Сонечны гадзіннік «Уайтхёрст і сын»

Сонечны гадзіннік «Уайтхёрст і сын» выраблены ў Дэрбі ў 1812 годзе пляменнікам Джона Уайтхёрста^[1]. У цяперашні час знаходзіцца ў музеі і мастацкай галерэі Дэрбі. Гадзіннік здольны паказваць час з дакладнасцю да хвіліны.

«Уайтхёрст і сын» у музеі Дэрбі

Вытворца

Сям'я Уайтхёрстаў была вядомая ў Дэрбі ў якасці механікаў. Джон Уайтхёрст (1713—1788) быў родам з Конглтана, але свой гадзіннікавы бізнес распачаў у Дэрбі. Па прызначэнні на пасаду інспектра вагаў ён пераехаў у Лондан, а яго справу працягнуў пляменнік пад шыльдай «Уайтхёрст і сын». Прадпрыемства было вядомае сваімі вежавымі гадзіннікамі^[1].

Канструкцыя

Канструкцыя гадзінніка заснаваная на разуменні геаметрыі Сонечнай сістэмы, у прыватнасці таго, як Сонца будзе адкідваць цень на пляскатую гарызантальную паверхню. Кожны дзень цягам гадавога цыклу цень будзе адрознівацца ад учорашняга, акрамя таго, цень адрозніваецца ў залежнасці ад размяшчэння гадзінніку, у прыватнасці яго шыраты. У той самы час даўгата не мае значэння для адлюстравання бачнага сонечнага часу. З другога боку, варта было ўлічыць і тое, што падчас руху Зямлі вакол Сонца па эліпсоідзе працягласць дня нязначна змяняецца, даючы сукупнае адхіленне ад сярэдняга значэння да 16 хвілін у лістападзе і лютым. Гэтае адхіленне, вядомае як складовая частка ураўнення часу, не бралася ва ўвагу да тае пары, пакуль не з'явіліся больш дакладныя за сонечныя механічныя гадзіннікі, што паказваюць сярэдні мясцовы час. Расклад руху цягнікоў патрабаваў нязменнага часу палудню і пастаяннай працягласці дня, што стала прычынай вынаходніцтва Сярэдняга грынвіцкага часу.

Гэты бронзавы гадзіннік падпісаны «Уайтхёрст і сын/Дэрбі/1812» (англ.: «Whitehurst and Son/Derby/1812») і меркавана прызначаўся для Джорджа Бенсана Страта (малодшага брата ўладальніка хлопкапральнай фабрыкі Уільяма Страта), для ўсталявання ў яго доме ў Белперы^[2][3].

Гноман

Гадзіннік выраблены надзейна, мае тоўсты гноман, адзін бок якога адкідвае цень да палудня, а шпіль з іншага боку адкідвае цень пасля палудня. Цыферблат складаецца з двух паўкружжаў, падзеленых патаўшчэннем шпіля. У такім варыянце гадзінніка вугал паміж цыферблатам і шпілем у дакладанасці роўны шыраце 53° 1′ 49, на якой размяшчаўся дом Дж. Б. Страта. Цыферблат павінен быў знаходзіцца дакладана гарызантальна, аднак у выпадку недалёкіх перамяшчэнняў паказанні гадзінніка можна было падкарэктаваць, крыху змяняючы становішча цыферблату на паверхні. Напрыклад, у цяперашні час сонечны гадзіннік знаходзіцца на шыраце 0° 6′ 49″, ці каля 1/10 градуса на палудзень. Адпаведна і нос гноману павінен быць падняты на такую велічыню.

Цыферблат

У гарызантальных сонечных гадзінніках (або вонкавых), цыферблат, на які падае цень, знаходзіцца ў гарызантальным становішчы, і не перпендыкулярны шпілю, як у гадзінніках, што знаходзяцца на экватары. Таму цень нераўнамерна падае на яго ў розны час; пры стварэнні гадзіннікаў даводзіцца ўлічваць даўжыню гадзінавых рысаў. На цыферблаце выгравіраваная дакладнасць, даўжыня гадзінавых рысаў вылічвалася паводле формулы:

${\displaystyle \tan \theta =\sin \lambda \tan(15^{\circ }\times t)}$

дзе λ — геаграфічная шырата сонечнага гадзіннінка (і вугал паміж шпілем і гарызонтам), θ — вугал паміж прынятай і палудневай гадзінавай рысамі (якая заўсёды паказвае сапраўдную поўнач) на плоскасці, а t — колькасць гадзін да або па палудні.

Разлікі

Для кожнай з гадзін ад 1 да 6 разлічваецца формула. Напрыклад, а 3-й гадзіне па палудні, падставіўшы ў формулу значэнні 53,03 і 3, атрымаем наступныя разлікі:

Цыферблат у Белперы 53,03

Адна гадзіна	11,791779
Дзве гадзіны	24,219060
Тры гадзіны	37,922412
Чатыры гадзіны	53,460042
Пяць гадзін	71,020970
Шэсць гадзін	90,000000

Для гадзін да палудня атрымаем такія самыя вынікі, паколькі цыферблат сіметрычны, астатнія рысы з'яўляюцца люстэркавым адлюстраваннем папярэдніх. У такой самай манеры разлічваюцца паўгадзінавыя і хвілінавыя рысы.

Разлік часу

Шкалы канвяртацыі ураўнення часу

Ураўненне часу

З дапамогай пары шкалаў на цыферблаце выконваецца карэкцыя ураўнення часу. Першая шкала падае дату ў месяцах і днях, а насупраць гэтых значэнняў на другой шкале пазначаныя хвіліны, у якія ў гэты дзень гадзіннік будзе ісці хутчэй або павольней. Выгравіраваныя надпісы «гадзіннік павольнейшы», «гадзіннік хутчэйшы». 15 красавіка — адзін дзень, калі не патрабуецца пералік. Па гадзінніку Уайтхёрстаў можна нават было звяраць кішэнныя гадзіннікі, якія на той час (1812) не заўсёды хадзілі карэктна. Да 1820 гадзіннікавая вытворчасць была ўдасканалена: анкерны ход стаў паўсюдна прызнаны, і адпала патрэба ў частай калібрацыі.

Іншыя гадзіннікі

Яшчэ адзін гадзіннік Уайтгэрстаў, датаваны прыкладна 1800 годам, у 2005 быў прададзены за £1850^[4].

Зноскі

1. Glover, Stephen (1929). Noble, Thomas (рэд.). History of the County of Derb. Derby: Stephen Glover. p. 599. Праверана 2011-04-15.
2. Museum label, Derby Museum, accessed April 2011
3. Bridge Hill House Архівавана 31 кастрычніка 2011.
4. Lot 1913, Bamfords Auction house, accessed April 2011

Літаратура

• Mayall RN, Mayall MW (1938). Sundials: Their Construction and Use (3rd ed.). Cambridge, MA: Sky Publishing. ISBN 0-933346-71-9.
• Rohr RRJ (1996). Sundials: History, Theory, and Practice (translated by G. Godin ed.). New York: Dover. ISBN 0-486-29139-1. Slightly amended reprint of the 1970 translation published by University of Toronto Press (Toronto). The original was published in 1965 under the title Les Cadrans solaires by Gauthier-Villars (Montrouge, France).
• Waugh AE (1973). Sundials: Their Theory and Construction. New York: Dover Publications. ISBN 0-486-22947-5.