日時計は、太陽の位置を利用して時刻を反映させる装置である。グノモンと呼ばれる直立した棒が、あらかじめ印が付けられた日時計の面に影を落とすように配置される。太陽が空を移動すると、影も移動する。このコンセプトは、棒と一握りの小石を使ったごく基本的な日時計を使えば、裏庭で簡単に実証することができる。子供たちがこの概念を学ぶためにできる簡単なプロジェクトもたくさんある。もう少し高度なものなら、庭や裏庭に恒久的な日時計を作ることもできる。寸法を測り、少し大工仕事をすれば、正確な時刻を映し出すことができる。
方法1
棒と石を使う
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道具を集めましょう。 この極めて基本的な日時計は、ほとんど計画を立てることなくコンセプトを説明するのに最適な方法です。作るのに必要なのは、裏庭にある簡単なものだけです。これらの道具とは、まっすぐな棒（長さ2フィートほど）、一握りの小石、そして時間を知るための腕時計か携帯電話です。
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日当たりの良い場所で、一日中日が当たる場所を探して棒を植える。棒の一端を草や土に押し込む。北半球にお住まいの方は、棒を少し北に傾けてください。南半球にお住まいの方は、少し南側に傾けてください。
- 柔らかい土のある草地がない場合は、即席で作ることもできる。
- 小さなバケツに砂か砂利を入れ、その中央に棒を直接植える。
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一日で日時計を完成させたい場合は、朝、太陽が完全に昇った後に始める。太陽が棒を照らすと、棒に影ができます。小石を1つ使って、影が地面に落ちる場所に印をつける。
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アラームをセットするか、毎時の頭に文字盤が更新されるように時計から目を離さないでください。午前8時に戻り、別の小石を使って棒の影が地面に落ちる場所に印をつける。同じことを午前9時、10時と続ける。
- 正確を期すなら、小石を地面に置いた正確な時刻をチョークでマークする。
- 影は時計回りに動く。
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この作業を夕暮れまで続ける。1時間ごとに戻り、小石で印をつける。日の光がなくなるまでこれを続ける。日時計は一日の終わりに完成する。太陽が照っている限り、このシンプルな装置で時刻を知ることができる。
方法2
紙皿とストローを使う
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道具を集めましょう。この簡単な日時計は、夏の日の子供たちにぴったりのプロジェクトです。必要な道具はとてもシンプルで、すでに家にあるものばかりでしょう。必要なものは、クレヨン／マーカー、紙皿、削った鉛筆、画鋲、定規、まっすぐなプラスチックのストローです。
- 雲ひとつない晴れた日の午前11時30分ごろ、紙皿の準備を始める。
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皿の端に12と書く。クレヨンかマーカーを使う。削った鉛筆を取り、紙皿の中央に突き刺す。中央に穴が空くように鉛筆を抜く。
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定規を使って直線を引く。定規を使い、12時の方向から穴の位置まで直線を引く。この数字は正午12時を表している。
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コンパスを使って、最も近い天の極を決める。あなたのストロー（グノモン）は、地軸と平行な最も近い天極の方を向いているはずです。北半球に住んでいる人はそれが北極です。南半球に住んでいる人は南極点だ。
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正午少し前に皿を外に出す。一日中日が当たる場所の地面に置く。皿の中央の穴にストローを刺す。
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ストローを少し押し込む。ストローが最も近い天極の方向に傾くようにする。
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正午ちょうどに皿を回転させる。ストローの影が引いた線と一直線になるように回転させる。日照時間だけを測っているので、プレートは12時間だけを示す時計のような形になる。
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プレートを地面に固定する。プレートを地面に固定するために、画鋲を数本刺しておく。
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1時間後にプレートに戻る。 午後1時に皿に戻り、ストローの影の位置を確認する。皿の一番端、影が落ちているのが見える位置に数字の1を書く。
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アラームをセットし、毎正時に外に戻る。プレートの端に影の位置を書き続ける。影が時計回りに動いているのがわかるだろう。
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子どもに影について話してみましょう。なぜ影が動いていると思うかを聞いてみよう。影が文字盤の周りを動くときに何が起こっているかを説明する。
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この作業を夕暮れまで繰り返す。日が暮れるまで、1時間ごとに文字盤に印をつけ続ける。この時点で、日時計は完成する。
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翌日、プレートをチェックする。次の晴れた日に子供にプレートに戻ってもらい、影の位置から時間を教えてもらう。この簡単な装置で、どんな晴れた日でも時間を知ることができる。
方法3
高度な日時計を作る
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インチ合板から直径20インチの円を切り出す。 この円が日時計の面になる。木の円の両面にプライマーを塗る。プライマーが乾いたら、日時計をどのような形にしたいかを考える。ローマ数字や標準的な数字など、数字のスタイルを選ぶ必要があります。
- 使いたい色を選び、好きなら、文字盤に描く絵やイラストも選ぶ。
- 最終的なデザインが決まるまで、何種類かのデザインをスケッチする。
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最終的なデザインを大きめの丸紙に描く。 これを型紙として木の丸にデザインを転写するので、縮尺に合わせて描く。次に、デザインに数字を入れる必要がありますが、これには正確な寸法が必要です。そのためには、定規と分度器を使う。
- 時計の文字盤のように、一番上の12から始める。
- 円の中心を測り、直定規を使って12から中心まで正確に線を引く。
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分度器を使って正確に15度右を測り、そこに数字の1をマークする。直定規を使ってもう1本の時線を引く。正確に15度間隔で数字をマークし続ける。時計回りに移動し、分度器を使って数字をマークし続ける。12という数字が見えるまで、ぐるりと一周する。これは最初の12の真向かいになります。これは正午と真夜中を表している。
- それからまた1からやり直し、一番上の元の12に戻ります。これで数字は正確に紙に記された。
- 最も正確な24時間を表します。季節が変われば、地球の位置も変わる。夏は日が長くなる。冬は日が短くなる。
- 夏には日照時間が12時間を超える日もあります。
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木の丸にデザインを描く。紙を型紙として使い、数字と時間線が正確に測ったものと一致するようにする。細かい作業になるので、ペイント・マーカーを使って木に数字を入れる。ペイント・マーカーはパーマネント・マーカーよりも風雨に強いので好ましい。
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グノモンを入手する。 グノモンは、日時計の影を落とす部分である。長さ2～3インチのネジ付きパイプが必要です。直径は2分の1インチ。ニョモンの直径は、パイプの直径よりわずかに広くする。先端を円錐形にする。
- パイプの長さとニョモンの先端の長さの合計は3インチ以下にする。
- グノモンに好きな色を塗る。こうすることで錆びにくくなる。
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日時計の支柱を準備する。支柱は、日時計の顔である木の丸を取り付けるものです。屋外処理された4x4x8の木製の柱が必要です。完全にまっすぐで、大きなひび割れがないことが必要です。正しく取り付けるには、支柱の上部を正確な角度でカットする必要があります。
- この角度を求めるには、90度から現在の緯度を引きます。
- 例えば、北緯40度に位置している場合、4x4に50度の角度を描きます。
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その角度を柱に切り込む。大工用の角材を使って直角に線を引く。この線はポストの上端から6インチのところに引く。この線がアングルの下側になる。分度器を使ってアングルを測り、テーブルソーでアングルをカットする。
- 次に、日時計の面の中心を測り、そこに穴を開ける。
- ポストを日時計の面に取り付けるには、5/16インチのラグ・スクリューでテストする。
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ポストの穴を掘る。日時計を設置する日当たりの良い場所を探し、支柱用の穴を掘る。地中に埋まっているケーブルや電線を邪魔しないように注意する。ポストを穴に入れる。直立したときに、地面から5フィート（約1.5メートル）以内の高さになるようにテストする。コンパスを使って、柱に切り込んだ角度が北を向いていることを確認する。大工用の水準器を使い、柱が正確に垂直に立っていることを確認する。
- セメントを流し込んで柱を固定する。
- セメントが完全に乾くまで数日おいてから、日時計の面を取り付ける。
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日時計の面を柱に取り付ける。5/16インチ×2インチのラグスクリューを使って面を取り付ける。ネジを十分に締め、面を固定しますが、面を簡単に回転させることができます。フランジを日時計の顔の真上に置きます。
- フランジの中央の穴にラグスクリューが見えるはずです。
- 右手でノモンパイプをフランジにねじ込む。
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午前6時と午後6時の線が水平になるように、日時計の面を回転させる。次に、同じ線が中心をまっすぐに通るようにグノモンの位置を合わせます。正午12時の線もグノモンをまっすぐ通るようにします。
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時刻を合わせ、ノノモンを取り付けます。サマータイム期間中は、時刻を設定する必要があります。 左手でフランジをしっかりと固定します。右手で日時計の面を回します。現在の時刻を確認します。ノモンの影が日時計の同じ時刻を示すまで、面を回し続けます。鉛筆で4つのフランジネジの位置に印をつけ、フランジを外します。
- ラグネジを締める。このとき、日時計の面を動かさないこと。
- 4本のネジ用の穴を開け、フランジを日時計にネジ止めする。
- 最後に、ノモンをねじ込む。
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