Что можно продемонстрировать при помощи армиллярной сферы?

—  Движение небесной сферы в любой точке Земли.

—  Места восхода и захода зодиакальных созвездий и их суточное движение.

—  Восход, заход и суточное движение Солнца и Луны и его изменение в течение года, а также особенности этого движения на различных широтах.

—  Перемещения Солнца, Луны и планет по зодиаку.

—  Движение узлов лунной орбиты и объяснение периодичности затмений.

—  Экваториальную, эклиптическую и горизонтальную системы координат.

Разметка

Самая сложная часть работы — это разметка. Здесь очень важно не ошибиться. Нужно размечать остро отточенным карандашом, учитывая толщину пропила.

Всю разметку выполняйте в карандаше! Причем стоит только слегка намечать все линии, так как с фанеры трудно стирать.

Так как модель составлена из колец разного диаметра, вы можете сэкономить фанеру, используя всего четыре заготовки. На первой заготовке — одна из опор; на второй — вторая опора и кольцо эклиптики; на третьей — кольцо небесного меридиана и одно из двух колец небесной сферы; на четвертой — кольцо горизонта, кольцо небесного экватора, второе кольцо небесной сферы и кольцо лунной орбиты.

Начнем по порядку:

1. Разметка заготовок.

Нужно идеально ровно разметить (размечать желательно на худшей стороне) ваш лист фанеры на четыре квадрата — размер основания сферы (опоры) плюс две толщины пропила (для стандартного лобзика —1 мм). Геометрически найти середины этих квадратов (провести диагонали). Далее выпилить их, помня о толщине пропила.

Теперь работать стало намного удобнее, и можно приступить к основной разметке. Самая большая сложность здесь в вычерчивании окружностей — для этого нам и понадобится гвоздь с проволокой. (Можно то же самое проделать и при помощи большого циркуля, например обычного школьного, с заменой мела на карандаш.) Как вы заметили, большинство наших окружностей концентрично, это упрощает ситуацию; мы сверлим в центре двух листов отверстия в диаметр гвоздя, вставляем туда гвоздь, надеваем на него петлю из проволоки — и у нас готов циркуль для построения окружностей большого радиуса. Далее проводим окружности, устанавливая нужный радиус закручиванием проволоки. Остальное, надеюсь, вы сообразите!

2. Небесный меридиан.

Внешний радиус — 314 мм, внутренний — 262 мм. Затем при помощи большого (например, школьного) транспортира на кольце небесного меридиана нанесите градусную разметку (по десять градусов) в обе стороны от отметки «экватор».

Разметку нанесите с обеих сторон кольца. Однако обратную сторону удобно сделать, после того как кольцо будет выпилено, простым переносом делений
с передней на заднюю сторону.

3. Небесный экватор.

Внешний радиус — 290 мм, внутренний — 262 мм. На него, также при помощи транспортира, нанесите часовую разметку (24 деления) по часовой стрелке.

Это кольцо также после выпиливания разметите с обеих сторон. Надо только следить за тем, чтобы на кольце небесного экватора с лицевой стороны деления шли по часовой стрелке, а с другой — против.

4. Небесная сфера.

Внешний радиус — 244 мм, внутренний — 214 мм. Оба кольца небесной сферы разметьте одинаково (от точки 0° вверх и вниз: ± 23,5° и ± 66,5°). Единственное отличие — это расположение выступов для крепления эклиптики.

Эту разметку также нужно повторить и на обороте.

5. Горизонт.

Внешний радиус — 380 мм, внутренний — 304 мм. Кольцо горизонта разделите всего на 8 частей, в соответствии со сторонами горизонта. Оно не требует разметки на обороте.

6. Эклиптика: знаки зодиака.

Внешний радиус — 210 мм, внутренний — 182 мм. Самое сложное дело — это разметка кольца эклиптики. Сперва разделите его точками на 12 равных частей (по 30°) — это будут границы знаков зодиака.

Затем, выбрав любую точку за начало отсчета, пометьте ее знаком точки весеннего равноденствия (g). Противоположную ей точку — знаком точки осеннего равноденствия (j). Две другие точки, отстоящие от первых, представляют собой точки летнего (на четверть круга против часовой стрелки от точки g) и зимнего солнцестояния (четверть круга по часовой стрелке от точки g). Именно в этих точках делаются затем углубления с внешней стороны для крепления эклиптики внутри колец небесной сферы.

7. Эклиптика: зодиакальные созвездия.

Затем прочертите границы зодиакальных созвездий. Для этого от точки g против часовой стрелки нанесите деления в соответствии с таблицей 1. Числа в приведенных ниже таблицах взяты из кн.: Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии. — М., 2002.

Таблица 1

Даты равноденствий и солнцестояний на 2000 г. (положения соответствующих границ знаков зодиака):

                                Весеннее равноденствие                 21 марта                        g

                                Летнее солнцестояние                    22 июня                        d

                                Осеннее равноденствие                    23 сентября                      j

                                Зимнее солнцестояние                    22 декабря                        b

8. Эклиптика: даты.

Еще сложнее разметить даты (воспользуйтесь табл. 2). В ней дается значение градусной меры угла, отсчитываемой от точки g (т.е. фактически это величина эклиптической долготы). При этом 1 день составляет примерно 1°.

Таблица 2

Затем от начала месяца нанесите еще несколько делений по 5° (5 дней) каждое. При этом желательно немного смещать (на 1°) последнее деление от конца месяца в направлении по часовой стрелке (если в месяце 31 день) и против — в феврале.

Однако возможно и приемлемое для модели упрощение, состоящее в том, что весь круг дат делится на 12 равных частей — месяцев. При этом нужно просто правильно указать начало одного из месяцев. Для этого достаточно отметить начало апреля — это 11° против часовой стрелки от точки весеннего равноденствия.

Далее следует взять эту точку в качестве начала отсчета для деления круга дат на 12 равных частей. Каждый месяц также надо разделить на 6 равных частей, по 5°
(5 дней) в каждой. Для большей точности можно передвинуть назад на 0,5° конец каждого более короткого месяца (апреля, июня, сентября, ноября, февраля). В результате по крайней мере основная часть «долгих» месяцев (мая, июля, октября, декабря, марта) станет длиннее.

Всю разметку эклиптики перенесите после выпиливания и на обратную сторону, где даты и созвездия будут следовать друг за другом в обратном порядке (по часовой стрелке).

9. Орбита Луны

Внешний радиус — 180 мм, внутренний — 150 мм. На орбите Луны отметьте положение вырезов для ее крепления внутри эклиптики. Рядом с двумя противоположными вырезами можете наметить восходящий („) и нисходящий (a) узлы лунной орбиты.

Выпиливание колец и опор

Размечать удобнее все полностью, даже то, что не придется выпиливать, иначе потом это делать будет очень трудно.

Когда все размечено и вы убедились, что нигде нет ошибок и все пазы имеют ширину  точно в размер толщины вашей фанеры, можно приступать к выпиливанию.

Пилить советую на максимальной скорости, но без раскачки (если таковая имеется на вашем лобзике), пильное полотно выбирайте с наиболее мелким зубцом, есть специальные тонкие режущие инструменты для фигурного выпиливания, или же можно выбрать инструмент для пилки по железу. Ведите лобзик не очень быстро и не забывайте про полукруглые выступы на деталях. Выпиливать лучше всего электролобзиком. Если его нет, то годится и обыкновенный лобзик. Чтобы не перепиливать круги, сперва высверлите отверстия под пилку лобзика так, чтобы они касались своим краем линии выпила.

Когда все будет выпилено, снимите у всех деталей фаску (пройдитесь напильником по краям спила), а потом уберите неровности полукруглым напильником или аккуратно зачистите края шкуркой, обернутой вокруг круглого деревянного бруска, следя за тем, чтобы не откалывался верхний слой фанеры.

Затем перенесите разметку эклиптики, экватора, меридиана и колец небесной сферы и на обратную сторону.

Кроме того, нарисуйте на обрезках фанеры и выпилите 4 ползунка, на которых крепится лунная орбита, а также «Солнце», «Луну» и пять основных планет.

На фанере получается красивее, если надписи сделаны «выжигательным» аппаратом. Можно просто обвести всю разметку фломастером. После этого надо аккуратно стереть все вспомогательные линии и, если необходимо, зачистить все поверхности мелкой шкуркой. Можно также для красоты и чистоты покрыть ее бесцветным мебельным лаком.

В точках С и Ю небесного меридиана и обеих колец небесной сферы высверлите сквозные отверстия параллельно слоям фанеры для того, чтобы вставить оси, вокруг которых будет вращаться небесная сфера. Диаметр отверстий должен быть не более 1,5 – 2 мм.

Сборка армиллярной сферы

1.  Сперва в углубления лунной орбиты вставьте ползунки: два маленьких крепятся в узлах, два больших — в двух других точках. Затем вставьте «орбиту» внутрь «эклиптики», причем таким образом, чтобы восходящий узел располагался так, чтобы при движении против часовой стрелки лунная орбита пересекала в этой точке эклиптику снизу вверх. При этом само кольцо эклиптики должно быть повернуто кверху той стороной, на которой даты и созвездия нанесены против часовой стрелки.

2.  Далее крест-накрест вставьте друг в друга кольца небесной сферы (совмещаются точки С и С, Ю и Ю обеих сфер). При этом внутреннее кольцо вы должны будете слегка сжать, чтобы оно могло войти внутрь. Это надо делать аккуратно, чтобы кольцо не треснуло.

3.  После этого внутрь сферы введите эклиптику и вставьте ее в пазы небесной сферы таким образом, чтобы точка весеннего равноденствия (g) совпала с 0° одного  из колец небесной сферы, а противоположная ей точка осеннего равноденствия (j) — с противоположной точкой «0°» этого же кольца. Точка же «21 июня» эклиптики должна совпасть с точкой «+23,5°» второго кольца небесной сферы, а точка «22 декабря» — с «–23,5°». При этом проследите за тем, чтобы кольцо эклиптики было обращено правильной стороной к точке С небесной сферы (Северному полюсу мира): при взгляде с него зодиакальные созвездия и даты должны располагаться на эклиптике против часовой стрелки.

Далее внутрь небесного меридиана вставьте небесный экватор, причем так, чтобы, когда вы смотрите от точки С, меридиан экватора был обращен к вам правильной стороной, т.е. такой, на которой часы нанесены по часовой стрелке, как их проходит Солнце в течение дня. При этом точки «12 часов» и «24 часа» на небесном экваторе должны войти в углубления «экватор» небесного меридиана. Одновременно с этим вложите между крест-накрест входящими друг в друга меридианом и экватором небесную сферу. После того как экватор «сядет» на место, совместите точки С небесной сферы и меридиана и соедините их первой осью (гвоздем соответствующего диаметра). Так же соедините точки Ю второй осью. Гвозди подберите точно по диаметру, чтобы они не выпадали из отверстий.

Завершающим аккордом является сборка основания (тоже крестом) так, чтобы стороны горизонта правильно располагались друг относительно друга (восток
направо от севера, если смотреть сверху). (Ширина опор основания — 760 мм,
радиус окружности — 314 мм.) Закрепите на нем горизонт, совмещая его точки
Ю, С, З, В с соответствующими точками на основании. И после этого «погрузите»
в основание конструкцию из остальных колец так, чтобы небесный меридиан располагался строго вертикально и вошел в пазы С и Ю (а также нижний паз основания). При этом точка С небесной сферы должна располагаться ближе к точке С горизонта (над ним), а точка Ю расположится со стороны Ю горизонта (под ним). Тогда точка «6 ч» небесного экватора расположится у точки В горизонта, а «18 ч» — соответственно у точки З.

Сфера готова!