ناظم شمسي

بدايةً، الناظم الشمسي أو ناظم أشعة الشمس (بالإنجليزية: Heliostat، من كلمة helios اليونانية التي تعني "الشمس"، وstat اللاتينية التي تعني "ثابت" أو "مُثبِّت") هو جهاز يتضمن مرآة، وعادة ما تكون مرآة مستوية، والتي تدور بحيث تستمر في عكس ضوء الشمس نحو هدف محدد مسبقًا، وتعويض حركات الشمس الظاهرة في السماء.

ومن ناحية أخرى، توجد أنواع قديمة من نواظم أشعة الشمس لا تستعمل الحواسيب، بما في ذلك تلك التي تُشَغَّل جزئيًا أو كليًا يدويًا أو بواسطة آلية الساعة، أو يُتحكم فيها بواسطة مستشعرات الضوء. أصبحت تلك الأنواع نادرة جدًا الآن.

ومن ناحية أخرى، يجب التمييز بين نواظم أشعة الشمس والمتتبعات الشمسية التي تواجه الشمس في السماء مباشرةً. ومع ذلك، تتضمن بعض الأنواع القديمة من نواظم أشعة الشمس متتبعات شمسية، إلى جانب مكونات إضافية لتنصيف زاوية الشمس والمرآة والهدف.

وفي هذا السياق، تشتمل المنشآت الكبيرة مثل محطات الطاقة الشمسية الحرارية على حقول نواظم أشعة الشمس التي تتكون من الكثير من المرايا. يُتحكم في جميع المرايا في مثل هذا المجال عادةً بواسطة حاسوب واحد.

ومن جهة أخرى، قد يكون الهدف كائنًا ماديًا بعيدًا عن الناظم الشمسي، أو اتجاهًا في الفضاء. وللقيام بذلك، يُبقى السطح العاكس للمرآة عموديًا على منصف الزاوية بين اتجاهي الشمس والهدف كما يُرى من المرآة. في كل الحالات على وجه التقريب، يكون الهدف ثابتًا بالنسبة للناظم الشمسي، وبالتالي ينعكس الضوء في اتجاه ثابت. بحسب المصادر المعاصرة، اخترع الهولندي (1688-1742) الناظم الشمسي، وكان يُطلق عليه في البداية اسم heliostata. ومن بين المتنافسين الآخرين جوفاني ألفونسو بورلي (1608-1679) ودانيال غابرييل فهرنهايت (1686-1736). يوجد في مجموعة متحف العلوم بلندن أحد نواظم أشعة الشمس التي صممها جورج جونستون ستوني.

من جهة ثانية، الناظم النجمي هو جهاز مماثل صُمم لتتبع نجم أخفت، وليس الشمس.

علاوةً على ذلك، يُتحكم في أغلب نواظم أشعة الشمس الحديثة عن طريق الحواسيب. يُعطى للحاسوب العرض والطول الجغرافيين لموضع الناظم الشمسي على الأرض، كما يُعطى له الوقت والتاريخ. ومن خلال هذه البيانات، وباستخدام النظرية الفلكية، تُحسب اتجاه الشمس كما نراها من المرآة، مثل الاتجاه الزاوي للبوصلة وزاوية الارتفاع. فيما بعد، بالنظر إلى اتجاه الهدف، يحسب الحاسوب اتجاه منصف الزاوية المطلوب، ويرسل إشارات تحكم إلى المحركات الكهربائية، غالبًا محركات خطوية، حتى تدير المرآة إلى التراصف الصحيح. يُكرَّر هذا التسلسل من العمليات عدة مرات للحفاظ على التوجيه الصحيح للمرآة.

وعلى صعيد آخر، تُستعمل أغلب نواظم أشعة الشمس في الوقت الحاضر لإضاءة النهار أو لإنتاج الطاقة الشمسية المركزة، وعادة لتوليد الكهرباء. كما أنها تُستعمل أحيانًا في الطبخ الشمسي. يُستعمل عدد قليل منها تجريبياً لعكس أشعة الشمس عديمة الحركة إلى المقاريب الشمسية. قبل توفر الليزر والأضواء الكهربائية الأخرى، كانت نواظم أشعة الشمس تستعمل على نطاق واسع لإنتاج حزم ثابتة ومكثفة من الضوء لأغراض علمية وغيرها.