Цифровые солнечные часы

Патентованная иллюстрация фрактальных цифровых солнечных часов.

Цифровые солнечные часы — это часы, которые показывают текущее время с помощью цифр, образованных падающим на них солнечным светом. Как и классические солнечные часы , устройство не содержит движущихся частей. Он не использует ни электричество, ни другие промышленные источники энергии. Цифровой дисплей меняется по мере продвижения солнца по своему ежедневному курсу.

Техника

Существует два основных типа цифровых солнечных часов. В одном типе используются оптические волноводы , а в другом — фрактальная геометрия.

Солнечные часы из оптоволокна

Солнечный свет попадает в устройство через щель и движется по мере продвижения солнца. Солнечные лучи светят на десять линейно распределенных гнезд оптических волноводов, которые передают свет на семисегментный дисплей . Каждое волокно гнезда соединено с несколькими сегментами, образующими цифру, соответствующую положению солнца.

Фрактальные солнечные часы

В этих солнечных часах от Digital sundials International используются всего две маски и слой оргстекла .

Теоретическая основа другой конструкции исходит из фрактальной геометрии . Для простоты опишем двумерный (плоский) вариант. Обозначим через L _θ прямую, проходящую через начало декартовой системы координат и составляющую угол θ ∈ [0,π) с осью x . Для любого F ⊂ ℝ ² определим proj _θ F как перпендикулярную проекцию F на прямую L _θ .

Теорема

Пусть G _θ ⊂ L _θ , θ ∈ [0,π) — семейство любых множеств таких, что $\bigcup _{\theta }$ G _θ — измеримое множество на плоскости. Тогда существует множество F ⊂ ℝ ² такой, что

• г _θ ⊂ proj _θ F ;
• мера множества proj _θ F \ G _θ равна нулю для почти всех θ ∈ [0,π) .

Существует множество с заданными проекциями почти во всех направлениях. Эту теорему можно обобщить на трехмерное пространство. При нетривиальном выборе семейства G _θ описанное выше множество F является фракталом.

Приложение

Теоретически можно создать набор масок, создающих тени в виде цифр, чтобы изображение менялось при движении солнца. Это фрактальные солнечные часы.

Теорему доказал в 1987 году Кеннет Фалконер . Четыре года спустя он был описан в журнале Scientific American Яном Стюартом . Первый прототип цифровых солнечных часов был построен в 1994 году; он пишет числа светом, а не тенью, как доказал Фальконер. В 1998 году цифровые солнечные часы впервые были установлены в общественном месте ( Генк, Бельгия ). Существуют также оконные и настольные варианты. В октябре 2015 года компания Julldozer опубликовала 3D-печатную модель солнечных часов с открытым исходным кодом .