солнечный календарь - гномон "сэргэ"

Формула изобретения

Солнечный календарь гномон, характеризующийся тем, что он содержит вертикальный стержень на горизонтальной поверхности и экран, представленный вторым стержнем, установленным на полуденной линии от вертикального стержня и имеющим разметку календарного циферблата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к календарям гномонам, позволяющим определить дни, месяцы, сезоны, полугодия, знаменательные события года, и предназначено для использования в декоративно-прикладных целях в архитектуре населенных пунктов, интерьере служебных и жилых помещений, для исследовательских целей по истории и астрономии, а также как наглядно-практическое учебно-методическое пособие.

Известны многообразные гномоны прошлого [1,2] рабочими частями которых являлся один вертикальный стержень (столб, башня), по длине и направлению тени которого отбрасываемого на горизонтальную поверхность определяли дни равноденствий, солнцестояний, высоту полуденного солнца в эти дни, смену времен года, истинные солнечные часы. Продолжительность года при этом определялась не прямыми показаниями гномона, а простым счислением дней, например, между двумя летними или зимними солнцестояниями.

Недостатком гномонов для использования их в качестве солнечного календаря является отсутствие специализированного "циферблата", на котором объективно отмечались бы дни, месяцы, сезоны, полугодия и знаменательные события года. При этом необходимость циферблата обусловлена тем, что длина тени гномона, падающая на горизонтальную поверхность, в течение года существенно изменяется. Сильное удлинение тени в зимнее время не дает возможности производить отметку ее края с достаточной точностью из-за дифракции солнечных лучей, следовательно, неточными скажутся и отметки дней года, каждому из которых соответствует отдельный уровень тени.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является индийский гномон [1] Он имеет вид вертикальной треугольной стены, которая пересекает посередине каменное полукольцо. Центр радиуса полукольца представлен вершиной стены-гномона. С вершины этой стены проводились наблюдения за тенью, падавшей от стены на полукруг, и по ней определяли полуденную высоту солнца. В тот день, когда тень была самой короткой, отмечалось летнее солнцестояние. С помощью гномона-стены определяли начало года, его продолжительность и сезоны [1] Недостатком индийского гномона является громоздкость, трудоемкость сооружения, дороговизна, большая площадь ровной поверхности для его установки и главное неудобность полукруглого циферблата для практического использования населением показаний гномона, так как положение тени на нем возможно наблюдать только поднявшись на стену-гномон.

Задачей изобретения является снабжение гномона специальным экранирующим предметом, на который бы падала полуденная тень гномона и путем ежедневной отметки ее формировался циферблат градацией года на дни, месяцы, сезоны, полугодия и знаменательные события года, удобный и понятный для наблюдений за показаниями гномона, относительно малогабаритный по объему, простой по строению, компактный по занимаемой площади, легкодоступный для сооружения широким кругом лиц и организаций, дешевый и долговечный.

Техническое решение поставленной задачи достигнуто дополнением гномона специализированным экраном, представленным вторым вертикальным стержнем, установленным на полуденной линии к северу от гномона и параллельно ему, на котором в течение года после установки производится разметка календарного циферблата.

В общем виде изобретение представлено двумя вертикально поставленными одинаковыми по высоте стержнями (столбами), расположенными на полуденной линии. Расстояние между стержнями гномона должно быть произвольно короче длины полуденной тени южного стержня в день солнцестояния и определяется по формуле: где l расстояние между стержнями; b высота южного стержня; h высота полуденного солнца в день летнего солнцестояния; 0,75 показатель отношения расстояния между столбами к длине полуденной тени южного столба.

Стержни (столбы) гномона и экрана выполнены в виде якутстких национальных тотемных столбов "сэргэ", название которых происходит от слова "сэргэстэхэн" "неразлучные, рядомстоящие столбы". Следовательно, название календаря-гномона отражает одно из его основных свойств неразлучную парность его стержней.

Стержни календаря-гномона имеют форму трехгранной или четырехгранной прямой призмы. Одно из боковых ребер призмы северного и южного столба должно быть усечено по всей длине примерно на 0,3 ширины грани. Точно посередине образовавшихся новых граней северного и южного стержней делают неглубокий вертикальный желоб, разделяющий поверхность сечения на две равные левую и правую части. Стержни гномона и экрана при установке должны быть обращены друг к другу параллельно расположенными поверхностями сечения. При этом желоба обоих стержней должны находиться максимально ближе к плоскости меридиана.

Величина стержней варьирует в широком диапазоне (500-20 см) в зависимости от поставленных задач (обелиски, астрономические инструменты, настольные декоративные приборы).

Для изготовления стержней гномона могут быть использованы любые твердые стройматериалы: дерево, камень, металлы и пр.

Функциональное значение составных частей предлагаемого изобретения сводится к тому, что вершина южного стержня служит, во-первых, для ежедневного определения верхней границы полуденной тени на северном стержне, во-вторых, момент полного совпадения тени желоба южного стержня с желобом северного соответствует времени, наиболее близкому верхней кульминации солнца, в-третьих, выполняет роль "оси", вокруг которой в течение года происходит маятникообразное движение лучей полуденного солнца в плоскости меридиана, т.е. вдоль северного стержня. Угол полугодового смещения лучей определяется разницей высот полуденного солнца в дни летнего и зимнего солнцестояния и равен 47^o. Период колебаний лучей равен одному году.

Северный стержень служит циферблатом, на котором размечены дни, месяцы, сезоны, полугодия и знаменательные дни года. Указателями дат "стрелками" календаря-гномона являются лучи солнца. В полдень они освещают календарную дату, находящуюся выше верхнего края тени на циферблате северного стержня.

На фиг. 1 представлена общая схема календаря-гномона, где "А" вид с юго-западной стороны, "Б" вид сверху. 1 солнце в день летнего солнцестояния, 2 в день зимнего, 3 лучи солнца, 4 южный стержень (столб) "Тойон сэргэ", 5 северный стержень "Кюлюк сэргэ", 6 левая грань, на которой наклонными чертами показаны первые дни месяцев астрономического календаря, а длинными показаны начало (22 декабря) и конец (21 июня) первого полугодия полугодие подъема солнца или снижения тени, 7 правая грань с соответствующей разметкой месяцев, начала (22 июня) и окончания (21 декабря) второго полугодия, снижение солнца, 8 левая от желоба сторона передней (усеченной) поверхности, на которой горизонтальными полосками производится разметка дней первого полугодия, 9 желоб, 10 правая от желоба сторона передней поверхности с разметкой дней второго полугодия. "Б" сплошными линиями показан вариант исходной четырехгранной прямой призмы, пунктиром указано расположение граней гномона в случае трехгранной призмы.

На фиг.2 показана разметка циферблата северного столба, соответствующая григорианскому календарю (5, 5а, 5б, 5в). 5 -северный стержень с разметкой месяцев и полугодий по астрономическому календарю и разметкой дней пятидневками. 5а, 5б, 5в увеличенный масштаб разметки дней и месяцев, прилежащих к дням летнего и зимнего солнцестояния, весеннего и осеннего равноденствия.

Подготовка изобретения к работе сводится к тому, что в течение года после установки стержней календаря-гномона, ежедневно производят отметку полуденной тени южного стержня на северном столбе. Каждому дню года соответствует свой уровень тени, определяемой высотой полуденного солнца. Разметку дней года делают в истинный полдень, когда тень желоба с вершины южного стержня ложится на желоб северного стержня и указывает момент перехода центра солнечного диска меридиан. Тогда по верхнему краю тени делают горизонтальную метку на передней грани слева или справа от желоба. Дни первого полугодия, т. е. с 22 декабря по 21 июня, отмечают слева от желоба. Это полугодие подъема солнца или снижения тени. Дни второго полугодия отмечают справа от желоба. Первые дни каждого месяца отмечают короткими линиями соответствующих дней, продолженными с узкой грани на рядом лежащие широкие боковые грани. Следовательно, полугодия подъема и снижения солнца ограничены верхними и нижними отметками циферблата и расположены соответственно слева и справа от желоба. Их отмечаем двойными линиями, проведенными до конца грани.

Границы сезонов года отмечают линиями на боковом ребре соответствующего полугодия. Для этого достаточно отметить только начало весны и осени, так как начало зимы и лета соответствует началу полугодий при разметке по астрономическому календарю. Отметка начала весеннего сезона должна находиться на продолжении линии 21 марта по григорианскому календарю, а осени на линии 23 сентября. Эти дни отмечаются длинными линиями, проведенными через всю боковую грань.

Знаменательные дни года выделяют цветом, а названия их наносят на заднюю грань северного стержня.

В классическом виде предлагаемое решение является календарем астрономического года с его днями, месяцами, сезонами, полугодиями (фиг.1). Однако календарь-гномон может быть использован и как современный григорианский календарь, при этом разметка дней сохраняет свой порядок, но разметка месяцев должна начинаться не с 22 декабря, являющейся верхней отметкой левой половины от желоба, а с 1 января, соответствующего 11 метке, расположенной ниже. Первые числа месяцев наступают в следующие дни 73 пятидневок года:

1 января 1-й день 3-й пятидневки

1 февраля 1-й день 9-й пятидневки

1 марта 5-й день 14-й пятидневки

1 апреля 1-й день 21-й пятидневки

1 мая 1-й день 27-й пятидневки

1 июня 2-й день 33-й пятидневки

1 июля 2-й день 39-й пятидневки

1 августа 3-й день 45-й пятидневки

1 сентября 4-й день 51-й пятидневки

1 октября 4-й день 57-й пятидневки

1 ноября 5-й день 63-й пятидневки

1 декабря 5-й день 69-й пятидневки

Изменяются соответственно и уровни отметок полугодий и сезонов года.

Начиная со второго года после установки предлагаемый календарь-гномон может работать "вечно", т.е. до сильного повреждения стержней или их разрушения. Пропуски в отметках дней, связанные с погодными и другими причинами, устраняют путем ориентировочного расчета из данных календаря или по объективным указаниям солнца в последующие годы.

Изобретение в описанном выше виде может быть использовано в умеренных широтах северного и южного полушария. На территориях выше 65-й параллели стержень циферблата должен быть выше, чем столб-гномон на 0,1-0,2 его высоты.

При установке гномона "Сэргэ" ниже 45-й параллели стержень циферблата рекомендуется устанавливать с наклоном к полюсу под углом 45-60^o. Этим обеспечивается получение более четких очертаний края тени в дни наибольшей высоты полуденного солнца (фиг.3А).

Универсальным календарным циферблатом для всех широт является циферблат в виде полукруга, установленный в плоскости меридиана, с радиусом на верхнем крае усеченной поверхности южного столба (фиг.3В). Такой циферблат более сложен в создании, но позволяет более точно определять динамику годового смещения высоты полуденного солнца и может быть использован в учебных и исследовательских целях. Разметка полукружного циферблата выполняется аналогично описанной выше разметке стержневого.

Положительный эффект изобретения заключается в объективности и наглядности показаний календаря, многопрофильности использования, вариабельности исполнения на различных географических широтах и для разных целей, простоте устройства, доступности материала для изготовления, экономичности затрат и относительно небольшой площади необходимой для сооружения и размещения, долговечности.