Организуйте серию измерений
Возьмите гномон: прямую палку, установленную вертикально на открытом месте. Измерять можно и тень человека, но с палкой проще повторять положение и точно находить одну и ту же начальную точку. Не переставляйте гномон в течение опыта.
Начните после появления отчётливой тени и делайте несколько измерений до второй половины дня. Выберите одинаковый интервал между ними. Если солнце скрыли плотные облака, поставьте в таблице прочерк и пояснение, а не угадывайте конец размытой тени.
Заполните таблицу наблюдений
Сделайте три основные колонки: «время», «длина тени, см», «условия». Например: «09:00 — 180 см — ясно», «11:00 — 105 см — ясно», «13:00 — 72 см — лёгкая облачность». Это лишь форма записи: ваши значения зависят от высоты палки, места, времени года и погоды.
Длину измеряют по земле от основания гномона до кончика тени. Если край тени широкий, проведите взглядом направление от палки через середину затемнённой области и отметьте наиболее определённый край. Полезно, чтобы один человек отмечал конец, а другой читал линейку: тогда действия повторяются одинаково.
Постройте график «время — длина тени»
На листе в клетку проведите горизонтальную ось времени и вертикальную ось длины тени. Подпишите единицы: по горизонтали — часы и минуты, по вертикали — сантиметры или метры. Нанесите каждую пару значений точкой, затем соедините соседние точки плавной линией.
Утром линия графика обычно идёт вниз: тень укорачивается. После самого короткого положения она идёт вверх, потому что тень снова удлиняется. Если отдельная точка резко выбивается, сначала проверьте запись: возможно, палка сдвинулась, измерение выполнено не от основания или конец тени был нечётким.
Почему есть самая короткая тень
Самая короткая тень получается около местного солнечного полудня — момента, когда Солнце достигает наибольшей высоты над горизонтом в этот день. Это не обязательно ровно 12:00 на телефоне. Гражданское время задаётся часовыми поясами и правилами времени, а солнечный полдень зависит от долготы места и даты.
Есть простой геометрический смысл: световые лучи приходят более круто к поверхности, поэтому проекция палки на землю становится меньше. Если высота палки равна h метров, а длина тени равна s метров, то отношение h к s связано с высотой Солнца. Например, при палке 1 м и тени 1 м Солнце находится примерно на высоте 45°; это оценка для ровной площадки и вертикальной палки.
Короткая памятка
- Закрепить вертикальный гномон на одном месте
- Измерять через равные интервалы
- Записывать единицы длины
- Отмечать облачность и пропуски
- Построить график по своим данным
Источники и дальнейшее чтение
Справочные материалы, использованные при подготовке. Для действий с конкретным прибором сверяйтесь с его инструкцией.