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円筒型日時計の目盛

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円筒型日時計の目盛の使用例

 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、

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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。)

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この写真のような目盛盤(時計の文字盤)と天板、底板の型紙を印刷した紙

この紙には

  @季節、地域に関係なくどこでも使える目盛盤(時計の文字盤)

  A緯度設定用の目盛

    B天板と底板の型

が、印刷されています。

そして、

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時差補正目盛盤が印刷された紙です。

 

用意していただくもの

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練習用のプリント紙(薄くて柔らかい紙)の型紙1

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竹ひご1本 

 30cm程度で、まっすぐで、曲がってないもの。

 曲がっているときには、アイロンをかけるとまっすぐにできます。

 本格的に日時計を作って長期に使用される場合、竹ひごは湿度で曲がります

 ので、材料としては不適当です。高価ですが釣り竿の穂先などに使用する

 グラスファイバーやカーボンロットを使うと曲がりにくいのでお勧めです。

ボール紙の端切れ

 余り硬いものではなく、ティッシュペーパーの箱程度の硬さのものが、扱いやすいと思います。

茶筒や樋の接合部など、円筒形の硬いもの

 天板や底板の接合に使いますので長さが長くないもの

スコッチテープかセロテープ 

 スコッチテープは、はがしやすく、修正が楽にできます。

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ワッシャー2枚と色の目立つ糸

 ワッシャーは、垂直を出すための垂線の錘(おもり)として使いますので、5円硬貨、50円硬貨などでも構いません。写真のように糸の両端に結び付けて、ほどけないようにテープを貼ってとめます。糸の長さは、錘と錘の間は78cm位にします。

 糸は、赤い糸が見やすいですが、黒でも、青でも、生成でも、白でも用途には耐えますので、お手元にあるもので構いません。細くて柔らかな、ミシン糸がお勧めです。

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必要な工具

 千枚通

  竹ひごを通す、穴を箱に開けるのに使いますので、錐(きり)でも、ドリル

  でも竹ひごの太さの80%位の穴があけられればなんでも構いません。

 ハサミ、ペーパーナイフ、カッターナイフ

  目盛盤の紙や、ティッシュペーパーの箱を切るのに使います。

  使い慣れているものをご用意ください。

 定規

  紙を折る時や、寸法を計るのに使います。

 

 

目盛盤の折り曲げ加工

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目盛盤の紙を破線の位置で上の写真のように折り曲げます。

 

 

天板と底板の切断

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天板と底板は、外周の実践に沿って切り抜いてください。

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切り抜き終わると

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上の写真のようになります。

板に張り付けて日時計を作る時などは、爪のところを残さず、破線を丸く切り取る方が加工しやすく、組み立てもしやすいこともありますので、工夫してみてください。

やわらかい紙の場合には爪を使うと形状が安定します。

 

補強材の製作と取り付け

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いたって簡単です。用意して頂いたボール紙の端切れを、数cm角に切った

ものを2枚用意するだけです。

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天板と底板をひっくり返して、穴を開ける位置の裏側にスコッチテープで

補強用のボール紙を張り付けます。

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補強用のボール紙の全周を浮きがないようにしっかり

固定してください。

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2枚とも固定出来たら、次に、穴を開けます。

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机や、テーブルに穴を開けないように、古新聞などを厚く重ねて、その上で

穴あけの作業をしてください。

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千枚通しや錐(きり)の先端が、補強したボール紙を通るまで穴を開けます。

次に、手に持ち、机やテーブルから持ち上げて、千枚通しや錐(きり)の先端が

見えるようにしてから、徐々に穴を広げます。

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穴の直径を、竹ひごの直径の7080%位にします。

 

天板と底板の曲げ加工

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天板と底板の外周の爪の部分を上図のように折り曲げます。

 

目盛盤(文字盤)と底板の接合

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 目盛盤(文字盤)と底板の向きと位置を良く確かめてください。左の底板のとがった方を手前です。目盛盤は6時、7時、8時、・・・・と書かれた午前の部分が手前です。夕方の側は6時、5時、4時、・・・ですので、6時だけに注目すると間違えてしまいます。

 底板の一点鎖線と、目盛盤の破線には少し角度が付きます。爪の折れ目に合わせてください。

 この位置に、短く切ったスコッチテープを貼って、仮止めしておきましょう。

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目盛盤を立てると、このような形になります。

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その内側に、上図のように円筒形のものを押し当てて底板の端の爪を外側

からスコッチテープで固定します。

次に、反対側の端で同じことを行います。

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内側から円筒を当てて、

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端の爪をスコッチテープで固定します。

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両端が固定されると上図のような状態になります。

次に、中央を下図のように合わせます。

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中央の横の爪を一つ仮止めします。

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それから、他の爪もスコッチテープで止めて行きます。

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底板が固定出来たら、天板を同様に固定します。

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全ての爪を固定し終わると、

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上図のようになります。

 

竹ひごの通し方

竹ひごの一端にスコッチテープを巻き付けて、脱落防止にします。

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もう一方の先を

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カッターナイフなどで削り上図のように尖(とが)らせます。

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尖った先を穴ら通します。

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もう一つの穴に通したら、竹ひごに、こちら側でもスコッチテープを

巻き付けて脱落防止をしてから、尖った先を切り落とします。

尖ったままにしておくとけがをすることがありますので、必ず、

切り落として、危なくないようにしてください。

これで、円筒形日時計は完成です。

 

架台の製作

日時計の補強

やわらかい紙でできていますので、日時計を補強します。

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適当な大きさの空き箱などを切り開いて

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左右から、日時計を支えます。

北半球では、こちらが下になるので、南側を下から下図のように支えます。

南半球の方は、逆に、北の側を下から下図のように支えてください。

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北半球で使用する場合の北側は、下図のようにしておきます。

南半球で使用する場合には、南側を下図のようにします。

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次に、台形に切ったポール紙(空き箱など)で、天板と底板を補強します。

切り抜いたボール紙に両面テープを貼り付けて、天板と底板に押し当てます。

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台形の補強板を円筒を支えている箱に、スコッチテープで固定して、日時計の

出来上がりです。この固定も、スコッチテープや養生テープで固定して

下さい。テストしてみてひずみがあることが分かった時に、はがして

ひずみを取り除いてから貼りなおすため、はがせるようにしておきます。

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架台の製作

 別の箱を切って、下図のような架台を作ります。

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この架台で日時計を

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下から支えます。

 

そして、側面にある緯度の調整目盛を使い、緯度の調整をしてください。

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 この架台と日時計とは固定せずに、架台を前後させて、観測点の緯度に傾斜を合わせて使用します。例えば、北緯36°で使用する場合は上図のように、

錘を付けた垂線の糸が緯度目盛の原点と36°の目盛に合うように傾けて、

使用します。赤道上では水平になり、オーストラリアでは、南緯の側が下に

なるように傾斜させます。

 いつも自宅で計測するので、緯度の角度を固定してしまえばよいと思われるかもしれませんが、いつも、日時計を置く場所の傾斜が一定である保証はありません。毎回、調整できるように固定しないでください。

 

日時計の更正

 傾斜が合っていても、日時計の向きがずれていたり、12時の目盛の線が一番低い位置になければ、この日時計は正確な時刻を示しません。

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 日時計の換算表、理科年表、ステラナビゲータなどを使い、その日の南中時刻や、地方太陽時と標準時の時差を調べます。

撮影を行った521日には、さいたま市見沼区春野の太陽の南中時刻は

1137分、地方太陽時と日本標準時の時差は23分です。

 

日時計の南北方向の調整

 緯度の調整の済んでいる状態で、竹ひごを南北方向と思われる向きに向けて日時計の指している時刻と時計の時刻を読み取ります。

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日時計が、1510

時計が、 1457

ですので、この場合、時差23分と一致しており、方向があっています。

ずれていた時には、日時計を水平に回転させて、日時計が正しい時刻を

示すように、日時計の向きを調整します。

 

日時計の赤経方向の調整

赤経というのは天の赤道上の座標のことです。

この日時計でいうと、竹ひごを中心線にして、回転させた角度の事です。

つまり、日時計の左右の高さの調整がここでの課題です。

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竹ひごの、真下に12時の目盛線がきていれば、あっていますが、

作ったばかりの状態では、たいていずれています。

 ずれていた時は、日時計の目盛盤を支えている箱の底を、手前にして、調整します。

 ここで作った架台では、日時計を補強した箱の左右の面の傾き加減を赤とオレンジの矢印のところのテープの貼り方や位置を加減して、補強した箱の左右の高さを加減したり、青と水色の矢印で示した架台の当て方を調節することで調整します。経度が正しく調整されていて、南中時刻に日時計が1200分を示していれば調整完了です。

 

はじめの間は、この、

  赤経方向の調整

  南北方向の調整

  緯度の調整

を、何日もかけて何度も何度も繰り返します。

すると、次第に、日時計が正確に時を示すようになります。

 

調整が完了すると、次のようになります。

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時計が 1457

日時計が1520

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時差23

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時計が 1500

日時計が1523

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時差23

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時計が 1502

日時計が1525

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時差23

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時計が 1507

日時計が1530

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時差23

 

 

 

円筒型日時計の目盛を標準時に合わす補正

 円盤型日時計では、地方太陽時を示すための目盛盤とは別に標準時を示すための目盛を用いて調整できますが、円筒型の場合には、円筒を時差の分だけ回転することで、補正ができます。

 

 ただし、この調整は大変面倒で、時間が掛かるので、時差の補正は、補正表ですることにして、地方太陽時を表示させることをお勧めします。そうすれば、硬い紙や、木や、金属、ブラスチックなどで円筒型の日時計を作り、文字盤を貼り付けておくとめんどうな調整をしなくてよいわけです。

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名古屋市の白川公園の科学館の前にある、同じ原理の日時計には、

その前に補正値が分かるグラフが置かれています。

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この写真は、スカイワードあさひの天体観測室(愛知県尾張旭市)で、

見学者の皆さんに見ていただいていたものです。

 写真の印画紙で作り、空き箱に1Kgほどの石の錘をいれて、ドームの中の

大型赤道儀の前においていましたが、自宅で使っていた期間と合わせると、

数年間、そのまま使えました。

 補正に使うグラフは見にくいし読み取り精度が23分あるため、考えたものが、蛙聲庵の時差の補正表で精度は1分以内です。

 しかし、それでも、どうしても測定の度に計算するのは嫌だという方もいらっしゃると思いますので、どのくらい面倒なのか、体験していただくための、

時差補正盤を用意してあります。この補正盤を使うと日時計自体を赤経方向に回転させなくても、次のように補正盤を貼る位置を調節することで補正ができます。

 

時差補正盤の使用方法

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 はじめに、蛙聲庵の時差換算表や、ステラナビゲータ、理科年表などを

利用して、観測地点の太陽時と標準時の時差を調べておきます。

 この撮影を行った2017/05/29の時差は+22分です。さいたま市見沼区

春野では1138分に太陽が南中します。

 補正盤を使用しても、観測日には一度は換算表などで、時差が変化して

いないか調べておいてください。時差が変化している場合には、補正盤を

貼る位置の調整が必要です。

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先ず、時差補正目盛盤を、長方形の実線に沿って切り抜きます。

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次に、日時計の目盛盤(文字盤)の上に、重ねてみます。

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そして、○印を付けた四隅の位置を確認します。

時差補正用の目盛盤を取り除いて、そこにスコッチテープを何枚か貼って

コーティングします。

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スコッチテープが透明であるため、写真では見えにくいのですが四角く囲んだところにスコッチテープでコーティングしました。

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さらに、12時の線の上で、時差補正目盛盤の両端が来る位置にも

コーティングを施します。

 

時差補正目盛盤の貼り付け

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時差が+22分の場合には上図のように、時差目盛盤の+22分の目盛を

元の日時計の12時の目盛の外側に引いてある線に合わせて貼り付けます。

この時にスコッチテープは、外しやすいように、下図のようにして貼り付けます。

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反対側でも、やはり、元の目盛の12時の外側に、補正盤の+22分を合わせ

スコッチテープで固定します。

円筒型日時計の文字盤は、曲がっていますので、そのままでは、時差補正盤は

浮きあがってしまいます。そこで、時差補正目盛盤の四隅を、同様にスコッチ

テープで固定して、浮き上がらないようにします。

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これで、準備ができましたので、テストしてみましょう。

 

最終テスト

緯度の調節をした日時計を電波時計の指す時刻を指すように置きます。

時差補正盤で時差を補正してありますので、時差補正盤の時刻の目盛が

標準時です。この目盛を電波時計に合うように、日時計を水平方向に

回転させて時刻を合わせてください。

そうすると、緯度の調整が正しくできていれば、以下のようになります。

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13:40

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14:00

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14:30

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15:00

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このように、一度時刻を合わせれば、時差が変化しない間は、正しい時刻を

日本標準時で日時計が差すようになります。

 

 

 

風対策

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最終テストの時には、風が強かったので、食品ストッカーに石を入れて

角度を調整しました。

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こうしておけば、多少の風では動きません。

 紙箱ではなく、合板や金属に文字盤を貼ると、多少の風では

動かなくなりますが、材料費は高くつきます。

 また、硬い板を写真用の三脚に固定して、それに、日時計を固定する方法

もあります。

 軽い日時計を紙で作り、周囲に石を置いて、動かなくする方法もあります。

この方が、安上がりで、なんといっても、家内に叱られて捨てる時にかさ張り

ません。

       いろいろ、試してみてください。

 

日時計の保管

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少し、大きめのビニール袋に日時計を入れます。

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袋の口を養生テープなど着脱できるもので塞ぎます。適当なテープの

ない場合には、ひもなどで縛ってください。外気を遮断して、ほこりや

湿気の入るのを防ぎます。

 その袋を本段の上や、押し入れの天袋など日光の当たらないところに

置いておくと、条件次第ですが、何年も使えます。

 

 

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