Đồng hồ mặt trời là sáng kiến đã từ rất lâu, hiện nay chúng ta cũng đang sử dụng những phiên bản cải tiến của phát minh này. Đồng hồ thời xa xưa được thiết kế kỳ công, nhìn vô cùng đẹp mắt và mang lại tính thẩm mỹ cao, cùng khám phá điều gì làm nên điểm nhấn của chiếc đồng hồ này nhé!
Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của đồng hồ mặt trời
Đồng hồ mặt trời là một sáng kiến cổ đại, được dùng để đo thời gian dựa trên vị trí của mặt trời chiếu vào. Mặc dù trong lịch sử chiếc đồng hồ này có rất nhiều biến thể, nhưng tiêu biểu nhất vẫn là mặt đồng hồ ngang kết hợp thanh kim loại mỏng và sắc. Bóng sẽ đổ xuống khi ánh nắng chiếu vào, đó chính là cách xem giờ thời xa xưa.
Khi mặt trời di chuyển, chiếc bóng này cũng sẽ di chuyển theo, dựa vào đặc điểm này ta có thể hình dung kim phải được thiết kế thẳng hàng với trục quay của trái đất. Để chiếc đồng hồ chỉ giờ chính xác, kim của nó phải hướng về cực bắc, góc của kim với mặt ngang phải bằng vĩ độ của chiếc đồng hồ.
Đương nhiên, độ chính xác của sáng kiến này không thể so bì với thời kỳ hiện đại. Nhưng một phát minh có từ hàng ngàn năm trước lại có nguyên lý hoạt động công phu như vậy, chứng tỏ cha ông ta là những người rất thông thái, sớm nhận biết được tầm quan trọng của thời gian trong sinh hoạt và cuộc sống.
Ngày nay, những chiếc đồng hồ mặt trời được trưng bày như những tác phẩm nghệ thuật đặc sắc ở những quốc gia mà nó trú ngụ. Du khách các nơi cũng tìm đến để chiêm ngưỡng một phát minh vĩ đại của nhân loại, cũng như hiểu rõ về nguồn gốc của chiếc đồng hồ ngày nay là cải tiến từ sản phẩm nào.
Giải mã ý nghĩa của chiếc đồng hồ mặt trời
Quan sát trên mặt đồng hồ, ta có thể thấy nó được chạm khắc 12 canh giờ tương ứng với Tý, Sửu, Dần, Mão, Thìn, Tỵ, Ngọ, Mùi, Thân, Dậu, Tuất, Hợi. Mỗi canh giờ được chia đều và tổng quan chính là một ngày, vì thiết kế được dựa vào mặt trời, nên chúng ta sẽ chiếu theo bóng để nhận biết số giờ.
Tuy nói là một ngày, nhưng thực chất con người thời bấy giờ chỉ có thể xem vào buổi sáng cũng như những ngày trời nắng. Vào những ngày âm u, buổi tối, trời nhiều mây, mưa tuyết cha ông ta đều không thể quan sát được. Nhưng nhìn chung, họ cũng đã có khái niệm về thời gian là một điều rất hay ở thời kỳ cổ đại.
Lịch sử ra đời của đồng hồ này đã từ rất lâu, cụ thể Babylon đã sử dụng đồng hồ mặt trời cách đây hơn 6000 năm, được tính trong thời kỳ cổ đại. Trên bề mặt của nó sẽ không chỉ hiển thị thời gian mà còn bao gồm cả tháng và thuật ngữ thuộc về mặt trời.
Phát minh trường tồn từ đó cho đến những năm 1270, chiếc đồng hồ cơ đầu tiên được ra đời bởi người Đức. Tuy vậy, giá trị của đồng hồ mặt trời không hề mai một mà ngày càng đắt đỏ hơn. Tính đến thời điểm hiện tại, những chiếc đồng hồ cổ phải được trưng bày và bảo quản kỹ lưỡng chứ không phục vụ mục đích thương mại.
Khám phá cách hoạt động của đồng hồ hệ mặt trời
Để chiếc đồng hồ này hoạt động đúng cách, những chuyên gia phải nghiên cứu nhiều yếu tố ví dụ như góc mặt, góc kim, hướng ánh sáng,… Bên cạnh đó, mặt đồng hồ nếu được chạm khắc nhiều chi tiết nhìn sẽ rất khó hiểu. Mức độ kỳ công như vậy chứng minh cho óc sáng tạo và tư duy của thế hệ đi trước.
Cách hoạt động của đồng hồ mặt trời như sau, vào ban ngày bóng sẽ đổ xuống theo chiều ánh sáng. Nhận biết bằng cách chiều dài của bóng sẽ có sự thay đổi, bóng vào thời điểm buổi sáng là dài nhất, thời gian qua đi dần dần chiếc bóng sẽ thu nhỏ về kích thước, dài trở lại vào buổi trưa.
Tiếp theo, hướng của bóng có sự thay đổi đáng kể, bóng của buổi sáng nằm phía tây, bóng của buổi trưa ngay phía bắc và bóng của buổi tối ở phía đông. Cứ mỗi khắc qua đi, bạn sẽ quan sát thấy chiếc bóng di chuyển từ tây sang đông, bóng của kim di chuyển trên bề mặt tương tự như nguyên lý của đồng hồ hiện đại.
Để đặt được một chiếc đồng hồ ở vị trí đúng chuẩn là điều không phải người bình thường có thể làm được. Sự so sánh về các góc, vĩ tuyến, vĩ độ yêu cầu một chuyên gia có trình độ uyên thâm. Vì nếu như đặt sai góc, mọi dữ liệu mà chiếc đồng hồ cung cấp sẽ trở nên vô nghĩa.
Ưu điểm và nhược điểm – Đồng hồ mặt trời
Việc xuất hiện một chiếc đồng hồ ở thời kỳ cổ đại sẽ có ưu và nhược điểm gì? Đây có lẽ là câu hỏi mà rất nhiều người thắc mắc, vậy nên, bài viết này sẽ giúp bạn có một câu trả lời thỏa đáng.
Ưu điểm
Đầu tiên, bạn có thể thấy một sáng kiến xuất hiện thế kỷ xa xưa sẽ giúp cho cha ông ta có một cuộc sống theo khoa học. Nói cách khác, những hoạt động thường ngày như ăn, uống, ngủ, nghỉ đã có một tiêu chuẩn để ước lượng. Con người sẽ không còn sinh hoạt vô tội vạ, họ biết như thế nào là vừa đủ, thế nào là dư thừa.
Tiếp đến, việc trồng trọt mùa màng cũng cải thiện hơn rất nhiều. Trên mặt đồng hồ không chỉ thể hiện thông tin trong ngày, nó còn có thể xem dữ liệu về tháng. Vậy nên, việc chăm sóc, bón phân, tưới cây lúc bấy giờ được nghiên cứu, người ta nhận ra mùa nào sẽ thích hợp trồng cây nào hơn.
Việc đồng hồ mặt trời ra đời cũng giúp những nhà khoa học, thiên văn học khẳng định được nhiều nguyên lý về Trái Đất và vũ trụ. Dần dần các phát minh của nhân loại mới được nảy sinh ngày càng nhiều, người ta luôn mong muốn chinh phục những điều bí ẩn xung quanh con người.
Thời kỳ cổ đại, không có wifi hay internet, những cuộc dạo chơi trong rừng đôi khi sẽ khiến người ta mất phương hướng. Nhưng nếu có một chiếc đồng hồ mặt trời, bạn sẽ biết được đâu là hướng đông, tây, nam bắc. Có thể nó, nó không khác gì với vai trò của một chiếc la bàn thời cổ đại.
Nhược điểm của đồng hồ
Có ưu điểm tất nhiên phải có nhược điểm, với một sáng kiến đời đầu như đồng hồ mặt trời thì càng có nhiều khuyết điểm hơn nữa. Trong số đó, phải kể đến khối lượng của nó quá lớn, kích thước to, cồng kềnh trong việc di chuyển và dễ đổ vỡ bởi vì vật liệu được làm từ đất đá.
Đa phần những phát minh đời đầu đều như vậy chứ không riêng gì đồng hồ. Ta có thể thấy, ngày nay nhược điểm này đã được khắc phục triệt để nhờ có sáng kiến về những chiếc đồng hồ cơ, đồng hồ điện tử thông minh.
Một nhược điểm nữa đó chính là chiếc đồng hồ này cần có ánh nắng mặt trời mới có thể hoạt động. Vậy nên, vào những ngày nhiều mây âm u, mưa gió, bão tuyết thì con người không thể xem giờ, có lẽ đây là khuyết điểm lớn nhất của nó.
Việc sở hữu một chiếc đồng hồ thời kỳ cổ đại là chuyện không thể, bạn chỉ có thể tìm mua những phiên bản sáng tạo sau này. Nó sẽ có giá trị thẩm mỹ nhưng không có giá trị kinh tế bằng đồ cổ.
Phương pháp sử dụng đồng hồ mặt trời đúng cách
Những thông tin bên trên đã có đề cập về việc đặt đồng hồ sao cho đúng cách, bây giờ đến với những nguyên tắc không thể bỏ lỡ về việc đánh dấu dòng thời gian. Mọi vị trí trên trái đất sẽ có hướng đặt góc áp dụng theo công thức như sau:
- Đồng hồ mặt đất đặt theo tỷ lệ tan A = tan T x Sin φ
- Đồng hồ mặt trời xích đạo đặt sao cho ứng với một nửa đĩa, tương đương 15 độ mỗi giờ, vuông góc với thời điểm giữa trưa.
- Địa cực quỹ trong công thức gọi là D, cụ thể D được tính D = H x tan (15T)
- Dọc về phía nam theo hướng cố định: tan A = tan T x Cos φ
- Lựa chọn đông dọc hoặc tây dọc theo phương: D = H x tan [ 15 ( 6 – T ) ]
- Dọc biên được hiểu là góc xiên của tường gấp nếp: tan A = Sin O x tan (R + 15T).
- Góc W giữa kim giờ và đường thẳng đứng của tường tỷ lệ đạt đúng chuẩn ( tan W = Sin 0 x Cot φ).
- Góc O phía trên tường khi kim giờ cao đạt được tỷ lệ vàng ( Sin O = Sin 0 x Cos φ).
- Kim giờ và mốc thời gian buổi trưa tạo thành góc (Cot R = Cot0 x Sinφ).
- Bóng mặt trời đạt giá trị của điểm thời gian theo hướng trục dài: D = Sin ( 15 T ).
- Tương tự với điểm thời gian theo hướng trục ngắn V = Sin φ x Cot φ.
- Hình elip với trục chính và trục phụ: Sinφ.
- Vị trí người đứng: D = tan del x Cos φ, trong đó del được hiểu là hệ số suy giảm bóng mặt trời.
Sử dụng đồng hồ mặt trời và những lưu ý cần thiết
Sử dụng đồng hồ ở dạng nào, góc nào, mặt phẳng nào cũng phải gióng theo vĩ độ từ địa phương mình sinh sống đến Sao Bắc. Ý nghĩa của hành động này là giúp đồng hồ trùng trục quay với trái đất, con trỏ đặt song song. Quan sát hình chiếu từ kim xuống mặt phẳng, tạo ra một cái bóng chính là giờ hiện tại.
Đồng hồ mặt trời nếu bạn muốn sử dụng, cần kết hợp thêm một chiếc đồng hồ cơ để xem giờ vào buổi ban đêm hoặc những ngày nhiều mây. Giá trị thẩm mỹ của nó mang lại nhiều ý nghĩa hơn ở thời điểm hiện tại, về mặt thời gian không thể sánh bằng với những chiếc đồng hồ thông minh.
Toàn bộ những phiên bản đồng hồ mặt trời ngày nay đều là thiết kế của thời kỳ hiện đại, nên sẽ không thể giá trị như phiên bản đồ cổ. Ngoài ra, những sáng kiến hàng ngàn năm trước đều được trưng bày trong bảo tàng, việc mua bán diễn ra được xem là bất hợp pháp.
Kết luận
Bài viết này đã cập nhật những thông tin chuẩn xác về chiếc đồng hồ mặt trời trong truyền thuyết, ngày nay nó vẫn còn tồn tại. Bạn có thể tìm đến những di tích lịch sử hoặc bảo tàng nước ngoài để chiêm ngưỡng phát minh vĩ đại này.
Chúng tôi tin rằng tất cả mọi người đều được sinh ra để tạo nên khác biệt,
