Cyfrowy zegar słoneczny
Z Wikipedii
Cyfrowy zegar słoneczny, to zegar słoneczny wskazujący aktualny czas w postaci cyfrowej. Zgodnie z ideą zegara słonecznego jest to urządzenie całkowicie bierne, nie posiadające ruchomych części ani nie zasilane z żadnego źródła energii. O zmianie wyświetlanych cyfr decyduje tylko i wyłącznie położenie słońca względem zegara.
Spis treści |
[edytuj] Zasada działania
Można wyróżnić dwa podstawowe typy konstrukcji: pierwsza opiera się na wykorzystaniu techniki światłowodowej, druga jest inspirowana geometrią fraktalną.
[edytuj] Zegar światłowodowy
W uproszczeniu zasada działania takiego zegara (dla jednej cyfry) jest następująca. Promień słoneczny przechodząc przez szczelinę do wnętrza urządzenia w miarę upływu czasu przesuwa się, oświetlając rozmieszczone kolejno wejścia dziesięciu gniazd światłowodów. Światłowody każdego gniazda prowadzą do kilku odpowiednich części wyświetlacza siedmiosegmentowego, tak aby światło przekazane na jego wyjściu utworzyło cyfrę stosowną do położenia promienia słonecznego na wejściu.[1]
[edytuj] Zegar fraktalny
Zasada działania zegara drugiego typu opiera się na twierdzeniu z geometrii fraktalnej. Dla uproszczenia przedstawimy tutaj jego wersję dwuwymiarową (na płaszczyźnie). Tutaj Lθ oznacza prostą przechodzącą przez początek układu współrzędnych, nachyloną pod kątem 
do osi Ox. Dla dowolnego zbioru 
oznaczmy przez projθF jego rzut prostopadły na prostą Lθ.
[edytuj] Twierdzenie
W każdej prostej Lθ, wybierzmy dowolny 
, w taki sposób, aby 
był zbiorem mierzalnym na płaszczyźnie. Istnieje wówczas zbiór taki, że
- miara różnicy zbiorów
wynosi zero dla prawie wszystkich kierunków rzutowania
Innymi słowy oznacza to istnienie zbioru (obiektu), który daje niemal dowolnie z góry zadane cienie w zależności od kierunku padania światła. Zbiór F opisany w tym twierdzeniu w typowej sytuacji (przy nietrywialnym wyborze rodziny Gθ jest fraktalem. Twierdzenie to ma także swój odpowiednik w geometrii przestrzeni trójwymiarowej. W konsekwencji, teoretycznie można skonstruować taki zestaw masek przesłaniających, aby światło słoneczne przechodząc przez nie pokazywało aktualny czas w postaci cyfrowej.
[edytuj] Od twierdzenia do rzeczywistości
Twierdzenie matematyczne zostało opublikowane przez K. Falconera w 1987 roku. Cztery lata później Ian Stewart spopularyzował je w miesięczniku Scientific American. W 1994 roku powstał pierwszy prototyp a w 1998 pierwszy cyfrowy zegar słoneczny został zainstalowany w parku publicznym (Genk, Belgia)[2]. Obecnie istnieją również wersje okienna i kieszonkowa.[3]
[edytuj] Przypisy
- ↑ Zegar taki opatentowała firma HinesLab Inc. (USA) [1]
- ↑ Park zegarów słonecznych w Genk, Belgia [2]
- ↑ Patent amerykański i niemiecki należy do Digital Sundials International [3]
