Законы светотени: от простых форм до портрета
Чтобы понять как изобразить объем, начинающих учат рисовать геометрические фигуры. Но как передать свет и тень на более сложных формах? Например в портрете? Рассмотрим законы светотени на примере рисунков различных объектов, в том числе рисунке головы человека.
Сначала немного теории
Мы видим окружающий мир благодаря тому, что свет отражается от поверхностей с разной силой. Поэтому мы воспринимаем предметы объемными. Чтобы передать иллюзию объема на плоскости, нужно научиться изображать светотень, которая состоит из:
На примере рисунка шара, куба и головы человека Вы можете увидеть где находятся перечисленные области светотени. Но теперь подробнее о каждой.
- Бликом называется самая светлая часть, которая является отражением яркого света: лампы, солнца и т. д. Блик хорошо заметен на глянцевых (блестящих) поверхностях и практически не виден на матовых.
- Свет — как видно из названия, это освещённая часть предмета.
- Далее следует промежуточная область между светом и тенью — полутень.
- Собственная тень — это самая темная часть предмета.
- В конце перечисленных зон будет располагаться рефлекс. Слово «рефлекс» — происходит от лат. reflexus, что означает отражение. Т. е. в нашем случае рефлекс — это отраженный свет в теневой части предмета. Отражается он от всего, что окружает предмет с теневой стороны: от стола, потолка, стен, драпировок и т.п.. Область рефлекса всегда чуть светлее тени, но темнее полутени.
- Падающая тень — это тень отбрасываемая предметом на то, что его окружает, например, на плоскость стола или стены. Чем ближе тень к предмету, от которого она образуется, тем более темной она будет. Чем дальше от предмета — тем она светлее.
Кроме описанной последовательности, есть ещё одна закономерность. На схематичном рисунке видно, что если провести перпендикуляр к направлению света, то он совпадет с самыми темными местами предмета. Т. е. тень будет располагаться перпендикулярно свету, а рефлекс будет находиться на противоположной блику стороне.
Форма границы между светом и тенью
Следующее, на что нужно обратить внимание — это на границу света и тени. На разных предметах она приобретает разную форму. Посмотрите на рисунки шара, цилиндра, куба, вазы, и на рисунок головы человека.
Конечно, граница между тенью и светом чаще всего размытая. Четкой она станет только при ярком направленном свете, например, при свете электрической лампы. Но начинающим художникам следует научиться видеть эту условную линию, тот рисунок, который она образует. Эта линия везде разная и постоянно меняется в зависимости от изменения характера освещения.
На рисунке шара видно, что линия границы имеет изгиб, т. е. похожа на овальную форму. На цилиндре — она прямая, параллельная сторонам цилиндра. На кубе — граница совпадает с ребром куба. А вот на вазе, граница между светом и тенью представляет собой уже извилистую линию. Ну, а в портрете эта линия приобретает сложную, замысловатую форму. Граница света и тени здесь зависит и от характера освещения, и от формы головы человека, черт лица и анатомических особенностей. В данном рисунке она проходит по краю лобной кости, по скуловой кости, и далее вниз, к нижней челюсти. В рисунке головы человека очень важно различать светотень на всей голове в целом и светотень на каждом отдельном участке лица, например, на щеках, губах, на носу, подбородке и т. д. Начинающим художникам следует приучить себя видеть рисунок, который образует граница между светом и тенью. Например, особенно причудливый характер она приобретает в природных формах. Одно дело — рисовать простые геометрические фигуры, и совсем другое — стволы деревьев, листву, рельеф каменистого берега, лепестки цветов, траву… Чтобы научиться передавать объем или светотень на таких сложных объектах, сначала учатся на простом. Далее, усложняют задачу. Например, начинают с рисунка цилиндра, а с приобретением уверенности можно порисовать складки на тканях. Потом — натюрморты. Ну, а дальше, и пейзажем можно заняться или портретом.
Направленный и рассеянный свет
Чтобы легче было разобраться в вышеизложенных аспектах, можно поэкспериментировать со светом от настольной лампы. Она дает яркий и резкий свет, при котором хорошо видны рефлексы, тени… Попробуйте подсветить какой-либо предмет сначала с одной стороны, а потом — с другой. Попробуйте поменять направление света, приблизить или удалить лампу. Это поможет Вам наглядно увидеть все тонкости обсуждаемой темы.
В изобразительном искусстве есть прием, который получил название «кьяроскуро». Его суть заключается в противопоставлении света и тени. Известным художником, активно использовавшим кьяроскуро был Караваджо. На его полотнах хорошо виден этот прием. При искусственной подсветке создаётся среда, в которой свет становится очень ярким, а тень очень темной. Это даёт тоновой контраст и делает живопись насыщенной и резкой. При таком освещении хорошо видны все нюансы светотени и начинающим будет проще научиться передавать объем. При рассеянном дневном свете (когда облачно) тени не так сильно выражены как в солнечную погоду (или при свете лампы). Поэтому в процессе обучения лучше использовать искусственную подсветку с одним источником света. При нескольких источниках, ситуация усложняется и в постановке можно наблюдать несколько падающих теней, а вышеизложенная последовательность — свет-полутень-тень-рефлекс — может быть изменена.
Итак, чем же на практике отличается рисунок, когда используется направленный или рассеянный свет? На иллюстрации видно, что при яркой подсветке полутень становится уже, и будет выглядеть менее выраженной. Граница между светом и тенью хорошо заметна. А падающая тень имеет четкие края и выглядит более темной. При рассеянном свете — все с точностью до наоборот. Полутень шире, тень мягче, а падающая тень не имеет четкого контура — ее граница становится размытой.
Все эти особенности светотени будут заметны не только при электрическом свете или его отсутствии. Когда в ясный день светит солнце, свет будет четко направленным и резким. Когда облачная погода — он будет рассеянным. Соответственно это скажется на светотени деревьев, ландшафта или даже интерьера комнаты, освещенной светом из окна.
Заключение
Можно еще долго продолжать обсуждение данной темы. Но лучше всего наблюдать своими глазами за реальным миром. Как освещены объекты? Как меняется светотень и при каких условиях? Задавайте себе эти вопросы и находите ответы, когда наблюдаете за натурой. Нет ничего лучше натуры. Поэтому, помня описанные выше закономерности светотени, наблюдайте, запоминайте, делайте зарисовки с натуры. Тогда Вы сможете уверенно воплотить законы светотени на практике.
Источник
Движение тени от солнца в течение дня. Изменение тени за день
Сам ржу на своим вопросом. Кто нибудь тень мерил?
- zubilo(на другом месте)
- 17.05.2016, 15:40
- Просмотров: 2191
Вводишь дату, время, регион — получаешь угол.
Жарким днем самого длинного дня года (22 июня) — угловая высота 57 градусов.
Запомним это.
То есть, в любое другое время (время года и время суток) солнце будет ниже, и угловая высота меньше.
2. Берем твой дом высотой 7 метров. Это один катет.
Расстояние до соседского огорода — другой катет.
Строим гипотенузу между концами этих катетов, и видим угол.
Тангенс угла — отношение противолежащего катета к прилежащему.
Смотрим таблицы тангенсов
http://www.webmath.ru/poleznoe/table_tg.php
Видимо, что при угле 57 градусов тангенс равен 1,54.
То есть, в самый солнечный день года, когда солнце в наивысшей точке, тень (которая в этот день и это время самая короткая) будет иметь длину 7/1,54=4.5 метра.
Итого. В любое время года и суток тень от дома будет иметь длину БОЛЬШЕ ИЛИ РАВНОЙ 4,5 метрам от дома.
Но!
Далее вопрос в том, в какой стороне света относительно дома находится огород.
Потому что если он, например, к югу от дома — тени там не будет вообще (ночью тени не бывает).
А если, как ты пишешь, к востоку, то тень будет длинная, но уже поздно вечером, когда для овощей пофиг, есть тень или нет.
Поэтому нельзя говорить «тень от дома 4 метра» — это имеет смысл ТОЛЬКО с указанием, в какое время суток (час-минута) и какого числа-месяца.
22 июня — самый длинный день, самое высокое солнце в полдень.
22 декабря — самый короткий день, самое низкое солнце в полдень.
Солнечные часы. Как они работают?
Источник изображения: de.123rf.com
Измерение времени всегда было связано с Солнцем, т. к. жизнь людей издревле подчинялась его видимому движению по небу. Люди делили время на сутки, выделяли день и ночь, утро и вечер, полдень (время наивысшего положения Солнца над горизонтом, «половина дня»). Но для многих практических целей было желательно определять время более точно.
В Древнем Египте время между восходом и заходом Солнца было поделено на 12 равных частей – часов. Было замечено, что тень от предметов в течение дня меняет свою длину: утром и вечером, когда Солнце низко над горизонтом, тень самая длинная, а в полдень самая короткая. Это навело на мысль определять время по длине тени. Так были придуманы первые солнечные часы – с вертикальным столбиком, который называется гномон, тень от которого служит своеобразной стрелкой. Если нарисовать деления, т. е. сделать циферблат, то получим самые простые горизонтальные солнечные часы.
Источник изображения: Ольга Шатеева. Солнечные часы своими руками
Гномон – простейший астрономический прибор. Воткните вертикально палку в землю — вот вам и гномон. В полдень тень от гномона самая короткая и указывает строго на север. Линия, на которой лежит полуденная тень, называется полуденной линией. Она совпадает с истинным меридианом в данной точке местности.
Из рисунка виден способ определения полуденной линии. В некоторый момент, близкий к полудню, отмечают конец тени (точка А) и чертят окружность радиуса ОА. Ждут, когда конец тени коснётся окружности (точка В) Поделив угол АОВ пополам, получают полуденную линию ОС.
Кроме сторон света, гномон позволяет определять высоту Солнца над горизонтом, а также солнечный азимут (подумайте, как).
Но такие часы с вертикальным гномоном неудобны, потому что в разное время года тень в одно и то же время суток имеет разную длину и направление (вы наверняка знаете, что зимой Солнце ходит ниже над горизонтом, а летом выше). Стали делать гномон наклонным – угол наклона к горизонту равен широте места установки часов, т. е. гномон направлен на Полярную звезду, а значит параллелен земной (и небесной) оси – и теперь стало можно определять время не по длине тени, а только по её постоянному для каждого времени дня направлению. Гномон часто изготавливают в виде прямоугольного треугольника, гипотенуза которого, собственно, и есть гномон, наклонённый под нужным углом к горизонту.
Источник изображения: Солнечные часы для сада
Можно, наоборот, плоскость солнечных часов (циферблат) наклонить к горизонту так, чтобы гномон был перпендикулярен циферблату и смотрел на Полярную звезду (был параллелен земной оси). Такие солнечные часы называются экваториальными (или наклонными).У них плоскость циферблата параллельна экватору (наклонена к горизонту под углом 90 градусов минус географическая широта места, в котором часы установлены), а шкала часов равномерна, в отличие от шкалы горизонтальных часов (тень за каждый час проходит 15°). По таким часам время можно определять только с 21 марта по 23 сентября, в другое время года Солнце находится слишком низко над горизонтом.
Источник изображения: langaraphysics.com
Существуют и другие виды солнечных часов. Например, вертикальные, устанавливаемые обычно на стенах.
Солнечные часы показывают местное истинное солнечное время, а мы пользуемся средним поясным временем. Например, истинный полдень в данной местности и официальный (гражданский) полдень не совпадают. Кроме того, солнечные часы не показывают время ночью и в пасмурную погоду. Поэтому сегодня солнечные часы не используются по своему прямому назначению. Но они остаются оригинальным скульптурным украшением в наших городах, парках, садах.
Можете изготовить самостоятельно горизонтальные солнечные часы с вертикальным передвижным гномоном. Для этого надо распечатать на плотной бумаге (или наклеить потом на картон) развёртку (деталь 1)
Гномоном в них служит игла длиной примерно 5 см, которая втыкается на линии NS (север-юг)в определённое для каждой даты место (W — запад, O — восток). По данному принципу устроены большие часы в парках, где гномоном является сам человек, встающий на определённое место для каждого дня, и смотрящий на свою тень. В данной бумажной модели удобно приклеить снизу плоский кусок поролона или пенопласта размерами 1х8х16 см. Часы могут служить компасом, если известно время.
Источник
Направление полуденной тени. Куда падает тень в полдень
Солнечные часы. Как они работают?
Источник изображения: de.123rf.com
Измерение времени всегда было связано с Солнцем, т. к. жизнь людей издревле подчинялась его видимому движению по небу. Люди делили время на сутки, выделяли день и ночь, утро и вечер, полдень (время наивысшего положения Солнца над горизонтом, «половина дня»). Но для многих практических целей было желательно определять время более точно.
В Древнем Египте время между восходом и заходом Солнца было поделено на 12 равных частей – часов. Было замечено, что тень от предметов в течение дня меняет свою длину: утром и вечером, когда Солнце низко над горизонтом, тень самая длинная, а в полдень самая короткая. Это навело на мысль определять время по длине тени. Так были придуманы первые солнечные часы – с вертикальным столбиком, который называется гномон, тень от которого служит своеобразной стрелкой. Если нарисовать деления, т. е. сделать циферблат, то получим самые простые горизонтальные солнечные часы.
Источник изображения: Ольга Шатеева. Солнечные часы своими руками
Гномон – простейший астрономический прибор. Воткните вертикально палку в землю — вот вам и гномон. В полдень тень от гномона самая короткая и указывает строго на север. Линия, на которой лежит полуденная тень, называется полуденной линией. Она совпадает с истинным меридианом в данной точке местности.
Из рисунка виден способ определения полуденной линии. В некоторый момент, близкий к полудню, отмечают конец тени (точка А) и чертят окружность радиуса ОА. Ждут, когда конец тени коснётся окружности (точка В) Поделив угол АОВ пополам, получают полуденную линию ОС.
Кроме сторон света, гномон позволяет определять высоту Солнца над горизонтом, а также солнечный азимут (подумайте, как).
Но такие часы с вертикальным гномоном неудобны, потому что в разное время года тень в одно и то же время суток имеет разную длину и направление (вы наверняка знаете, что зимой Солнце ходит ниже над горизонтом, а летом выше). Стали делать гномон наклонным – угол наклона к горизонту равен широте места установки часов, т. е. гномон направлен на Полярную звезду, а значит параллелен земной (и небесной) оси – и теперь стало можно определять время не по длине тени, а только по её постоянному для каждого времени дня направлению. Гномон часто изготавливают в виде прямоугольного треугольника, гипотенуза которого, собственно, и есть гномон, наклонённый под нужным углом к горизонту.
Источник изображения: Солнечные часы для сада
Можно, наоборот, плоскость солнечных часов (циферблат) наклонить к горизонту так, чтобы гномон был перпендикулярен циферблату и смотрел на Полярную звезду (был параллелен земной оси). Такие солнечные часы называются экваториальными (или наклонными).У них плоскость циферблата параллельна экватору (наклонена к горизонту под углом 90 градусов минус географическая широта места, в котором часы установлены), а шкала часов равномерна, в отличие от шкалы горизонтальных часов (тень за каждый час проходит 15°). По таким часам время можно определять только с 21 марта по 23 сентября, в другое время года Солнце находится слишком низко над горизонтом.
Источник изображения: langaraphysics.com
Существуют и другие виды солнечных часов. Например, вертикальные, устанавливаемые обычно на стенах.
Солнечные часы показывают местное истинное солнечное время, а мы пользуемся средним поясным временем. Например, истинный полдень в данной местности и официальный (гражданский) полдень не совпадают. Кроме того, солнечные часы не показывают время ночью и в пасмурную погоду. Поэтому сегодня солнечные часы не используются по своему прямому назначению. Но они остаются оригинальным скульптурным украшением в наших городах, парках, садах.
Можете изготовить самостоятельно горизонтальные солнечные часы с вертикальным передвижным гномоном. Для этого надо распечатать на плотной бумаге (или наклеить потом на картон) развёртку (деталь 1)
Гномоном в них служит игла длиной примерно 5 см, которая втыкается на линии NS (север-юг)в определённое для каждой даты место (W — запад, O — восток). По данному принципу устроены большие часы в парках, где гномоном является сам человек, встающий на определённое место для каждого дня, и смотрящий на свою тень. В данной бумажной модели удобно приклеить снизу плоский кусок поролона или пенопласта размерами 1х8х16 см. Часы могут служить компасом, если известно время.
Куда падает тень в полдень
Попробуйте проследить за своей тенью на открытом воздухе в различные часы дня и разные времена года. Тень не остается неподвижной, она как будто ползет вокруг нас. Утром она падает по направлению к западу, в полдень — к северу, вечером — к востоку, и, если бы лучи солнца не заслонялись земным шаром, в полночь тень падала бы к югу.
Если вы наблюдали за тенью в полдень в разные дни, вы замечаете, как изменяется ее длина. Зимой тень длиннее всего, летом самая короткая, а дважды в год — в начале весны и осенью — длина ее одинаковая: меньше зимней и больше летней.
Длина и направления тени зависят от положения земли по отношению к солнцу. Вращаясь вокруг солнца, земля попеременно подставляет к нему больше то северное, то южное полушарие. Так как мы не ощущаем движения земли, нам кажется, будто солнце описывает на небе дуги — зимой меньшие, а летом большие.
Всегда говорят, что солнце всходит на востоке и заходит на западе. Это не совсем верно. Все дуги, описываемые солнцем в различные времена года, имеют разную длину. Зимой солнце всходит в точке горизонта, лежащей между востоком и югом, к полудню оно невысоко поднимается над южной стороной горизонта и вечером заходит между югом и западом.
Самая короткая дуга солнца в нашем северном полушарии 22 декабря. В эти сутки мы имеем самый короткий день и самую длинную ночь в году. С 22 декабря дуга, по которой движется солнце, расширяется и поднимается. Концы ее приближаются к востоку и к западу. Наконец, 21 марта солнце всходит точно на востоке и заходит точно на западе: 12 часов оно движется над горизонтом и 12 часов под ним. Следовательно, день равен ночи. Поэтому 21 марта называют временем весеннего равноденствия. В полдень солнце всегда оказывается точно на юге, совершив к этому моменту половину пути. Отсюда ясно, что 21 марта оно всходит ровно в 6 часов утра и заходит ровно в 6 часов вечера. К лету дуги солнца все увеличиваются. Дневной путь солнца делается теперь продолжительнее ночного. Наступает, наконец, самый долгий день и самая короткая ночь — 21 июня. В это время солнце всходит в точке горизонта, лежащей между востоком и севером, а заходит между западом и севером. Понятно, что в это время на другой половине земного шара явления идут в обратном порядке.
Потом дни начинают укорачиваться, а ночи удлиняться. 23 сентября снова наступает равноденствие, называемое осенним.
После 23 сентября дни вое продолжают укорачиваться, пока, наконец, не наступят самый короткий день и самая длинная ночь. Это происходит 22 декабря, после чего все изменения продолжительности дня и ночи повторяются в прежнем порядке. Полуднем называется тот момент времени, когда солнце, находясь на юге, занимает самое высокое положение в небе.
Наши солнечные сутки — это время, протекающее между двумя соседними полднями. Продолжительность солнечных суток в течение года непрерывно изменяется, то увеличиваясь, то уменьшаясь. В наших измерениях времени мы пользуемся некоторой средней величиной солнечных суток за год, так называемыми средними солнечными сутками. Средние солнечные сутки разделили на 24 равные части и каждую часть назвали «часом».
Механизмы, указывающие время суток, называются часами. Простейшие и самые вернее часы, конечно, такие, показания которых зависят от положения на небесном своде освещающего их солнца. Недостаток таких часов в том, что ими можно пользоваться только днем, и то при ясном небе. Солнечные часы можно построить очень просто.
Возьмите большой химический стакан, немного картона и бумаги, вязальную спицу и толстую деревяжку. Это все, что нам нужно. Стакан должен быть в 15 сантиметров высоты и 8 сантиметров в диаметре. На рис. 53 вверху показан схематический чертеж солнечных часов, а внизу — общий вид их. Вы видите, что стакан установлен на. деревянной подставке под определенным углом к горизонту. Размер подставки зависит от величины стакана, а углы ее треугольного сечения от того, Б каком месте земного шара установлены часы. Верхний угол всегда равен 90°, а углы, прилежащие к основанию, изменяются в зависимости от широты места наблюдений.
Угол В должен быть равен широте места наблюдения; угол А равен 90° минус угол, равный этой широте. В астрономических календарях всегда имеются данные о широте крупных городов. Если вы не находитесь в одном из таких центров, то воспользуйтесь географической картой, на которой имеется место вашего наблюдения, и по ней приблизительно установите его широту. Для Москвы, например, угол Б (широта) равен 55°45′, а второй угол А равен 90° — 55°45′ = 34°15′. Выверить углы А, Б и В можно по транспортиру. Если вы повернете подставку более крутой стороной точно к югу, тогда верхняя плоскость ее будет параллельна полуденным лучам во время равноденствия.
Для того чтобы стакан держался на подставке, выпилите деревянный кружок по внутреннему диаметру стакана и проделайте в самом центре этого кружка маленькое отверстие для спицы. Края кружка, оклейте материей и установите его в середине подставки. В центр кружка вклейте на сургуче или шеллаке спицу и на нее наденьте картонный или жестяной кружок. Жестяной кружок надо припаять, иначе он будет спадать. Когда будете укреплять кружок, следите за тем, чтобы он был расположен точно перпендикулярно к спице. На другой конец спицы наденьте обрезок пробки. Приклейте его ко дну стакана, когда окончательно будете собирать весь прибор. Так будет укреплен второй конец спицы. Тень от спицы будет ложиться на стенки стакана, и, чтобы узнавать время, нужно сделать циферблат.
Возьмите две полоски бумаги шириной в 1,5 сантиметра каждая. Две полоски нужны потому, что зимой лучи солнца будут светить под кружок на спице, а летом сверху его; значит, тени будут падать то под ним, то над ним. Чтобы часы верно показывали время, надо очень аккуратно разграфить полоски и наклеить их на стакан в точно определенном месте.
Сначала вычертите на бумаге в натуральную величину схематический чертеж стакана со спицей и кружком, как сделано на рис. 53. вверху. Потом от края кружка отложите вверх и вниз углы в 23,5°. В точках пересечения этих линий с противоположной стенкой стакана должны прийтись края бумажных полосок циферблата. Они должны быть наклеены на стенки стакана изнутри. Перенеся размеры с чертежа на стакан, можно точно наклеить на него бумажные полоски. Если всю эту работу вы сделаете аккуратно, ваши часы будут точно работать и в самый длинный и в самый короткий день.
Полоски для циферблата вырежьте лучше всего из прозрачной бумаги— кальки. Длина их должна быть точно равна половине внутренней окружности стакана. Эти полоски разделите на 12 равных частей и проставьте на них цифры: в середине 12, вправо 11, 10, 9, 8, 7, 6; влево 1, 2, 3, 4, 5, 6. Для упрощения работы можно вырезать сначала одну полоску бумаги шириной в 3 сантиметра, а потом, уже после того как нанесены деления, разрезать ее вдоль пополам.
Чтобы верно наклеить полоски, надо сначала, еще до привинчивания кружка, на который надевается стакан, сделать на подставке маленькое углубление для конца спицы и через центр этого углубления провести линию аб, перпендикулярную к краям подставил. Потом, когда установите спицу на место, поставьте на расстоянии 2 метров от подставки зажженную свечу с той стороны, с которой показан юг. Свечу поставьте на что-нибудь так, чтобы свет от нее падал на верхнюю плоскость подставки. Поверните подставку, чтобы тень от спицы падала точно на среднюю линию. Теперь можно наклеивать полоски на стакан. Цифра 12 должна прийтись как раз на линии тени от спицы. Только не смачивайте слишком сильно бумагу клеем — она от этого вытягивается.
Готовые часы можно установить. Для них надо выбрать такое место, где подольше светит солнце. Можно поместить их и в комнате у окна, обращенного на юг, но только поставьте их на горизонтальную поверхность и не сдвигайте уже после установки.
В солнечный день по каким-нибудь верным часам, за несколько минут до полудня, поверните солнечные часы так, чтобы тень спицы подошла к делению 12 на полосках. Как только ваши верные часы покажут 12 часов дня, поверните солнечные часы так, чтобы тень от спицы легла точно на деление 12, и укрепите подставку часов окончательно. Теперь солнечные часы будут верно показывать время.
Вы уже знаете, что летом солнце будет освещать кружок на спице сверху, а зимой снизу, и два раза в год солнечные лучи будут падать параллельно плоскости кружка, так что от него- на стенку стакана будут ложиться только узенькая полоска тени и вертикальная полоска ют самой спицы. Это и будут дни равноденствия. В эти дни спица при восходе и заходе солнца будет бросать тень на деление 6. В другое время года тень от кружка будет все больше и больше приближаться к полоскам с делениями, и, когда она зайдет за края их, это будет самый длиный день летом и самый короткий зимой.
Куда падает тень в полдень
Длина,
Графики изменения длины тени в Казани и Новомосковске 22.03.2016
Существенно отли-чается в одно и то же время длина тени в Казани и в Новомосковске. Её размер минимален в различное время.
27 марта мой брат ездил в Москву и сделал несколько измерений во время близкое к 12 часам 30 минутам. В это же время я проводил измерения в Новомосковске
Изменение длины тени 27.03.2016 (г.Москва, г. Новомосковск,)
Время, ч. мин
Москва
Длина, см
Новомосковск
Длина, см
Время, ч. мин
Москва
Длина, см
Новомосковск
Длина, см
Для удобства построения графиков и сравнения результатов значения необходимо было свести к единым промежуткам измерения.
Время, ч. мин
Москва
Длина, см
Новомосковск
Длина, см
Время,
ч. мин
Длина, см
Тень в Москве длиннее, чем в Новомосковске. Это ещё раз подтвердило вывод, полученный в пункте 3.2.1. Чем точка южнее, тем тень короче.
Географические координаты мест осуществления проекта 22 и 27 марта
Широта
Долгота
город Новомосковск
54° северной широты
38° восточной долготы
город Москва
56° северной широты
37,5° восточной долготы
город Казань
56° северной широты
49° восточной долготы
В одно и то же время тень была измерена в Новомосковске и Казани (22 марта) и в Москве и Новомосковске (27 марта). Но сравнивать правильнее Москву и Казань, так как они находятся на одной параллели. Измерения в этих городах проходили с разницей в 5 дней, поэтому длины теней отличаются.
Самая короткая тень в Казани наблюдалась раньше по времени, чем в Новомосковске, потому что Казань восточнее, а оба города живут по московскому времени.
В астрономический полдень в Казани тень длиннее, чем в Новомосковске, так как Казань севернее Новомосковска (см. таблицу выше).
Изучение тени в разное время года
День зимнего солнцестояния является самым коротким днём (с самой длинной ночью) в году. В 2016 году этот день был 21 декабря. В этот день высота солнца над горизонтом в полдень минимальна. Зимой производить измерения тени сложнее, так как нет ровной, сухой поверхности на улице. Также большинство дней в декабре пасмурные, а мне для эксперимента необходим солнечный.
Я приготовил лист похожий на листы для предыдущих измерений. 20 декабря я попытался измерить тень от моей палки. Но тень оказалась такой огромной, что она не поместилась на листе. К следующему дню я приготовил большой кусок обоев.
Какой длинной оказалась тень, можно судить по фотографии листа обоев, на котором я делал метки. Свои измерения я занес в таблицу
Сравним измерения, проведённые в Новомосковске в августе, декабре и марте.
Изменение длины тени в г. Новомосковске в разное время года.
Время,
ч. мин
Декабрь
Длина,
Март
Длина,
Август
Длина,
Самая короткая тень летом, самая длинная – в декабре.
Самая короткая тень в любое время года в интервале 12:25 – 12:35
Время, когда зафиксирована самая короткая тень – астрономический полдень.
Направление тени не совпадает с направлением стрелки компаса.
Изучение тени за Полярным кругом
Работая над проектом, мне становилось всё интереснее и интереснее узнавать как ведёт себя тень в разных географических точках. Мой папа работает за Полярным кругом, проживает в вахтовом посёлке Ямбург.
Он подсказывал мне, как выполнить палку-шест и подставку для самодельного гномона и поддерживал меня при выполнении измерений в разных городах. Поэтому он был в курсе содержания моего проекта. Я попросил его выполнить измерение тени в посёлке Ямбург. 27 марта измерения были проведены. В качестве шеста-палки была использована лопата, которую вкопали вертикально в снег, оставив ровно 1 метр черенка над уровнем поверхности. Зная, что разница во времени составляет 2 часа, я свёл данные измерений в одну таблицу по московскому времени.
Изменение длины тени в дневное время
(Москва, Новомосковск, посёлок Ямбург 27.03.2016)
Время, ч. мин
Москва
Длина, см
Новомосковск
Длина, см
Ямбург
Длина, см
Время, ч. мин
Москва
Длина, см
Новомосковск
Длина, см
Ямбург
Длина, см
Самая длинная тень в Ямбурге.
Самая короткая тень в Новомосковске.
В Новомосковске и Москве самая короткая тень примерно в одно и то же время в 12:32.
Самая короткая тень по измерениям в Ямбурге в 9:57 (по московскому времени).
Самая короткая тень – астрономический полдень.
Анализ проделанной работы
Ошибки и сложности при выполнении
Первоначально я выполнял измерения на асфальте мелом, придерживая палку рукой. Это привело к неточным результатам. Некачественное оборудование не позволяет правильно выполнить измерения.
Я мог выполнять измерения только в хорошую погоду. Это не позволяло мне выполнять мою работу когда я хотел. Сложность выполнения моего проекта – зависимость от погоды.
Изучая тень зимой, я предполагал, что тень будет длинной, и подготовил лист в два раза длиннее, чем для лета. А оказалось, что она была длиннее в пять раз, поэтому пришлось готовиться заново. Неожиданные результаты измерения осложняют выполнение проекта.
Изучение тени я проводил в разных местах. В Анапе измерения выполнял через два дня после Новомосковска (время потраченное на дорогу). За это время тень немного изменилась (я посчитал погрешность незначительной). Я хотел сравнить тень в Казани и Москве, так как эти города лежат на одной параллели. Но так как между измерениями был большой промежуток времени, это не получилось. Сложность моего проекта – невозможность выполнения опытов в одно и то же время в разных местах.
Чтобы моя работа была интереснее, необходимо было выполнять измерения тени в разных местах. Мне удалось получить результаты из Новомосковска, Казани, Москвы, Анапы, Воронежской области и Ямбурга. Но одному это было сделать невозможно. Поэтому мне помогали мои родственники. Для успешного выполнения моей работы необходимо было привлечение помощников.
Анализ полученных результатов. Выводы.
Измерение в Новомосковске, Анапе, Москве, под Воронежем, в Ямбурге доказывают, что:
а) у точек, расположенных примерно на одной долготе астрономический полдень примерно в одно и то же время;
б) длина тени определяется широтой местности, то есть высотой Солнца в астрономический полдень в этой местности;
в) длина тени зависит от времени года, то есть от положения Земли относительно Солнца;
г) астрономический полдень наступает раньше у точек,…
Источник