שעון השמש

בעת המודרנית, לא עוברת שעה מבלי שאנחנו בודקים מה השעה.
אך גם בימי קדם הזדקקו בני האדם לזמן - בתקשורת בין אישית, בתיאום פעולות, במדידות, ובמציאת הרגע החשוב ביותר ביום, הרגע שבו יושבים לאכול ארוחת צהריים.

שעון השמש הוא השעון הראשון, ובו נעשה שימוש כבר לפני יותר מ- 5,000 שנה. קראו איך הוא עובד, ואולי תוכלו לבנות אחד בעצמכם.

הממד הרביעי

זמן הוא הממד המופשט ביותר מבין כל ארבעת הממדים בעולמנו הפיזי. ועם זאת הוא כל כך מוחשי עבורנו שאנחנו יכולים ממש לחוש אותו עובר.

לבני האדם היה מאז ומתמיד חשוב למדוד את הזמן ולחלק אותו למחזורים. המחזור הבסיסי ביותר מושפע מסיבוב כדור הארץ סביב עצמו, ויוצר את היום והלילה. כבר בעת העתיקה חולקו היום והלילה ל- 12 חלקים (שעות) כל-אחד. אך כיצד יכלו בני האדם לקבל רמז מדוייק יותר באשר לחלקו של היום?

מים, חול ונרות – שיטות למדידת זמן

לפני שנגיע לשעון השמש, בואו ניוודע למספר שיטות שונות שפותחו לצורך מדידת זמן

במאה ה- 4 לפני הספירה פיתחו היוונים את שעון המים. שעון המים היה מורכב מכלי גדול עליו היו מסומנות שנתות (קווים) – יחידות זמן – ובתחתיתו ניקבו חור קטן. את הכלי מילאו במים שטפטפו החוצה דרך החור שבתחתית, ובהתאם לכמות המים ש'איבד' הכלי יכלו להעריך את משך הזמן שעבר.

שעון החול המוכר לכולנו הופיע במאה הראשונה לספירה והיה דומה מאוד באופן פעולת המנגנון שלו לשעון המים.

באירופה ובארץ ישראל מדדו את הזמן בעזרת מנורת שמן אשר הכילה שמן ובראשה בערה אש שכילתה את השמן. את הזמן יכלו למדוד בהסתמך על כמות השמן שכולתה. לשעון זה קראו שעון האש.

באנגליה מדדו את הזמן בעזרת נרות – בנר נקבעו חריצים במרחקים שווים, ובכל פעם שהנר התקצר בקו אחד – עברה יחידת זמן אחת.

שיטות מדידה אלו מודדות את התקדמות הזמן החל מאותו רגע שבו התחלנו למדוד. אך בעזרת שיטות אלו, אין לנו יכולת לדעת מהי השעה ביום. מדוע? מכיוון שלא ברור מתי החלה המדידה.

השעון הראשון שלא מדד זמן, אלא הציג זמן

שעון השמש שבנינו בקסמי מדע מותאם להוראת השעה בכל אחד מימי השנה, מהארוך ביותר לקצר ביותר, בישראל או בכל מדינה שנמצאת על אותו קו הרוחב שעליו נמצאת ישראל (33 מעלות). הוא כולל שני צירי זמן – עבור שעון החורף (הזמן הטבעי) ועבור שעון הקיץ (זמן מלאכותי שנוצר כתוצאה מהזזת מחוגי השעון בשעה אחת קדימה).

למצוא את הצפון

כיצד משתמשים בשעון השמש?

את מחוג שעון השמש יש לכוון לכיוון צפון. איך נדע היכן הצפון? לשם איתור הצפון לימדו אותנו מאז ומעולם להשתמש במצפן. אך חשוב לדעת שהכיוון שאליו מצביעה מחט המגנט אינו הצפון הגאוגרפי (׳האמיתי׳). מחט המצפן מצביעה לעבר קוטבו הצפוני של השדה המגנטי שמקיף את כדור הארץ (׳הצפון המגנטי׳). הבעיה היא שהקוטב המגנטי אינו מתלכד עם הקוטב הגאוגרפי, וקיימת בניהם סטיה. גודל הסטיה משתנה בהתאם למיקומנו על פני כדור הארץ.

אם כך, כיצד נמצא את הצפון הגאוגרפי?

אפשרות ראשונה היא לחכות לרדת החשיכה, למצוא את כוכב הצפון, פולאריס, ולכוון אליו את שעון השמש (ואז יהיה עלינו לחכות לזריחת החמה כדי לבדוק את פעולת שעון השמש).
אפשרות שניה היא להתקין בטלפון החכם שלנו את האפליקציה Compass 360 Pro (למכשירי אנדרואיד, קיימות אפליקציות דומות גם למכשירי אייפון) שמתחשבת אוטומטית בגודל הסטיה שבין הצפון המגנטי לצפון הגאוגרפי. וודאו שבהגדרות האפליקציה, האפשרות True North מסומנת. חשוב שלא לעמוד קרוב למתכת או למכשיר שמייצר שדה מגנטי בזמן שמשתמשים באפליקציה.

למצוא את פולאריס

בואו נהפוך לאסטרונומים לרגע אחד. איתור כוכב הצפון עשוי להיות משימה מעט מאתגרת, על אף שמדובר באחד הכוכבים הבהירים יותר בשמי הלילה.

לצפיה אסטרונומית מיטבית בשמי הלילה אנו זקוקים ללילה חשוך במיוחד. אנו ממליצים לחכות ללילה ללא ירח, ואם מתאפשר לכם, לצאת (ביחד עם ההורים, כמובן) מהבית ואף מהשכונה כדי להתרחק ממוקדי אור שמפריעים לעיניים שלנו להסתגל לחשיכה.

הביטו אל השמיים. כוכב הצפון הוא הכוכב האחרון בקבוצת הכוכבים הנקראת 'הדובה הקטנה'. עם זאת, קל יותר יהיה לאתר בשמיים את אחותה הגדולה – קבוצת כוכבים סמוכה שנקראת 'הדובה הגדולה', מכיוון שהיא גדולה וקלה יותר לזיהוי.

חפשו את הדובה הגדולה. היא נראית יותר כמו כף, או מחבת, מאשר כמו דובה. הביטו בתמונה כדי ללמוד כיצד לאתר את כוכב הצפון באמצעות הדובה הגדולה.

כך תאתרו את כוכב הצפון

כוכב הצפון הוא הקיצוני ביותר מבין הכוכבים בקבוצת 'הדובה הקטנה' (החלק העליון של הצילום), אך עקבו אחרי הקו האדום ושימו לב כיצד מאתרים אותו דווקא בעזרת הכוכבי הדובה הגדולה (בחלק התחתון של הצילום).

לאחר שמצאנו את הצפון

לאחר שמיקמנו את מחוג שעון השמש שלנו בכיוון צפון, השנת (הקו) שעליה נופל הצל שיוצר המחוג מצביעה על השעה הנכונה ביום. שעון השמש שהכנו בפעילות של קסמי מדע כבר מותאם להציג את השעה בישראל.

לחצו על התמונה להגדלה

מעניין לדעת – הסיבות לצורת חלוקת הזמן שנשתרשה ונהוגה כיום

השעון שבתוכנו

לפני שבנו בני האדם כלי מדידת זמן מתוחכמים ועוד לפני שידעו למדוד זמן בהסתמך על גורמי השמיים, היה קיים בתוך גופם של יצורים חיים שעון ביולוגי, שקבע את הקצב הפנימי של היצור באופן שלא תלוי בהשפעות חיצוניות.

בטבע קיימים מספר סוגים של שעונים ביולוגיים. לשעון הביולוגי החשוב והנפוץ ביותר בעולם החי, יש זמן מחזור שקרוב ל-24 שעות, בדומה למשך הסיבוב של כדור הארץ סביב צירו. מסיבה זו, השעון הביולוגי מאפשר ליצורים חיים לחזות שינויים עונתיים על-ידי זיהוי משך שעות היום, ובכך הוא מאפשר להם להתאים את עצמם להשפעתה של השמש על סביבתם: שינויים בטמפרטורה וברמת התאורה.

צריכים עזרה במציאת כוכב הצפון?

הורידו לטלפון הנייד את האפליקציה (לאנדרואיד) העונה לשם SkyView.
האפליקציה מציגה את מיקום כוכבי השמיים בזמן אמת. היכנסו אל האפליקציה, כוונו את הטלפון הנייד אל השמיים וחפשו את שתי קבוצות הכוכבים הסמוכות Ursa Minor ו- Ursa Major ('הדובה הקטנה' ו'הדובה הגדולה' בהתאמה).
תוכלו גם לבקש מהאפליקציה לחפש את כוכב הצפון (Polaris) עבורכם.

שאלת מחשבה לסיום

האם ניתן לבנות שעון-ירח מתפקד, שיורה את השעה בלילה?
והתשובה: בהחלט כן! שעון ירח ייבנה ויתפקד בדומה מאוד לשעון שמש, מכיוון שגם לירח תנועה מעגלית בשמים. אבל ישנן שתי בעיות.

על הבעיה הראשונה בוודאי כבר חשבתם בעצמכם: אור הירח חלש בהרבה מאור השמש (הירח הרי איננו מפיק אור בעצמו אלא רק משקף את אור השמש), כך שנקבל צל חלש מאוד, אם בכלל, והדבר תלוי בעיקר בעד כמה הסביבה שבה נמקם את שעון הירח תהיה באמת חשוכה (נסו בנגב!).
הבעיה השניה היא ששעון הירח יצביע על השעה הנכונה רק בלילה של ירח מלא, משום שמסלול הירח סביב כדור הארץ איננו מעגלי.

אוהבים את התכנים שלנו? תנו לנו לייק ושתפו עם חברים, כדי שנוכל להגיע להורים וילדים נוספים.