Staszek

Staszek
staszek2000(malpa)ymail.com / zdybi(malpa)interia.com

wtorek, 3 kwietnia 2012

Wyznaczanie czasu

Za pomocą busoli i Słońca

Opisana przeze mnie metoda opiera się na zasadach wykorzystywanych do określania czasu za pomocą zegara słonecznego a głównymi narzędziami jest busola i oczywiście Słońce.

Pozorny ruch Słońca po niebie wynika z ruchu obrotowego Ziemi wokół własnej osi. Na wykonanie pełnego obrotu nasza planeta potrzebuje 24 godziny1 a to oznacza, że Słońce przemieszcza się po niebie z prędkością kątową 15o na godzinę (360o : 24 godz. = 15o). I tą wartość 15o czyli 1 godziny przyjęto przy wyznaczaniu stref czasowych. Czas zimowy w naszym kraju, zwany też czasem środkowoeuropejskim, oznacza że o godzinie 12 00 Słońce góruje (w tym momencie pomijam równanie czasu), czyli znajduje się najwyżej na niebie w danym dniu, na południku 15o długości geograficznej wschodniej. Natomiast czas letni jest przesunięty o godzinę i oznacza, że o godzinie 12 00 Słońce góruje na południku 30o, również szerokości geograficznej wschodniej. To oznacza, że np. w Krakowie, który się znajduje na 20o długości geograficznej wschodniej (w skrócie E 20o)2 w zimie Słońce będzie górować 20 minut przed dwunastą (bo tyle czasu potrzebuje Słońce żeby przemieścić się o te 5o z Krakowa na południk E 15o) czyli o godzinie 1140. Natomiast w lecie Słońce w Krakowie będzie górować o godz. 12 40, ponieważ Kraków znajduje się w odległości 10o od południka E 30o, a tym samym Słońce potrzebuje 40 minut żeby przemieścić się z E 30o nad Kraków (E 20o). To jest bardzo ważne przy wyznaczaniu czasu za pomocą busoli i Słońca.

W tej metodzie należy za pomocą busoli wyznaczyć azymut Słońca. Oczywiście mowa jest tutaj o takim azymucie z jakim mamy do czynienia w turystyce, czyli mierzonym zgodnie z ruchem wskazówek zegara, od północy geograficznej. Przy niskich położeniach Słońca (rano lub późnym popołudniem) lub wówczas kiedy tarcza Słońca jest widoczna przez chmury, nie stanowi to problemu. Problemem jest pomierzenie azymutu, kiedy Słońce jest wysoko i oślepia nas. Wówczas nawet okulary słoneczne mogą okazać się bezużyteczne. W takim przypadku najlepiej pomierzyć azymut Słońca mierząc np. azymut cienia sznurka zawieszonego na gałęzi lub patyku wbitym w ziemię i zwisającego pionowo (z tego powodu dolny koniec sznurka warto czymś obciążyć). Do tego celu można wykorzystać np. but turystyczny, ponieważ posiada długą i grubą sznurówkę. Można też pomierzyć azymut jakiegoś obiektu np. drzewa, które znajduje się dokładnie, czyli pionowo, poniżej środka tarczy słonecznej. Załóżmy, że azymut Słońca został dobrze pomierzony i otrzymaliśmy wartość 235o. Ponieważ igła busoli wskazuje północ magnetyczną a nas interesuje północ geograficzna, to wartość odczytaną z busoli musimy skorygować o wartość odchyłki magnetycznej występującej w danym miejscu i czasie. Możemy to uczynić posługując się informacjami zamieszczonymi na mapach topograficznych w skali 1:50 000, jeżeli oczywiście wcześniej tego nie zrobiliśmy zapoznając się z mapą izogonną lub internetowym kalkulatorem. Załóżmy, że jesteśmy w pobliżu Krakowa i owa odchyłka magnetyczna w 2008 roku wynosi około 4o na wschód, co oznacza że igła naszej busoli zawyża wartość pokazywanego azymutu o 4o. Tak więc od zmierzonej wcześniej wartości 235o musimy odjąć te 4o, co daje nam wartość 231o. Następnie musimy dokonać korekty związanej z różnicą pomiędzy czasem słonecznym, wyznaczanym przez Słońce dla danego miejsca, a czasem urzędowym owego miejsca (czyli Krakowa). W tym celu w lecie do zmierzonego azymutu Słońca 231o dodajemy 10o (różnicę pomiędzy długością geograficzną Krakowa a południkiem E 30o). Natomiast w zimie od zmierzonego azymutu odejmujemy 5o (różnicę pomiędzy długością geograficzną Krakowa a południkiem E 15o). W ten sposób otrzymujemy w lecie wartość 241o , natomiast w zimie 226o . Teraz wystarczy ów kąt zamienić na godziny, przyjmując azymut 0 za godzinę 00 00, czyli północ geograficzną przyjmujemy jako północ czasową.

Lato
241 : 15 = 16 godz. i 04 min. czyli mamy 16 04

Zima
226 : 15 = 15 godz. i 04 min. czyli mamy 15 04

W zasadzie moglibyśmy na tym zakończyć obliczenia, jednakże wyznaczony w ten sposób czas będzie obarczony błędem. Od początku kwietnia do połowy września ów błąd będzie wynosił od 0 do 5 min. natomiast w pozostałym okresie roku od 0 do około 17 min. Niestety nasze Słońce jest punktualne tylko cztery razy w roku. W pozostałym okresie albo się spóźnia albo śpieszy. Wynika to między innymi z tego, że nasza planeta nie porusza się wokół Słońca po orbicie kołowej tylko po elipsie. Aby pozbyć się tego błędu musimy skorzystać z tak zwanego równania czasu, najlepiej w postaci wykresu. Na wykresie odczytujemy dla danego dnia roku wartość o jaką Słońce się spóźnia/śpieszy i odpowiednio dodajemy/odejmujemy od wyżej wyliczonego czasu.

Z moich doświadczeń wynika, że dokładność wyznaczenia czasu tą metodą najbardziej zależy od naszej umiejętności w wyznaczaniu azymutu Słońca oraz dokładności busoli którą się posługujemy. Przy posługiwaniu się dokładną busolą należy szczególnie zwrócić uwagę na wszelkie uwarunkowania mogące mieć wpływ na dokładność wskazań igły magnetycznej.

1. Ze względu na przeznaczenie tego artykułu pomijam zagadnienie doby gwiazdowej, prawdziwej słonecznej i średniej słonecznej. Osoby zainteresowane poznaniem tych terminów odsyłam do linku o równaniu czasu lub do akademickich podręczników z astronomii.
2. E 21o – litera E pochodzi od angielskiego słowa east (wschód) i w tym przypadku oznacza półkulę wschodnią

Staszek

2 komentarze:

apaula pisze...

Świetny blog. Dużo bardzo bardzo ciekawych i przydatnych informacji. Robię sobie notatki z niektórych rzeczy ;) Dzięki

Staszek pisze...

Dziękuję w imieniu swoim i Zdybiego. :-)
Staszek