آموزش جغرافیا

ناصر احمدیان کارشناس ارشد جغرافیا

ساعت‌هاي آفتابي‌

  چگونه گذشتگان از سايه‌ها زمان را مي‌سنجيدند؟ انواع ساعت‌هاي آفتابي اصول و ساخت آنها چگونه است؟ در اين مقاله همه چيز درباره مفاهيم ابتدايي ساعت‌هاي آفتابي و ساخت و استفاده از آنها شرح داده شده است (همراه با نمودار تعديل زمان قابل استفاده براي سراسر ايران).

     اصول حاکم بر همه ساعت‌هاي آفتابي خيلي ساده‌تر از آن است که اغلب مردم فکر مي‌کنند و هدف اين مقاله آن است که اين اصول را توضيح دهد و برخي فرمول‌هاي مفيد را عرضه کند. اميدواريم اين مقاله شما را تشويق کند تا چند ساعت آفتابي آزمايشي براي خودتان درست کنيد. هيچ لزومي ندارد که اين ساعت‌هاي آفتابي پيچيده و دائمي باشند. آنها مي‌توانند موقتي باشند. آزمايش با طرح‌هاي ساده، جالب است و بسيار خوشايند است که ببينيم ابزارهاي ساده‌اي که ساخته‌ايم زمان را با دقت نشان مي‌دهند. شايد اين ما را به‌ساختن ساعت‌هاي آفتابي ديگر با مصالح دائمي‌تري بکشاند. استفاده از وسايل طبيعي براي نشان دادن مفهومي بنيادي مثل زمان بسيار جذاب است. اين پند را هم هرگز فراموش نکنيد <ايام عزيز عمر درياب!> براي اين که دريابيم ساعت‌هاي آفتابي چطور کار مي‌کنند بايد چرخش زمين و مدار آن به‌دور خورشيد را در نظر بگيريم.
زمين‌حول محوري گذرنده از قطب شمال و قطب‌جنوب‌مي‌چرخد و در ۲۳ ساعت و ۵۶ دقيقه و ۱/۴ ثانيه يک دور کامل مي‌زند. همه نقاط روي زمين هم طي اين مدت يک دور کامل مي‌زنند. بايد بفهميم چرا طول شبانه‌روز که ۲۴ ساعت است به‌اندازه يک دور چرخش زمين نيست. زمين همچنين در‌مداري‌حول خورشيد در فاصله تقريبي ۱۵۰ ميليون‌کيلومتر مي‌گردد. در طول يک سال مدار کامل را طي مي‌کند و صفحه حرکت آن صفحه دايره`‌البروج ناميده مي‌شود. محور چرخش زمين هميشه در يک راستا باقي مي‌ماند.
هر روز زماني را که خورشيد در بالاترين نقطه در آسمان ديده مي‌شود <ظهر> مي‌ناميم. همه مکان‌هاي روي يک نصف‌النهار ظهر مشترکي دارند. در هنگام ظهر نصف‌النهار ما بخشي از سطح زمين است که درست رو به‌روي خورشيد قرار دارد.
زمان را روي زمين از ظهر يک روز تا ظهر روز بعد اندازه مي‌گيريم. اين مدت زمان به ۲۴ ساعت مساوي تقسيم مي‌شود. چون زمين به‌اندازه ۳۶۵/۱ مدار خود را هم در ۲۴ ساعت مي‌پيمايد. بايد کمي بيشتر از يک دور هم بگردد تا دوباره درست روبه‌روي خورشيد قرار بگيرد. ميانگين زمان انجام اين کار ۳ دقيقه و ۹/۵۵ ثانيه است. به‌همين دليل طول شبانه روز به‌اندازه زمان چرخش زمين به‌دور خودش نيست.
براي کار با ساعت‌هاي آفتابي بهتر است ديدگاه زمين­‌مرکزي اختيار کنيم. مي‌توانيم خودمان را ثابت و بقيه جهان را در حال حرکت به‌دورمان فرض کنيم. در اين صورت به‌نظر مي‌رسد خورشيد در مسير دايره‌وار به‌دور زمين مي‌گردد. در يک عرض جغرافيايي که به‌تدريج با فصل تغيير مي‌کند خورشيد در لحظه ظهر درست از بالاي سر مي‌گذرد. تمام عرض‌هاي جغرافيايي که در آنها خورشيد در زماني درست از بالاي سر مي‌گذرد در نواري بر دو سوي خط استوا بين عرض‌هاي جغرافيايي ۲۳ درجه و ۲۶ دقيقه شمالي و ۲۳ درجه و ۲۶ دقيقه جنوبي واقع شده‌اند، که آن را منطقه استوايي مي‌ناميم.
از اول دي تا اول تير به‌نظر مي‌رسد مسير خورشيد هر روز کمي شمالي‌تر مي‌شود. در اول فروردين از استوا مي‌گذرد و در اول تير در عرض جغرافيايي ۲۳ درجه و ۲۶ دقيقه شمالي (مدار رأس‌السرطان) از بالاي سر مي‌گذرد. سپس به‌نظر مي‌رسد مسيرش هر روز قدري جنوبي‌تر مي‌شود. در اول مهر از استوا مي‌گذرد و در اول دي دوباره به‌جنوبي‌ترين موضع خود در ۲۳ درجه و ۲۶ دقيقه جنوبي (مدار را‡س‌الجَدي) مي‌رسد.
حداکثر ارتفاع خورشيد در هر روز در ظهر رخ مي‌دهد و براي آن روز با يک فرمول ساده به‌ميل خورشيد مربوط مي‌شود.

متمَم عرض جغرافيايي - حداکثر ارتفاع = ميل خورشيد


مثلا‌ً حداکثر ارتفاع خورشيد در رشت که عرض جغرافيايي‌اش ۳/۳۷ درجه است، ۵/۶۹ درجه اندازه‌گيري شده است. متمم عرض جغرافيايي ‌‌‌ْ۷/۵۲=‌‌ْ۳/۳۷-‌‌ْ۹۰ است: ْ۸/۱۶=‌‌ْ۷/۵۲-‌‌ْ۵/۶۹. بنابراين ميل ۸/۱۶ درجه يا ۱۶ درجه و ۴۸ دقيقه است.
با استفاده از نقشه‌هاي جغرافيايي مي‌توانيم ببينيم خورشيد آن روز در هنگام ظهر درست از بالاي سر بيجاپور (در هند) مي‌گذشته است. همچنين با استفاده از جدول مي‌توانيم دريابيم آزمايش بايد در ۱۷ يا ۱۸ ارديبهشت يا در روز ۱۵ يا ۱۶ مرداد انجام شده باشد.
قسمتي از ساعت آفتابي را که سايه ايجاد مي‌کند شاخص مي‌نامند. اين واژه‌اي عربي به‌معناي مشخص‌کننده يا نشان ‌دهنده است. اگر شاخص را در راستاي ستاره قطبي بگيريم، در اين صورت با محور چرخش زمين موازي خواهد بود و هميشه با صفحه دايره`‌البروج زاويه ثابتي مي‌سازد. اگر بخواهيم يک ساعت آفتابي بسازيم که در سرتاسر سال کار کند، اين کار ضروري است.
سايه بايد روي يک سطح بيفتد تا ديده شود و واضح است که جهت شيب سطح دريافت‌کننده بر جهت سايه تأثير مي‌گذارد. با اختيار ديدگاه زمين­‌مرکزي خورشيد در هر شبانه‌روز يک‌بار به‌دور زمين مي‌گردد، بنابراين سايه محور آن بر صفحه استوا بايد به‌طور يکنواخت دقيقاً ۳۶۰ درجه در ۲۴ ساعت يا ۱۵ درجه در هر ساعت بچرخد. اين چرخش معادل يک درجه در هر ۴ دقيقه زمان است.
سايه روي هر صفحه ديگري که موازي صفحه استوا نباشد با سرعتي ثابت حرکت نخواهد کرد. بنابراين براي تعيين دقيق جايي که سايه در ساعت ‌خاصي مي‌افتد به‌مثلثات يا ترسيم هندسي دقيق نياز داريم. اما اگر شاخص در راستاي قطب شمال آسماني باشد سايه دقيقاً هر روز در همان ساعت به‌همان نشانه‌ها مي‌رسد.
ساعت آفتابي زمان را به‌طور کامل نشان مي‌دهد؛ ساعت مُچي و ساعت ديواري هم همين کار را انجام مي‌دهند. اما ساعت آفتابي و مثلا‌ً ساعت ديواري به‌ندرت زمان را يکسان نشان مي‌دهند زيرا اساس کار آنها متفاوت است.
ساعت‌هاي آفتابي <زمان محلي ظاهري> را اندازه مي‌گيرند که براساس ظهر در طول جغرافيايي محلي است. براي مثال، زماني که خورشيد در جنوب قرار مي‌گيرد يا از نصف‌النهار مي‌گذرد ظهر محلي ناميده مي‌شود. طول جغرافيايي جاهايي که خورشيد درحال گذر از نصف‌النهار آنهاست به‌طور يکنواخت با سرعت ۱۵ درجه در ساعت به‌سوي غرب جابه‌جا مي‌شود. مثلا‌ً طول جغرافيايي رشت ­۶/۴۹ شرقي و طول جغرافيايي تهران ْ۴/۵۱ شرقي است. پس تفاوت طول جغرافيايي آنها ۸/۱ درجه است و در نتيجه ظهر محلي رشت هميشه ۲/۷ دقيقه يا ۷ دقيقه و ۱۲ ثانيه ديرتر از ظهر محلي تهران است (دقيقه ۲/۷= ْ۱۵/ دقيقه ۶۰* ْ۸/‌۱). بنابراين ساعت آفتابي در رشت هميشه زمان را ۷ دقيقه و ۱۲ ثانيه کمتر از ساعت آفتابي در تهران نشان مي‌دهد.
چنين تفاوتي در زمان ساعت‌هاي ديواري موجب دردسر مي‌شد. بنابراين در همه جاي ايران زمان براساس نصف‌النهار مبدا‡ زمان رسمي ايران که از طول جغرافيايي ­۵/۵۲ شرقي مي‌گذرد بيان مي‌شود و ساعت مُچي در رشت همان زمان ساعت مچي در تهران را نشان مي‌دهد. وقتي ساعت آفتابي در رشت ساعت ۱۲ را اعلام مي‌کند ساعت مچي در رشت مثلا‌ً ساعت ۱۲ و ۷ دقيقه را نشان مي‌دهد که هر دو درست هستند. علا‌وه‌براين، به‌دليل تغيير محل خورشيد در طول سال و تغيير ساعت برخي کشورها در تابستان، زمان رسمي با زماني که ساعت آفتابي نشان مي‌دهد، ممکن است متفاوت باشد.
 
 

 


نوشته شده در چهارشنبه هفدهم بهمن 1386ساعت 11:47 توسط ناصر احمدیان |
نمايش باکس نظرات
بستن باکس نظرات