ประดิษฐ์นาฬิกาแดด

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 2 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)