CE ESTE UN CADRAN SOLAR?

Cadranul solar este unul dintre cele mai vechi dispozitive folosite pentru masurarea timpului. Functionarea lui depindea, in mare masura, de miscarea de rotatie a soarelui, prin faptul ca, pe masura ce soarele se deplasa de la est la vest, umbra lasata in urma indica ora cu destul de mare acuratete. 1

Masurarea timpului a constituit una dintre preocuparile majore ale grecilor antici.Acestia au utilizat ca puncte de reper pentru masurarea timpului ciclul solar si lunar(alternanta zilei si a noptii,echinoptiile si solstitiile),succesiunea anotimpurilor precum si pozitia diferitilor astri.

2

Gnomonul este cel mai simplu aparat de masurat timpul,constand intr-o tija sau un stil care cade perpendicular pe un plan orizontal.Umbra stilului proiectata pe acet plan indica,prin directia ei,ora zilei.Prin determinarea lungimii umbrei se putea constata inceputul solstitiilor si echinoctiilor.

3

Perfectionarea gnomonului a dus la aparitia polosului,primul tip de cadran solar utilizat de greci.Principiul de baza al functionarii polosului consta in reflectarea umbrei lasata de un stil(acul indicator) pe o suprafata de receptie,prin contactul sau cu lumina solara.

4

Polosul era format dintr-o emisfera scobita,asezata cu concavitatea spre zenit.Un stil vertical cade perpendicular pe suprafata concava a emisferei.Lungimea stilului era astfel calculata incat varful sau sa coincida exact cu centrul emisferei.SUprafata de receptie concava a polosului reprenzenta un fel de imagine rasturnata a boltei ceresti.Indata ce soarele aparea la orizont,umbra stilului se proiecta in interiorul emisferei,descriind pe suprafata sa o curba conforma cu traiectoria diurna a astrului zilei.Polosul masura timpul in functie de pozitia si directia umbrei stiletului proiectata pe suprafata de receptie.

5

Cu timpul.suprafata receptoare a cadranelor solare a fost conceputa sub diverse alte forme(semicilindrica,tronconica,plana),primind adesea si orientari diferite,,impreuna cu stilul.Dupa forma suprafetei de receptie se disting mai multe tipuri de cadrane solare:sferice,cilindrice,conice,plan orizontale,plan verticale si declinante.

Pozitia umbrei lasata de stil pe cadran in diferitele momente ale zilei se materializa prin trasarea unei retele de gradatii care reprezenta de fapt proiectia miscarilor diurne ale soarelui pe planul meridian al locului.

6

Singura analemma completa si inteligibila din antichitate este descrisa de Vitruvius pentru cadranele cu suprafata de receptie sferica,avand stilul pozitionat orizontal cu varful in centrul sferei.Pe suprafata de receptie se marcau traiectoriile soarelui in timpul solstitiilor si echinoctiilor sub forma de arce de cerc de amplitutdine variabila.Practic,nu se tradau decat trei arce de cerc paralele reprezentand traiectoriile soarelui la solstitii si echinoctiu:curba echinoctiilor,curba solstitiului de vara si curba solstitiului de iarna.Fiecare curba se impartea in 12 parti egale.Prin unirea punctelor de diviziune de pe cele 3 curbe se obtineau 11 linii orare care imparteau cadranul in 12 spatii orare corespunzand celor 12 ore temporare.Timpul in care umbra varfului stilului trecea de la o linie orara la urmatoarea era egal cu cel in care soarele strabatea a 12a parte din cursa lui diurna.Trebuie precizat ca orele marcate de polos au o durata variabila pentur fiecare zi,deoarece fiecare dintre ele nu reprezinta decat a 12-a parte din cursa diurna a soarellui si nu a 24a parte a intervalului cunprins intre 2 treceri succesive ale soarelui pe la medirian.In timpul anului,orele marcate de polos aveau o durata egala doar in perioadele echinoctiilor,.Pe un cadran solar erau trasate si alte linii care marcau inceputurile lunilor sau al anotimpurilor.solstitiile si pozitia soarelui fata de constelatii.

7

Constructia cadranelor solare impunea observarea traiectoriilor soarelui de-a lungul intrehului an.In privinta utilizarii lor,exista inconvenientul ca nu putea fi folosite decat pentru latitudinea loculuipentru care erau concepute.Acest dezavantaj a fost inlaturat de matematicienii si astronomii greci care au perfectionat construirea lor prin adaugarea unor noi elemente tehnice.Este vorba de oblicitatea eclipticei,adica unghiul format intre planul de miscare anual aparent al soarelui si planul ecuatorului celest.

8

Egiptenii au dezvoltat primele cadrane solare care au fost împărțite în 10 părți cu două ore de seara. Un cadran solar funcționează prin urmărirea mișcării soarelui. O lamă proiectează o umbră care indică spre un număr marcat pe fata cadranului, un fel de ceas controlat manual. La mijlocul zilei, cineva trebuia să rotească aceste ceasuri solare la 180 de grade pentru a măsura orele după-amiezii. Desigur, un cadran solar antic nu putea să arate timpul pe o zi noroasă sau pe timp de noapte. Acestea erau, de asemenea, inexacte, deoarece soarele este la unghiuri diferite în perioade diferite ale anului; orele erau mai lungi sau mai scurte, în funcție de anotimp. Totuși, un cadran solar a fost mai bine decât nimic, și până în anul 30 î.Hr. mai mult de 30 de tipuri diferite au fost utilizate în Grecia, Italia și Asia Mică. Chiar și astăzi, soarele este la baza sistemului nostru de măsurare a timpului, înființând fusuri orare care înconjoară planeta pentru a imita rotația Pământului în jurul Soarelui.

9

Tipuri

•CADRAN SOLAR VERTICALÎn acest tip de cadran umbra unui gnomon cărei

margine este paralelă cu axa Pământului cade pe o suprafaţă verticală; dacă acest lucru este spre sud, liniile de oră vor fi plasate simetric. Cadrane solare verticale sunt în mod normal, data vazut pe pereţii clădirilor, dar acestea apar, de asemenea, ca membrii superioare de cadrane diptic portabile şi pe părţile laterale ale cadrane poliedrale.

10

• CADRAN SOLAR ORIZONTAL

Este format dintr-un ac indicator și o suprafață netedă marcată cu mai multe linii ce indică orele zilei. În funcție de mișcarea Soarelui, umbra acului indicator se aliniază progresiv cu liniile marcate pe placă, indicând astfel momentul din zi. Acul indicator este aliniat cu axa de rotație a Pamantului. Prin urmare, cadranul solar indică timpul corect, acul indicator trebuie să indice spre Nordul geografic și unghiul dintre acul indicator și direcția orizontală trebuie să fie egal cu latitudinea geografică a locului unde se află cadranul solar. Totuși, multe cadrane solare nu respectă această descriere, și funcționează după principii diferite.

11

• CADRAN SOLAR DE TIP ECUATORIAL

Intr-unul de tip ecuatorial, baza era inclinata, astfel incat sa fie paralela cu ecuatorul, in timp ce pilonul era asezat perpendicular. Pozitia unui cadran solar, ca latitudine, intr-o emisfera, avea drept corespondent, in cealalta emisfera, coordonatele opuse. Amplasarea corecta necesita, de asemenea, stabilirea nordului si a sudului.

12

• Cadrane Analemmatic

Nu sunt foarte frecvente. Ele sunt neobișnuite, deoarece Gnomon este verticală, iar orele sunt marcate prin linii nu, ci de puncte care se încadrează în circumferința unei elipse. Gnomon trebuie să fie mutate în funcție de perioada din an, astfel încât umbra cade pe punctul corect. Cadrane Analemmatic sunt deosebit de potrivite pentru cadrane solare prevăzute la peluze, în cazul în care o persoană poate acționa ca un Gnomon, poziția în care persoana trebuie să stea la o anumită lună a anului este marcat de-a lungul axei nord-sud, care traversează punctul de mijloc între focarele elipsei.

13

• Cadrane reflectate tavan

Sunt chiar mai puțin frecvente. Ele sunt o formă specială de cadran solar orizontal, în care o oglindă așezată pe un pervaz orientat spre sud-reflecta soarele pe tavan. Liniile oră sunt desenate pe tavan.

14

Proiect realizat de:

• Galan Olga Patricia• Neagu Cosmin Teodor• Neculai Viviana

Profesor îndrumător:• Angheluță Cătălin

15