Làm đồng hồ Mặt Trời

Đồng hồ mặt trời là một trong những loại đồng hồ cổ xưa của nhân loại, chúng ta hãy cùng tìm hiểu và tự tạo cho mình một mô hình đồng hồ mặt trời đơn giản.

Cấu tạo đồng hồ Mặt Trời.

1- Loại xích đạo (Equatorial Sundial):

Cấu tạo là 1 đĩa tròn ở tâm có 1 cọc nhọn vuông góc. Đĩa khắc các vạch thể hiện giờ, cứ 15 độ là 1 vạch thể hiện 1 tiếng.

Dựng đĩa tròn nghiêng về hướng bắc tạo thành góc tù ở phía bắc và góc nhọn ở phía nam.

Độ nghiêng của kim (vuông góc với mặt đĩa) phải bằng chính vĩ độ của bạn. Ở TP.HCM thì độ nghiêng này là 11 độ (10.8 độ). Vạch 12 giờ phải ở gần mặt đất nhất.

Thiết lập

Hướng kim đồng hồ về phía bắc tạo thành 1 góc với mặt đất bằng góc vĩ độ. Dùng đồng hồ để chỉnh sao cho bóng kim chỉ thời gian tương ứng. Ví dụ 10h thì bóng kim chỉ vào vạch 10h. Để chính xác hơn có thể dùng la bàn để xác định hướng bắc và chỉnh kim theo hướng của la bàn.

Đồng hồ ở Tử Cấm Thành (Trung Quốc)

Nhược điểm:

Tùy theo mùa bóng nắng sẽ xuất hiện ở cả hai bên mặt đĩa. Nữa năm bóng sẽ ở mặt đĩa phía Bắc (mùa hè), và nửa năm còn lại bóng sẽ ở mặt đĩa phía nam (mùa đông). Tuy nhiên vào gần các ngày xuân phân và thu phân (equinox) tia nắng của Mặt Trời gần như song song với mặt đĩa và làm cho không nhìn được rõ bóng của kim đổ trên mặt đĩa.

Để khắc phục nhược điểm này người ta sử dụng kiểu đồng hồ theo chân trời.

2- Loại chân trời (Horizontal) đặt đĩa nằm ngang

Bề mặt đĩa đặt song song với mặt đất. Vạch 12h vuông góc với vạch 6h và hướng về phía bắc. Kim đồng hồ được đặt trên 1 mặt phẳng vuông góc với bề mặt đĩa, hướng về phía bắc và có độ nghiêng bằng vĩ độ địa lý của bạn.

Lưu ý là các vạch giờ lúc này không còn cách nhau 15 độ nữa mà phải xác định theo công thức:

+ t là độ lệch giờ cần tính và 12 h trưa- vạch thẳng về hướng bắc . Ví dụ 10h là t=2, 14h ->t=2.
+ λ là vĩ độ của bạn cứ làm tròn đi vì sai số rất nhỏ , TPHCM là 10 độ , Hà nội là 21 độ …
+ θ là góc lệch giữa vạch 12 h và vạch giờ cần tìm.

Bạn có thể vào trang web https://www.anycalculator.com/horizontalsundial.htm để sử dụng công cụ tính của web. Bạn chỉ cần nhập vào vĩ độ địa lý của mình web sẽ cho kết quả các góc giờ. Các bạn cứ làm tròn vĩ độ của mình để dễ tính, vì độ sai lệch trong khoảng 1 đến 2 độ sẽ không nhiều lắm. Hà Nội có vĩ độ 21 độ, Ðà Nẵng 16 độ, và TP.HCM là 11 độ.

Góc giờ cho TP.HCM có vĩ độ khoảng 11 độ đã làm tròn.

Nhược điểm : ở các nước gần xích đạo như Việt Nam góc của các vạch giờ gần 12h rất nhỏ vì thế ảnh hường đến độ chính xác.

Mô hình bằng giấy đơn giản:

Để làm cho mặt phẳng kim vuông góc với mặt giờ chúng ta có thể làm như sau

Nguyễn Tuấn
Vietastro.org