Солнечные часы, как это было. Солнечные часы древние часы
СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ - история солнечных часов.
Давайте жить, давайте жить по солнечным часамИ станет на земле еще теплее...
Солнечные часы
Самым распространенным хронометрическим прибором можно считать солнечные часы, основанные на кажущемся суточном, а иногда и годовом движении Солнца. Появились такие часы не раньше осознания человеком взаимосвязи между длиной и положением тени от предметов. Но, даже осознав это, вряд ли кто-то бросился строить часы, надо было еще понять, что такое время. Известно, что в своем первоначальном виде солнечные часы имели форму обелиска, но точная дата их возникновения неизвестна. И кстати, их могли изобрести в разных местах.
Традиционная история считает, что самым первым упомянул солнечные часы китаец Чиу-пи (около 1100 года до н.э.). В своей рукописи он на родном языке сообщил, что с их помощью китайцы легко установили летнюю и зимнюю высоту Солнца и определили наклон эклиптики в 23°52'. Правда, не ясно, как они это мерили, поскольку многие знания, необходимые для этого, — в частности, тригонометрия, — появились значительно позже. Да и зачем они это сделали, тоже непонятно. Предположим, из-за врожденной китайской любознательности. Причем до недавнего времени китайцы считали свою страну Срединной империей, накрытой куполом неба, и никакого представления ни о шарообразности Земли не имели. Так что достоверность факта изобретения солнечных часов опереточным персонажем Чиу-Пи можно считать не достоверным.
Самые благоприятные климатические условия для измерения времени с помощью солнечных часов имел Египет, поэтому более достоверным представляется мнение, что первые солнечные часы — гномон, вертикальный обелиск со шкалой, нанесенной на землю возле него, — появились именно здесь. Обелиски служили одновременно для почитания культа бога Солнца. Эти священные обелиски стояли, как правило, перед входами в храмы. Интересно, что традицию устанавливать солнечные часы у храмов можно проследить и в Европе вплоть до XIX века. А вот в России не всегда солнечно, поэтому у нас собирают верующих в храм боем колоколов.
До сих пор сохранился египетский обелиск высотой в 34 метра. Считается, что в царствование Августа он был перевезен из Египта в Рим и по указанию императора установлен на Марсовом поле, а руководил этой операцией математик Факундус Новус. Гномон поставили в центре специальной панели, на которой начертили циферблат; часовые линии были выложены из бронзовых частей. По словам Плиния Старшего, обелиск служил для определения времени года и долготы дня. Он простоял несколько веков, но в эпоху упадка Древнего Рима был сброшен и надолго забыт. В 1463 году его опять нашли, но только в 1792 году вновь установили на площади Монтечиторио в Риме, где он стоит и поныне.
В Египте помимо обелисков были созданы и другие конструкции солнечных часов. Например, состоящие из горизонтальной части — линейки с хронометрической шкалой длиной около 30 см — и перпендикулярного ей «плеча», отбрасывающего тень на шкалу. Еще тут были ступенчатые часы с двумя наклонными поверхностями, ориентированными по оси восток-запад и разделенными на ступени. При восходе Солнца тень падала на край верхней ступеньки одной из этих поверхностей, восточной, затем постепенно опускалась, а к полудню исчезла. После полудня тень снова появлялась в нижней части западной поверхности, откуда она поднималась до тех пор, пока при заходе Солнца не касалась грани верхней ступеньки. У таких часов время определялось длиной, а не направлением тени.
Измерение времени длиной тени кое-где сохранилось до позднего Средневековья. Врач и географ Паоло Тосканелли построил в 1468-1482 годах на костеле св. Марии де Фиоре во Флоренции гномом высотой 84.5 метра, с помощью которого удавалось измерять с полусекундной точностью местный полдень. С помощью этого гномона Тосканелли уточнил данные астрономических таблиц.
Солнечные часы - из света в тень переползая
Были другие солнечные часы, со шкалой для определения времени по направлению отбрасываемой тени, хоть и появились они, наверное, позже. Для правильного показания времени верхняя линия шкалы была горизонтальной, и шкала составляла прямой угол с плоскостью местного меридиана. Для правильной установки часов приходилось вести наблюдения за моментами солнцестояний или равноденствиями. На древних солнечных часах деления наносили исходя из практического опыта, потом — на основе теоретического расчета, правда, неверного. Египтяне знали, что тень, отбрасываемая гномоном, различна в зависимости от времени года, но разница не учитывалась. Абсолютно точное время здешние гномоны показывали лишь дважды в год: в дни весеннего и осеннего равноденствия. Чтобы улучшить точность, стали строить солнечные часы с особыми шкалами для разных месяцев.
Создание солнечных, водяных, песочных часов способствовало развитию точной механики, а она, в свою очередь, была связующим звеном между приборостроением и опытной наукой. Византия среди всех стран достигла высокого уровня развития техники. Арабы учились у византийцев многому, в том числе и конструированию и изготовлению различных видов солнечных часов. А в самой Византии были весьма распространены солнечные настенные вертикальные часы. Они имелись на стенах церквей и общественных зданий и были примерно такого же типа, как на стенах Башни ветров в Афинах и на стене византийской церкви, построенной на месте языческого храма Грация. На циферблате для обозначения часов впервые появляются числа.
Свидетельства о наличии в Константинополе часов историки находят в документах, отнесенных ими к VI веку, но, к сожалению, без какого-либо пояснения их устройства. На основании эпиграммы, относящейся ко времени царствования Юстина II (565-578), ученый Рейске заключает, что уже в VI веке у византийских греков были часы с боем, по крайней мере, большие городские. Датировка такого сообщения требует дополнительной проверки и больших размышлений.
В «Уставе» Константина Багрянородного (911-959) упоминается профессия часовщика. Здесь же говорится о наличии в империи специальных людей, отбивавших часы церковных служб и молитв. Предполагается, что во дворце отбивание часов необходимо было не столько для молитв и церковных собраний, сколько для обозначения времени собраний воинов, открытия и закрытия дворца, смены стражи и других действий, совершающихся регулярно.
Однако учтем, что при господстве аграрного строя и ремесленной техники (будь то в Древнем мире или в Средние века) не было нужды делить время на мелкие отрезки и точно их измерять, как теперь. Люди определяли время по естественному освещению Солнца, длинные летние дни и короткие зимние, одинаково делили на 12 часов, а потому летние и зимние часы были разными.
Подчеркнем это особо: под влиянием изменяющегося наклона Солнца изменялась в течение года длина дневных и ночных часов. Согласовывать час, который показывают приборы с равномерной шкалой (водяные, огневые, песочные и механические часы) с длительностью часа солнечных часов — труднейшая проблема.
Более поздние солнечные часы получили криволинейные шкалы, что устранило этот недостаток. Такими часами со сложными шкалами, рассчитанными для квартальных или месячных интервалов, пользовались примерно до XV века. Также до конца XIV века в Центральной Европе были весьма распространены солнечные настенные вертикальные часы с горизонтальной теневой штангой, пришедшей первоначально из Египта. Но в Египте, благодаря сравнительно малой удаленности от экватора, время определялось с приемлемой степенью точности, тогда как в Греции, Италии или Чехии эта точность была значительно хуже.
Новую эпоху в развитии солнечных часов открыло важное изобретение, сделанное в 1431 году. Принцип его заключался в установке теневой стрелки в направлении земной оси; такую стрелку назвали полуосью. Этим простым нововведением было достигнуто то, что теперь тень равномерно вращалась вокруг полуоси, поворачиваясь, каждый час на 15°. Если бы нам понадобилось измерять этими часами время, то надо было бы вынести часовую шкалу на эллиптическую кривую и при этом одновременно изменять положение стрелки в меридиональной плоскости применительно к сезону года. Описание таких часов появилось в астрономических трудах XVI века, но детальными измерениями с помощью этих часов стал заниматься лишь в середине XVIII века астроном и директор Парижской обсерватории Джозеф Джером Лаланд.
Стало возможным ввести равномерное время для всего года, причем отрезки, соответствующие часам, были одинаковой длины независимо от изменяющейся высоты Солнца. Одним из первых упоминаний о часах с полуосью является рукопись Теодорика Руффи от 1447 года. Некоторые солнечные часы того времени имели одновременно гномон и полуось; они описаны в рукописи арабского астронома XV века Сибт-аль-Маридини; аналогичные часы построил примерно в то же время египетский астроном Ибн-аль-Магди.
Прогресс, которым ознаменовалась наука в эпоху Возрождения, отразился и на конструкции солнечных часов. Сравнительно быстро, примерно за 130 лет, прежние несовершенные часы превратились в весьма точные для своего времени хронометрические приборы, которыми можно было измерять время в любом месте Земного шара. Для правильной установки часов стали использовать компас.
Один из первых создателей солнечных часов с корректирующим компасом — астроном и математик Региомонтан, настоящее имя которого Иоганн Мюллера (Müller) (1436-1476), известный также как Жоан де Монте Регио, работавший в середине XV века в Нюрнберге. Он был также автором первого специального труда о солнечных часах. Сочетание солнечных часов с компасом привело к тому, что их стало возможно использовать повсеместно, и появились портативные, карманные, или дорожные, модели часов. Солнечные часы в виде полого полушария со стрелкой, отбрасывающей тень на внутреннюю полость, начали строить с 1445 года.
Солнечные портативные часы.
Интересны солнечные кольцевые часы, один из вариантов дорожных, — они одновременно служили и в качестве декоративной подвески. Главной их частью было латунное кольцо диаметром несколько сантиметров, сопряженное с другим подвижным кольцом, снабженным отверстием для солнечного луча. На внешней поверхности главного кольца гравировали начальные буквы месяцев, а против них, на внутренней поверхности, находилась часовая шкала. Перед измерением надо было повернуть меньшее колечко так, чтобы отверстие для луча лежало у наименования нужного месяца. Для измерения времени часы выставляли так, чтобы солнечный луч проходил через отверстие и указывал час на шкале. Первое описание таких часов — в виде перстня с печатью — содержится в книге врача Боне, изданной в Париже в 1500 году.
Одной из самых популярных разновидностей солнечных дорожных часов были так называемые пластинчатые часы. Первые экземпляры появились в Европе в 1451-1463 годах. Обычно они состояли из двух, иногда из трех одинаковых по величине четырехгранных прямоугольных пластинок, соединенных подвесками, причем в нижней пластинке обязательно должен был находиться компас.
Солнечные часы - посох для паломника
Имеется описание деревянных восьмигранных палок длиной 160 см, с металлическим острием и с вырезанными часовыми шкалами. Это солнечные часы (ашадах), которыми пользовались в Средние века индийские паломники. В ручке такой палки просверливали обычно четыре сквозные отверстия, в которые над шкалой для соответствующего месяца вдвигался стержень длиной около 15 см так, чтобы его острие при вертикальном положении палки отбрасывало тень на шкалу. На палке должно было быть 12 шкал. Поскольку для дней, удаленных от солнцестояния на одинаковое время, действовали одинаковые условия, то достаточно было иметь 8 шкал. Наименование «ашадах» эти часы получили по тому сезону (июнь — июль), в котором совершались паломничества.
С начала XVI века теорию солнечных часов начали преподавать в университетах Виттенберга, Тюбингена, Ингольдштадта, в Праге и в Штирском Градце как составную часть математики.
Примерно в это же время появились оконные солнечные часы. Они были вертикальными, их циферблатом была поверхность окна храма или ратуши. Циферблат обычно состоял из мозаичной филенки, залитой свинцом. Стрелка отбрасывала тень на циферблат, устроенный так, чтобы конец тени указывал не только часы, но и положение Солнца в зодиаке. Прозрачная шкала позволяла наблюдать время, не выходя из здания.
Были и зеркальные солнечные часы, которые отражали солнечный луч зеркалом на циферблат, расположенный на стене дома. Первым такие часы описал Й. Б. Бенедиктус в книге, изданной в Турине в 1574 году. По некоторым сведениям, конструированием зеркальных часов занимался и Николай Коперник, чему можно поверить, ибо до сих пор сохранился циферблат зеркальных часов на замке в Ольштыне предположительно его работы.
С точностью солнечных часов не могли сравниться механические до того, как в них стали применять маятниковый осциллятор. Но и после его появления солнечные часы сохраняли свою популярность. Наибольшего расцвета их производство достигло в XVI и XVII веках; их созданием занимались передовые европейские математики и астрономы. К тому же они очень долго оставались обязательной принадлежностью всех обсерваторий. Еще и в XVIII веке их строили в астрономических обсерваториях стран Востока, например в Индии. Яи Синг II, князь Джайпура, основав в 1708-1710 годах большую обсерваторию в Дилли, поставил там гномон высотой 18 метров. Вскоре после этого он приказал построить подобные часы в Бенаресе, Муттрже, Уйгаине и в Джайпуре.
Но люди изыскивали, и примитивные способы измерения времени с помощью Солнца; иногда единственным «инструментом» для этого была человеческая рука. Первые сообщения о таких «часах» относятся к началу XVI века. Левую руку поворачивали ладонью вверх, и ее направленный вверх большой палец выполнял функцию теневой стрелки. В зависимости от длины этой тени в сравнении с остальными пальцами руки можно было примерно определить время. Этот простой способ измерения времени во Франции, Южной Германии и некоторых других местах был хорошо известен даже в XIX веке.
В дальних морских плаваниях определение точного времени было очень важным делом, без этого нельзя понять, где находится судно. Водяные или песочные часы надо постоянно корректировать, но как? При помощи солнечных часов, какого бы совершенства они ни достигли, делать это в условиях качки и постоянных разворотов невозможно.
Оставалось использовать для определения времени «естественные часы» — звездное небо. Можно предположить, что очень долго это делали «вручную» люди, обладающие громадным опытом. Но развитие мореплавания шло быстро, требовались приборы. А поскольку первыми реальными мореходами были не мифические аргонавты, а моряки-византийцы и арабы, совершавшие плавания по Красному и Аравийскому морям в Индию, естественно, что их ученые и занялись этим вопросом.
Важнейший прибор, созданный ими, — астролябия. Этот угломерный прибор служил до XVIII века для определения широты и долготы местности, а также горизонтальных углов при землемерных работах. До наших дней дошел трактат об астролябии, написанный византийским ученым Филопоном (Иоанн Грамматик) в 625 году. Примерно в это же время трактат на ту же тему написал сириец Себохта, а Сирия входила в состав Византийской империи. Между тем изобрел астролябию, как полагают, древний грек, астроном Гиппарх в 150 году до н.э., за 775 лет до того, как Филопон взялся писать об этом приборе первый известный нам трактат. Вообще Гиппарху (180 или 190-125 г. до н.э.), приписывают изобретения, которые могли быть реализованы лишь в VI-VII веках н.э., а в некоторых случаях даже в XV веке. Например, он определял долготу, наблюдая одно и то же лунное или солнечное затмение из разных по долготе мест. Для этого ему надо было бы иметь представление о сквозном времени, то есть использовать механические часы, синхронизированные для таких наблюдателей.
Такие же точно соображения можно привести по поводу многих так называемых древнегреческих ученых. На наш взгляд, это византийцы VI-XII веков, действительные изобретатели многих полезных вещей, чьи прозвища мифологизировались, а даты жизни много позже были сильно отодвинуты. Вдобавок «сочинители» истории приписали этим ученым открытия более позднего времени.
Судите сами: Птоломей Клавдий (ок. 90 — ок. 160 н.э.) знал о Восточной Африке, об Индокитае и Восточном Китае, о Британских островах и Балтийском море. И это за полтора тысячелетия до широкого мореплавания, до появления компаса, корабельного руля и механических часов! Так вот, Птолемей тоже изобрел медную астролябию, а пользоваться ею стали почему-то лишь с XVI века. В отличие же от мифической древнегреческой истории, в Византии развитие военной техники и реальное создание астролябии и часов способствовали совершенствованию механического искусства.
До появления астролябии были уже приборы для фиксирования положения звезд при наблюдениях: это визирная доска и отвес. Работу выполняли два человека. Наблюдатель садился лицом к северу и держал перед собой дощечку и отвес; напротив него садился его помощник, который также держал отвес. Воображаемая линия от глаза наблюдателя к Полярной звезде должна была проходить через расщеп визирной дощечки, и оба отвеса. Время прохождения звезды через плоскость, определяемую этой воображаемой линией и отвесами, было моментом прохождения ею меридиана местности, на основании чего и составлялись звездные карты, образцы которых нам известны.
Затем появилась астролябия, и на протяжении столетий она была самым распространенным астрономическим прибором; ею пользовались на суше и на море. По замеренному с ее помощью положению звезды можно определить время. Арабы с помощью астролябии определяли время с погрешностью лишь в 1-2 минуты. Измерение времени методом определения высот звезд применялось до середины XVII века многими астрономами, в том числе и Тихо Браге, который достиг точности измерения до нескольких секунд.
В Средние века бронзовые астролябии, имевшие основание в виде круглой плиты, разделенной на 360°, обычно вкладывали в пакеты с астрономическими таблицами или картами земной поверхности, составленными для различных географических широт. Астролябию дополняла звездная карта со знаками зодиака.
Самый старый и наиболее долго употреблявшийся звездный каталог называют каталогом Гиппарха: в нем имелись данные о движении 1022 звезд, а средняя погрешность достигала четырех минут. Западноевропейцы долгое время пользовались так называемыми Толедскими таблицами Альфонса, названными так по имени испанского короля Альфонса X, который поручил составить их в 1252 году. Прусские планетарные таблицы, изданные в 1551 году Эразмом Рейнгольдом, были созданы ради уточнения данных этих таблиц. Однако наибольшей точности достиг в своем звездном каталоге Тихо Браге; в нем упоминалось лишь 997 звезд, но средняя погрешность не превышала одной дуговой минуты.
В первой половине XVI века распространилось в Европе строительство «армиллярных» сфер, состоящих из системы кругов. Эти круги изображали экватор, меридианы, тропики, высотные круги и эклиптику со знаками зодиака, мировой оси, траекторий и положений Солнца и Луны. Как правило, армиллярные сферы имели лунные календари и схему расположения планет и служили для демонстрации положений созвездий и планет в определенный момент времени в различных координатных системах. Существовали и наблюдательные армиллярные сферы, предназначенные для измерения, однако они были весьма редкими, и сохранилось их очень мало. Эти приборы так и не заменили астролябию. Считается, что единственным изготовителем их был Тихо Браге.
www.watchonline.ru
Солнечные часы и солнечный компас
Эта тема стала особенно актуальной в конце 19, начале 20 века. В связи с арктическими путешествиями и навигацией. В приполярных районах, вблизи магнитного и географического полюсов ошибка магнитного компаса может быть неопределённо большой, плюс-минус 180 градусов. Например, если корабль окажется на линии соединяющей магнитный и географический полюс то стрелка компаса покажет север в сторону магнитного полюса, а юг в сторону географического! Не говоря уже о магнитных бурях, создающих северные сияния и тоже влияющих на магнитные компасы.
Поэтому придумали солнечный компас, который по положению солнца и показаниям часов – указывает стороны горизонта.
Идея ориентироваться по солнцу (и другим небесным светилам) возникла ещё в самые древние времена. Потому что на незнакомой местности или в море всё равно больше не по чем ориентироваться. :-) Сложность в том, что солнце и другие небесные светила постоянно двигаются и это движение надо учитывать, если нужно выдерживать одно заданное направление движения.
Чтобы учитывать суточное движение солнца как раз и придумали солнечные часы. Это две неразрывно связанные темы.
Не будем вдаваться в подробности, почему в сутках 24 часа. Просто так сложилось исторически. За 1 солнечные сутки принимают время от одного солнечного полдня - наивысшей точки солнца на небе до следующего (это так в астрономии, а не в правительстве). Полдень - верхняя кульминация солнца, как говорят в народе. Весь этот отрезок времени делят на 24 часа.
К слову сказать, есть ещё звёздные сутки точно так же как солнечные, но от одной верхней кульминации любой выбранной звезды до следующей верхней кульминации этой же звезды. И звёздные сутки не равны солнечным! Есть и средние солнечные сутки… Много чего есть, но это совсем другая история.
Примем к сведению: 1 оборот солнца это 24 деления (здесь рано говорить равные деления!) в единицах времени и одновременно 360 равных делений в градусах. Значит, нарисуем горизонтальную окружность, обозначив на ней точку 12 ч. дня – полдень по самой короткой тени от указателя солнечных часов - гномона. Теперь поделим окружность вправо и влево от деления 12 на равные отрезки по 15 градусов каждый. И часы готовы! У нас даже есть направление на юг, которое в солнечных часах всегда совпадает с цифрой 12 дня.
Для желающих можем сделать ещё солнечные часы (и даже заработать кучу денег на этом бизнесе). Причём для правильной установки новых часов теперь не надо ждать полдня. Что само по седее муторное занятие. Достаточно новые часы вращать в горизонтальной плоскости пока тень на них не покажет время такое же, как на наших первых – эталонных часах. Новые солнечные часы установятся на нужное время и автоматически правильно сориентируются в направлении север-юг.
Вот так решается прямая задача – определение времени по солнцу и обратная – определение направления север-юг по известному времени. Зная время – можно определить направление на юг (или другую сторону света) Зная азимут солнца – можно определить время. В теории.
Равномерный 24 часовой циферблат солнечных часов
На практике радость продлится недолго. Как только мы захотим сделать песочные часы, чтобы узнавать время после захода солнца. Так сразу и прозвенит первый тревожный звонок - час по песочным часам – всегда одинаков. А по солнечным – разный! Самый длинный час на вышеописанных солнечных часах у полудня, самый короткий при восходе и заходе солнца. То есть 15 градусов тень медленнее всего проходит около полудня и очень быстро при восходе и заходе.
Это всё работает в ограниченных условиях. Солнечные часы жёстко связаны с местом их установки. Если переместиться на восток - полдень наступит раньше, чем на наших эталонных часах. Переместимся на запад – полдень наступит позже, чем на эталонных часах. Но это далеко ещё не все проблемы.
Хотя с этим жили тысячи лет. В Риме, например, всё светлое время тупо делили на 12 часов, тёмное тоже на 12. Сразу же припоминается, что летом длинный день, а зимой длинная ночь. Но римских императоров и сенаторов это не волновало.
На рисунке видна неравномерность делений в полдень и утром-вечером и гномон солнечных часов наклонён к горизонту под углом равным широте места. На другой широте часы будут показывать время с ошибкой.
Кое-где в рисовали неравномерные часовые деления на циферблате. Однако эти неравномерные деления не работали в другом городе. В тот раз глобализация не прошла.
Это работало с древнейших времён но в пределах одного города и текущих суток. Глобальной навигации и службы времени на этом не построишь. Точнее не построишь на основе вышеупомянутых горизонтальные солнечных часов.
Правильная установка горизонтальных солнечных часов.
С древнейших времен было известно, что вся небесная сфера вращается вокруг одной точки – полюса. Очень близкого к Полярной звезде. Но только долгие поиски привели примерно в 15-16 веке к прогрессивной мысли: если гномон (указатель) солнечных часов направить в сторону Полярной звезды, а циферблат расположить в плоскости перпендикулярной указателю, то солнечные часы, наконец, станут равными и в полдень и на восходе. И такие солнечные часы с наклонённым циферблатом можно использовать на любой широте, если устанавливать на каждом новом месте наклон циферблата на угол 90 градусов минус широта места. Ход времени стал равномерным на разных широтах. Наверно и успехи в географических открытиях неразрывно с этим связаны.
Экваториальные солнечные часы. Шкала равномерная и 24 часовая.
Правильная установка экваториальных солнечных часов
Шло время, механические часы становились всё точнее. Они даже превзошли солнечные в точности. Показали, что солнечные сутки только в среднем 24 часа, а в каждый конкретный день больше или меньше разница эта до 15 минут в течение года.
И в начале 20 века работа солнечного компаса выглядела так. По точным механическим часам рассчитывают местное солнечное время. Устанавливают его на шкале компаса. Поворачивают эту шкалу до совмещения с направлением на солнце и напротив деления 12 будет юг. А значит и все остальные градусы компасной катушки станут правильно.
Добавить комментарий
i-survive.ru
Солнечные часы Википедия
Со́лнечные часы́ — устройство для определения времени по изменению длины тени от гномона и её движению по циферблату. Появление этих часов связано с моментом, когда человек осознал взаимосвязь между длиной и положением солнечной тени от тех или иных предметов и положением Солнца на небе.
Простейшие солнечные часы показывают местное истинное, а не местное среднее солнечное время, и не учитывают разницу между официальным временем и местным солнечным временем. Пользоваться солнечными часами можно только днём при ясном небе или при лёгкой облачности, не мешающей образованию чёткой тени. Для повышения точности солнечных часов следует учитывать поправку по формуле времени.
В настоящее время солнечные часы по прямому назначению практически не используются, и уступили место различным видам других часов.
История[ | код]
Древнейшим инструментом для определения времени служил гномон. Изменение длины его тени указывало время суток. О таких простейших солнечных часах упоминается в Библии (4 Царств, 20:10, Исайя, 38:8).
Древний Египет[ | код]
Первое известное описание солнечных часов в Древнем Египте — надпись в гробнице Сети I, датируемая 1306—1290 гг. до н. э. Там говорится о солнечных часах, измерявших время по длине тени и представлявших собой прямоугольную пластину с делениями. На одном конце её прикреплён невысокий брусок с длинной горизонтальной планкой, которая и отбрасывала тень. Конец пластины с планкой направлялся на восток, и по меткам на прямоугольной пластине устанавливался час дня, который в Древнем Египте определялся как 1/12 промежутка времени от восхода до заката. После полудня конец пластины направлялся на запад. Сделанные по такому принципу инструменты также были найдены. Один из них восходит ко времени правления Тутмоса III[1]:23 и датируется 1479—1425 гг. до н. э., второй — из Саиса[2]:88 (по другим данным — из Файюма[3]), он датируется 1000—600 гг. до н.э. Оба инструмента хранятся в Берлинском египетском музее, первый — под инвентарным номером 19744, второй — под номером 19743[3]. На конце у них есть только брусок, без горизонтальной планки, а также имеется желобок для отвеса для придания устройству горизонтального положения[2]:83-88.
Другими двумя типами древнеегипетских часов, измерявших время по длине тени, были часы, в которых тень падала на наклонную плоскость или на ступени. Они были лишены недостатка часов с ровной поверхностью: в утренние и вечерние часы тень выходила за пределы пластины. Эти типы часов были объединены в модели из известняка, хранящейся в Каирском египетском музее и датируемой несколько более поздним временем, нежели часы из Саиса. С одной стороны модели — две наклонные плоскости со ступенями, одна из них была ориентирована на восток, другая при этом указывала на запад. До полудня тень падала на первую плоскость, постепенно опускаясь по ступеням сверху вниз, а после полудня — на вторую плоскость, постепенно поднимаясь снизу вверх, в полдень тени не было[1]:23. С другой стороны модели — две наклонные плоско
ru-wiki.ru
СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ | Энциклопедия Кругосвет
Содержание статьи
СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ – старинный прибор для измерения времени по Солнцу. Вероятно, это древнейший научный инструмент, дошедший до нас без изменений и представляющий первое применение человеком его знаний о движении небесных тел.
Хотя известны самые разнообразные солнечные часы, все их можно разделить на несколько основных типов. Наиболее распространены часы горизонтального типа; их можно увидеть во многих парках и садах. Часы с вертикальным циферблатом обычно встречаются на стенах, ориентированных по сторонам света. Повернутый циферблат делают у вертикальных часов, размещенных на стенах, которые не ориентированы по сторонам света. А отклоненный и склоненный циферблаты наклонены соответственно от наблюдателя и к нему. Обычно они встречаются на многосторонних часах, объединяющих в себе три или более циферблатов и часто имеющих форму куба; их размещают на крышах и гребнях стен, ориентированных по сторонам света. Повернуто-отклоненный и повернуто-склоненный циферблаты размещают на неориентированных по сторонам света зданиях. У экваториальных и полярных часов плоскости циферблатов параллельны соответственно плоскости экватора и полярной оси. Армиллярные часы имеют экваториальный циферблат; их часто используют для декоративных целей. Они содержат от двух до десяти колец, представляющих большие круги земной и небесной сфер. Часовые деления нанесены внутри экваториального круга, а отбрасывающим тень гномоном служит стержень, представляющий полярную ось.
Древнейшие из известных ныне солнечных часов были изготовлены около 1500 до н.э. Они сделаны из камня в форме бруска длиной около 30 см с вертикальным Т-образным навершием на одном конце. Время отсчитывалось по засечкам, нанесенным на бруске через неравные интервалы. Часы выставлялись горизонтально по отвесу. Т-образный конец утром поворачивали к востоку, а после обеда – к западу. Тень от верхней кромки «Т» указывала время. Эти и другие древние солнечные приборы показывали «неравные часы», образующиеся в результате деления времени от восхода до заката Солнца на фиксированное число частей. Поскольку длительность светового дня в течение года меняется, менялась и длина часа: летом он был длиннее, а зимой – короче.
Сделать такие часы было несложно. Многие из них имели часовые линии для определенных дней года, разделенных примерно месяцем, а также для дат равноденствий и солнцестояний. Часовые отметки на каждый день получали, соединяя точки, на которые ложилась в данный час тень, отброшенная гномоном в дни равноденствий и солнцестояний.
Примерно в начале христианской эры был открыт принцип наклонного гномона, позволившего ввести «равные часы», обеспечившие более точное хранение времени. Было обнаружено, что если стержень гномона направить на полюс мира, то он как бы станет осью той параллельной экватору окружности, по которой обращается Солнце. Разделив ее на 24 равные части, получили часы одинаковой длительности. После этого изготовление точных и равномерно идущих солнечных часов стало простым геометрическим и тригонометрическим занятием.
Эволюция солнечных часов шла бок о бок с развитием математики и астрономии. Однако многие века искусством создания солнечных часов владели только мастера, знакомые с гномоникой. С 14-го по 18-е столетие многие ремесленники проявили изобретательность и мастерство в изготовлении карманных солнечных часов высокой точности, ставших жемчужинами часового искусства.
Появление механических часов не упразднило вплоть до 18 в. использование солнечных часов для хранения времени. Изготовители солнечных часов шли в ногу с конструкторами механических часов, изобретая солнечные приборы для определения «среднего времени». Когда было введено «поясное время», солнечные часы приспособили и для этого. (Поясное время – это среднее солнечное время на определенном меридиане.) В конце 19-го и начале 20-го столетий было сделано много очень точных солнечных часов для определения поясного времени, названных гелиохронометрами.
Постройка часов.
Чтобы от солнечных часов была польза, их нужно сооружать в подходящем месте. Должна быть известна широта места, а также положение относительно горизонта и меридиана той площадки или поверхности, на которой будут нанесены часовые линии.
Важнейшие части солнечных часов – это циферблат, т.е. поверхность, на которой нанесены часовые линии, и гномон для отбрасывания тени. Указатель, т.е. тот край гномона, тень которого указывает время, всегда направляют на полюс мира. Высота указателя – это угол, под которым указатель наклонен к циферблату, а центр циферблата (точка, из которой радиально расходятся часовые линии) – это точка пересечения указателя с плоскостью циферблата. Узел – это особая точка на указателе, тень от которой используют для отсчета высоты, склонения и азимута, а также времени.
Методы определения времени по солнцу.
Существуют три метода определения времени по солнцу: путем измерения его часового угла от меридиана, как в обычных садовых солнечных часах; по измерению его высоты над горизонтом и по его азимуту (угол, измеряемый в плоскости горизонта, между направлением на точку юга и вертикальным кругом, проходящим через солнце), для чего требуется вертикальный указатель у гномона. В большинстве стационарных солнечных часов измеряется часовой угол. Два других метода часто используют в портативных часах.
Существуют также три способа индикации времени: тенью, световой точкой и магнитной стрелкой. В большинстве часов используется тень. Свет редко используют в стационарных часах. А в портативных применяют все три способа. Часы с магнитной стрелкой бывают двух типов. В первом часовые отметки наносят на корпусе компаса, которому обычно придают квадратную форму. Повернув корпус так, чтобы тени на его боковых гранях исчезли, по направлению стрелки считывают время. В приборах второго типа часовые метки наносят на эллиптический пояс, который передвигается в соответствии с днем года, как во многих азимутальных часах. В этом случае также корпус поворачивают до исчезновения тени на боковых гранях и по направлению стрелки считывают время. Часы этого типа более точны; их ошибка определяется лишь тем, что магнитная стрелка отклоняется от истинного направления на север.
Специальные солнечные часы.
Как правило, солнечные часы устраивают в определенном месте, но можно сделать и универсальные часы для использования в любом месте. Иногда их делают только для указания полудня или праздничных дней. В наше время наиболее распространены горизонтальные часы с треугольным гномоном и вертикальные на стенах домов. Однако можно встретить и множество других конструкций. Изготовление портативных солнечных часов стало сейчас популярным хобби. См. также НЕБЕСНАЯ СФЕРА; ВРЕМЯ.
www.minilinx.com.krugosvet.ru
Солнечные часы (символ) — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья
СОЛНЕЧНЫЕ часы — первыми приборами для измерения времени были солнечные часы. Люди давно заметили, что самые длинные тени от предметов, освещенных Солнцем, бывают утром, к полудню они укорачиваются, а к вечеру вновь удлиняются. Заметили они также, что тени в течение дня меняют не только размеры, но и направление. Это явление и было использовано для создания простейших солнечных часов — гномона (собственно гномоном называется вертикально установленный стержень; первые такие часы в Индии, Китае и Египте использовались уже около 3000 лет тому назад). Циферблатом служит ровная горизонтальная площадка, на которой вертикально укреплен шест (стержень, пластинка), отбрасывающий тень. Утром тень от гномона обращена к западу, в полдень в нашем северном полушарии — к северу, а вечером — к востоку. По положению тени и определяется истинное солнечное время. Гномон, несмотря на простоту его конструкции, использовался в древности и для определения широты места его установки, наклона эклиптики к экватору. Сравнивая длину тени от шеста с его длиной, определяли высоту Солнца над горизонтом и
Схема
решали другие задачи. Однако тень от гномона в таких часах описывает в течение дня не окружность, а более сложную кривую, которая не только не остается постоянной в разные месяцы года, но и меняется ото дня ко дню.
Для устранения этого недостатка циферблат солнечных часов стали делать из нескольких линий с делениями; каждая из линий предназначалась для определенного месяца года. Так, древнегреческий астроном Аристарх Самосский (конец ІѴ-первая половина III века до н. э.) для своих солнечных часов выполнил циферблат в форме чаши с прочерченной на ее внутренней поверхности сетью линий, а часы древнегреческого астронома Евдокса (ок. 408-355 год до н. э.) имели на плоском циферблате очень сложную сеть линий, получивших название «арахнеа», что означает «паук».
В дальнейшем астрономы поняли, что для повышения точности солнечных часов их указатель следует направить на полюс мира, то есть к той точке
Экваториальные солнечные часы
небесного свода, которая при вращении Земли кажется неподвижной. Если при этом плоскость циферблата расположить параллельно плоскости небесного экватора, то есть перпендикулярно к стержню, то конец тени стержня станет описывать окружность. Скорость движения тени будет равномерной, и поэтому на таком циферблате расстояния по окружности между часовыми метками (штрихами) окажутся равными, и их можно определить из расчета 360° = 24 часа. Так были созданы экваториальные солнечные часы.
В таких часах в течение одной части года (в северном полушарии — с марта по сентябрь) тень от стержня падает на циферблат сверху, а в течение другой — снизу, и поэтому часы пригодны для всех дней года. Однако отсчет времени, когда тень падает снизу, затруднителен. Для облегчения отсчета циферблат стали располагать горизонтально. Указателем в таких часах служит треугольник с острым углом, равным широте данной местности.
В древности солнечные часы имели широкое распространение. В Египте в качестве гномона использовали высокие обелиски. Паломники Индии пользовались посохами с вделанными в них миниатюрными солнечными часами.
В 10 году до н. э. по распоряжению императора Августа (63 год до н. э. — 14 год н. э.) в честь победы над Египтом в Риме были созданы большие солнечные часы, гномоном для которых являлся гранитный обелиск высотой около 22 м и массой 250 т. На циферблате этих часов размером 170 на 80 м тень обелиска падала на 12 секторов со знаками зодиака. По часам такого типа определяли не только время суток, но и дату, и сезон года. При раскопках античных поселений в Шалеси (Албания) обнаружены хорошо сохранившиеся солнечные часы весом 2, 5 кг, сделанные в IV веке до н. э. из алебастра. Циферблат их разделен на 12 равных частей.
Зодиаком в Древней Греции называли пояс на небосводе, включающий 12 созвездий, расположенных вдоль эклиптики. В глубокой древности пояс зодиака делили на части по 30°; они имели названия тех созвездий, по которым проходила эклиптика. В каждой такой части — знаке зодиака — Солнце при своем годичном движении находилось в течение одного месяца:
в знаке Водолея — в январе-феврале;
в знаке Рыб — в феврале-марте;
в знаке Овна — в марте-апреле;
в знаке Тельца — в апреле-мае;
в знаке Близнецов — в мае-июне;
в знаке Рака — в июне-июле;
в знаке Льва — в июле-августе;
в знаке Девы — в августе-сентябре;
в знаке Весов — в сентябре-октябре;
в знаке Скорпиона — в октябре-ноябре;
в знаке Стрельца — в ноябре-декабре;
в знаке Козерога — в декабре-январе.
За время с начала нашей эры точка весеннего равноденствия вследствие прецессии сместилась почти на 30°, и Солнце в декабре-январе проходит по созвездию Стрельца, в январе-феврале — по созвездию Козерога и т. д., но знаки зодиака остаются прежними.
Знаки зодиака
В 1278 году китайский император Кошу-Кинг, стремясь повысить точность солнечных часов, построил в Пекине гномон, указатель которого по высоте был равен 40 ступеням. В Самарканде узбекский астроном Улугбек (1394-1449), внук известного завоевателя Тамерлана (1336-1405), стремясь увеличить точность определения времени по солнечным часам, воздвиг в 1430 году гномон, стержень которого достигал высоты в 175 ступеней (около 50 м).
Известны солнечные часы, у которых полдень отмечался трезвоном. В других часах с помощью соответственно установленного и направленного зажигательного стекла солнечный луч управлял пушкой, заставляя ее стрелять в определенное время.
Солнечные часы не требовали завода, они не останавливались и даже «шли» правильнее, чем некоторые нынешние часы, но с двумя существенными оговорками: только в дневное время и в безоблачную погоду. Их продолжали строить вплоть до XVII и даже в XVIII веке.
Солнечные часы — как стационарные, так и переносные, — длительное время широко использовались в общественной практике различными народами. Стационарные часы изготовлялись из камня, реже — из металла и дерева и, как правило, больших размеров, что позволяло повысить их точность и видеть их на значительном расстоянии. Многие из них сохранились не только в музеях, но и на месте первоначальной установки.
Переносные солнечные часы, отличающиеся сравнительно небольшими размерами, чаще всего изготовлялись из металла (латуни, бронзы, серебра), дорогих сортов дерева и даже из слоновой кости или черепашьего панциря. Для ориентирования по сторонам света их, как правило, снабжали магнитной стрелкой.
Последние в нашей стране солнечные часы были построены в 1947 году к 800-летию Москвы на площадке Московского планетария. Часы показывают московское время с мая по сентябрь.
Равномерный 24 часовой циферблат солнечных часов
Правильная установка горизонтальных солнечных часов.
Экваториальные солнечные часы. Шкала равномерная и 24 часовая.
