ساعت آفتابی چگونه کار میکند؟ (تحقیق در مورد ساعت آفتابی)

آیا میدانید ساعت آفتابی چگونه کار میکند؟ طرز کار ساعت آفتابی کلاس دوم خوانده ایم. تحقیق در مورد ساعت آفتابی هم برای دانش آموزان دوم دبستان و هم بزرگترها مفید خواهد بود. ساعت آفتابی مانند بسیاری از اختراعات بشر خوبی‌ها و مشکلاتی داشته که در طول تاریخ کامل شده است. اولین ساعت آفتابی در ایران مشخص نیست برای چه زمانی است؛ چرا که قدمت ساخت و استفاده از این ساعت ها بسیار طولانی است. در این مطلب با ساعت آفتابی و طرز کار آن و همچنین چندتا از ساعت آفتابی های ایران آشنا می شوید. آیا میدانید بزرگترین ساعت آفتابی ایران در کدام شهر است؟

ساعت آفتابی چیست؟

ساعت‌های آفتابی وسایلی برای زمان سنجی به کمک نور (سایه) خورشید هستند که با توجه به حرکت ظاهری خورشید در طول روز زمان را نشان می‌دهند. این ابزار تا تا قبل از ساخته شدن ساعت‌های مکانیکی استفاده فراوانی داشته اند. ساعت آفتابی به اشکال گوناگون ساخته می‌شود و در هر نوع مدرج کردن صفحه ساعت محاسبات خاص خود را دارد؛ که با توجه به محل نصب ساعت انجام می‌شود.

تاریخچه ساعت‌های آفتابی

اولین ساعت آفتابی را چه کسانی ساختند؟ بر اساس نوشته‌های هرودوت، تاریخچه ساعت‌های آفتابی به پیش از ۵۰۰۰ سال پیش بازمی گردد. هرودوت منشاء این ابزار‌های سنجش زمان را به سومری‌ها و کلدانی‌ها نسبت می‌دهند؛ اقوام پیشروی که در بین النهرین زندگی می‌کردند. تقسیم بندی ۲۴ ساعته زمان که امروزه نیز آن را به کار می‌بریم یادگاری از این قوام است.

رواج فراوان ساعت‌های آفتابی نزد رومیان باعث تلفیق طرح و اعداد یونانی با ساعت‌ها گشته به طوری امروزه استفاده از اعداد یونانی برای ساعت‌های مکانیکی نیز کاربرد فراوان دارد. با آغاز تمدن اسلامی – ایرانی، طراحی این ساعت‌ها با دقت‌های بیشتری همراه شد. چرا که زمان اوقات شرعی را مسلمین نشان می‌داد. متاسفانه به دلیل جنگ‌ها و استفاده از موادی مانند کاه گل، سفال و چوب امروزه نمونه‌های اندکی از آن دوران در ایران باقی مانده است.

کاربرد ساعت‌های جهانی در عصر حاضر

در دوران معاصر ساعت‌های آفتابی در کنار کارکرد خود از جهتی دیگر نیز مورد توجه قرار گرفته اندو آن استفاده از مفاهیم زیبایی شناسی در طراحی آنهاست. اینک با وجود گذشت سال‌ها ساعت‌های آفتابی به عنوان نمادی از هویت تاریخی – علمی و از آن مهمتر به عنوان نمادی از تلاقی علم، فرهنگ و هنر به یادگار مانده است و هر روزه تعداد آن‌ها افزوده می‌شود.

هم اکنون در کشور فرانسه طبق آماری ۳۰ هزار ساعت آفتابی موجود است. در انگلستان با وجود اینکه ۷ یا ۸ ماه از سال ابری و بارانی است تعداد بیشماری ساعت آفتابی و هزاران انجمن کوچک و بزرگ دوست داران ساعت افتابی وجود دارد.

کاربرد ساعت آفتابی برای تزیین باغ‌ها و زیبا سازی نماهاست؛ و نیز به صورت عمودی در سطح شهر معابر و میادین استفاده می‌شود. علاوه بر زیبایی و نمایش زمان بیانگر تمدن و فرهنگ آن کشور نیز می‌باشد. در ایتالیا، آمریکا و هند نیز ساعت‌های آفتابی استفاده گسترده‌ای دارد، و پارک‌های مختص ساعت‌های آفتابی دارند که در آن‌ها انواع ساعت‌های آفتابی ساخته شده است.

مزایای ساعت آفتابی

ساعت آفتابی وسیله ای ساده است که در گذشته زمان را به مردم نشان میداد. علاوه بر آن هم اکنون از این ساعت‌ها برای زیباسازی شهر‌ها استفاده می‌شود که نمادی از تاریخ و فرهنگ ملت ها است.

معایب ساعت آفتابی

تأثیر عوامل محیطی: ساعت آفتابی به عوامل محیطی مانند زاویه تابش خورشید، عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا حساس است. این عوامل می‌توانند بر دقت زمان نشان داده شده توسط ساعت آفتابی تأثیر بگذارند.

عدم کارکرد در شب: ساعت آفتابی در شب کار نمی‌کند و نمی‌تواند زمان را نشان دهد.

جابه جایی سخت: معمولا جابه جایی ساعت‌های آفتابی مشکل است.

بیشتر بخوانید: 

• راز جالب حمام سنتی با یک شمع!
• مردی که با نبوغش اولین رصدخانه جهان را ساخت

ساعت آفتابی چگونه کار میکند؟

ساعت آفتابی با استفاده از نور خورشید که بر رویشان می‌افتاد، وقت را به مردم نشان می‌دادند. البته این ساعت‌ها فقط به درد روز‌های آفتابی می‌خوردند، چون در روز‌های ابری یا شب ها، دیگر نور مستقیم خورشید روی آن‌ها نمی‌تابید و ساعت دیگر کار نمی‌کند.

هر کدام از علامت‌ها روی این صفحه، یک ساعت از روز را نشان می‌دهد. وقتی اندازه‌ی سایه‌ی شاخص تغییر می‌کند، نوک آن بین این علامت‌ها جابجا می‌شود (مثلا اول صبح سایه بلندتر است، اما نزدیک ظهر سایه‌ها کوتاه می‌شود) سایه صبح‌ها در یک طرف صفحه می‌افتد و عصر در طرف دیگر.

خورشید هر روز از شرق طلوع می‌کند و در غرب غروب می‌کند. وقتی جای خورشید در آسمان عوض می‌شود، اندازه و جهت سایه‌ها هم عوض می‌شود. مثلا اول صبح سایه‌ی یک درخت خیلی کشیده و بلند است، اما نزدیک ظهر که می‌شود سایه اش کوتاه می‌شود و دوباره عصر سایه‌ی درخت از آن طرفی بلند می‌شود.

شاخص یک تکه چوب یا هر چیزی شبیه به آن است. وقتی نور آفتاب به شاخص می‌خورد، سایه اش روی زمین می‌افتد. همین طور که خورشید در آسمان حرکت می‌کند، اندازه و جهت سایه‌ی شاخص هم عوض می‌شود.

چگونه ساعت با خورشید تعیین می‌شود؟

آیا تاکنون توجه کرده اید که خورشید چگونه در طول روز در سرتاسر آسمان حرکت می‌کند؟ خورشید از قسمت شرق بالا می‌آید و به بالاترین نقطه در حدود ظهر می‌رسد. در واقع زمین از غرب به شرق می‏چرخد؛ بنابراین هنگام صبح خورشید را در شرق می‏بینیم که طلوع می‏کند و هنگام عصر آن را در غرب می‏بینیم که غروب می‏کند.

زمین، گرچه ما نمی‏توانیم حرکت آن را حس کنیم، با سرعتی حدود ۱۶۰۰ کیلومتر در ساعت به دور خود می‏چرخد. هر خط مرکزی که چیزی به دور آن بچرخد محور نامیده می‏شود. محور زمین از قطب‏ها می‏گذرد. ۵/۸ دقیقه طول می‏کشد تا نور خورشید ۱۵۰ میلیون کیلومتر را طی کند و به زمین برسد.

هنگامی شب می‏شود که نور خورشید، به آن بخشی از زمین که ما در آن زندگی می‏کنیم نمی‏تابد. از زمین چنین می‏نماید که خورشید بین غروب و طلوع در آسمان حرکت می‏کند. اما در حقیقت این زمین است که حرکت می‏کند، نه خورشید.

هزاران سال پیش، تمدن‌های اولیه ساعت آفتابی را اختراع کردند. ساعت آفتابی وسیله‌ای است که زمان را با استفاده از مکان خورشید در آسمان می‌سنجد. معمول‌ترین نوع ساعت آفتابی از میله‌ای ساخته شده‌است که روی صفحه‌ای قرار دارد و ساعت‌های شبانه‌روز روی صفحه نشانه‌گذاری شده‌اند. وقتی مکان خورشید در آسمان عوض می‌شود، مکان سایهء میله هم روی صفحه جابه‌جا می‌شود و ساعت را نشان می‌دهد.

بزرگترین ساعت آفتابی ایران کجاست؟

در ایران ساعت آفتابی های زیادی ساخته شده است که چند تا از آن ها را در ادامه معرفی میکنیم.

ساعت آفتابی بندرماهشهر

در سال ۹۴ بزرگترین «ساعت آفتابی» ایران در بندرماهشهر توسط شهرداری احداث شد. گفتنی است، پیش از این رکورد بزرگترین ساعت آفتابی دانشگاه ایران در دست دانشگاه زنجان بود، اما با احداث این ساعت در میدان ۹ در بندرماهشهر، این رکورد به بندرماهشهر رسید.

ساعت آفتابی دانشگاه زنجان

ساعت آفتابی بزرگ دانشگاه زنجان از نوع ساعت‌های آفتابی افقی با شاخص مایل بوده و در داخل یک آب نمای بزرگ، در ضلع جنوبی ساختمان ادارات مرکزی دانشگاه زنجان توسط مهندس محمود حسنی (کارشناس رصدخانه دانشگاه زنجان) طراحی و اجرا شده است.

این ساعت بصورت یک آبنما طراحی و اجرا گردیده بطوری که سنگ درپوش آبنما به عنوان صفحه ساعت کاربرد دارد و شاخص ساعت نیز بطور مجزا در وسط حوض به زیبایی تمام اجرا گردیده است.  این ساعت با دارا بودن قطر صفحه ۸ متر و ۸۴ سانتیمتر و ارتفاع شاخص ۴ متر و ۳۰ سانتیمتر هم از لحاظ قطر صفحه و هم از لحاظ ارتفاع شاخص، جزو ساعت‌های آفتابی بزرگ ایران به شمار می‌رود.

در این ساعت آفتابی، برای هر یک از ساعات روز از یک عدد بزرگ انگلیسی، برای نشان دادن خطوط نیم ساعت‌ها از نماد لوزی و برای نشان دادن خطوط یک ربع‌ها از نماد ستاره استفاده شده است که همه اعداد و نماد‌ها روی صفحه ساعت به زیبایی حکاکی شده اند. همچنین بر روی صفحه ساعت جهت قبله نیز جداگانه حکاکی شده است. پیام این ساعت آفتابی زیبا نیز بر روی سنگ سفید شاخص ساعت و با رنگ قرمز بدین شرح حکاکی شده است: من بی خوشید هیچم، تو بی خدا هیچی!

بزرگترین ساعت آفتابی حلقوی جهان در فارس

دکتر سید محمد ذبیحین پور مدیر پژوهشی دانشگاه جهرم و طراح این دستگاه گفت: ساعت خورشیدی حلقوی یکی از انواع ساعت‌های خورشیدی ست که شامل دو حلقه هم اندازه از جنس پروفیل و یک شاخص است و قابلیت نمایش دقیق زمان را دارد.

قطر حلقه این ساعت آفتابی ۲۶۴ سانتی متر است و صفحه آن دارای یک تقسیم بندی ۱۲ ساعته است که بر اساس مختصات جغرافیایی محل نصب، زاویه بندی شده است. در ایام مختلف سال ممکن است تفاوت کمی میان ساعت قراردادی کشور که بر اساس ساعت‌های مکانیکی برنامه ریزی می‌شود با این ساعت که زمان واقعی نجومی را نشان می‌دهد، وجود داشته باشد.

الهه نیکوبخت مجری طرح گفت: این ساعت با وزن ۲۰۰ کیلو گرم و از جنس پایه محدب آهن، پیکان لوله فولادی و محور‌های قوطی پروفیل ساخته شده و ضخامت ورق نورد شده آن ۱۰ میلی متر است.

ساعت آفتابی ائل گلی

ساعت آفتابی افقی پارک ائل گلی تبریز به عنوان بزرگترین ساعت‌های آفتابی ناحیه شمال غرب کشور و یکی از بزرگترین ساعت‌های آفتابی ایران طراحی و ساخته شد. این ساعت آفتابی برای عرض جغرافیایی ۳۸ درجه و ۱ دقیقه و ۲۳ ثانیه شمالی و طول جغرافیایی ۴۶ درجه و ۲۲ دقیقه و ۹ ثانیه شرقی محاسبه و طراحی شده است. معمولا ساعت‌های آفتاب تنها قابلیت نمایش ساعت خورشیدی محلی را دارند، از آنجا که طول جغرافیایی تبریز حدود شش درجه با نصف النهار مبنای ساعت رسمی ایران تفاوت دارد.

ساعت‌های آفتابی معمولی در این شهر زمان خورشیدی را با حدود ۲۴ دقیقه زمانی تفاوت نسبت به ساعت رسمی ایران نشان می‌دهد، اما محاسبات این ساعت آفتاب بنا بر درخواست شهرداری تبریز طوری انجام گرفته است که بتواند ساعت رسمی ایران را نمایش دهد.

این قابلیت شاید برای نخستین بار در ایران لحاظ شده باشد و از دیگر کاربرد‌های این ساعت می‌توان به قابیلت نمایش تقویم بر اساس گاه شماری ایرانی اشاره کرد. البته این قابلیت در دیگر ساعت‌های آفتابی توسط ایرج صفایی کارشناس رصدخانه دانشگاه کاشان و مجری این طرح طراحی شده، همچون ساعت آفتابی دانشگاه پیام نور آران و بیدگل و ساعت آفتابی میدان جلفای اصفهان نیز لحاظ شده و در این قابلیت از تغییرات زاویه میل خورشید در طول سال برای تشخیص تقویم نیز استفاده شده است. کاربرد سوم این ابزار نجومی قابلیت تعیین نیمروز یا لحظه اذان ظهر به افق تبریز است.

قابلیت تشخیص دقیق سمت شمال و در نتیجه جهت‌یابی با دقت بالا در محل ساعت کاربرد چهارم آن است، کاربرد پنجم ساعت تعیین دقیق سمت قبله در محل ساعت آفتابی است که به پیشنهاد مسعود نجفی مجری طرح توسط صفایی کارشناس رصدخانه دانشگاه کاشان در طرح گنجانده شد.

گردآوری: تابناک جوان

منابع: ایستگاه کودک / بیتوته / باشگاه خبرنگاران جوان / تبیان / خورنا / وبسایت رصدخانه دانشگاه زنجان / ایمنا.