นาฬิกาแดด (Sun dial) เป็นเครื่องมือในการบอกเวลาของมนุษย์มาแต่โบราณ
ในการศึกษาเรื่องนาฬิกาแดด จะช่วยให้เรามีความรู้เรื่องทางเดินของดวงอาทิตย์
หรือ สุริยวิถี และเป็นพยานหลักฐานในเรื่องแกนโลกเอียง 23.5 องศา
ขณะโคจรรอบดวงอาทิตย์
นอกจากนั้นยังทำให้เราเข้าใจถึงเรื่องความสัมพันธ์ของธรรมชาติ
ปริมาณพลังงานที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ และเรื่องของฤดูกาล
นาฬิกาแดด แบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ นาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร
นาฬิกาแดดแนวตั้ง และนาฬิกาแดดแนวราบ
นาฬิกาแดดทั้งสามชนิดมีส่วนประกอบที่สำคัญ 2 ชิ้นส่วนคือ
สันกำเนิดเงา (Gnomon) ตั้งชี้เข้าหาจุดขั้วฟ้าในแนวทิศเหนือ-ใต้
มีหน้าที่กำเนิดเงาแทนเข็มนาฬิกา
หน้าปัด (Dial) เป็นฉากรับเงาที่เกิดจากสันกำเนิดเงา
โดยทั่วไปจะมีสเกลแบ่งเวลาเป็นชั่วโมง เช่นเดียวกับนาฬิกาทั่วๆไป
เส้นชั่วโมงของนาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร และนาฬิกาแดดแนวตั้งจะห่างกัน
เส้นละ 15องศา เนื่องเพราะในหนึ่งชั่วโมง
ทรงกลมจะท้องฟ้าเคลื่อนที่ไปเท่ากับ 360องศา/ 24 ชั่วโมง(360/24=15)
ส่วนเส้นชั่วโมงของนาฬิกาแดดแนวราบจะห่างไม่เท่ากัน
เนื่องจากเป็นการฉายเงาจากแนวตั้งลงสู่แนวราบอีกทีหนึ่ง
นาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร (Equatorial Sundial)
จากภาพ: นาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร
นาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร มีสันกำเนิดเงาตั้งอยู่ในแนวทิศเหนือ-ใต้
ชี้ไปยังขั้วฟ้า หรือทำมุมเท่ากับ ค่าละติจูดของผู้สังเกตการณ์
โดยมีหน้าปัดรับเงาทั้งสองด้าน
เนื่องจากในช่วงวันที่ 21 มี.ค. ถึงวันที่ 23 ก.ย. ดวงอาทิตย์จะอยู่ในซีกฟ้าเหนือ
ส่วนในช่วงวันที่ 23 ก.ย. ถึงวันที่ 21 มี.ค. ดวงอาทิตย์จะอยู่ในซีกฟ้าใต้
นาฬิกาแดดประเภทนี้เป็นที่นิยมใช้ในประเทศแถบศูนย์สูตร
เช่น ประเทศไทย เนื่องจากสันกำเนิดเงาของนาฬิกาแดดแนวตั้ง
และนาฬิกาแดดแนวนอน มีระดับต่ำ ทำมุมลาดมาก และไม่สวยงาม
จากภาพ: หน้าปัดของนาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร
หน้าปัดของนาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตรจะเอียงทำมุมขนานกับระนาบ
ของเส้นศูนย์สูตรฟ้า โดยมีสเกลแบ่งเวลาเป็นชั่วโมง
เส้นชั่วโมงแต่ละเส้นทำมุมกัน 15 องศา (360?/ 24 ชั่วโมง)
เนื่องจากทรงกลมท้องฟ้าเคลื่อนที่ไป 15องศา ใน 1 ชั่วโมง
นาฬิกาแดดแนวตั้ง (Vertical Sundial)
จากภาพ: นาฬิกาแดดแนวตั้ง
นาฬิกาแดดแนวตั้ง มีลักษณะและหลักการคล้ายคลึงกับนาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร
เพียงแต่หน้าปัดหรือฉากรับเงา จะตั้งขึ้นตั้งฉากกับพื้นโลก
นาฬิกแดดแนวตั้งจะต้องมีหน้าปัดสองด้านเช่นเดียวกับนาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร เนื่องจากดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นต้นกำเนิดแสง
จะมีตำแหน่งค่อนไปทางเหนือ-ใต้ ตามแต่ฤดูกาล
นาฬิกาแดดแนวตั้งส่วนมากมีขนาดเล็ก
ชาวยุโรปนิยมสร้างนาฬิกาแดดประเภทนี้ ประดับผนังภายนอกอาคาร
จากภาพ: หน้าปัดของนาฬิกาแดดแนวตั้ง
หน้าปัดของนาฬิกาแดดแนวตั้งทำมุมตั้งฉากกับพื้น
(ไม่เหมือนกับหน้าปัดของนาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร
ซึ่งเอียงขนานกับระนาบของเส้นศูนย์สูตรฟ้า)
โดยมีสเกลแบ่งเวลาเป็นชั่วโมง
เส้นชั่วโมงแต่ละเส้นทำมุมกัน 15 องศา (360องศา/ 24 ชั่วโมง) เช่นกัน
นาฬิกาแดดแนวราบ (Horizontal Sundial)
จากภาพ: นาฬิกาแดดแนวราบ
นาฬิกาแดดแนวราบ มีสันกำเนิดเงาขนานกับแกนหมุนของโลก
และชี้ไปทางขั้วฟ้า เมื่อแสงอาทิตย์ส่องมา จะปรากฏเงาบนพื้นราบ
ในลักษณะเดียวกับเงาของอาคาร หรือต้นไม้ ดวงอาทิตย์อยู่สูง เงาก็ยิ่งสั้นลง
นาฬิกาแดดประเภทนี้เป็นที่นิยมใช้กันมากในประเทศที่มีละติจูดสูง
แต่ไม่เหมาะสำหรับประเทศที่อยู่ใกล้กับเส้นศูนย์สูตร
เช่น ประเทศไทย เนื่องจากมุมละติจูด (มุม A ในภาพที่ 5) เล็กมาก
ทำให้สันกำเนิดเงาต่ำมาก
จากภาพ: หน้าปัดของนาฬิกาแดดแนวราบ
ส่วนเส้นชั่วโมงของนาฬิกาแดดแนวราบแต่ละเส้นจะห่างไม่เท่ากัน
(ไม่เหมือนกับนาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร และนาฬิกาแดด แนวตั้ง
ซึ่งมีเส้นชั่วโมงหางกันเส้นละ 15องศา)
ทั้งนี้เป็นเพราะการฉายเงาจากสันกำเนิดเงาแนวตั้ง
ลงสู่พื้นหน้าปัดแนวราบอีกทีหนึ่ง
ท่านสามารถทำความเข้าใจได้จากการใช้นาฬิกาแดดเกิดแก้ว
หมายเหตุ: นาฬิกาแดดทุกชนิดสามารถคลาดเคลื่อนจากเวลาจริง
ประมาณ บวกลบ15 นาที แล้วแต่ฤดูกาล
เนื่องจาก แกนของโลกเอียง 23.5องศา
และวงโคจรของโลกเป็นรูปวงรี
ทำให้ระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ไม่ใช่ระยะตายตัว
นาฬิกาแดดเกิดแก้ว ผลิตเพื่อใช้ในบริเวณหอดูดาวเกิดแก้ว
ซึ่งมี ละติจูด 14องศา และลองติจูด 100องศา
หากนำไปใช้ที่อื่น อาจทำให้เกิดการคลาดเคลื่อนได้
และ....เวลามาตรฐานเมืองไทย คิดจากลองจิจูด 105องศา ที่จังหวัดอุบลราชธานี
แต่นาฬิกาแดดแบสร้างเอง ที่ทางโครงการสร้างขึ้นให้ดาวโหลด
ทางอินเตอร์เนตนั้น ออกแบบขึ้นสำหรับลองจิจูด 100.5องศา(กรุงเทพฯ)
ดังนั้นหากนำนาฬิกานี้ไปใช้ ณ ลองจิจูดอื่น เวลาอาจจะเร็วหรือช้าไป
องศา(ลองจิจูด)ละ 4 นาที
ที่มา:
http://www.electron.rmutphysics.com...ยังมีต่อค่ะ...