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WISSENSCHAFTLICHES LABOR FÜR KINDER
Axtuhr. Wissenschaftliches Kinderlabor
Verzeichnis / Wissenschaftliches Kinderlabor In einem weisen russischen Volksmärchen gelang es einem schlauen Soldaten, Kohlsuppe zu kochen ... aus einer Axt. Doch alles klappte nicht dank der Axt... Aber dass aus einer Axt eine echte Sonnenuhr hergestellt werden kann und dass im Mittelalter ähnliche Uhren verwendet wurden, ist sicher bekannt. Stellen Sie sich einen großen Baumstumpf mit einem runden horizontalen Schnitt, eine klare Sternennacht und natürlich eine Axt vor. Mit dem Rücken zum Nordstern stehend musste man die Axtklinge in die Mitte des Baumstumpfes treiben. Dann richten Sie die Axt auf den Nordstern. Die Ausgaben unter der Axt sind gefährdet – dies ist die Mittagsgrenze der Uhr. Pünktlich zur Mittagszeit Ortszeit wird der Schatten der Axt mit diesem Risiko zusammenfallen. Und wenn man den Baumstumpf als Zifferblatt nutzt, sieht es tatsächlich so aus, als wäre er nicht weit von einer Uhr entfernt ... Natürlich ist eine Sonnenuhr heutzutage nicht unbedingt notwendig. Fast jeder hat mechanische und einige auch elektronische – Sie müssen sie nicht einmal starten. Und doch... Stellen Sie sich diese Situation vor: Sie sind in den Wald gewandert und wie es der Zufall so will, hat niemand eine Armbanduhr bei sich. Die Sonne scheint am Himmel. Wenn Sie damit umgehen können, können Sie nicht nur die Uhrzeit bestimmen, sondern auch durch die Gegend navigieren. Ist es außerdem nicht interessant zu wissen, wie die Zeit in der Antike bestimmt wurde, als es noch keine Spuren von Armbanduhren oder Taschenuhren gab? Mal sehen, welche Art von Uhren unsere Landsleute vor Hunderten von Jahren benutzten.
Vor uns liegt ein dreieckiges Stück Holz mit einem Lot, das vor etwa hundert Jahren in der Provinz Jaroslawl gefunden wurde. In der Mitte des Dreiecks befindet sich ein großes rundes Loch. Ist das eine Uhr? Ja, stellen Sie sich eine Uhr vor. Sie wurden bereits vor mindestens drei Jahrhunderten und sogar noch viel früher von russischen Schäferhunden verwendet. Die Uhr hat die Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem Spitzenwinkel von 47°. Dieser Winkel ist natürlich nicht zufällig, 47°:2 = 23°30'. Und diese Größe ist jedem bekannt, der sich zumindest ein wenig mit Astronomie auskennt. + 23°30' – maximale Deklination der Sonne im Laufe des Jahres. Und das Minimum beträgt -23°30'. Der Unterschied zwischen ihnen ergibt wieder die gleichen 47°. Leider haben wir nicht die Möglichkeit, alle astronomischen Berechnungen und Überlegungen anzugeben, die das Design der Uhr rechtfertigen. Interessierte können es anhand eines Astronomie-Lehrbuchs und des festen Teils des astronomischen Kalenders selbst herausfinden. Und wir werden unsere Aufmerksamkeit auf etwas anderes richten. Wir sagten, dass diese Uhren von einfachen Hirten in Russland benutzt wurden. Die Menschen sind nicht nur unwissenschaftlich, sondern auch Analphabeten. Und plötzlich stellt sich heraus, dass dem Design der Hirtenuhr recht komplexe wissenschaftliche Wahrheiten zugrunde liegen, die auch heute noch nicht ohne nachdenkliche harte Arbeit zu verstehen sind. Fabelhaft? Natürlich gibt es hier kein Wunder. Die Hirten kannten sich nicht mit Astronomie aus, und dennoch konnten sie diese Uhr auf der Grundlage einer jahrhundertealten Praxis und auf Beobachtungen herstellen, die von Generation zu Generation unter den Menschen weitergegeben wurden. Beispiele für solche „smarten Dinge“ finden sich in vielen Museen, und vielleicht haben Sie sie auch zu Hause. Seien Sie aufmerksam gegenüber alten Dingen. Wie alte Menschen haben sie viel zu sagen. Kehren wir jedoch zu unserer dreieckigen Uhr bzw. zu ihrem Abbild zurück (leider ist bis heute kein einziges „lebendes“ Exemplar dieser Uhr erhalten). Links am Rand des Dreiecks erkennt man ein kleines Durchgangsloch (Punkt). "aber"), und innerhalb des Kreises gegenüber diesem Punkt befindet sich eine Markierung "b" - so direkt ab verläuft durch den Mittelpunkt des Kreises. Wir haben noch nichts darüber gesagt, wie wir den Ort für das Loch im Dreieck ausgewählt haben. а. Das war natürlich nicht gleichgültig. Die Regel zur Bestimmung des Mittelpunkts lautete: der Winkel zwischen der Geraden aOb und die Basis des Dreiecks ist gleich dem Winkel zwischen dem Mittagsstand der Sonne und dem Horizont an den Tagundnachtgleichen. An der Basis des Dreiecks sind zwei parallele Lochreihen sichtbar: 9 unten und 8 oben. Das ist eine Art Skala. Jetzt werden wir sehen, wie es funktioniert. Befestigen wir ein Lot an der Spitze des Dreiecks und versuchen wir, anhand dieser Uhr die Uhrzeit zu bestimmen. Dies geschieht wie folgt. Richten Sie die Uhr mit dem Loch auf die Sonne а- also genau das Richtige б Sonnenstrahl fiel. Es ist klar, dass in diesem Fall das Lot je nach Tageszeit eine bestimmte Position relativ zu den Löchern einnimmt. Wenn die Sonne gerade aufgegangen ist, verläuft das Lot sehr nahe am Rand А. Weiter ... zitieren wir jedoch, was in der alten Zeitschrift steht, in der wir eine Nachricht zu dieser Uhr gefunden haben. „Wenn die Sonne bei der Beobachtung aufgeht, wird es notwendig sein, das Loch ständig anzuheben а, wodurch sich die Position des Lots ändert, das sich allmählich von links nach rechts bewegt; Entlang der unteren Reihe von Punkten, von denen es insgesamt neun gibt, werden die Morgenstunden des Tages angezeigt: Der letzte Punkt rechts zeigt 11 Uhr an, mittags wandert das Lot an den Rand Б, und das Loch а wird die höchste Position erreichen. Dann, wenn die Sonne untergeht, entsteht das Loch а beginnt zu sinken, und die Lotlinie zeigt die Nachmittagsstunden an und verläuft entlang der oberen Punktereihe, jedoch von rechts nach links; der erste Punkt bedeutet ein Uhr nachmittags, der zweite 2 Uhr usw., der letzte - 8 Uhr, und bei Sonnenuntergang liegt das Lot wieder am Rand А". Man muss davon ausgehen, dass, wenn wir uns heute dazu entschließen würden, eine ähnliche Uhr zu verwenden, die Skala dafür praktischer und genauer gestaltet werden könnte als beim alten Modell. Wie? Das überlassen wir wahrscheinlich Ihrem Ermessen. Die genaueste Anzeige erfolgt im Juni, wenn die Sonne am höchsten über dem Horizont steht. Wenn im Juni die RippeБ dient als Zeitmarke für den Mittag, in anderen Monaten muss er in der unteren Reihe um einen Punkt nach links verschoben werden (für Mai und Juli), um zwei Punkte (für April und August) usw.: auf diese Weise Wir werden die Verringerung der Länge des Sonnentages berücksichtigen. Und hier ist eine andere Version derselben Sonnenuhr. Der einzige Unterschied besteht darin, dass sie aus Kupfer bestehen und etwas weiter südlich gefunden wurden – in der Provinz Wladimir (dies geschah vor der Revolution). Auf den ersten Blick haben diese beiden „Chronometer“ nichts gemeinsam. Wo ist tatsächlich das Dreieck, wo ist das runde Loch, wo ist die „Skala“? Wenn man genauer hinschaut, ist alles da. Anstelle eines runden Lochs befindet sich oben eine runde Tasse mit demselben kleinen Loch für den Sonnenstrahl und einer Markierung für den „Hase“. Die Rolle der Skala übernehmen zwei Zifferblätter mit Buchstaben. Oben am Becher befindet sich ein Haken für ein Lot. Der Rest dient höchstwahrscheinlich „der Schönheit“.
Es gibt Hinweise, dass beide Uhren auch als Kalender dienen könnten... Der Autor des folgenden Sonnenuhr-Designs ist uns bekannt. Wie die Zeitschrift Iswestija der Russischen Astronomischen Gesellschaft berichtete, wurden sie „vom Priester der 17. Artilleriebrigade, D. P. Mudrolyubov, entworfen und gebaut“. Hier sind sie, im nächsten Bild. Auf einer festen Unterlage wird ein vertikaler Metallbügel montiert, über den ein dünner Draht gespannt ist. Ein 1/3-Kreisbogen wird senkrecht zur Halterung in deren Mitte angeschweißt. Dieses gesamte System ist um eine vertikale Achse und in der Ebene der Halterung drehbar. Auf dem Bogen (er dient als Glied) ist die Stundenskala angebracht: in der Mitte (dem Schnittpunkt des Bogens mit der Klammer) - Mittagseinteilung (12 Stunden), links sind die Vormittagsstunden ( 11, 10, 9, 8, 7, 6), rechts - Nachmittag ( 13, 14, 15 usw.). Der Preis einer Stundenteilung beträgt 1/24 eines Kreises (15°). Warum das so ist – das sollte Ihnen diesmal auch ohne besondere Exkursionen in die Astronomie klar sein.
Aber wie kann man diese Uhr dazu bringen, die Zeit anzuzeigen? Es ist interessant, dass man zunächst warten muss... auf eine klare, sternenklare Nacht. Der Rahmen mit dem Zifferblatt sollte in einer solchen Position befestigt werden, dass der am Rahmen gespannte Draht zum Nordstern zeigt und das in der Mitte des Drahtes aufgehängte Lot genau auf die Mittagsteilung zeigt. An einem sonnigen Tag zeigt der Schatten des Kabels nun die Stunde des Tages auf dem Zifferblatt an, und wenn das Gerät ausreichend groß ist, kann die Genauigkeit der Anzeige sehr hoch sein. Einziger Hinweis: Der wahre astronomische Mittag entspricht nur am Äquator 12 Uhr. In allen anderen Fällen hängt es vom Breitengrad des Ortes ab (obwohl dies nicht stimmt – der wahre astronomische Mittag hängt davon ab). Zeitgleichungen.) Beispielsweise entspricht der astronomische Mittag auf dem Breitengrad von Moskau etwa 12 Stunden und 30 Minuten. Daher ist es notwendig, eine entsprechende Änderung einzuführen. Vergessen Sie auch nicht die Mutterschafts- und Saisonzeit. Stimmt es nicht, dass diese Uhren den antiken Uhren, mit denen wir unsere Geschichte begannen, sehr ähnlich sind? Und es ist nicht verwunderlich: Das Neue ist das vergessene Alte.
Schauen Sie sich die Zeichnung an. Es zeigt eine Sonnenuhr, die von antiken römischen Legionären verwendet wurde. Dieses Steinzifferblatt wurde in der westdeutschen Stadt Wiesbaden gefunden. Entlang des Umfangs des Kreises befinden sich Inschriften in griechischer Sprache, die die Länder der Welt bezeichnen, und in der Mitte befindet sich eine komplizierte Figur in Form einer doppelseitigen Axt des antiken römischen Lictor (Wächter). Den Wissenschaftlern ist noch nicht ganz klar, wie die Zeit mit dieser Uhr gemessen wurde. Die Uhr hatte wahrscheinlich noch andere Teile. Die Zeit hat sie nicht behalten... Und das Letzte ist vielleicht das Unerwartetste in unserer gesamten Geschichte. Wussten Sie, dass die einfachste und zuverlässigste Sonnenuhr (und gleichzeitig ein Kompass)... Sie selbst sind? Jetzt werden wir es beweisen. Angenommen, Sie sind morgens in den Wald gegangen, um Beeren zu pflücken, sind tagsüber sehr weit gegangen und sind sich jetzt, am Abend, nicht sicher, ob Sie auf dem richtigen Weg nach Hause zurückkehren. Wir haben keinen Zweifel daran, dass Sie viele Möglichkeiten kennen, aus dieser Schwierigkeit herauszukommen. Aber hier ist noch einer. Denken Sie daran, ob Sie Ihren Schatten gesehen haben, als Sie morgens den Wald betraten. (In der Regel achtet eine Person auf ihren Schatten, daher ist es unwahrscheinlich, dass Ihnen dieses Detail entgeht.) Wenn Ihnen vor Mittag immer wieder Ihr Schatten ins Auge fällt, bedeutet das, dass Sie bei Ihrer Rückkehr nach Hause so gehen sollten, dass der Schatten wieder vorne liegt: Schließlich hat es die Sonne tagsüber geschafft, nach Westen zu wandern. Und umgekehrt, wenn Sie morgens Ihren Schatten nicht gesehen haben, müssen Sie nachmittags, wenn Sie pünktlich zum Abendessen sein wollen, die ganze Zeit von Ihrem Schatten weggehen. Natürlich ist eine solche Orientierung sehr ungefähr, und dennoch hilft sie in den meisten Fällen einem verlorenen Reisenden.
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