Який напрямок показують тіні предметів опівдні і як за тіні визначити сторони світу

Відомо безліч методів, за допомогою яких по тіні від Сонця можна визначати сторони світу і час. Вони засновані на розумінні того, як Сонце рухається по небосхилу протягом дня і який напрямок показують тіні предметів в різний час доби, в тому числі в полудень, вранці і ввечері. Далі ми розглянемо найвідоміші з них, які дозволять мандрівникові орієнтуватися при втраті засобів навігації або поломки годин.

У північній півкулі така тінь опівдні вказує на північ.

Потрібно не тільки запам’ятовувати методи, але і розуміти механізми, на яких вони будуються. Саме в цьому випадку завжди можна скорегувати метод під умови, в яких опинилася людина. Якщо ж цього не зробити, то в деяких випадках таке невігластво може призвести до помилок і виникнення надзвичайної ситуації.

Так, наприклад, у багатьох Інтернет-статтях і підручниках наводиться метод орієнтування по стрілках механічних годинників і Сонця, про який докладніше ми поговоримо далі. Однак майже ніде не сказано, що конкретно в цьому виконанні він працює тільки в північній півкулі, та й то вище тропічної зони. Якщо людина не розуміє, звідки «ростуть ноги» у цього методу, він може легко припуститися помилки і, опинившись в південній півкулі, неправильно визначити сторони світу, в результаті чого заблукає.

Отже, що ж це за базові знання, без яких визначити сторони світу по тіні не вийде?

Теоретичні основи

Всі робочі методи орієнтування по тіні від Сонця спираються на доведені факти. Розберемо їх докладніше.

Факт №1. Сонце завжди встає на сході і сідає на заході. Однак у високих широтах під час полярного дня воно по кілька тижнів зовсім не сідає за горизонт, а полярної ночі – НЕ встає над горизонтом.

Факт №2. У середніх і високих широтах північної півкулі в полудень Сонце знаходиться в південному напрямку або, як ще кажуть, на півдні. У південній півкулі на тому ж відстані від лінії екватора сонячний диск опівдні перетинає північний напрямок. На екваторі опівдні Сонце півроку знаходиться на півночі, півроку – на півдні, а два дні на рік воно проходить строго над головою. Про це ми детально розповідали в окремій статті.

Факт №3. У астрономічний полудень тінь, що відкидається вертикально розташованими предметами на рівну горизонтальну поверхню, буде найкоротша, оскільки в цей момент Сонце знаходиться в своєму зеніті, тобто в самій найвищій точці траєкторії свого руху по небесній сфері.

Факт №4. Сонце рухається по небосхилу з кутовий швидкістю приблизно рівною 15 градусам на годину.

Факт №5. Якщо стати обличчям на північ, то за спиною виявиться південь, праворуч – схід, зліва – захід.

Саме ця схема буде працювати тільки в північній півкулі в середніх і високих широтах.

Звичайно, потрібно розуміти, що це не саме Сонце встає на сході і рухається по небосхилу, а таке видиме рух пов’язано з обертанням Землі і знаходженням на її поверхні спостерігача. Але для спрощення ми будемо говорити не про обертанні Землі, а про рух Сонця.

А тепер пропоную безпосередньо перейти до методів орієнтування по тіні від Сонця.

Як визначити сторони світу по тіні

Отже, як і обіцяв, розглянемо декілька найпопулярніших методів.

Метод №1. За найкоротшою тіні від жердини. Цей метод заснований на тому, що в полудень тіні від предметів найкоротші. Отже:

  1. У горизонтальну рівну площадку вертикально встромляється жердину.
  2. До настання полудня на майданчику відзначається кінець тіні, що відкидається шостому.
  3. Такі позначки робляться через невеликі проміжки часу.
  4. Коли після полудня тінь почне збільшуватися, все позначки з’єднують плавною кривою.
  5. На кривій знаходять точку, найбільш наближену до жердини і відзначають її.
  6. Проводять лінію від жердини до цієї точки. Ця лінія відповідає напрямку північ-південь.
  7. Стають на цю лінію так, щоб вона виявилася паралельна з’єднаним разом стопах ніг, а ранкові позначки виявилися лівіше. Тепер північ знаходиться перед людиною, південь – позаду нього, справа знаходиться схід, а ліворуч – захід.

Якщо з моменту відзначення першої точки тінь початку подовжуватися, це означає, що опівдні вже пройшов, і потрібно чекати наступного ранку, щоб повторити все заново.

У більшості способів орієнтування за Сонцем будуть потрібні додаткові побудови.

Метод №2. За допомогою тіні від жердини по центру відрізка. Цей метод заснований на тому, що Сонце сходить на сході і заходить на заході, а права частина траєкторії його руху по небосхилу є відображенням лівої. Для цього методу:

  1. Як і в попередньому способі, в майданчик вертикально встромляється жердину.
  2. З ранку робиться позначка на майданчику, відповідна кінця тіні від жердини.
  3. Вимірюється довжина від жердини до цієї позначки.
  4. Ближче до обіднього часу довжина тіні зменшується, а потім починає знову зростати. Тінь періодично вимірюють. Як тільки вона стане такою ж довжини, що і ранкова, роблять другу позначку, відповідну кінця тіні.
  5. Між першою відміткою і другий проводять пряму лінію. Ця лінія відповідає напрямку схід-захід.
  6. Людина стає так, щоб перша оцінка виявилася від нього зліва, а друга – праворуч. Тепер можна говорити, що перед ним північ, позаду нього південь, праворуч – схід, а ліворуч – захід.

Про інших варіаціях цих методів можна почитати в статті про те, де знаходиться сонце в полудень …

Ці два методи дозволяють відносно точно зорієнтуватися по тіні від Сонця в будь-якій точці планети (крім регіонів поблизу полюсів і на самих полюсах) в світлий час, однак вимагають багато часу, що робить їх малопридатними для людини, яка хоче орієнтуватися в дорозі.

Метод №3. За допомогою тіні від жердини по двох точках. Цей метод заснований на знанні того, що сонце встає на сході і сідає на заході, а тіні від предметів рухаються із заходу на схід, правда, далеко не завжди по прямій лінії. Для орієнтування цим способом:

  1. Як і раніше, в рівну горизонтальну площадку вертикально встромляється жердину.
  2. На майданчику каменем, кілочком або будь-яким іншим зручним способом зазначається кінець тіні від жердини.
  3. Вичікують приблизно 15 хвилин і робиться друга позначка, відповідна кінця тіні від жердини.
  4. Тепер, якщо лівою ногою стати на першу позначку, а правою – на другу, перед нами виявиться північ, позаду – південь, праворуч буде схід, а ліворуч – захід.

Даний метод, як і попередні, може бути використаний в будь-якій точці світу в світлий час, але відрізняється від них своєю швидкістю. Однак з точністю у цього методу бувають проблеми.

Справа в тому, що тінь від жердини в більшості випадків викреслює протягом дня не пряму лінію, а вигнуту, при цьому по відношенню до положення жердини ця лінія може бути, як увігнутою, так і вигнутою, в залежності від широти і пори року. Якщо не враховувати ці моменти, можна отримати колосальну помилку, тому наведу свої рекомендації, які дозволять використовувати даний метод з максимальною ефективністю. Таких рекомендацій всього дві.

Рекомендація №1. Користуватися цим методом краще в березні і вересні. Він дає максимальну точність протягом усього дня в дні весняного і осіннього рівнодення, так як саме в ці дні тінь «викреслює» пряму лінію. Чим далі відсуватися за календарем від цих днів, тим більше буде помилка.

Рекомендація №2. Орієнтуватися за допомогою цього методу краще в середині дня. У будь-який день року найкращі результати даний метод показує в обідній час. Чим далі від сонячного полудня, тим помилка методу більше. Причому помилка може подвоїтися, якщо, наприклад, зорієнтуватися за 3 години до полудня, а потім повторити вимірювання, через 3 години після полудня.

Метод №4. Орієнтування по тіні і годинах. Цей метод заснований на тому, що о 12 годині дня Сонце в північній півкулі знаходиться приблизно на півдні, а в південному – на півночі, в 6:00 – приблизно на сході, а о 18:00 – приблизно на заході. Відповідно тінь, що відкидається людиною, падає в протилежному від Сонця напрямку.

Так, наприклад, якщо в полудень стати спиною до Сонця, то в північній півкулі тінь буде спрямована на північ, в південній півкулі – на південь. Якщо о 6 годині ранку повернутися спиною до Сонця, то тінь покаже на захід, а якщо те ж саме зробити о 6 годині вечора, то тінь розташується в східному напрямку. Визначивши таким чином одну сторону світла, далі можна знайти і всі інші.

Типова для північної півкулі картина.

Якщо орієнтуватися доводиться в дорозі, то немає необхідності кожного разу шукати рівну площадку, щоб увіткнути в неї палицю і вичікувати після цього чверть години. Досить один раз зорієнтувавшись, зрозуміти, з якого боку знаходиться Сонце і надалі вибирати шлях, щодо його положення на небозводі. Наприклад, якщо повернувшись в потрібному напрямку, людина бачить Сонце справа, то і під час переходу, він повинен його утримувати справа. В цьому випадку з плином часу можна робити поправку на швидкість руху Сонця, а під час відпочинку уточнювати напрямок, використовуючи описаний метод.

Застосовуючи цей метод важливо пам’ятати про переведення в деяких країнах годинників на літній час і про те, що Сонце опівдні в районі тропіків і екватора може протягом року бути, як з північної сторони, так і з південної, про що ми розповідали в окремій статті . Крім того, в ній же ми розповідали і про інші ефекти, що впливають на положення Сонця опівдні, а значить і негативно позначаються на точності описаного методу.

Метод №5. Орієнтування по тіні від сірника і механічному годиннику із стрілками. Цей метод описується в деяких підручниках з військової справи і заснований на розумінні того, що в північній півкулі Сонце рухається по небосхилу за годинниковою стрілкою з кутовою швидкістю рівною 15 градусам на годину. Для того, щоб зорієнтуватися за цим методом в північній півкулі:

  1. Годинники мають у своєму розпорядженні горизонтально циферблатом вгору.
  2. До годинах збоку перпендикулярно циферблату прикладається сірник. Прикладається вона між годинниковою стрілкою годинника і цифрою «12» на циферблаті. Так, наприклад, якщо годинник показує о 8:00, сірник розташовується біля помсту «10», якщо ж годинник показує 20:00, то біля позначки «4».
  3. Годинники разом із сірником повертаються до тих пір, поки тінь від сірники не перетне центр циферблата.
  4. Коли тінь від сірника співпаде з центром циферблата, цифра «12» покаже приблизне напрямок на південь.

Цей метод добре працює тільки в тих випадках, коли Сонце, проходячи свою найвищу точку, виявляється невисоко над горизонтом. Чим вище воно буде в полудень, тим більшу помилку дасть даний метод.

Справа в тому, що швидкість проекції Сонця на горизонт не тільки не збігається з кутовою швидкістю Сонця, а й різниться протягом дня. Ці відмінності тим більше, чим вище сонячний зеніт.

Саме тому даний спосіб орієнтування найкраще використовувати в високих широтах. У середніх широтах їм краще користуватися в зимову пору року, коли Сонце знаходиться на невеликій висоті над горизонтом. У тропіках і на екваторі даний метод зазвичай не використовують, оскільки тут Сонце в будь-який час року знаходиться високо над горизонтом, а значить і помилки будуть дуже великими.

У цьому методі, як і в попередньому, слід враховувати переведення годинників на літній час. Інші нюанси зазвичай не враховують, оскільки метод все одно дає досить велику похибку і призначений в першу чергу для приблизного знаходження сторін світу.

В принципі, можна трохи знизити похибка, піднявши край циферблата, на який нанесена цифра «12» на кут дорівнює різниці 90 градусів і широти місцевості, в якій знаходиться людина. Наприклад, для широти 35 градусів, годинник потрібно підняти на кут 55 градусів. Але, як показала моя практика, такий нахил в деяких ситуаціях не тільки не зменшує помилку, але і збільшує її, оскільки розташувати сірник точно перпендикулярно циферблату, утримуючи її пальцями, і без того важко, чого вже там говорити про варіант з нахилом циферблата. А адже в тому числі і від точності установки сірники буде залежати результат орієнтування.

У південній півкулі цей метод потрібно змінити, інакше він буде показувати результати далекі від істини. Особисто я в цьому випадку представляю циферблат з цифрами, розташованими проти годинникової стрілки. Відповідно, якщо на годиннику 10 годині ранку, я уявляю годинникову стрілку, яка показує на цифру «2», якщо на годиннику 16:00, то уявляю стрілку, яка показує на «8». Далі поступаю так, як описано в методі, але орієнтуючись не на справжню стрілку, а на уявну.

Цей метод хороший для приблизного знаходження сторін світла і зазвичай дає найбільші помилки в порівнянні з розглянутими раніше методами. Але на відміну від них, він дозволяє зорієнтуватися протягом десятка секунд, що дуже практично і дозволяє визначити сторони світу майже на ходу.

Як визначити час по тіні

Методи визначення часу по тіні базуються на тих же знаннях, що і методи орієнтування.

Сонячний годинник – один з найдавніших інструментів, що дозволяють у напрямку тіні визначити час дня.

Існує безліч способів визначити час по тіні, що відкидається об’єктом, на який світить Сонце. Розберемо деякі з них, але перед цим зауважимо, що і в цих методах для підвищення точності потрібно враховувати фактори, що впливають на розбіжність між астрономічним і «земним» часом.

Метод №1. За найкоротшою тіні. На рівній горизонтальній площадці вертикально розташований рівний об’єкт, наприклад, укопаний жердину, буде відкидати саму коротку тінь о 12 годині дня.

Метод №2. За схід і захід. Тінь буде «вказувати» на захід приблизно о 6 годині ранку, а на схід – приблизно в 6 вечора. Цей метод тим точніше, чим ближче день, в який намагаються визначити час, до дати весняного або осіннього рівнодення.

Метод №3. За північ і південь. Сонячний диск перетне північне або південний напрямок (в залежності від півкулі, а в тропіках і на екваторі – від пори року) о 12 годині дня.

Окремо потрібно розповісти про Заполяр’ї. У північній півкулі під час полярного дня Сонце буде перетинати південний напрямок о 12 годині дня, але також воно може перетинати і північний напрямок, не опускаючись за горизонт, що буде відповідати 12 години ночі. У південній півкулі все навпаки: через північ Сонце пройде опівдні, через південь – опівночі.

Метод №4. За тіньовому кутку. У цьому методі визначається кут між найкоротшою тінню встромлений в землю жердини, яка відповідає сонячному полудня, і тінню в даний момент часу. Цей кут ділиться на швидкість руху Сонця по небосхилу – виходить час. Якщо тінь знаходиться на захід від, тобто опівдні ще не настав, то отриманий час віднімають від 12-ї години дня, якщо ж на схід від, то додають до 12 години дня.

Наприклад, в середніх широтах північної півкулі тінь в даний момент часу вказує на північний захід, а кут з напрямком на північ (напрямок найкоротшою тіні) становить 30 градусів. Ми знаємо, що тінь від Сонця рухається із заходу на схід з середньою швидкістю 15 градусів на годину, а також, що о 12 годині дня тінь повинна вказати на північ. З цього всього розраховуємо, через який час тінь вкаже на північ: 30/15 = 2 години. Це означає, що до 12-ї години дня залишилося ще 2 години, а значить на годиннику в даний момент часу 12-2 = 10 годині ранку.

Останній метод добре працює в високих широтах (найкраще під час полярного дня поблизу полюсів), в той час, як поблизу екватора дає дуже великі помилки, і користуватися їм не рекомендується. Проте, з усіх описаних раніше методів цей дозволяє визначити час не тільки о 6 годині ранку, 6 вечора і в полудень, а й в будь-який момент в середині дня.

Звичайно можна витратити один сонячний день, зробивши примітивні «одноразові» сонячний годинник, встромивши палицю в землю і роблячи позначки на кінці тіні через кожну годину. Такі годинники ще кілька тижнів після показуватимуть досить точний час, поки сонячний зеніт не змістити по вертикалі на значну відстань. Але для цього методу знадобиться додатковий день і звичайний годинник, що трохи втрачає сенс. Який сенс робити сонячний годинник, коли є звичайні?

Насправді способів орієнтування і визначення часу по тіні значно більше, але немає сенсу описувати їх все. Сьогодні я спробував лише висвітлити суть цих методів, механізми, закладені в їх основі, і продемонструвати все це на популярних методах. Розуміючи ці механізми, кожен зможе не тільки користуватися описаними і перевіряти на працездатність знайдені в різних джерелах методи, але і придумувати свої власні, зручні в тій чи іншій ситуації.

Якщо ж говорити про згадані методи, то не вийде вибрати найкращий: кожен з методів має свої переваги і недоліки. Тому так важливо користуватися ними всіма, підбираючи оптимальний під сформовані умови.

Ссылка на основную публикацию