Принцип действия
Солнечные часы показывают время по движению тени от неподвижного указателя. Солнце перемещается по видимой дуге, поэтому направление тёмной полосы меняется. Размеченный циферблат связывает её положение с определённым часам. Прибор не содержит механизма и реагирует прямо на освещение. Облака скрывают чёткий контур, а ночью отсчёт прекращается.
Указатель называют гномоном. В распространённой конструкции его рабочая кромка направлена вдоль земной оси. Угол наклона зависит от широты места установки. При верной настройке тень поворачивается вокруг основания с предсказуемой угловой скоростью. Вертикальный штырь тоже отбрасывает метку, однако разметка для него требует учёта сезонного положения светила.
Шкала и время
Равные промежутки между делениями подходят не для всякого циферблата. На горизонтальной площадке часовые линии расходятся от точки крепления гномона под разными углами. На вертикальной плоскости рисунок зависит от направления стены. Южная, восточная и западная стороны получают свет в разные части дня. Универсальная разметка при переносе прибора теряет связь с местным солнечным временем.
Полдень по тени наступает при пересечении светилом местного меридиана. Такой момент не обязан совпадать с двенадцатью часами гражданского отсчёта. Часовые пояса объединяют территории, хотя их меридианы различаются. Дополнительное расхождение создаёт перевод стрелок, принятый для конкретного периода. Поэтому сравнение с наручным прибором требует поправки на долготу и действующий порядок исчисления. Похожее несовпадение можно заметить, сравнивая местный отсчёт с тем, как работают старинные башенные часы в разных городах.
Видимое движение Солнца в течение года протекает неравномерно. Приина связана с формой земной орбиты и наклоном оси планеты. Разница между средним и истинным солнечным временем меняет знак по сезону. Для сварки применяют таблицу или график соответствующих поправок. Без подобной коррекции исправный прибор показывает астрономический отсчёт, а не точное значение на экране телефона.
Источники погрешности
Ошибка монтажа сильнее влияет на результат, чем размер циферблата. Отклонение основания от расчётной плоскости смещает часовые линии относительно тени. Неверный азимут разворачивает шкалу и создаёт устойчивую погрешность. Неточная широта меняет наклон рабочей кромки. Настройку проверяют уровнем, направлением меридиана и наблюдением в разные часы.
Толстый указатель образует широкую полосу с размытыми краями. Отсчёт ведут по одной заранее выбранной границе либо по центральной линии. Правило сохраняют при каждом наблюдении, иначе результат скачет вслед за способом чтения. Низкое Солнце вытягивает силуэт и подчёркивает неровности поверхности. Близкие деревья, кровля и ограждения закрывают лучи или отбрасывают посторонние контуры.
Материал также меняет показания через деформацию конструкции. Дерево коробится от влаги, металл расширяется при нагреве, рыхлая опора проседает. Сдвиг точки крепления нарушает соответствие между гномоном и нанесёнными делениями. Краска выгорает, из-за чего границы отметок теряют резкость. Осмотр креплений и плоскости выявляет физическое смещение, которое не исправит временная поправка.
Карманная модель сохраняет расчётную точность при верной ориентации. Её размещают горизонтально и поворачивают по меридиану, а не по краю здания. Магнитный компас указывает направление с отклонением от географического севера. Металлические предметы рядом дополнительно искажают стрелку. Стационарные солнечные часы избавляют от повторной установки, но требуют неизменного основания и открытого обзора неба.