Izboljšava točnosti sončne ure

Na tej strani je prikazano, kako je mogoče z upoštevanjem časovne enačbe delno izboljšati točnost sončne ure ter kakšne so teoretične in praktične možnosti za takšno korekcijo.

Teorija

Na zavihku Točnost smo prikazali, zakaj pri sončni uri skozi leto prihaja do odstopanj. Glede na srednjeevropski čas je sončna ura povsem točna le približno štirikrat na leto, v preostalih dneh pa odstopa z največjim pogreškom približno ±16 minut. Ker je časovna enačba znana količina in jo lahko izračunamo vnaprej za vsak dan v letu, lahko to odstopanje tudi delno kompenziramo. Izračunane vrednosti časovne enačbe za posamezne dni se posodabljajo na vrhu naše spletne strani.

Če želimo izboljšati točnost sončne ure, na primer na približno ±5 minut, je enostaven pristop ta, da časovno napako interpoliramo po mesecih in za izračun vzamemo mesečno povprečje časovne napake. Temu ustrezno nato prilagodimo številčnico. To pomeni, da izračunamo kote urnih oznak z upoštevanim mesečnim povprečjem časovne napake. Res je, da se vrednosti časovne napake iz leta v leto na isti koledarski dan nekoliko razlikujejo, vendar je ta razlika majhna in je tipično reda enega dne, zato jo lahko pri takšni približni korekciji zanemarimo.

Spodnja slika prikazuje osnutek interpolacije časovne napake za mesec januar. Iz slike je razvidno, da se časovna napaka v januarju spreminja razmeroma hitro, saj ima krivulja velik naklon. Sončna ura tako 1. januarja zaostaja za srednjeevropskim časom za približno 3 minute, konec januarja pa za približno 13 minut. Če bi mehanizem številčnice, to je kazalec v smislu premičnega sklopa z urnimi oznakami, nastavili na povprečni odklon približno 9 min, bi imela ura skozi celoten mesec največji pogrešek približno 5 minut. Pri mesecih, v katerih so spremembe časovne napake manj izrazite, na primer v mesecu februarju, je možnost izboljšave na ta način še ugodnejša.

Rešitev

Enačbo za časovne kote prilagodimo tako, da srednjeevropskemu času prištejemo interpolirano, to je mesečno, korekcijo časovne napake.

t = U − 12 h
t ... časovni odmik glede na poldne (osnova za izračun urnega kota)
U ... srednjeevropski čas

t = (U + eInt) − 12 h
eInt ... interpolirana (mesečna) vrednost časovne napake

Na številčnici sončne ure s tem za vsako izbrano uro dobimo 13 položajev, to je osnovni položaj in dodatne mesečne korekcije, kot kaže spodnja slika. Če mehanizem z urnimi oznakami, to je kazalce številčnice, prestavljamo mesečno, na primer vsak 1. dan v mesecu, bo imela sončna ura v najslabšem mesecu, to je v mesecu z največjo amplitudo časovne napake, največji pogrešek približno ±5 minut. V najboljšem mesecu, to je v mesecu z najmanjšo amplitudo časovne napake, pa bo pogrešek še manjši. Pri tem se senčnik (gnomon) ne premika, temveč se premika samo mehanizem številčnice z urnimi oznakami. Takšen pristop lahko izboljša natančnost sončne ure približno za faktor 3.

Realizacija

V praksi bi bilo ročno mesečno prestavljanje mehanizma z urnimi oznakami, to je kazalcev številčnice, razmeroma pogosto opravilo. Smisel takšne rešitve bi bil predvsem v primeru, da bi bilo prestavljanje izvedeno mehansko ali samodejno, na primer z regulacijskim pogonom. S tem pa bi sončna ura izgubila del svoje preprostosti, ki je ena njenih glavnih prednosti. Ta zavihek naj zato služi predvsem kot bolj poglobljen prikaz možnosti za izboljšanje točnosti sončne ure.

Vrnite se na zavihek Domov.