あせいあん

蛙聲庵

 

 

蛙聲庵のホームへ戻る

紙の日時計 

日時計のメニューへ戻る

太陽の角速度計測器の目盛

発注の手順へ進む

 

太陽の角速度計測器の目盛の使用例

 ここでは、簡単な例を示しますが、

 どのように使用されるかはお客様がご自由にお考え下さい。

お送りするものは

image050

ご希望により作成した、日時計と時計の時刻の換算表と、

(時差の換算表の必要な方は、発注の際にお知らせください。)

この写真のような目盛盤を印刷した紙です。

この紙には

image052

上から

@緯度目盛 左側

A緯度目盛 右側

B時計文字盤(時差補正盤兼用)

C分度器

4つの目盛が印刷されています。

 

用意していただく材料

image004

スコッチテープ

ティッシュペーパーの空き箱 2

 ここではエレモア200を使いますが、scottiなどでも構いません

工具については

image004

 物差し、定規、など、長さを計ったり、線を引いたりするもの

 ハサミ、カッターナイフなど紙を切るものです。

 

スリットと架台の製作

 空き箱のうち1つはそのままにしておいてください。

もう一つの箱から、太陽の光を通すスリットと、計測器の架台をつくります。

image007

箱の一番小さい面に定規で対角線を描きます。

image009

この線をカッターナイフやハサミで切ります。

image011

反対側の小さい面も、同様に対角線に沿って切ります。

次に、対角線の端から長い角を切ります。

image008

これを、対角線の両端で行います。

image010

すると、上図のように2つになります。

上の穴のあるパーツが、そのまま架台になります。

下の台形のものは、もう少し加工して、スリットを作ります。

image012

台形の底辺に続く長方形の部分を半分弱の幅に切り取ります。

この時、切る線をその左側の折れ目と可能な限り平行に切り取ってください。

切り取った端切れは、後でスリットの補強に使いますので、捨てないでください。

image012

台形の底辺と上辺を2等分する縦の線を引きます。

この線は可能な限り、底辺に垂直で、曲がっていない直線を引いてください。

image013

この線がスリットになりますので、カッターナイフなどで、正確に

線を切断してください。

これで、スリットと架台ができました。

 

目盛盤の切り分け

image054

4つの目盛を実線で、切り分けます。

image058

ペーパーナイフで切ってもよいし、ハサミやカッターで切っても構いません。

image061

上図のように、4つに切り分けます。

 

貼り付け位置の確認線

もとのまま取っておいた空き箱の底の面を右にして置きます。

その手前の角に、上図のようにスリット用に切ったパーツの角を押し当てます。

image019

そして、スリットの辺を定規にして、その位置に線を引きます。

image021

次に、箱の底を上に向けて、同じようにスリットのパーツを押し当てます。

image023

そして、やはりスリットの辺を定規にして、ここにも線を引きます。

image025

すると、した図のように線が引けます。

image027

 

次に、箱の底を上にしたまま、180°箱を回して、同じことを行います。

image029

すると、箱の紙の厚さの2倍の距離だけ離れた平行な線が引けます。

image031

image033

この線が、目盛盤を貼り付ける基準線になります。

 

 

目盛盤の貼り付け

image035

分度器の目盛盤は、上図のように左右の一点鎖線の位置で折り曲げます。

image037

緯度目盛も一点鎖線で上図のように折ります。

image039

反対側の緯度目盛も同様に折り曲げます。

 

目盛盤の大きさの調整と貼り付け

image041

箱の左の角に折った目盛盤の折り目を押し当てて、幅を調整します。

箱の右の角から12cmの位置に折り目を付けて、そこで切断します。

image043

image045

これは、貼り付けの基準線が見えるようにするための工程ですので、

大きな菓子箱などで工作されている方で、初めから基準線が見えている

方には、この作業は不要です。

image047

目盛盤の折り目を、箱の角に当て、2本の基準線の中央に、一点鎖線が

来るようにして、目盛盤を貼り付けて行きます。はじめは、12cmの長さの

スコッチテープで、一点鎖線と基準線の位置を箱の側面と底面の2か所で仮止めします。

image049

次に、箱の角と、目盛盤の折り目を仮止めします。

image051

その次に、目盛盤の四隅を仮止めします。

この段階で、目盛盤にたわみやしわのないことを確認してください。

たわみやしわがあった時には、ペーパーナイフで丁寧にスコッチテープを

はがして、貼りなおしてください。セロテープを使った方は、カッターナイフ

の先で、テープを切らないと、うまくはがせません。

たわみやしわが無くなったら、目盛盤のすべての辺をテープで固定します。

image053

 

緯度目盛の大きさの調整

緯度目盛の大きさを調整しますが、ここでは、大きさを調整するだけです。

貼り付けるのは、もう少し後になります。

image019

先に付けた折り目を切らないように注意しましょう。

切るのは上の写真でそこに回り込む側です。

箱の厚み(高さ)よりも、少し小さく切っておくようにします。

image023

image027

左右の緯度目盛を切りそろえます。

 

組み立て

いよいよ、組み立ての行程に入ります。

先ず、下図を目に焼き付けてください。

箱とスリットの間に隙間なく密着し、

分度器の原点の左右に均等にスリットが開いている状態がベストです。

image013

スリットが、分度器の原点の両側に均等に開いているように、

スリットを箱に固定します。

image047

隙間のできるところはテープで固定していきます。

image049

左右のスリットが前後せず、平面上に配置されるように、

箱の底から、箱の高さの範囲で、テープで止めます。

片方づつ止めますが、テープが紙の端で浮かないように、爪で浮きを抑える

などして固定してください。

image016

スリットが固定されたらその上から緯度目盛を下図のように貼り付けます。

image037

上の写真のように、折り目が箱の角に合うように貼ります。

image041

 

 

スリットの補強

image023

上図のように、取っておいた端切れの一部を切り取り、折り曲げます。

image029

スリットの上端を挟むように貼り付けます。

image029

これで架台()と太陽の角速度の計測器()ができました。

 

架台との接合

 架台と計測器はテープ等で固定しないでください。設置する場所が完全に水平であることは殆どありません。たいてい排水などの目的で、平らに見えるところにも傾斜がつけてあります。このため、その補正をする必要があります。

image037

このように架台に計測器を挟み込んで、接合します。

最後に、設置のための垂線を貼り付けます。

image043

ワッシャーや5円硬貨を2つ糸でつないで垂らします。

上部をテープで固定しますが、その時、テープを貼る位置には、

あらかじめ、テープを貼ってコーティングしておくようにします。

これは、後に詳述しますが、何度も垂線の固定点を移動する必要があるためです。糸は何でも構いませんが、細くて、柔らかなミシン糸が最良です。

 

太陽の角速度の計測

image043

北半球では計測する場所に、架台に乗せた太陽の角速度計測器を置きます。

スリットのある面をほぼ真南にむけます。上の写真の手前の面は西側にします。

南半球ではスリットのある面を北に、写真の面は東に向けます。

image048

次に、上図のように垂線が緯度目盛の原点に重なるように糸の位置を調節して、

上の錘をテープで止めます。下の錘は止めないでください。

image050

次いで、緯度目盛を読みます。上図の写真では37°を指しています。

蛙聲庵の緯度は36°ですので、あと1°計測器を起こす必要があります。

そして、再び、垂線が原点を通るようにして、目盛りを読み直します。

つまり、垂線が緯度目盛の原点と観測点の緯度の両方を通るように、

調整を繰り返すわけです。

 

南北方向の調整

 あらかじめ、地方太陽時と日本標準時の時差を求めておきます。理科年表の方は、均時差と経度差による時差の計算をしておいてください。ステラナビゲータの方は南中時刻を求めて時差をもとめてください。観測地点の蛙聲庵の換算表をお持ちの方は、換算表から、519日の時差は22分と読み取れますので、太陽の南中時刻は1138分です。

image052

南中時刻に太陽の光が90°の目盛に合うよう、計測器を乗せたまま架台を

回して調整します。1134分は38分の4分前ですので、89°に合わせます。そして、再び、緯度目盛の調整をします。

image054

これで、設置が完了しました。南中時刻の1138分に90°を指しています。

後は、時計を手前において、観測しながら写真を写します。

image056

 

1138

目盛りは90°

太陽は南中しています。

image058

 

1142

目盛りは91°

 

4分間に1°

進みました。

image060

 

1158

目盛りは95°

 

20分間に5°

進みました。

1分間に4°、20分間に5°、1時間に15°太陽は進んでいるのがわかります。

それが分かれば、この原理を使って時計を作ればよいわけです。

 

時計文字盤の切り抜き

image060

ハサミなどで、時計文字盤を切り抜きます。

 

分度器のコーティング

image063

上図のように四角く囲った部分にスコッチテープを何枚か貼って、分度器を

コーティングします。

これは、地方太陽時(日時計の指す時刻)と日本標準時(電波時計の指す時刻)

差である時差が、毎日違うため、時計の文字盤を数日〜十数日ごとに貼り

直す必要があるためです。コーティングしておかないと、分度器の文字盤が

いたんでしまいます。

image065

先ほど切り抜いた時計文字盤の原点を分度器の原点に重ねておきます。

スリットの中央に時計文字盤の原点が合っている状態になります。

image048

次に、南中時刻を求めます。

蛙聲庵の換算表から、その日の時差を読み取ります。

さいたま市見沼区春野で、この撮影を行った523日には、

時差は22分です。すると、太陽の南中時刻は1138分です。

ステラナビゲータや理科年表で計算していただいても構いません。

image067

スコッチテープを4cmほどの長さに切り、端を粘着部を内側にして

1cm余り折り曲げます。残った粘着部分の半分だけ時計の文字盤の

12時の位置に貼り付けます。そして、

image069

時計の文字盤の1138分が分度器の90°の目盛に合うように、

時計の文字盤を折り曲げたスコッチテープの残っている粘着部で

コーティングを施した分度器に、固定します。

換算表で、時差が変わるたびに、貼り直してください。

 

それが、面倒な方は、分度器の90°と時計の文字盤の12時を合わせて、

貼って下さい。この場合は、日時計で時刻を読み取るたびに、時差を

計算して、日本標準時に換算してください。

 

貼りなおす方が楽か、計算が楽かは、人それぞれですので、ご自由にお選びください。

 

 

今度は、これで、日時計の完成です。

 

image071

午前10

image073

image075

午前1130

image077

image079

午前1135

image081

image083

午前1138分 南中

image085  90°

image087

午前1158

image089  95°

外周の目盛を読んでいただくと、太陽の角速度も計測できます。

20分間に5°太陽は進みました。

月の明るい夜には月の角速度も計測できます。太陽とは違う結果が得られます。

 

発注の手順へ

日時計のメニューへ戻る

蛙聲庵のホームへ戻る