15. apríl – deň slnečných hodín
Miroslav Znášik - 2011-04-19

Čím je každoročne výnimočný 15. apríl ? Pre väčšinu ľudí, okrem Dňa narcisov, asi ničím, pokiaľ naň nepripadnú okrúhle výročia našich dôležitých (a príjemných) životných udalostí. Tento deň je však pre astronómiu, najmä pre jej praktickú časť, jedným zo štyroch mimoriadnych dní. Spolu so 16. júnom, 1. septembrom a 25. decembrom ide o deň, počas ktorého sa pravý slnečný čas, definovaný polohou skutočného Slnka na oblohe, rovná strednému času. Tento rovnomerne plynúci čas ako pásmový a prípadne i sezónny, ukazujú naše presné hodiny. Jednoducho ide o dni, počas ktorých sa dajú ľahko zostrojiť vodorovné slnečné hodiny: empiricky, pomocou smeru tieňa ukazovateľa.


Nerovnomerný pohyb Zeme okolo Slnka po sploštenej elipse spôsobuje zmenu rýchlosti Zeme počas kalendárneho roka.  Preto, že počas roka sa nemení obežná rýchlosť rotácie Zeme okolo svojej osi, nastáva kulminácia Slnka pre pozorovateľa pripútaného na jedno miesto vždy v  inom okamihu občianskeho - stredného slnečného pásmového času. Naše kvalitné náramkové či stolné hodiny ukazujú čas pásmový (stredoeurópsky, pre 15° východnej geografickej dĺžky, v termínoch daných vládnym nariadením stredoeurópsky letný čas).


Konštantný je rozdiel v čase kulminácie telies na oblohe, daný polohou pozorovateľa voči t pásmovému poludníku. Keďže 15° dĺžky na glóbe predstavuje jednu hodinu (60 časových minút), pripadá na rozdiel dĺžok 1° presne 4 minúty ( 240 sekúnd)  a na rozdiel jednej oblúkovej minúty v dĺžke 1/60 tejto hodnoty: 4 sekundy. V praxi to znamená, že ak nejaký deň v roku vrcholí Slnko na 15° východnej šírky presne o 12:00:00 SEČ, tak v najvýchodnejšom cípe nášho kraja ( Panská hoľa v Nízkych Tatrách, 20°03´ E) prechádza poludníkom  o 20 min 12 sek skôr : o 11 hod 39 min 48 sek. Aj v najzápadnejšom regióne kraja (sedlo Bukovina v Javorníkoch, 18°20´E) kulminuje ten istý deň ešte o 13 min 20 sek pred dvanástou; o 11 hod 46 min 40 sek SEČ. Takýto okamih, v ktorom Slnko ( jeho stred ) práve prechádza našim miestnym poludníkom, nazývame pravým poludním.


001.png

Hodnota opravy na miestny poludník ? je významnou vstupnou veličinou pre konštrukciu našich slnečných hodín. Získame ju jednoduchým prepočítaním rozdielu našej a pásmovej geografickej dĺžky  ?°, vyjadreného v časovej miere; t.j. v sekundách:

?  [sekúnd]  =  4  x ( ?° –  15°) [oblúkových minút]

Táto hodnota je u nás vždy kladná ( smerom ku východu geografická dĺžka rastie).

Príklad: Pozorovateľňa Považskej hvezdárne v Žiline má geografickú dĺžku 18°45´06“ E. O aký čas skôr tam nastane prechod Slnka poludníkom oproti pásmovému poludníku ( ? = 15° E ) ?

Riešenie : 18°45´06“6 – 15°00´00“ = 3°45´,11  =  180´+ 45´,11 = 225´,11

225´,11 x 4 sek = 900,44 sek     t.j. presne o 15 min 0,44 sek skôr.

V praxi sa uspokojíme so zaokrúhlenou hodnotou ? = 15 minút 00 sekúnd  (900 sekúnd)

Ďalším praktickým krokom pri konštrukcii hodín je presné ustanovenie ukazovateľa, ktorého tieň bude na číselníku hodín počas dňa ukazovať pravý slnečný čas. Ako prvý čiastočný krok vyriešime jednoduché vytýčenie miestneho poludníka. Tým prechádza Slnko na miestne pravé poludnie. V uvedenom príklade, pre pozorovateľňu Považskej hvezdárne v Žiline a jej poludník ( ? = 15 min 00 sek ) prechádza Slnko poludníkom o 11:45:00 SEČ, avšak iba v štyri uvedené dni. Spoľahneme sa na stavbárov a na to, že múry a stĺpy mieria zvislo nadol. Potom smer tieňa vysokej budovy 15.4. ( a v ostatné vybrané dni ) v Žiline mieri o 11:45:00 SEČ presne na sever ! Dvoma kolíkmi v teréne tento smer vytýčime jednoducho, na jeho predĺžení do voľného priestoru  musí byť umiestnený ukazovateľ našich slnečných hodín (sklonená rovná tyč ).     

Sklon ukazovateľa – nodu – ku vodorovnej rovine, sa musí rovnať ? - geografickej šírke miesta. Vhodným nodom je hrubšia rovná tyč, ktorá je smerom , ktorým ju nasadíme do terénu, zahrotená a smerom ktorým „trčí“ šikmo hore tupá a zaoblená ( je to hlavne z bezpečnostných dôvodov, nikdy nevieme, ako sa s ukazovateľom môžeme nepozorovane „zraziť“, najhoršie potme...) Najjednoduchším spôsobom osadenia ukazovateľa je jeho zarazenie do terénu pomocou prípravku – veľkého pravouhlého dreveného trojuholníka.


Ak má ukazovateľ (časť nad terénom) dĺžku L, zostrojíme prípravok ako pravouhlý trojuholník s preponou dĺžky L, základňou  L x cos (?) a výškou  L x sin (?). Základňu stotožníme so smerom poludníka a vyvážime do roviny vodováhou. Zvislý smer výšky (a celej roviny trojuholníka) skontrolujeme olovnicou. Ukazovateľ potom mieri do smeru severného svetového pólu.

V okamihu pravého poludnia (v Žiline o 11:45 SEČ, inde v čase 12:00 – ? ) zarazíme ukazovateľ popri prepone trojuholníka do zeme tak, aby vyčnievala iba časť tyče dĺžky L. Po pár minútach (podľa hodnoty ?) môžeme presne o 12:00:00 položiť do smeru tieňa ukazovateľa hlavnú značku. Každú hodinu priložíme podľa smeru tieňa ďalšiu, menšiu, hodinovú značku. Najvhodnejšie sú ploché kamene, na ktoré potom môžeme dopísať číslice. Tak robíme až do západu Slnka. Na ďalší deň môžeme pokračovať od východu Slnka až do poludnia – súčasne si skontrolujeme polohu hlavného, poludňajšieho kameňa. V priebehu roka a dňa bude mať však tieň rôznu dĺžku; najkratšie sú tiene ukazovateľa v lete a okolo poludnia, najdlhšie v zime a pri nízkej výške Slnka nad horizontom.

Ak nestihneme urobiť slnečné hodiny 15 apríla, nezúfajte ! Ďalšie príležitosti budú v tomto roku ešte trikrát.


002.png


003.png


Pozn. redakcie: autor je riaditeľom Považskej hvezdárne v Žiline