רקע לבניית שעוני שמש

לקראת בניית שעון שמש צריך לבצע מספר החלטות חשובות הקשורות לסוג שעון שמש שנרצה לבנות, החומרים שממנו נבנה את שעון השמש, המקום שבו יוצב שעון השמש וכדומה. רצוי לזכור כי שעון שמש מורכב בדרך כלל מגנומון (מחוג) המטיל צל או כתם אור על פני חוגה או לוח. אפשר לחשוב על הגנומון כעל מחוג בשעון אנלוגי. תוכלו להתרשם מפעולת שעון השמש בעזרת הסרטון הזה. המסמך שלפניכם הוא חלקי, בסיום הדף נמצא קישור למסמך מפורט יותר.

בשעון רגיל המחוג נע על פני החוגה ומראה את השעה. בשעון שמש המחוג קבוע והצל שלו נע ומראה את השעה. בדרך כלל הצל מוטל על קווים המראים את השעה הנקראים קווי שעה. דוגמאות לשעוני שמש פשוטים ביותר הם מוט אנכי הנעוץ בקרקע, מסמר נעוץ בלוח עץ וכדומה. נציג כעת מספר סוגים של שעוני שמש מתוך מגוון רחב הרבה יותר.

שעוני שמש עתיקים

במצרים העתיקה אובליסקים תפקדו כשעוני שמש ענקיים כשהצל שהם הטילו נע לאורך היום. המצרים יכלו לעקוב אחר הזמן על פי מיקום הצל, וחלק מהאובליסקים אף הוצבו בחצרות מקדשים כדי לסמן את חילופי העונות. האובליסק העתיק ביותר שעדיין עומד הוא האובליסק של סנוסרת הראשון המתוארך ל  1950 לפנה"ס מתקופת השושלת ה-12 של מצרים העתיקה. הוא ממוקם בהליופוליס (כיום בקרבת קהיר, מצרים) וגובהו כ-20  מטרים.

 

 

 

 

שעוני שמש משווניים

בשעוני שמש משווניים הגנומון מקביל לציר סיבוב כדור הארץ והחוגה מאונכת לגנומון. במילים אחרות מישור החוגה מקביל לקו המשווה.

קווי השעות על חוגה משוונית מסומנים במרווחים של 15° זה מזה. אחידות המרווחים הופכת סוג זה של שעון שמש לקל לבנייה. אם חומר לוח החוגה אטום, יש לסמן את שני צידי החוגה המשוונית, שכן הצל יוטל מלמטה בחורף ומלמעלה בקיץ.

 

 

שעוני שמש אופקיים

בשעון השמש האופקי החוגה מיושרת אופקית, במקביל לקרקע, במקום להיות מאונכת לגנומון כמו בחוגה המשוונית. מכאן שקו הצל אינו מסתובב באופן אחיד על פני החוגה. לכן הרווחים בין קווי השעה המשורטטים על פני החוגה אינם קבועים.

היתרונות העיקריים של שעון השמש האופקי הם שקל לבנות אותו וקל לקרוא אותו, ואור השמש מאיר את החוגה במשך כל השנה.

 

שעוני שמש אנכיים

בשעון שמש אנכי החוגה מאונכת לקרקע בעוד שהגנומון כמו בשעון השמש המשווני והאופקי מיושר עם ציר סיבוב כדור הארץ . בדומה לשעון שמש אופקי גם בשעון אנכי קו הצל אינו זז בצורה אחידה על החוגה לכן הרווחים בין קווי השעה המשורטטים על פני החוגה אינם קבועים.

 

 

 

 

 

שעוני שמש קשתיים או כדוריים

 

המשטח עליו מוטל הצל אינו חייב להיות מישורי, אלא יכול לקבל כל צורה. אם הגנומון מיושר עם ציר הסיבוב של כדור הארץ, צורה כדורית נוחה מכיוון שהרווחים בין קווי השעות מרווחים באופן שווים. השעון הגדול ביותר בעולם בגובה של 27 מטר נקרא המכשיר העליון (Samrat Yantra) ונמצא בג'איפור (Jaipur), הודו. הצל שהוא מטיל על הקשת הכדורית זז במהירות של 1 מ"מ לשנייה, כלומר 6 ס"מ בכל דקה.

 

שעוני שמש קוטביים

בשעוני שמש קוטביים, הגנומון הוא לוח הפונה לצפון הגאוגרפי כלומר במקביל לציר סיבוב כדור הארץ ובמישור אנכי למישור עליו מוטל הצל כך שהלוח עליו מוטל הצל מיושר לכיוון מזרח מערב. הצל מתארך או מתקצר לצדדים עם תנועת השמש כמתואר בסרטון. המישור עליו הצל מוטל מורם יחסית לקרקע בזווית השווה לזווית קו הרוחב בו מוצב השעון (ראו תמונות מתוך הסרטון באיור 16) כך שקווי השעות אף הם מיושרים עם ציר הסיבוב של כדור הארץ. סמוך לזריחה ולשקיעה כאשר קרני השמש כמעט מקבילות למישור, הצל נע במהירות, וקווי השעות מרווחים מאוד.

למסמך מפורט יותר על שעוני שמש נא להקליק על הקישור הזה.