の日時計

image011

 昔、良く上図のような日時計を見かけましたが、最近は余り見なくなりました。私も、小学生

の頃に買ってもらって、愛用していました。大きなものは、小学校などで見かけたような気が

します。円盤の上に三角板を立てた日時計です。この日時計の原理は、Bと全く同じです。

  この形式には決定的な難点があります。三角板を支えるのが工学的には無理があることです。このため、ブロンズなどで鋳物として作り、細部を削り出したり、アルミや真鍮の板を、

プレス加工するなどして強度を出していたために、ある程度の大きさになると重くて動かせなく

なってしまいます。

  その結果、雨ざらしになり、排気ガスの窒素酸化物などにより酸性雨がひどくなってきて、

さびてしまうようになりました。そして、今日では、あまり、使われなくなりました。

小学校などには、大きな壁時計が掛けられるようになり、今ではほとんど見かけません。

  ここで、コーナー型を紹介したのは、水平面(底面)と垂直面(壁面)を三角板でつなぐ

ことで、紙で作っても形状が維持できるためです。

 

 

D強度を重視したコーナー型日時計

image007

 軽くてしかも丈夫な日時計としては、このように、午前と午後の文字盤を入れ替えて

三角板を両端に2枚配置したものも上述の作図で作れます。

 写真の三脚の上に微動雲台などを載せて、その上に載せて使うと、どこででも使え

軽いので持ち運びに便利です。本立てのような構造ですので、多少の衝撃にも耐えます。

() コーナー型日時計の文字盤は蛙聲庵で手に入ります。

    作図の面倒な方は、ご利用ください。

 

 

(7)日時計の精度の限界へ

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