Aurinkokello: mitä se on, miten se toimii ja sen historia

Aurinkokello näyttää auringon nykyisen ajan päivän aikana. Se tekee tämän, koska aurinko näyttää liikkuvan taivaalla. Kun aurinko paistaa eri aikaan päivästä, kellotauluun muodostuu varjo eri kohdissa. Henkilö merkitsee kellotauluun ajan tietyn varjon kohdalla. Näin käyttäjät näkevät kellonajan helposti. On olemassa muutamia yleisesti nähtyjä malleja, kuten "tavallinen" tai tavallinen puutarha-aurinkokello. Aurinkokelloja voidaan kuitenkin suunnitella mihin tahansa pintaan, jossa kiinteä esine heittää ennustettavan varjon.

Periaate ja tärkeimmät osat

Aurinkokello perustuu yksinkertaiseen havaintoon: auringon säteen suunta taivaalla muuttuu päivän aikana, joten kiinteän varjon kärki liikkuu. Aurinkokellon keskeinen osa on gnomon eli varjonheitin — yleensä tikku, reuna tai levyn reuna — joka muodostaa tunnistettavan varjon. Kellotauluun piirretään tuntiviivat, joista varjon sijainnista voi lukea ajan.

Usein gnomonin suunta ja kulma ovat tärkeitä: tarkassa aurinkokellossa gnomonin kärjen tulee osoittaa maapallon napaa kohti (pohjoisella pallonpuoliskolla kohti pohjoista), ja sen kulman vaakatasoon nähden on hyvä olla yhtä suuri kuin paikan leveysaste. Tällöin kellon tuntiviivat ovat oikein suhteessa auringon näennäiseen liikkeeseen.

Tyyppejä

Vaakasuora aurinkokello – yleinen puutarhoissa; gnomon on vinosti asetettu ja tuntiviivat on kaivertettu vaakatasoon.
Vertikaalinen aurinkokello – kiinnitetään seinään; seinän suunta vaikuttaa tuntiviivoihin.
Ekvaatoriaalinen (elektoraattinen) aurinkokello – kellotaulu vaakatasoon nähden samassa kulmassa kuin ekvaattori; usein helppo lukea ja tasainen tuntijako.
Analemmatinen aurinkokello – ihmiset voivat itse toimia gnomonina siirtymällä päivästä riippuvaan pisteeseen; käytetään kouluissa ja julkisissa tiloissa.
Kannettavat ja matka-aurinkokellot – säännöllisesti käytettyjä ennen mekaanisten kellojen yleistymistä; esimerkiksi renkaat ja taitettavat mallit.

Miten aurinkokello asetetaan ja luetaan

Perusasento:

Etsi paikallinen true north (todellinen pohjoinen) — ei magneettinen pohjoinen; pienet virheet vaikuttavat lukemaan.
Aseta gnomon niin, että sen kärki osoittaa taivaallista napaa; gnomonin kulman tulisi olla yhtä suuri kuin paikan leveysaste.
Merkitse tuntiviivat tai säädä valmiin kellon paikoilleen siten, että varjon liike vastaa auringon kulkua.

Kun aurinkokello on oikein asetettu, varjon kärjen paikka tuntiviivalla kertoo aurinkoaika eli paikallisen näennäisen aurinkoajan.

Miksi aurinkokello ei aina vastaa rannekelloa?

Aurinkokello näyttää niin sanottua aurinkoaikaa, joka perustuu auringon sijaintiin taivaalla. Tästä syystä aurinkokellon ja standardikellon (kellonaikaan sidottu aikaalue) välillä voi olla eroja, joita aiheuttaa kaksi päätekijää:

Equation of time (ajan yhtälö) – maan radan eksentrisyys ja akselin kallistuma aiheuttavat sen, että aurinko ei kulje tasaista kulmanopeutta pitkin taivaalla. Tämä voi aiheuttaa eron aurinkoajan ja keskimääräisen ajan välillä jopa noin ±16 minuuttia vuoden aikana.
Pitkittäisero – aika-alueen keskeiseen pituusasteeseen nähden paikallinen pituusaste voi olla eri, mikä aiheuttaa lisäeron (noin 4 minuuttia per pituusaste).

Lisäksi kesäaikaan siirtyminen muuttaa virallista kelloa, mutta aurinkokello ei huomioi tätä automaattisesti.

Historia lyhyesti

Aurinkokellot ovat vanhoja: muinaisessa Egyptissä käytettiin varjojen perusteella toimivia laitteita jo tuhansia vuosia sitten, ja ne auttoivat jakamaan päivän tunteihin. Myös varhaiset sivilisaatiot, kuten babilonialaiset ja kiinalaiset, seurasivat auringon liikettä ajan määrittämiseksi.

Muut kulttuurit, kuten kreikkalaiset ja roomalaiset, kehittivät aurinkokelloja eteenpäin, tarkentaen muotoja ja laskentamenetelmiä. Keskiajalla islannilaiset astronomit ja eurooppalaiset munkit hyödynsivät aurinkokelloja kirkkojen ja luostareiden ajanmittauksessa. Mekaanisten kellojen ja standardiaikojen yleistyminen 1700–1800-luvuilla vähensi aurinkokellojen käytännöllistä tarvetta, mutta niitä on silti tehty koristeellisiksi ja opetusvälineiksi.

Käytännön rajoitukset ja vinkkejä

Aurinkokello ei toimi pilvisellä säällä tai yöllä.
Pienen aurinkokellon tarkkuus voi kärsiä rakennusten, puiden tai muovin aiheuttamasta varjostuksesta.
Asenna aurinkokello vakavasti ja tarkista suuntaus esimerkiksi aurinkohuipun (paikallinen aurinkokeskipäivä) avulla.
Opetus- ja koristekäytössä aurinkokellot ovat erinomaisia näyttämään maapallon liikkeen ja ajan käsitteen konkreettisesti.

Yhteenveto

Aurinkokello on yksinkertainen mutta älykäs laite, joka hyödyntää auringon näennäistä liikettä ajan mittaamiseen. Sen toiminta perustuu varjon sijaintiin, ja tarkka sijoitus sekä gnomonin kulma ovat olennaisia. Vaikka modernit kellot ovat korvanneet aurinkokellot päivittäisinä ajanmittareina, ne säilyttävät arvonsa historiallisina, opetuksellisina ja esteettisinä esineinä.