Sluneční hodiny

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 31. prosince 2021; kontroly vyžadují 7 úprav .

Sluneční hodiny  - zařízení pro určování času změnou délky stínu z gnómonu a jeho pohybu po číselníku . Vzhled těchto hodinek je spojen s okamžikem, kdy si člověk uvědomil vztah mezi délkou a polohou slunečního stínu od určitých objektů a polohou Slunce na obloze.

Nejjednodušší sluneční hodiny ukazují místní skutečný čas, nikoli místní střední sluneční čas , a neberou v úvahu rozdíl mezi oficiálním časem a místním slunečním časem. Sluneční hodiny můžete používat pouze ve dne s jasnou oblohou, nebo s lehkými mraky, které neruší tvorbu čistého stínu. Pro zlepšení přesnosti slunečních hodin je třeba vzít v úvahu korekci časového vzorce .

V současné době se sluneční hodiny prakticky nepoužívají ke svému zamýšlenému účelu a ustoupily různým typům jiných hodin .

Historie

Gnómon byl nejstarším nástrojem pro určování času . Změna délky jeho stínu udávala denní dobu. Takové jednoduché sluneční hodiny jsou zmíněny v Bibli (2. králi, 20:10, Izajáš, 38:8).

Starověký Egypt

První známý popis slunečních hodin ve starověkém Egyptě  je nápis v hrobce Setiho I. z let 1306-1290. před naším letopočtem E. Mluví se o slunečních hodinách, které měřily čas po délce stínu a byly obdélníkovou deskou s dílky. Na jeho jednom konci je připevněna nízká lišta s dlouhou vodorovnou lištou, která vrhá stín. Konec desky s lištou směřoval na východ a podle značek na obdélníkové desce byla stanovena denní hodina, která byla ve starém Egyptě definována jako 1/12 časového intervalu od východu do západu slunce. Odpoledne konec desky směřoval na západ. Byly také nalezeny nástroje vyrobené podle tohoto principu. Jeden z nich pochází z doby vlády Thutmose III [1] :23 a je datován 1479-1425. před naším letopočtem e., druhý - ze Sais [2] :88 (podle jiných zdrojů - z Faiyum [3] ), pochází z doby 1000-600 let. PŘED NAŠÍM LETOPOČTEM. Oba nástroje jsou uloženy v Egyptském muzeu v Berlíně , první je pod inventárním číslem 19744, druhý pod číslem 19743 [3] . Na konci mají pouze lištu, bez vodorovné lišty a je zde i drážka pro olovnici , aby bylo zařízení vodorovné [2] : 83-88 .

Další dva typy staroegyptských hodin, které měřily čas délkou stínu, byly hodiny, ve kterých stín padal na nakloněnou rovinu nebo schody. Byli ochuzeni o nedostatek hodin s rovným povrchem: v ranních a večerních hodinách stín přesahoval talíř. Tyto typy hodin byly spojeny do vápencového modelu v egyptském muzeu v Káhiře , který je o něco pozdější než hodiny Sais. Na jedné straně modelu jsou dvě nakloněné roviny se stupni, z nichž jedna byla orientována na východ, zatímco druhá směřovala na západ. Až do poledne padal stín na první rovinu, postupně klesal po schodech shora dolů a odpoledne - na druhé rovině, postupně stoupající zdola nahoru, v poledne nebyl žádný stín [1] :23 . Na druhé straně modelu jsou dvě nakloněné roviny bez schůdků, tento typ hodinek působil podobně jako hodinky se schůdky. Konkrétní implementací typu slunečních hodin nakloněné roviny byly přenosné hodiny z Kantara, vyrobené kolem roku 320 před naším letopočtem. E. s jednou nakloněnou rovinou, na kterou bylo aplikováno dělení, a olovnicí. Letadlo bylo orientováno ke Slunci [2] :91-94 .

V roce 2013 vědci z Basilejské univerzity ohlásili objev 3300 let starých slunečních hodin, pravděpodobně vertikálních, namalovaných na vápencové ostrace . Byly nalezeny v Údolí králů poblíž obydlí dělníků mezi hrobkami KV29 a KV61 [4] [5] .

Starověká Čína

První zmínka o slunečních hodinách v Číně je pravděpodobně problém gnómonu , uvedený ve staré čínské knize problémů Zhou Bi Suan Jing , sestavené kolem roku 1100 př.nl. E. [1] :21 V éře Zhou v Číně se používaly rovníkové sluneční hodiny ve formě kamenného disku instalovaného rovnoběžně s nebeským rovníkem a pronikajícího do středu tyče instalované rovnoběžně se zemskou osou . V éře Čching vyrobila Čína přenosné sluneční hodiny s kompasem : buď rovníkové - opět s tyčí ve středu kotouče instalovaného rovnoběžně s nebeským rovníkem, nebo horizontální - se závitem v roli gnómonu nad vodorovným číselníkem. [6] :114 .

Starověké Řecko a starověký Řím

Podle příběhu Vitruvia , babylonského astronoma Berossa , který se usadil v VI. století. před naším letopočtem E. na ostrově Kos, seznámil Řeky s babylonskými slunečními hodinami, které měly tvar kulovité mísy - tzv. skafis . Tyto sluneční hodiny vylepšili Anaximander a Anaximenes . V polovině 18. století při vykopávkách v Itálii našli přesně takový nástroj, jaký popsal Vitruvius. Staří Řekové a Římané stejně jako Egypťané rozdělovali časový interval od východu do západu Slunce na 12 hodin, a proto byla jejich hodina (jako měřítko času) různě dlouhá v závislosti na ročním období [7] . Povrch vybrání ve slunečních hodinách a "hodinové" čáry na nich byly vybrány tak, aby konec stínu tyče ukazoval hodinu. Úhel, pod kterým je horní část kamene broušena, závisí na zeměpisné šířce místa, pro které byly hodinky vyrobeny. Následující geometrové a astronomové ( Eudoxus , Apollonius , Aristarchus ) přišli s různými formami slunečních hodin. Dochovaly se popisy takových nástrojů, které nesou nejpodivnější jména podle vzhledu. Někdy byl gnómon , vrhající stín, umístěn rovnoběžně s osou Země.

Z Řecka se sluneční hodiny dostaly do Říma . V roce 293 př.n.l. E. Papirius Cursor nařídil stavbu slunečních hodin v chrámu Quirinal a v roce 263 př.nl. E. další konzul , Valerius Messala , přinesl sluneční hodiny ze Sicílie . Uspořádáni pro jižnější zeměpisnou šířku ukazovali hodiny nesprávně. Pro zeměpisnou šířku Říma jsou první hodiny nastaveny na rok 164 př.nl. E. Marcius Philippus [1] :24 . Sluneční hodiny byly nalezeny v celé Římské říši, zejména ve vilách, jak v Římě, tak v provinciích [8] . Mezi nejznámější přenosné sluneční hodiny patří hodiny v podobě vepřové kýty [8] , nalezené 11. června 1755 [9] při vykopávkách Herculanea a související s koncem 1. století před naším letopočtem. n. E. Jsou uchovávány v Národním archeologickém muzeu v Neapoli pod inventárním číslem 25494 [10] .

Sluneční hodiny se používaly ve starověkých řeckých koloniích v severní oblasti Černého moře . Čtyři kopie hodin nalezených v osadách Panticapaeum a Kitey jsou uloženy v Kerčském muzeu .

Starověké Rusko a Rusko

Ve starověkých ruských kronikách byla často uváděna hodina nějaké události, což naznačovalo, že v té době se již v Rusku používaly určité nástroje nebo předměty k měření času, alespoň během dne. Černigovský umělec Georgy Petrash upozornil na vzory v osvětlení výklenků severozápadní věže katedrály Proměnění Páně v Černigově Sluncem a na podivný vzor („meandry“) nad nimi. Na základě jejich podrobnějšího studia navrhl, že věž jsou sluneční hodiny, u kterých je denní hodina určena osvětlením příslušné niky a meandry slouží k určení pětiminutového intervalu [11] [ 12] . Podobné rysy byly zaznamenány v jiných chrámech Černigova a došlo k závěru, že sluneční hodiny byly používány ve starověkém Rusku již v 11. století [13] .

V 16. století se v Rusku objevily západoevropské přenosné sluneční hodiny. V roce 1980 bylo v sovětských muzeích sedm takových hodin. Nejstarší z nich pocházejí z roku 1556 a jsou uchovávány v Ermitáži , byly navrženy k nošení na krku a jsou horizontálními slunečními hodinami se sektorovým gnómonem k označení času, kompasem pro orientaci hodin ve směru sever-jih. a olovnice na gnómonu, aby byly hodiny vodorovné. Všechny tyto prvky jsou instalovány na desce, která se může vychýlit z vodorovné polohy, což umožňuje používat hodinky nikoli na jednom, ale v rozsahu zeměpisné šířky : 47-57 stupňů [13] .

Za vlády Anny Ioannovny byl 23. srpna 1739 vydán senátní dekret [14] , podle kterého byly na silnici ze Svatého Carského Sela instalovány dřevěné milníky-obelisky . Místo milníků obelisku později instalovali „mramorové pyramidy“ s dekoracemi podle děl Antonia Rinaldiho . Některé z nich měly sluneční hodiny a cestovatel z nich mohl odečítat vzdálenost a čas. „Mramorové pyramidy“ se slunečními hodinami se dochovaly na těchto místech: v Petrohradě na rohu nábřeží řeky Fontanka a Moskovského prospektu (označující jednu verst od budovy pošty) a v Puškinu u Orlovského brány [15]. : 60-62 , který se nachází na jižní hranici Kateřinského parku . Na "mramorové pyramidě" u Oryolské brány je uvedeno datum instalace - 1775 [16] .

Středověk

Arabští astronomové ( Thabit ibn Korra , Ibn ash-Shatir , Abu-l-Hasan ibn Yunis ) zanechali rozsáhlá pojednání o gnómonice neboli umění stavby slunečních hodin. Základem byla pravidla trigonometrie. Kromě „hodinových“ čar byl na povrch arabských hodin aplikován i směr do Mekky , tzv. qibla . Zvláště důležitý byl okamžik dne, kdy konec stínu vertikálně umístěného gnómona dopadl na čáru qibla.

Zavedením stejných hodin dne a noci (bez závislosti na ročním období) se úkol gnómoniky výrazně zjednodušil: místo toho, abychom si všimli místa konce stínu na složitých křivkách, stačilo si všímat směru. stínu. Pokud je kolík umístěn ve směru zemské osy, pak jeho stín leží v rovině hodinového kruhu Slunce a úhel mezi touto rovinou a rovinou poledníku je hodinový úhel Slunce neboli skutečný čas . Zbývá pouze najít průsečík po sobě jdoucích rovin s povrchem „ciferníku“ hodin. Nejčastěji to byla rovina kolmá na čep, tedy rovnoběžná s nebeským rovníkem (rovníkové, neboli rovnodenné hodiny); na něm se směr stínu mění o 15° za každou hodinu. Pro všechny ostatní polohy roviny číselníku nerostou úhly, které na něm svírá směr stínu s polední čarou, rovnoměrně.

Gnomonics se zabýval sestavováním pravidel pro nalezení různých pozic stínu na těchto površích. Sluneční hodiny, jak již bylo zmíněno, neudávají průměr, ale skutečný sluneční čas. Jedním ze speciálních úkolů gnómoniky bylo vykreslit na číselníku slunečních hodin křivku, která by ukazovala „střední“ poledne v různých ročních obdobích. Ve středověké Evropě gnómoniku praktikovali: Apian , Albrecht Dürer , Kircher . Žil na počátku 16. století. Münster byl uznán jako „otec gnómoniky“.

Typy slunečních hodin

Existují sluneční hodiny rovníkové, horizontální, vertikální (pokud je rovina číselníku vertikální a směřuje od západu k východu), ranní nebo večerní (rovina je vertikální, od severu k jihu). Stavěly se také sluneční hodiny kuželové, kulové, válcové.

Rovníkové

Rovníkové sluneční hodiny se skládají z rámu (rovina s hodinovým dělením) a gnómonu. Hodinové dílky na rámu jsou aplikovány v pravidelných intervalech jako na ciferníku běžných hodinek a gnomon je obvykle kovová tyč upevněná na rámu kolmo k jeho povrchu. Poté je rámovač orientován v horizontální rovině tak , aby přímka spojující základnu gnómonu a hodinové dělení odpovídající poledni směřovala rovnoběžně s polední čarou směrem k jihu -- pro severní polokouli , nebo k severu -- pro severní polokouli . jižní polokoule a naklání se vzhledem k rovině horizontu, respektive směrem k severu nebo směrem k jihu pod úhlem α=90°-φ, kde φ je zeměpisná šířka místa instalace slunečních hodin [17] . Rám bude rovnoběžný s nebeským rovníkem (odtud název tohoto typu slunečních hodin), a protože se nebeská sféra během dne otáčí rovnoměrně, stín z gnómonu pro kteroukoli hodinu dne bude opisovat stejné úhly (proto hodinové dělení se provádí stejným způsobem jako na číselníku běžných hodin).

Stejné úhlové intervaly (t=15°) mezi sousedními hodinovými dílky, jako na číselníku běžných hodinek, a kolmost gnomonu k rámečku jsou hlavními výhodami rovníkových slunečních hodin oproti horizontálním a vertikálním. Hlavní nevýhodou rovníkových slunečních hodin je, že na rozdíl od horizontálních budou fungovat pouze ode dne jarní rovnodennosti do dne podzimní rovnodennosti (na severní polokouli je jarní rovnodennost v březnu, podzimní v září). , na jižní polokouli je jarní rovnodennost v září). [18] , podzim - v březnu). Ve zbytku roku nebudou fungovat, protože Slunce bude na druhé straně roviny nebeského rovníku a celý horní povrch rámu bude ve stínu [17] . Tuto nevýhodu lze samozřejmě odstranit vytvořením rámu ve formě desky, použitím hodinového dělení na horní i spodní povrch a pokračováním gnómonu pod deskou, ale i tehdy ve dnech blízkých dni jarní nebo podzimní rovnodennost, sluneční hodiny nebudou fungovat - Slunce bude svítit na talíř ne shora a ne zdola, ale z boku.

Horizontální

Horizontální sluneční hodiny se stejně jako ty rovníkové skládají z rámu a gnómonu. V tomto případě je však rám nastaven rovnoběžně s rovinou horizontu. Nejčastěji je gnomon trojúhelník kolmý k rovině rámu a jedna z jeho stran je k němu nakloněna v úhlu rovném zeměpisné šířce místa instalace hodin [19] . Čára průsečíku gnómonu a rámu je nasměrována rovnoběžně s polední čárou - čárou, podél které je stín vertikální tyče namířen na dané místo v pravé poledne .

Označíme-li zeměpisnou šířku místa instalace hodin pomocí φ, počet hodin před polednem (po poledni) až m, pak úhel mezi polední čárou a odpovídajícím hodinovým dělením na hodinách α lze určit pomocí vzorce

Odvození vzorce

Pro jistotu budeme předpokládat, že hodiny jsou nastaveny ve středních zeměpisných šířkách severní polokoule. Obrázek ukazuje nebeskou sféru se středem v bodě O. Rovina horizontu je označena NESW, NS je polední čára, Z je zenit, Z' je nadir, PL je světová osa, ZNZ'S je rovina nebeského poledníku. Jak známo, úhel sklonu osy světa k rovině horizontu se rovná zeměpisné šířce místa pozorování (na obrázku je označeno písmenem φ), takže strana OP gnómonu z sluneční hodiny, naznačené na obrázku TPO, se shodují se světovou osou. Úhel mezi polední čárou a okrajem stínu z gnómonu, který potřebujeme najít, je označen α. t označuje úhel mezi sluneční deklinační kružnicí PBL a rovinou nebeského poledníku. Před polednem se opět ukazuje poloha Slunce.

Na obrázku tedy máme sférický trojúhelník PNB. Všimněte si, že rovina nebeského poledníku je kolmá k rovině horizontu, to znamená, že úhel PNB je pravý, takže náš sférický trojúhelník je pravoúhlý. K určení libovolného prvku pravoúhlého sférického trojúhelníku stačí znát libovolné dva jeho další prvky. V kulovém trojúhelníku PNB známe stranu φ a úhel t, potřebujeme najít stranu α. Podle Napierova mnemotechnického pravidla máme:

Odtud

Zbývá poznamenat, že

Vertikální

Svislé sluneční hodiny se obvykle umisťují na stěny budov a různých konstrukcí. Proto je jejich rám svislý - kolmý k rovině horizontu, ale lze jej otáčet v různých směrech. Umístění hodinových dílků na rámu závisí na straně, na které je rám otočen. Budou symetrické vzhledem k polednímu dělení pouze s rámem obráceným striktně na jih (geografický, ne magnetický!) - , nebo na sever - na jižní polokouli, jinými slovy - s rámem kolmým na polední čáru. Pro takto orientovaný rámec musí gnomon ležet v rovině nebeského poledníku, jinými slovy, musí být kolmý k rovině rámu i k rovině horizontu a jedna z jeho stran musí být rovnoběžná se zemskou osou. , z čehož vyplývá, že musí svírat s rovinou rámu úhel rovný 90°-φ, kde φ je zeměpisná šířka místa instalace [1] :26 . Vzorec pro úhel sklonu hodinových čar k polednímu dělení je odvozen podobně jako u horizontálních hodin - z uvažování pravoúhlého sférického trojúhelníku tvořeného kružnicí deklinace Slunce, rovinou rámu a rovina nebeského poledníku. Vypadá to takto [20] :

,

kde φ je zeměpisná šířka nastavení hodin, m je počet hodin před polednem (po poledni), α je úhel mezi poledním dělením a odpovídajícím hodinovým dělením, t je úhel mezi sluneční deklinační kružnicí a rovinou nebeského poledníku.

Moskevské planetárium má vertikální sluneční hodiny  (nedostupný odkaz) , které ukazují čas a datum.

Sluneční hodiny ve filatelii

Sluneční hodiny v Santo Domingu , instalované v roce 1753, byly věnovány sérii poštovních známek Dominikánské republiky 1931-1933.  ( Sc #C10—C17) [21] . Čtyři ze šesti známek ze série věnované exponátům Státního fyzikálního a matematického salonu v Drážďanech , vydané v roce 1983 v NDR  ( Sc # 2345-2348 ) jsou věnovány různým starožitným stolním slunečním hodinám . Sluneční hodiny v muzeu Gugong spolu s motivem národní vlajky ČLR jsou vyobrazeny na poštovní známce ČLR z roku 2001 ze série Začátek nového tisíciletí – Vstup do 21. století   ( Sc #3082) [22] [23] [24] .

Zajímavosti

Viz také

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Stanislav Michal. Hodiny : Od gnómonu k atomovým hodinám. - 2. vyd. - Praha : Státní nakladatelství technické literatury (SNTL), 1987. - 269 s. První vydání knihy do ruštiny přeložil Stanislav Mikhal. Hodinky. Od gnómonu k atomovým hodinám. - M . : Knowledge , 1983. - 256 s. - ( Přeložená populárně naučná literatura ).
  2. ↑ 1 2 3 4 Marshall Clagett. Starověká egyptská věda . - 2004. - V. 2. - ISBN 9780871692146 . Archivováno 4. prosince 2014 na Wayback Machine
  3. ↑ 1 2 3 Vodolazhskaya, 2014 , str. 9.
  4. ↑ V Egyptě objeveny starověké sluneční hodiny . Získáno 16. března 2013. Archivováno z originálu 16. března 2013.
  5. ↑ Bickel S., Gautschy R. Eine ramessidische Sonnenuhr im Tal der Könige  (německy)  // Zeitschrift für Ägyptische Sprache und Altertumskunde. - 2014. - Bd. 96 , č. 1 . - S. 3-14 . - doi : 10.1515/zaes-2014-0001 .
  6. ↑ Spiritual culture of China / Volume editors M. L. Titarenko, A. I. Kobzev, V. E. Eremeev, A. E. Lukyanov. - M . : Eastern Literature, 2009. - V. 5. Věda, technické a vojenské myšlení, zdravotnictví a školství. — 1087 s. — ISBN 9785020363816 .
  7. ↑ Shukhardin S. V., Laman N. K., Fedorov A. S. Aplikace zařízení // Technologie ve svém historickém vývoji. Od vzhledu ručního nářadí až po vývoj strojně-tovární výrobní technologie . - M . : Nauka , 1979. Archivní kopie ze dne 12. listopadu 2010 na Wayback Machine
  8. ↑ 1 2 Pipunyrov, 1982 , s. 52.
  9. ↑ Le pitture antiche d'Ercolano e contorni . - Neapol : Nella Regia Stamperia, 1762. - Sv. 3. — P. V. Archivováno 12. května 2019 na Wayback Machine
  10. ↑ James Evans. Čas a kosmos v řecko-římském starověku . - Princeton University Press, 2016. - S. 83,85.
  11. ↑ Sluneční hodiny starověkého města se dochovaly v Černigově (foto) . Získáno 20. září 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2011.
  12. ↑ Yu. Yu. Shevchenko, T. G. Bogomazova „Nejstarší dochovaný křesťanský kostel v Rusku“ . Získáno 20. září 2011. Archivováno z originálu 25. září 2010.
  13. ↑ 1 2 V. Yu. Matveev. Sluneční hodiny 1556 ze sbírky Ermitáže  // Historický a astronomický výzkum . - M .: Nauka , 1980. - Vydání. XV . - S. 177-180 . Archivováno z originálu 6. září 2010.
  14. ↑ Text dekretu: Kompletní sbírka zákonů Ruské říše, od roku 1649 . - 1830. - T. X. 1737-1739. - S. 880-881. Archivováno 25. července 2014 na Wayback Machine
  15. ↑ Radčenko B.G. Stín měří čas // Hodiny Leningradu. - L .: Lenizdat , 1975. - S. 59-69.
  16. ↑ Petrohradská dálnice. Perspektiva Carskoje Selo. Milníky . Získáno 7. července 2014. Archivováno z originálu dne 14. července 2014.
  17. ↑ 1 2 Moiseev A. Sluneční hodiny ve vaší zahradě  // Věda a život . - 1992. - č. 9 . - S. 65-66 .
  18. ↑ Článek o jarní rovnodennosti 2008 Archivováno 26. listopadu 2015 na Wayback Machine na webu observatoře v Sydney 
  19. ↑ Trankovský S. Sluneční hodiny  // Věda a život . - 1983. - č. 8 . - S. 133-135 .
  20. ↑ Sluneční hodiny // Velká sovětská encyklopedie  / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M .  : Sovětská encyklopedie , 1976. - T. 24, kniha. I: Psi - Provázek. - S. 148. - 631 000 výtisků.
  21. ↑ Space & Astronomy Stamps – Dominikánská republika (República Dominicana)  (odkaz není k dispozici)
  22. ↑ 中华人民共和国邮票目录。2013  (čínština) / 《集邮》杂志社编. —北京: 人民邮电出版社, 2013. — S. 140. — ISBN 978-7-115-32332-3 .
  23. ↑ 跟着邮票游故宫之建筑篇（附带《国家宝藏》最新消息）  (čínština) . kknews (10. října 2018). Staženo: 12. prosince 2020.
  24. ↑ Čínské omlazení . Colnect. Staženo: 12. prosince 2020.
  25. ↑ Tato rychlost se přibližně rovná délce rovnoběžky dělené 24 hodinami (výšku letadla, pokud je několik kilometrů, stejně jako nekulovitost Země lze v hrubé aproximaci ignorovat), např. například pro zeměpisnou šířku 55 stupňů je to km/h

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
 Hodinky
Podle principu jednání
Po domluvě
Typ
Detaily a mechanismy hodinek
slavné hodiny
 Budovy panského parku
Budova
malé formy