كيفية عمل ساعة شمسية

تنزيل المقال

تنزيل المقال

الساعة الشمسية -التي تعرف كذلك باسم "المزولة"- هي من الأدوات التي تعتمد على موقع الشمس في السماء لتحديد الوقت، وذلك باستخدام عصا مستقيمة تُعرف باسم العقرب، والتي يتم تثبيتها لترمي الظل على سطح مهيّأ ليأخذ شكل الساعة، ومع تحرك الشمس في السماء يتحرك الظل. يسهل توضيح الفكرة في فنائك الخلفي ببناء ساعة شمسية بسيطة للغاية فقط بالاعتماد على عصا وبعض من الصخور الصغيرة، كما توجد العديد من الأفكار لمشاريع بسيطة يمكن أن يقوم بها الأطفال لاستيعاب الفكرة. يمكنك القيام بمشروع أكثر تقدمًا بأن تبني ساعة شمسية دائمة في حديقتك أو فنائك الخلفي وتجعلها تحدد الوقت بدقة بقليل من القياسات وبعض أعمال النجارة.

الخطوات

طريقة 1

طريقة 1 من 3:

استخدام الحصى والعُصي

تنزيل المقال

1. 
   1
   اجمع أدواتك. تُمكّنك هذه الطريقة البسيطة للغاية من توضيح فكرة الساعة الشمسية دون تخطيط الكثير، إذ أن كل ما ستحتاجه لبناء الساعة هو بعض الأدوات البسيطة المتوفرة في فنائك الخلفي، وهي عبارة عن: عصا مستقيمة (طولها حوالي ٦٠ سم) وبعض من الحصى وساعة يد أو ساعة هاتفك الجوال لتحديد الوقت.
2. 
   2
   اختر منطقة مشمسة لغرس العصا في الأرض. ابحث عن منطقة تستقبل نور الشمس طوال اليوم ثم اغرس العصا عندها في النجيل أو الأرض. اغرس العصا قليلًا باتجاه الشمال إذا كنت تقطن في نصف الكرة الشمالي، أما إذا كنت في نصف الكرة الجنوبي فاغرس العصا قليلًا باتجاه الجنوب.

   • فكر في حلول بديلة إذا لم يكن لديك أرض رطبة ذات نجيل.
   • املأ دلوًا صغيرًا بالرمل أو الحصى واغرس العصا تمامًا في المنتصف.
3. 
   3
   ابدأ في السابعة صباحًا. يُفضّل أن تبدأ في الصباح الباكر بعد بزوغ الشمس بأكملها إذا أردت رسم الساعة بأكملها. لاحظ العصا في تمام السابعة صباحًا وراقب الظل الذي تلقيه العصا عندما يسقط ضوء الشمس عليها، ثم استخدم إحدى الحصوات لتحديد علامة المكان الذي وقع عليه الظل.
4. 
   4
   تفقّد العصا كل ساعة. اضبط المنبه أو تفقّد ساعتك بصورة دورية حتى تتمكن من تحديد أرقام الساعة الشمسية عند بدء كل ساعة، أي تفقّد العصا في تمام الثامنة صباحًا وضع حصوة لتحديد مكان الرقم ثمانية الذي وقع عنده الظل وكرر العملية في تمام التاسعة والعاشرة وهكذا.

   • استخدم الطباشير للحصول على نتائج أكثر دقة وذلك بوضع علامات أسفل كل حصوة تضعها على الأرض
   • سيتحرك الظل مع اتجاه عقارب الساعة.
5. 
   5
   تابع هذه العملية حتى المغرب. تفقّد العصا كل ساعة وحدد مكان الظل بحصوة على الأرض واستمر في هذه العملية حتى يغيب ضوء الشمس، ستلاحظ مع انتهاء اليوم أن ساعتك الشمسية مكتملة الأرقام. يمكنك استخدام هذا الجهاز البسيط لمعرفة الوقت طوال النهار.

طريقة 2

طريقة 2 من 3:

استخدام طبق ورقي وقشة

تنزيل المقال

1. 
   1
   اجمع أدواتك. تُعتبر صناعة هذه الساعة الشمسية السهلة مشروعًا ممتعًا للأطفال في يومٍ صيفي مشمس، كما أن الأدوات يسهل الحصول عليها، وغالبًا ما ستجدها متوفرة في منزلك، وهي عبارة عن أقلام تلوين شمع أو فلوماستر وطبق ورقي وقلم رصاص حاد (مبري) ودبابيس ضغط ومسطرة وقشة بلاستيكية مستقيمة (شفاطة).

   • ابدأ في تجهيز الطبق تقريبًا عند الساعة ١١:٣٠ في يوم مشمس خالٍ من الغيوم.
2. 
   2
   اكتب الرقم ١٢ عند الطرف العلوي للطبق. نفّذ هذه الخطوة باستخدام قلم شمع أو فلوماستر. استخدم الآن القلم الرصاص الحاد ثم اثقب منتصف الطبق، وبعدها أزل القلم الرصاص وستجد ثقبًا واضحًا في منتصف الطبق.
3. 
   3
   استخدم المسطرة لترسم خطًا مستقيمًا. ارسم خطًا يصل بين الرقم 12 الذي رسمته وبين الثقب في منتصف الطبق. يمثل الرقم 12 وقت الظهيرة.
4. 
   4
   استخدم بوصلة لتحدد أقرب قطب سماوي. يجب أن تشير القشة أو عقرب الساعة الشمسية إلى أقرب قطب سماوي والذي يعتبر متوازٍ مع محور الأرض. يعتبر القطب الشمالي هو الأقرب إذا كنت في نصف الكرة الشمالي، أما إذا كنت في نصف الكرة الجنوبي فالقطب الأقرب هو القطب الجنوبي.
5. 
   5
   اذهب بالطبق إلى الخارج قبل الظهيرة بقليل. ضع الطبق على الأرض في منطقة مشمسة طيلة اليوم ثم ثبّت القشة في الثقب الموجود في منتصف الطبق.
6. 
   6
   ادفع القشة قليلًا. ادفع القشة حتى تميل باتجاه القطب السماوي الأقرب.
7. 
   7
   لف الطبق تحديدًا عند الظهيرة.أدِر الطبق حتى يتعامد ظل القشة مع الرقم ١٢ الذي رسمته، وبما إنك تقوم بالقياس في ساعات النهار فسوف يأخذ الطبق في النهاية شكلًا يشبه الساعة ويُظهر ١٢ ساعة فقط (لا ۲٤).
8. 
   8
   ثبّت الطبق إلى الأرض. ثبت الطبق ببضعة دبابيس إلى الأرض في نفس مكانه.
9. 
   9
   تفقّد الطبق بعد مرور ساعة. عد إلى مكان الطبق عند الواحدة ظهرًا وتفقّد مكان ظل القشة ثم اكتب الرقم ١ عند طرف الطبق في المكان الواقع عليه الظل.
10. 
    10
    اضبط المنبه خاصتك واذهب لتفقد الطبق عند بداية كل ساعة. استمر في كتابة الأرقام عند مكان الظل على طرف الطبق وستلاحظ أن الظل يتحرك في اتجاه عقارب الساعة.
11. 
    11
    تحدث مع طفلك عن الظل. اسأله ما تفسيره لحركة الظل واشرح له ما يحدث مع مرور الظل حول ساعتك الشمسية.
12. 
    12
    كرر هذه العملية حتى المغرب. استمر في كتابة الأرقام على الطبق كل ساعة حتى تنتهي ساعات النهار، وفي هذه المرحلة ستكون انتهيت من صنع ساعتك الشمسية.
13. 
    13
    تفقّد الطبق مجددًا في اليوم التالي. اصطحب طفلك إلى مكان الطبق في يوم مشمس آخر واطلب منه أن يخبرك عن الوقت وفقًا لمكان الظل. يمكنك استخدام هذا الجهاز البسيط في أي يوم مشمس لتعرف الوقت.

طريقة 3

طريقة 3 من 3:

بناء ساعة شمسية متقدمة

تنزيل المقال

1. 
   1
   اقطع دائرة قطرها ٥١ سم من الخشب الرقائقي (الأبلكاج) بسُمك ١٫٩ سم. ستكون هذه الدائرة هي وجه الساعة، عليك أن تدهن وجهي الدائرة الخشبية بطلاء تمهيدي وبعد أن يجف فكّر في الشكل الذي تريد أن تكون عليه الساعة. ستحتاج إلى اختيار نظام الأرقام، فهناك الأرقام الرومانية والأرقام الأساسية وغير ذلك.

   • اختر اللون الذي تريده للساعة أو يُمكنك إذا ما أردت أن ترسم بعض الرسومات والتصميمات على وجه الساعة.
   • جرّب بعض التصميمات حتى تستقر على شكل نهائي.
2. 
   2
   ارسم التصميم النهائي لك على ورقة دائرية كبيرة. ستسخدم هذه الورقة كمرسام لنقل التصميم إلى الدائرة الخشبية، ولهذا عليك رسمها على نطاق واسع. ستحتاج الآن إلى ضم الأرقام إلى تصميمك، ولكن سيحتاج هذا إلى قياسات دقيقة، لهذا عليك استخدام منقلة ومسطرة تقويم لتنفيذ هذه الخطوة.

   • اكتب الرقم ١٢ أعلى الدائرة كما في ساعة الحائط.
   • قس نقطة منتصف الدائرة ثم ارسم خطًا مستقيمًا باستخدام مسطرة التقويم ليصل بين الرقم ١٢ ومنتصف الدائرة.
3. 
   3
   استخدم المنقلة لتحديد النقطة على بعد ١٥ درجة إلى اليمين. ضع علامة الرقم ١ عند هذه النقطة ثم استخدم مسطرة التقويم لرسم خط ساعة آخر. استمر في كتابة الأرقام بحيث تكون المسافة بينهم ١٥ درجة بالضبط على أن تتحرك مع عقارب الساعة وتستخدم المنقلة لتستمر في وضع العلامات، تابع هذه العملية حتى تصل للرقم ١٢. تُعبر هذه الساعات الاثنى عشر على الوقت من الظهيرة حتى منتصف الليل.

   • ابدأ مرة أخرى من الرقم ١ حتى تصل إلى رقم ١٢ الأصلي أعلى الساعة وستلاحظ الآن أن الأرقام مكتوبة بدقة على الورقة.
   • تم تمثيل الأربعة وعشرون ساعة لليوم بدقة شديدة. يتغير موقع الأرض مع تغير الفصول، إذ أن النهار في الصيف أطول وفي الشتاء أقصر.
   • توجد أيام في الصيف تزداد فيها ساعات النهار عن ١٢ ساعة.
4. 
   4
   ارسم تصميمك على الدائرة الخشبية. استخدم الورقة التي رسمت عليها مسبقًا كمرسام حتى تتناسب الأرقام وخطوط الساعة مع ما قمت بقياسه بدقة. استخدم الألوان الفلوماستر حتى ترسم الأرقام على الخشب إذ أن الأمر يتطلب بعض التفاصيل الفنية الدقيقة، كما أن الألوان الفلوماستر أفضل من الأقلام ذات الحبر الجاف، فهي أكثر مقاومة في مواجهة عوامل الطبيعة.
5. 
   5
   احصل على عقرب لساعتك الشمسية. يُعتبر العقرب جزءًا هامًا من الساعة لخلق الظل، وهو عبارة عن أنبوب لولبي طوله يتراوح بين ٥ إلى ۷٫٦ سم على أن يكون قطرها ١٫٣ سم، وتأكد من أن قطر العقرب أوسع قليلًا من الأنبوب نفسه. ابدأ في صناعة رأس للعقرب مخروطية الشكل.

   • يجب ألا يتعدى طول الأنبوب ورأس العقرب سويًا ۷٫٦ سم.
   • ابدأ بطلاء العقرب باللون الذي تريده ليحافظ عليه من الصدأ.
6. 
   6
   ابدأ في تجهيز القاعدة التي ستثبّت عليها الساعة الشمسية. ستتحمل القاعدة وجه الساعة الشمسية أي الدائرة الخشبية، سوف تحتاج إلى خشب معالج بالضغط ومخصص لتحمل عوامل الطبيعة بقياسات ٤×٤×٨ ليكون قاعدة للساعة. يجب أن يكون سطحه مستقيمًا دون شقوق كبيرة، ويجب أن يكون سطح القاعدة مقطوعًا بزاوية معينة حتى تتمكن من تثبيت الساعة عليه بصورة صحيحة.

   • اطرح موقع دائرة العرض التي تقع عليها من ٩٠ حتى تحدد هذه الدرجة المذكورة أعلاه.
   • إذا كنت مثلًا تقع عند دائرة عرض بدرجة ٤٠ من نصف الكرة الشمالي فسيتوجب عليك رسم زاوية بدرجة ٥٠ على سطح القاعدة.
7. 
   7
   اقطع الزاوية داخل القاعدة. ارسم خطًا عند الزوايا المستقيمة باستخدام زاوية النجار، ارسم هذا الخط بطول ١٥٫٢ سم من أعلى القاعدة. يُعتبر هذا الخط هو الجانب السُفلي من الزاوية. استخدم المنقلة لقياس الزاوية ثم اقطعها بمنشار الطاولة.

   • قس منتصف وجه الساعة الشمسية واحفر ثقبًا عند هذه النقطة.
   • تفقّد ثبات القاعدة إلى وجه الساعة الشمسية وذلك باستخدام مسمار كبير لربط الأخشاب طوله ٠٫٨ سم حتى تضمن أن كل الأجزاء تناسب بعضها البعض بشكل صحيح.
8. 
   8
   احفر ثقبًا للقاعدة. اختر منطقة مشمسة لساعتك الشمسية ثم احفر ثقبًا لتثبّت القاعدة، وتأكد أنك لا تعترض طريق أيّة كابلات أو أسلاك تحت الأرض. ضع القاعدة في الثقب مع مراعاة أن يكون طولها عند استقامتها ليس أكثر من ١٥٢ سم. استخدم بوصلة للتأكد من أن الزاوية التي اقتطعتها في القاعدة تواجه الشمال ثم استخدم مسواة النجارة لتتأكد من أن القاعدة مستقيمة بصورة عمودية.

   • ثبّت القاعدة في مكانها بصورة دائمة عن طريق صب الإسمنت في الثقب.
   • انتظر لبضعة أيام حتى يجف الأسمنت قبل أن تثبّت وجه الساعة الشمسية إلى القاعدة.
9. 
   9
   ثبّت الساعة الشمسية إلى القاعدة. استخدم مسمارًا كبيرًا مخصصًا لتثبيت الخشب بطول ٠٫٨ سم مع مسمار آخر بطول ٥ سم حتى تثبّت وجه الساعة، ثم اربط المسمار بدرجة كافية حتى يثبّت الوجه في مكانه مع الحفاظ على سهولة تدوير الوجه. ضع الشفير فوق وجه الساعة مباشرةً.

   • يجب أن تكون قادرًا على رؤية المسمار من ثقب المنتصف في الشفير.
   • استخدم يدك اليمنى لربط أنبوب العقرب في الشفير الذي تمسكه بيدك اليسرى.
10. 
    10
    لف وجه الساعة الشمسية بحيث يكون خطا السادسة صباحًا والسادسة مساءً أفقيين، ثم ضع العقرب بمحاذاة هذه الخطوط بحيث تبدو وكأنها تتجه نحو المنتصف. تأكد أن يمر خط الساعة ١٢ ظهرًا مباشرة من خلال العقرب.
11. 
    11
    حدد الوقت وثبّت العقرب. يجب عليك أن تحدد الوقت أثناء التوقيت الصيفي حتى تكون قراءاتك دقيقة. ثبّت الشفير بيدك اليسرى ثم استخدم يدك اليمنى لتدوير وجه الساعة الشمسية واستمر في التدوير حتى يقع ظل العقرب على وجه الساعة الشمسية ليشير إلى التوقيت الحالي. استخدم قلمًا رصاص لتحديد علامات عند الثقوب الأربع للشفير ثم أزله.

    • اربط المسمار ولا تحرك وجه الساعة الشمسية عند القيام بهذا.
    • احفر ثقوبًا للمسامير الأربعة الخاصة بتثبيت الشفير ثم ثبته إلى الساعة الشمسية.
    • ثبّت العقرب في النهاية.