การประดิษฐ์นาฬิกาแดด

วัตถุประสงค์: เพื่อให้มีความรู้ความเข้าใจในเรื่องการเคลื่อนที่ของทรงกลมฟ้าและสุริยวิถี

วัสดุอุปกรณ์
: 


  1. กระดาษแข็งขนาด A4 หนาไม่น้อยกว่า 180 แกรม จำนวน 2 แผ่น พิมพ์รูปนาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร แผ่นที่ 1 และ 2

  2. กระดาษแข็งขนาด A4 หนาไม่น้อยกว่า 180 แกรม จำนวน 2 แผ่น พิมพ์รูปนาฬิกาเกิดแก้ว แผ่นที่ 1 และ 2 

  3.  ไม้บรรทัดยาว
  4.  เข็มทิศ
  5.  กระดาษแข็ง หรือ แผ่นรองตัด
  6.  คัตเตอร์
  7.  กรรไกร
  8.  กาวยาง หรือ เทปกาว หน้า

นาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร

ภาพที่ 1 นาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร


ภาพที่ 2 แบบแปลนนาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร
(ดาวน์โหลดได้จากไฟล์แนบด้านล่าง)

ขั้นตอนวิธีการประกอบ
        1.
หาพิกัดตำแหน่งของท่านบนแผนที่ เพื่อ
            
เลือกเส้นละติจูดในแผ่นที่1 สำหรับพับ
            
และเลือกเส้นลองจิจูดบนสเกลเวลาในแผ่นที่ 2 สำหรับตัด
        2.
ใช้กรรไกรหรือมีดตัดตามแนวที่กำหนดทั้งไว้ทั้งสองแผ่น จะได้ชิ้นงานทั้งหมด 5 ชิ้น (สำรองสันกำเนิดเงาให้ 1 ชิ้น)
        3.
นำส่วนสเกลเวลาที่ตัดจากแผ่นที่ 2 มาทากาว หรือติดกาวสองหน้า แล้วนำไปติดเข้ากับ "ตำแหน่งติดแผ่นบอกเวลา" ของแผ่นที่ 1 (ควรติดให้สเกลตรงกัน)

        4.
นำคัตเตอร์กรีดเบา ๆ บนเส้นที่กำหนดให้พับทั้งสองส่วนที่เหลือ เพื่อช่วยให้พับได้ง่ายขึ้น
        5.
พับส่วนของสันกำเนิดเงาเข้าหากัน แล้วติดกาวเพื่อให้เพิ่มความแข็งแรง พร้อมทั้งกางส่วนที่พับ สำหรับติดกาวออก
        6.
พับส่วนองศาละติจูด เข้าทางด้านข้าง เพื่อยึดติดกับส่วนพับของฐานโดยทากาวหรือติดเทปกาวสองหน้าในบริเวณที่กำหนด
        7.
นำสันกำเนิดเงาที่พับและทากาวแล้ว มาติดให้ตั้งฉากกับหน้าปัด


วิธีใช้งาน

        1. วางนาฬิกาแดดบนพื้นราบที่มีแสงแดดส่องถึง และไม่มีโลหะรบกวนสนามแม่เหล็กของเข็มทิศ 
        2.
หันให้สันกำเนิดเงาชี้ไปทางทิศเหนือโดยใช้เข็มทิศ
        3.
อ่านเวลา โดยดูจากเงาบนสเกลเวลา


นาฬิกาเกิดแก้ว (Kirdkao's Sundial)

ภาพที่ 3 นาฬิกาเกิดแก้ว

        นาฬิกาแดดเกิดแก้ว เป็นนาฬิกาแดดแนวตั้งและแนวราบในตัวเดียวกัน ออกแบบโดย นาวาอากาศเอกฐากูร เกิดแก้ว เพื่อสาธิตการโปรเจ็คเงาของสันกำเนิดเงา จากแนวตั้งมาเป็นแนวราบ โดยท่านสามารถดาวน์โหลดไฟล์มาสร้างได้เองจากไฟล์แนบด้านล่าง และชมของจริงได้ที่ อุทยานวิทยาศาสตร์พระจอมเกล้า ฯ ณ หว้ากอ จังหวัดประจวบคีรีขันธ์


 

ภาพที่ 4 แบบแปลนนาฬิกาเกิดแก้ว
(ดาวน์โหลดได้จากไฟล์แนบด้านล่าง)

ขั้นตอนวิธีการประกอบ

        1. ใช้กรรไกร หรือ มีดตัดตามแนวที่กำหนด ทั้งในส่วนแผ่นบอกเวลา และสันกำเนิดเงา ซึ่งจะได้ชิ้นงานทั้งหมด 3 ชิ้น
        2.
นำส่วนสเกลเวลาที่ตัดจากแผ่นที่ 2 มาทากาว หรือติดกาวสองหน้า แล้วนำไปติดเข้ากับด้านหลังของแผ่นบอกเวลาจากแผ่นที่ 1 (ควรติดให้สเกลตรงกัน)

        3.
กดคัตเตอร์กรีดเบา ๆ บนเส้นที่กำหนดให้ และเพื่อช่วยให้ทำการพับได้ง่ายขึ้น
        4.
พับส่วนของสันกำเนิดเงาเข้าหากัน แล้วติดกาวเพื่อให้เกิดความแข็งแรง พร้อมทั้งกางฐานพับสำหรับติดกาวออก
        5.
พับหน้าปัดบอกเวลา (แผ่นที่ 1) ขึ้นตั้งฉากกัน
        6.
นำสันกำเนิดเงาที่พับและทากาวแล้ว มาติดตั้งฉากกับแผ่นสเกล โดยให้แนวของสันกำเนิดเงาอยู่ตามแนวเส้นประที่กำหนดไว้

วิธีการใช้งาน
        1.
วางนาฬิกาแดดวางบนพื้นราบที่มีแสงแดดส่องถึง และไม่มีโลหะรบกวนสนามแม่เหล็กของเข็มทิศ
        2.
หันสันกำเนิดเงาชี้ไปทางทิศเหนือ โดยใช้เข็มทิศเทียบกับลูกศรบอกทิศของนาฬิกาแดด
        3.
อ่านเวลา โดยดูจากเงาบนสเกลเวลา
        4.
นาฬิกาเกิดแก้วสามารถใช้เป็นเข็มทิศในตัวได้ด้วย คือแม้ว่าท่านจะไม่มีเข็มทิศ แต่หากวางนาฬิกาแดด โดยให้เงาสัมพัทธ์ไปกับเส้นชั่วโมงได้ และสันกำเนิดเงาจะชี้ไปทางทิศเหนือโดยอัตโนมัติ


หมายเหตุ:

  • นาฬิกาแดดเกิดแก้ว ผลิตเพื่อใช้ในบริเวณหอดูดาวเกิดแก้ว ซึ่งมี ละติจูด 14° และลองติจูด 100° หากนำไปใช้ที่อื่น อาจทำให้เกิดการคลาดเคลื่อนได้
  • นาฬิกาแดดทุกชนิดสามารถคลาดเคลื่อนจากเวลาจริง ประมาณ ±16 นาที แล้วแต่ฤดูกาล เนื่องจาก แกนของโลกเอียง 23.5° และวงโคจรของโลกเป็นรูปวงรี ทำให้ระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ไม่ใช่ค่าคงที่ ทำให้แสงแดดที่ถูกโปรเจกลงบนหน้าปัดมีการเบี่ยงเบน ดังนั้นค่าที่อ่านได้จากเงาบนนาฬิกาแดดจึงต้องปรับเทียบกับสมการเวลาด้านล่าง 

ภาพที่ 5 สมการเวลา (ที่มา: www.petrasundials.com)


Comments