Sunčani sat je uređaj za mjerenje vremena po Suncu, jedan je od najjednostavnijih hronometrijskih uređaja, koji je dizajniran na osnovu dnevnog kretanja Sunca, au rijetkim slučajevima i godišnjeg kretanja. To je najstariji naučni mjerni instrument, koji nije pretrpio značajnije promjene, prolazeći kroz vijekove do danas. Sunčani sat je uređaj u koji su uložena sva raspoloživa znanja drevnog čovjeka o kretanju nebeskih tijela.
Najstariji poznati sunčani sat nastao je oko 1500. godine prije Krista. e. Bili su to kameni sat u obliku bloka, čija je dužina iznosila oko 30 cm, opremljen sa vrhom u obliku slova T postavljenim na jednom kraju bloka. Na bloku su naneseni zarezi koji predstavljaju nejednake intervale. Ovim zarezima je određeno vrijeme. Postavljeni su vodoravno duž viska, svako jutro kraj u obliku slova T je bio postavljen na istok, poslijepodne je bio okrenut prema zapadu, sjena dobivena od gornje ivice uzimana je kao vrijeme. Mnogi drevni sunčani satovi bili su "nejednaki satovi", koji su razvijeni dijeljenjem vremena od izlaska do zalaska sunca na određeni broj komponenti. Dužina dnevnog svjetla se mijenja tokom cijele godine, kao rezultat toga, dnevni sati su kraći zimi, a duži ljeti. Sunčani satovi su kreirani sa satnim linijama u odnosu na određene dane u godini, koji su bili razdvojeni otprilike jednim mjesecom, u odnosu na dane ekvinocija i solsticija.
Pisani opis sunčanog sata datira iz 73. godine prije Krista. e., u Bibliji, dvadesetom poglavlju Knjige o kraljevima, govori se o Ahazovom sunčanom satu, koji je bio sat obelisk.

Početak kršćanske ere označio je otkriće principa nagnutog gnomona, što je dovelo do stvaranja "jednakih satova", što je omogućilo određivanje točnijeg vremena. Prilikom postavljanja gnomonskog štapa na nebeski pol, štap je predstavljao osu paralelnu ekvatoru kruga, što je kružnica Sunca. Ovaj krug je podijeljen na 4 jednaka dijela, što je omogućilo stvaranje sati jednakog trajanja. Sunčani satovi preciznog i ujednačenog reda postali su isključivo geometrijska i trigonometrijska aktivnost. Razvoj matematike i astronomije doprinio je poboljšanju sunčanih satova. Dugo vremena kreiranje takvih satova vršili su majstori koji su savladali gnomoniku. U XIV-XVIII vijeku. Prilično su se proizvodili džepni sunčani satovi visoke preciznosti, koji se smatraju biserom svjetskog urarstva. Skoro do 18. veka. solarni chatovi su korišteni za pohranjivanje vremena. Zatim su se, uz razvoj mehaničkih satova, razvili i sunčani satovi, koji su stvoreni da utvrde prosječno vrijeme. Uvođenjem standardnog vremena i sunčani satovi su se orijentisali na standardno vrijeme. U XIX-XX vijeku. Razvijeni su precizni sunčani satovi za mjerenje standardnog vremena, srednjeg sunčevog vremena na fiksnom meridijanu, takvi satovi su nazvani heliohronometri.

Za postavljanje sunčanog sata postoji posebno mjesto za koje se određuje njegova geografska širina, položaj u odnosu na horizont i meridijan na kojem će se nalaziti satne linije.
Glavni dijelovi sunčanog sata su brojčanik, koji je površina s nanesenim satnim linijama, i gnomon, dizajniran da baca senku. Rub gnomona, koji označava vrijeme, mora biti instaliran na nebeskom polu, naziva se "pokazivač".

Visina pokazivača odgovara kutu nagiba pokazivača prema brojčaniku. Centar brojčanika je tačka radijalne divergencije satnih linija i tačka preseka pokazivača sa ravninom brojčanika.

Postoji posebna tačka na pokazivaču, koja se zove čvor, senka iz čvora je namenjena za merenje visine, deklinacije, azimuta i vremena.

Sunce određuje vrijeme na tri načina:

1) merenje vremena se zasniva na satnom uglu od meridijana, koji se koristi u običnim baštenskim sunčanim satovima;

2) sastoji se od merenja visine iznad horizonta;

3) merenje nadmorske visine po azimutu, odnosno po uglu koji se nalazi između pravca ka južnim tačkama i vertikalnog kruga koji se kreće kroz Sunce, meri se iu ravni horizonta, za merenje azimuta potreban je vertikalni pokazivač na gnomonu.

Mnogi stacionarni sunčani satovi pokazuju vrijeme na osnovu načina na koji se mjeri satni ugao. Preostale metode se koriste za prijenosne sunčane satove.

Vreme je podložno tri metode indikacije: senka, svetlosna tačka, magnetna igla. Glavni dio sunčanog sata karakterizira indikacija sjene u rijetkim slučajevima, svjetlosna indikacija se koristi samo u prijenosnim sunčanim satovima; Magnetna igla se koristi u dva tipa sunčanih satova. Prvi uključuje sat sa oznakama sata koji se nalazi na kućištu kompasa kvadratnog oblika, dok se kućište rotira sa nestajanjem sjene na bočnim stranama, zatim se vrijeme određuje prema orijentaciji kazaljki. Drugi tip magnetnog sunčanog sata je sat sa oznakama sata koji se nalazi na eliptičnom pojasu koji se pomiče u odnosu na dan u godini. Ovaj pristup je tipičan za veliki broj azimutnih satova, pri čemu se kućište rotira sve dok senka na bočnim stranama ne nestane. Zatim, slijedeći smjerove strelice, odredite vrijeme. Zapaženo je prilično precizno mjerenje vremena korištenjem sunčanog sata ovog tipa. Njihov nedostatak je odstupanje magnetske igle od pravog smjera prema sjeveru.

Horizontalni sunčani satovi postali su najčešći, često se postavljaju u gradskim vrtovima i parkovima.

Vertikalni brojčanik se koristi na satovima postavljenim na zidove koji su orijentisani na kardinalne tačke. Ako zidovi nisu orijentisani u kardinalnim smjerovima, koristi se rotirani brojčanik.
Nagnuti i iskrivljeni tipovi su dizajnirani za višestrane satove, uključujući 3 ili čak više brojčanika, takve satove karakterizira kockasti oblik. Istovremeno, brojčanici su nagnuti prema posmatraču ili odmaknuti od posmatrača. Sunčani satovi ovog tipa postavljaju se na grebene zidova, koji su orijentisani na kardinalne tačke, ili na krovove. Rotirano-nagnuti i rotirano-kosi brojčanici su dizajnirani za ugradnju na zgrade koje nisu orijentirane na kardinalne točke.

Ekvatorijalni i polarni sunčani satovi opremljeni su ravnima brojčanika koje su paralelne s ekvatorijalnom ravninom i polarnom osom, respektivno.

Analematski ekvatorijalni satovi bili su opremljeni kazaljkom usmjerenom okomito na ravan skale sata, smještenom ne u ravnini paralelnoj s ekvatorom, već u horizontalnoj ravnini, čak i direktno na tlu. Za mjerenje vremena pomoću analematskog sata potrebno je postaviti skalu sata na eliptičku krivu i istovremeno pomjeriti kazaljku u meridijanskoj ravni u odnosu na doba godine. Sunčani satovi ovog tipa opisani su u astronomskim radovima 16. veka, ali je njihova upotreba za određivanje vremena detaljno razvijena sredinom 18. veka. astronom Joseph Jarome Lalande, direktor Pariske opservatorije.
Armilarni sunčani sat je opremljen ekvatorijalnim brojčanikom i opremljen je s nekoliko prstenova koji identificiraju velike krugove zemaljske i nebeske sfere, čiji broj može biti u desetinama. U ovom satu, satne podjele nalaze se u unutrašnjem dijelu ekvatorijalnog kruga. Sat ima šipku koja pokazuje polarnu osu.

Refraktivni sunčani satovi bili su opremljeni posudom sa satnom skalom i kazaljkom za sjenu. Operacija se zasniva na principu prelamanja svjetlosnog snopa koji koso prolazi na ravan razdvajanja dva različita medija.

Posuda se puni vodom do unapred određene visine, prelamanje se javlja pri razdvajanju vazduha i vode. Rezultirajuća prelomljena zraka usmjerena je na vremensku skalu instaliranu u vodi, određujući vrijeme.

Refraktivni satovi izrađivani su u obliku pehara ili posuda.

Sunčani sat sa ogledalom kreiran je na osnovu refleksije sunčeve zrake pomoću ogledala na brojčaniku koji je postavljen na zid kuće. Takve satove prvi put spominje Benedikt u naučnim radovima koji su objavljeni 1754. godine u Torinu. U dvorcu u Olsztynu čuva se brojčanik za zrcalni sunčani sat, čija se izrada pripisuje Nikoli Koperniku. Sunčani satovi ovog tipa postali su prilično rasprostranjeni početkom 17. stoljeća.

Tu je sunčani sat zasnovan na ljudskoj ruci, gdje je palac služio kao pokazivač sjene. Najjednostavnije mjerenje vremena, nazvano seoski sat, bilo je kretanje lijeve ruke, dlanom nagore, s palcem okrenutim prema gore, igrajući ulogu strijele u sjeni. Vrijeme je određeno trajanjem sjene palca u odnosu na dužinu sjene preostalih prstiju. U ruralnim sredinama ovaj metod mjerenja vremena se koristio sve do 20. vijeka. Također za ovu metodu, kratka grana, ne veća od malog prsta, korištena je kao pokazivač sjene, koji je postavljen okomito između malog prsta i prstenjaka.

Ovo je vjerovatno najstariji naučni instrument koji je do nas došao nepromijenjen i predstavlja prvu upotrebu od strane čovjeka svog znanja o kretanju nebeskih tijela.

Iako je poznat veliki izbor sunčanih satova, svi se mogu podijeliti u nekoliko glavnih tipova. Najčešći satovi horizontalno tip; mogu se vidjeti u mnogim parkovima i baštama. Sati od vertikalno Brojčanici se obično nalaze na zidovima orijentisanim na kardinalne tačke. Okrenuto Brojčanik je napravljen na vertikalnim satovima postavljenim na zidove koji nisu orijentisani na kardinalne tačke. A odbijeno I naklonio se brojčanici su nagnuti prema posmatraču i prema posmatraču. Obično se nalaze na višestranim satovima, koji kombinuju tri ili više brojčanika i često su u obliku kocke; postavljaju se na krovove i zidne grebene orijentisane na kardinalne tačke. Rotirano-odstupano I okrenut-savijen Brojčanici su postavljeni na zgradama koje nisu orijentisane u kardinalnim pravcima. U ekvatorijalni I polar sati, ravni brojčanika su paralelne sa ravninom ekvatora i polarnom osom, respektivno. Armillary sat ima ekvatorijalni brojčanik; često se koriste u dekorativne svrhe. Sadrže od dva do deset prstenova, koji predstavljaju velike krugove zemaljske i nebeske sfere. Satne podjele su označene unutar ekvatorijalnog kruga, a one koje bacaju sjenu gnomon služi kao štap koji predstavlja polarnu osu.

Najstariji današnji sunčani sat napravljen je oko 1500. godine prije nove ere. Izrađene su od kamena u obliku bloka dužine oko 30 cm sa okomitim vrhom u obliku slova T na jednom kraju. Vrijeme se računalo oznakama označenim na bloku u nepravilnim intervalima. Sat je bio postavljen horizontalno i uspravno. Završetak u obliku slova T ujutro je okrenut prema istoku, a poslijepodne prema zapadu. Senka sa gornje ivice slova "T" označavala je vreme. Ovi i drugi drevni solarni instrumenti pokazivali su "nejednake sate", što je rezultat podjele vremena od izlaska do zalaska sunca na fiksni broj dijelova. Kako se dužina dnevnog vremena mijenja tokom cijele godine, mijenjala se i dužina sata: ljeti je bila duža, a zimi kraća.

Izrada takvog sata nije bila teška. Mnogi od njih su imali satne linije za određene dane u godini, razdvojene oko mjesec dana, kao i za datume ekvinocija i solsticija. Ocjene sata za svaki dan dobivale su se povezivanjem tačaka na kojima je u datom satu ležala sjena koju je bacao gnomon u dane ekvinocija i solsticija.

Otprilike na početku kršćanske ere otkriven je princip nagnutog gnomona, koji je omogućio uvođenje "jednakih satova", što je osiguralo preciznije pohranjivanje vremena. Otkriveno je da ako se gnomonov štap usmjeri na nebeski pol, onda će on postati, takoreći, os kružnice paralelne s ekvatorom duž kojeg se Sunce okreće. Podijelivši ga na 24 jednaka dijela, dobili smo sate istog trajanja. Nakon toga, izrada tačnog i ravnomjernog sunčanog sata postala je jednostavan geometrijski i trigonometrijski zadatak.

Evolucija sunčanih satova išla je ruku pod ruku s razvojem matematike i astronomije. Međutim, dugi niz stoljeća samo su majstori upoznati s gnomonikom svladali umjetnost stvaranja sunčanih satova. Od 14. do 18. stoljeća, mnogi zanatlije pokazali su domišljatost i vještinu u izradi visoko preciznih džepnih sunčanih satova, koji su postali krunski dragulji časovničarstva.

Pojava mehaničkih satova nije nestala sve do 18. veka. korištenjem sunčanog sata za mjerenje vremena. Proizvođači sunčanih satova išli su u korak s dizajnerima mehaničkih satova, izmišljajući solarne instrumente za određivanje "srednjeg vremena". Kada je uvedeno “zonsko vrijeme”, za to su prilagođeni i sunčani satovi. (Standardno vrijeme površine je srednje solarno vrijeme na određenom meridijanu.) Krajem 19. i početkom 20. stoljeća napravljeno je mnogo vrlo preciznih sunčanih satova za određivanje standardnog vremena, tzv. heliohronometri.

Konstrukcija sata.

Da bi sunčani sat bio koristan, mora biti izgrađen na odgovarajućoj lokaciji. Geografska širina mjesta mora biti poznata, kao i položaj u odnosu na horizont i meridijan mjesta ili površine na kojoj će se crtati satne linije.

Najvažniji dijelovi sunčanog sata su brojčanik sata, tj. površina na kojoj se nanose satne linije, i gnomon da baci senku. Pointer, tj. ta ivica gnomona, čija senka ukazuje na vreme, uvek je usmerena ka nebeskom polu. Visina pokazivača je ugao pod kojim je pokazivač nagnut u odnosu na brojčanik, a centar brojčanika (tačka iz koje zrače satne linije) je tačka u kojoj pokazivač siječe ravan brojčanika. Čvor je posebna tačka na pokazivaču, čija se senka koristi za merenje nadmorske visine, deklinacije i azimuta, kao i vremena.

Metode za određivanje vremena po suncu.

Postoje tri metode za određivanje vremena po Suncu: mjerenjem njegovog satnog ugla od meridijana, kao kod običnog vrtnog sunčanog sata; mjerenjem njegove visine iznad horizonta i njegovim azimutom (ugao mjeren u ravni horizonta između pravca prema tački jug i okomitog kruga koji prolazi kroz sunce), što zahtijeva vertikalni pokazivač na gnomonu. Većina stacionarnih sunčanih satova mjeri satni ugao. Druge dvije metode se često koriste u prijenosnim satovima.

Postoje i tri načina za označavanje vremena: senka, svetlosna tačka i magnetna igla. Većina satova koristi senku. Svjetlo se rijetko koristi u stacionarnim satovima. A u prijenosnim se koriste sve tri metode. Postoje dvije vrste magnetnih satova. U prvom, oznake sata se postavljaju na tijelo kompasa, koje obično ima kvadratni oblik. Okrenuvši kućište tako da sjene na njegovim bočnim stranama nestanu, očitajte vrijeme u smjeru strelice. Kod uređaja drugog tipa, oznake sata se nanose na eliptični pojas, koji se pomiče u skladu s danom u godini, kao u mnogim azimutnim satovima. U ovom slučaju, tijelo se također okreće sve dok sjena na bočnim stranama ne nestane i vrijeme se očita u smjeru strelice. Ova vrsta satova je preciznija; njihova greška je određena samo činjenicom da magnetna igla odstupa od pravog pravca prema sjeveru.

Od pamtivijeka ljudi su organizirali svoje živote prema prividnom kretanju Sunca. Kažemo "prividno kretanje" jer, naravno, rotacija Zemlje oko svoje ose dovodi do kretanja senki koje vidimo svaki dan. Svaki sat Zemlja se okrene za 15°, isto tako kao da se Sunce pomerilo za 15° na svom dnevnom putu. Oba pristupa se koriste za izradu sunčanih satova, ali je općenito prihvaćeno da se Sunce kreće. Možda je najlakši način da shvatite kako funkcionira sunčani sat da zamislite globus sa Sjevernog pola. Na gornjoj slici izgleda da se ovo Sunce pomera za 15° svakog sata. Element sunčanog sata koji baca senku naziva se gnomon.

Ako gledate striktno odozgo, sa strane imaginarne kamere, možete snimiti slike sjene iz zamišljenog gnomona u različito vrijeme:

Sat koji zamišljamo da se nalazi na Sjevernom polu naziva se ekvatorijalni sunčani sat. To je zato što je ravnina brojčanika paralelna ravnini ekvatora.
Ekvatorijalni sunčani sat se može nazvati "osnovnim" sunčanim satom jer se s njim mogu napraviti mnoge druge vrste sunčanih satova. To se postiže projektiranjem satnih linija ekvatorijalnog sata na bilo koju drugu prikladnu površinu. Polarni sat na slici ispod je očigledan primjer.

Srednja zima se javlja na sjevernoj hemisferi kada je Zemljina osa rotacije nagnuta od Sunca. Od oktobra do marta, Sunce nikada ne izlazi na severnom polu i nikada ne zalazi na južnom polu.
Sredina ljeta na sjevernoj hemisferi nastaje kada je Zemljina osa rotacije nagnuta prema Suncu. Od aprila do septembra, Sunce nikada ne zalazi na Severnom polu i nikada ne izlazi na Južnom polu.

Sat sa debelim gnomonom i oznakom podneva

Suncu je potrebno četiri minuta da se pomeri za jedan stepen geografske dužine od istoka ka zapadu (na severnoj hemisferi, dok se na južnoj hemisferi sunce kreće u suprotnom smeru). Sunčani satovi na istoj geografskoj dužini (na istom meridijanu) pokazuju isto vrijeme. Sunčani sat na meridijanu 4° zapadne geografske dužine zaostaje 16 minuta po Griničkom vremenu (glavni meridijan), a na meridijanu 8° zapadne geografske dužine već 32 minuta iza. Primjer: Plymouth je 4° 08' zapadno od Greenwicha, tako da sunčani sat u Plymouthu uvijek zaostaje 16 minuta i 32 sekunde. Shodno tome, satovi koji se nalaze istočno od Greenwicha žure za vremenom izračunatim iz omjera 1 stepen - 4 minute. 1880. godine, da bi izbjegao haos na željeznici, britanski parlament je ustanovio srednje vrijeme po Griniču (GMT) kao jednoobrazno britansko vrijeme, a svi satovi u Ujedinjenom Kraljevstvu počeli su pokazivati ​​isto vrijeme kao i Big Ben sat u Londonu. Prvi tačan mehanički sat napravio je 1656. danski naučnik Christian Huygens. Njegovi kasniji modeli bili su tačni do jedne sekunde dnevno. Podešavajući svoj mehanički sat na sunčani sat, Hajgens je mogao pretpostaviti da njegov sat nije bio tačan tokom cele godine, ali je njegov sat bio tačan, a sunčani sat je ili kasnio ili se žurio. Očitavanja svih poznatih satova neće odgovarati očitanjima sunčanog sata, jer se dužina sunčevog dana povećava za nekoliko sekundi tokom 3 mjeseca, zatim se shodno tome smanjuje tijekom 3 mjeseca, a proces se ponavlja preostalih šest mjeseci . Ako na nekom mjestu uperimo fotoaparat na tronožac na jug i fotografišemo u režimu višestruke ekspozicije svako popodne nakon 10 dana, vidjet ćemo figuru koja liči na osmicu.

Ova figura se naziva analema. Pojava takve figure je posljedica neravnomjernog kretanja Sunca preko nebeske sfere. Zbog ekscentričnosti Zemljine orbite, zimi na sjevernoj hemisferi dan traje nešto duže nego ljeti, a na južnoj je obrnuto. Stoga je uveden koncept prosječnog sunčevog dana, koji traje 24 sata tokom cijele godine. Da bi se definisao koncept prosječnog sunčevog dana, uvodi se dodatni koncept "prosječnog Sunca" - fiktivna tačka koja se ravnomjerno kreće duž nebeskog ekvatora (ne duž ekliptike!). Razlika između srednjeg i solarnog vremena naziva se jednadžba vremena. Jednačina vremena vam omogućava da pređete od pravog solarnog vremena do srednjeg solarnog vremena i obrnuto. Da bismo koristili jednadžbu vremena, potrebna nam je ili tabela sa vrijednostima korekcije u minutama i sekundama za svaki dan, ili godišnji grafikon iz kojeg možemo odrediti vrijednost dnevne korekcije

Kada bi se Zemlja smrznula na jednom mjestu i rotirala samo oko svoje ose, tada bi dužina svih dana bila ista. Međutim, kada gledamo u Sunce, sami ga posmatramo dok je u pokretu. Upravo promjena brzine našeg kretanja po eliptičnoj orbiti oko Sunca i nagib Zemljine ose rotacije određuju vrijednosti jednadžbe vremena.
Sunčani sat orijentiran na jug ima vertikalnu podnevnu liniju u središtu brojčanika i simetrične oznake sata oko nje.

Sunčani satovi na zidovima koji nisu orijentisani striktno na kardinalne tačke nazivaju se rotiranim. Podnevna linija rotiranog sata također će biti okomita, ali će sam gnomon biti rotiran tako da se poklopi sa osom rotacije Zemlje.

Izrada sunčanog sata nije teška. Osnovna pravila su jednostavna: gnomon mora biti orijentiran duž pravca striktno sjevera i biti paralelan sa osom svijeta, tj. imaju nagib u odnosu na horizont pod uglom jednakim geografskoj širini mjesta gdje je sat postavljen. Kada koristite sunčani sat, morate uzeti u obzir da u svakodnevnom životu u Ruskoj Federaciji koristimo prosječno vrijeme porodiljstva, tj. vrijeme za glavni meridijan prihvaćene vremenske zone plus jedan sat. Na primjer, Sankt Peterburg se nalazi na meridijanu od 30 stepeni istočne geografske dužine, što odgovara glavnom meridijanu druge vremenske zone. To znači da da biste prešli na očitavanje sunčanog sata, pored jednačine vremena potrebno je dodati jedan sat, odnosno pomjeriti skalu sunčanog sata naprijed za jedan sat. U Moskvi je još teže, jer... nalazi se 7 stepeni istočno od glavnog meridijana druge vremenske zone. Nije teško izračunati da 7 stepeni geografske dužine odgovara 28 minuta vremena. One. podne u Moskvi nastupa 28 minuta ranije nego u Sankt Peterburgu. Stoga će stalna korekcija za očitavanja sunčanog sata koji se nalazi na meridijanu od 37 stepeni u odnosu na prosječno vrijeme Moskve biti +1 sat i 28 minuta. Takođe, ne treba zaboraviti na jednadžbu vremena. Prosječno vrijeme se poklapa sa sunčanim satom samo četiri puta godišnje - 15. aprila, 12. juna, 1. septembra i 24. decembra. Preostalih dana u godini sunčani sat je ili brz ili kasni (+ 14) – (-16) minuta. Običan sat pomaže u rješavanju praktičnih pitanja - ne kasniti na posao, buditi se na vrijeme. Ovo je veoma korisna stvar - redovni sat za jahtanje. U svijetu u kojem su rasporedi vozova i cijene benzina stvarniji od samih Keplerovih zakona, ne možete proživjeti dan bez običnog sata. Međutim, rezultati evolucije se ne mogu poništiti i naša tijela nastavljaju živjeti prema pravom solarnom vremenu i nastavljaju da se sjećaju kako su se osjećali naši daleki preci, koji još nisu odvojili vrijeme od svemira, ili sebe od prirode, i zbog toga su bili sretni. sam. Sunčani satovi nam pomažu da skromnije procijenimo svoju ulogu u ovom svijetu. Pomažu nam da zapamtimo da je Zemlja vrlo mala planeta sa ograničenim resursima, da se okreće oko srednje velike žute zvijezde i da je sama ova zvijezda samo jedna od mnogih sličnih koje čine našu malu domovinu - Mliječno. Way Galaxy.

U ovom članku ćemo se osvrnuti na povijest sunčanog sata, prvog ikad stvorenog od strane čovjeka. Potreba za mjerenjem vremena bila je diktirana potrebom drevnog čovjeka da prati promjenu godišnjih doba. Vrijeme sjetve, žetve i sezonskost kretanja ptica selica bili su važni za čovjeka.

Povijest sunčanih satova počela je kada je čovjeku postala očigledna veza između lokacije i dužine sunčeve sjene od objekata i položaja Sunca na nebu. Nekoliko drevnih grandioznih građevina preživjelo je do danas, što je omogućilo da se sa neverovatnom preciznošću prati položaj Sunca, zvijezda i Mjeseca na nebu, izlazak i zalazak nebeskih objekata svakog dana u godini.

Istorija sunčanog sata

Jedna od ovih građevina u Evropi je Stounhendž, koji je služio kao vrlo tačan kalendar za predviđanje promene godišnjih doba, neophodan za poljoprivredu, i opservatorija za predviđanje pomračenja Sunca i Meseca, očigledno neophodnih za sprovođenje verskih obreda.

Vrijeme njegove izgradnje, prema naučnim istraživanjima, datira iz 1850. godine prije Krista.

Ogromne kamene građevine za astronomska posmatranja pronađene su u različitim dijelovima svijeta: na teritoriji starog Babilona, ​​Egipta i Kine.

Najpoznatiji od njih su Kleopatrina igla, sada u Londonu, i džinovski obelisk u blizini Kaira, sagrađen 3000. godine prije nove ere.

Istorija sunčanih satova potiče iz Asirije i Babilona. Babilonci su postigli veliki uspeh u astronomiji i matematici.

Jedan od instrumenata potrebnih za astronomska posmatranja bio je sunčani sat hemisfere, koji su takođe prilagodili za određivanje noćnog vremena. Dvanaest sazvežđa poznatih drevnim astronomima, koje danas poznajemo kao "zodijački znakovi", pojavilo se na nebu u razmaku od jednog sata jedno od drugog.

Kuglica žice klizila je preko brojčanika u obliku zdjele. Oko lopte je bio krug koji je predstavljao ekliptiku.

Na njemu je prikazano dvanaest sazvežđa, tako da su ugaone udaljenosti odgovarale stvarnosti.

Pomoću takvog instrumenta bilo je moguće odrediti mjesto Sunca na žičanoj sferi, ako se zna o položaju dnevne svjetlosti u određenom horoskopskom znaku.

Ovaj astronomski uređaj omogućio je da se uoči razlika između sunčevog i sideralnog vremena i da se uporedi vrijeme putovanja Sunca i sazviježđa duž ekliptike. Poređenje je napravljeno pomoću vodenog sata (clepsydra).

Tako je sunčani sat (gnomon) starog Babilona postavio temelje za razvoj nezavisne grane nauke - gnomonike, usko povezane sa astronomijom i matematikom.

Muzeji u Kairu i Berlinu sadrže nekoliko drevnih instrumenata za posmatranje Sunca i zvezda, pronađenih tokom iskopavanja u Egiptu.

Najranije spominjanje sunčanog sata u egipatskim rukopisima datira iz 1521. godine prije Krista, iako to ne znači da se tamo nisu koristili prije tog vremena.

Egipatski sunčani satovi tog perioda određivali su vrijeme po dužini sjene gnomona.

Za sunčane satove u staroj Judeji znamo iz Knjige proroka Isaije. Kada kralj Ezekija zamoli Boga za znak, Bog mu odgovara preko svog proroka: „Evo, vratit ću se deset koraka natrag sjenku sunca, koja je prošla niz Ahazove stepenice I vratilo se sunce deset koraka po stepenicama spustio se.” (Isaija 38:8)

Dakle, šta su bili “Ahazovi koraci”?

Istraživači Svetog pisma vjeruju da ovo nije ništa drugo do sunčani sat, čiji je dizajn Ahaz posudio od Asiraca i Babilonaca.

Prema istim istraživačima, sastojale su se od kolone koja je stajala na brdu, sa koje su se spuštale stepenice, koje su bile podjele, a vrijeme se određivalo padom sjene na njih. Vladavina kralja Ahaza bila je 873-852 pne.

U Kini se gnomon koristi za određivanje godišnjih doba od 8. vijeka prije nove ere.

U okrugu Guizhou, arheolozi su pronašli sunčani sat od žada koji datira iz 3. stoljeća prije nove ere. Zbog posebnosti računanja vremena, istorija sunčanih satova u Kini je prilično originalna.

Bio je to disk napravljen od kamena sa gnomonom postavljenim u sredini.

Na obje strane diska nalazila se vaga u blizini čijih podjela su ispisana imena 12 kineskih dvostrukih satova.

Vrijeme od proljećne do jesenje ravnodnevnice mjereno je duž gornjeg dijela diska, a od jesenje do proljećne ravnodnevnice duž donjeg dijela.

Međutim, istorija sunčanih satova u Grčkoj nije tako jasna: postoji mišljenje da je već u 10. veku pr. Sunčani satovi su u Grčku doneti iz Asirskog ili Babilonskog kraljevstva. Nema sumnje da je sunčani sat posuđen od Babilonaca, što, s obzirom na tadašnje trgovačke odnose, nije iznenađujuće.

U 3. veku pne. U Grčkoj su korišteni sunčani satovi polulopte, kod kojih je nagib hemisfere ponavljao nagib ekliptike na geografskoj širini mjesta na kojem je napravljen.

Antička Grčka je napravila značajan napredak u astronomiji i matematici. Konusni sunčani sat izmišljen je na osnovu Apolonijeve teorije konusnih presjeka.

Suština ovog sata je da je os konkavnog segmenta stošca paralelna sa Zemljinom osom.

Konus je usmjeren u istom smjeru kao i horizontalni gnomon.

Na glavnoj, južnoj strani sunčanog sata nalazio se brojčanik smješten okomito na konusnu osu i paralelno s ekvatorom. Satne linije su povučene kroz lukove podijeljene na 12 jednakih dijelova.

Sjena koja pada prelazila je ove lukove, a po tačkama raskrsnice se moglo saznati koliko je sati. Nekoliko konusnih sunčanih satova sada se čuva u Luvru.

Ravni sunčani satovi pojavili su se kao rezultat poboljšanja konusnih. Takav sat sa okomitim brojčanikom postavljen je na kulu kako bi se iz daljine moglo vidjeti koliko je sati. Tako su se pojavili prvi solarni. U Atini, na Kuli vjetrova, nalazi se možda najstariji vertikalni sunčani sat koji je preživio do danas. Generalno, sama kula je jedinstvena po tome što je prva meteorološka stanica. Na krovu je bila lopatica, na samom krovu je bio vodeni sat, a na fasadi je bio prvi sunčani toranj.

U Rimu se prvi sunčani sat pojavio 292. godine prije Krista. Kao rezultat Prvog punskog rata i nakon njegovog završetka, Rimljani su osvojili grčka ostrva i satovi su odatle odneti kao trofej. Međutim, zbog toga su pokazivale vrijeme mjesta gdje su napravljene. Vrlo brzo su sunčani satovi postali sastavni dio rimskog života. Postavljane su na trgovima, u blizini crkava i drugih javnih mjesta.

Na Piazza Montecitorio u Rimu još uvijek možete vidjeti jedan od najstarijih obeliska sa sunčanim satom. Postavljen za vrijeme cara Augusta na Campus Martius, uklonjen je sa trga tokom propadanja carstva, ali je pronađen 1463. i ponovo postavljen 1792. godine.

Rimljani su počeli da postavljaju i koriste sunčane satove za razne kućne potrebe. Dakle, korišćeni su za regulisanje ulaza u kupatila.

Pojavili su se satovi u privatnim vilama i prenosivi sunčani satovi koje možete ponijeti sa sobom na put. Uzeli su u obzir vremensku razliku u velikim gradovima - Rimu, Aleksandriji i drugima. Postojali su i sunčani satovi za sve geografske širine, od kojih su dva primjerka sačuvana do danas.

Rimljani su malo doprineli razvoju gnomonike; koristili su ono što su radili grčki majstori.

Početkom srednjeg vijeka u Evropi su se koristili samo sunčani i vodeni satovi.

Oko 13. vijeka. tu pješčani sat ulazi u upotrebu,

koji su, kao alternativa vodenim, postali rasprostranjeni početkom 14. stoljeća.

U Vizantiji, u srednjem vijeku, bili su popularni vertikalni sunčani satovi. Postavljali su se na fasade manastira, kula, javnih zgrada i hramova. Po prvi put, brojevi se prikazuju na brojčanicima. Zbog popularnosti kamp satova pojavljuje se zanimanje časovničar. Hiparhov astrolab se poboljšava. Istovremeno, arapski majstori su od Vizantinaca naučili kako da prave sunčane i vodene satove. Razvoj gnomonike u Indiji i muslimanskom Bliskom istoku u srednjem vijeku dovodi do izučavanja trigonometrije, geometrije i matematike. Hindusi aktivno koriste Pitagorinu teoremu i druga znanja posuđena od Helena u svojim proračunima.

Razvoj trigonometrije među Arapima predvođen je pojavom prijevoda Ptolomejevih djela i indijskih "siddhanta".

Nakon što su Turci osvojili Carigrad, na sve džamije su postavljeni sunčani satovi u koje su se često pretvarale pravoslavne crkve. Odredili su vrijeme namaza, a na brojčaniku je nacrtana linija koja je pokazivala pravac prema Meki.

Opservatorije su izgrađene u Bagdadu i Damasku.

Preuzevši od Bizanta umjetnost stvaranja astrolaba i goniometrijskih instrumenata, vodenih i sunčanih satova, muslimanski naučnici postigli su veliki uspjeh u njihovom usavršavanju.

U Evropi, jedan od prvih ljudi koji je pokazao interesovanje za gnomoniku bio je papa Silverst II. Nakon što je pročitao Boetijeve knjige o geometriji i astronomiji, u kojima su opisane glavne vrste satova tog vremena, napisao je raspravu o geometriji, gdje je iznio osnovna pravila za konstruiranje sunčanog sata. Zahvaljujući njemu, Evropa je naučila o strukturi i upotrebi astrolaba. Bilo je to u 10. veku nove ere.

U 12. - 13. vijeku arapske astronomske tablice i rasprave prevedene su na latinski. Gnomonika je nastavila svoj razvoj u Evropi.

Prevođenje grčkih tekstova u 14. veku doprinelo je novom interesovanju za nauku i gnomoniku, kao njen poseban pravac. Krajem 14. vijeka. Evropa je prešla na novi sistem vremena zasnovan na jednakim dnevnim i noćnim satima. I ovo je bio veoma važan korak za čitavu istoriju satova. Za ovo računanje vremena bilo je potrebno modernizirati sunčani sat.

U 16. veku sunčani satovi su postavljani na fasade javnih zgrada i katedrala, kule i zidove. Već su prilagođeni za mjerenje jednakih sati. Prijenosni sunčani satovi, uključujući i one u kombinaciji s kompasom, postaju sve popularniji. U 16.-18. vijeku oni su još uvijek bili prilično popularni, ali kako su mehanički satovi postajali jeftiniji i poboljšani, njihova upotreba je počela postepeno opadati. Kao što vidimo, istorija sunčanih satova obuhvata različite vremenske periode u razvoju gnomonike: od antičkog sveta, preko ere antike i srednjeg veka do 14. veka, kada su mehanički satovi, koji su postajali sve popularniji, počeli postepeno da se razvijaju. zamijenite solarne satove.

Međutim, u naše vrijeme postalo je moderno ukrašavati parkove, bulevare i javne vrtove sunčanim satovima.

Sunčani sat Sevastopolja.

Tako je, na primjer, 2008. godine, za 225. godišnjicu grada, postavljen sunčani sat na Primorskom bulevaru u Sevastopolju, u blizini Spomenika potopljenim brodovima, koji je nesumnjivo postao ukras grada. Privlače pažnju brojnih turista i građana. Brojčanik je obložen raznobojnim pločicama, a sjena malog gnomona prilično precizno pokazuje vrijeme.

Šta je potrebno za ovo

Dva debela lista A4 kartona (obični list papira za pisanje);

- kompas;
- makaze;
- kutomjer;
- naoštrena olovka;
- ravnalo sa milimetarskim podjelama;
- kvadrat (za konstruisanje pravih uglova).

I. Izrada brojčanika sata

1. Položite list vodoravno. Približno u sredini lista postavite tačku "1" i kroz nju povucite dvije međusobno okomite linije: horizontalnu i vertikalnu.

2. Sve konstrukcije se lako crtaju bez pritiskanja olovke. Mnoge linije imaju sporednu ulogu i kasnije će biti izbrisane!

3. Nacrtajte tri kruga sa centrom u tački “1” poluprečnika 5, 6,5 i 7,5 cm.

4. Koristite kutomjer da označite satne linije oko cijelog kruga oko tačke “1” svakih 15°. Uzmite horizontalnu liniju kao svoju početnu tačku. Zatim povucite ove linije od centra do prvog kruga i nastavite ih od drugog kruga
do trećeg.

5. Iz onih tačaka u kojima vertikalna linija seče najveći krug (tačke “2” i “3”), nacrtajte još dvije horizontalne linije tačno okomito na ovu vertikalu. Izmjerite od tačaka “2” i “3” udesno segmente dužine 9 cm na ovim novim pravim linijama i povežite njihove desne krajeve s drugim vertikalnim segmentom. Sada lijevi polukrug i rezultirajući pravougaonik ocrtavaju točan obris budućeg brojčanika.

6. Nastavite dobijeni vertikalni segment gore-dolje još 1,5 cm i povežite rezultirajuće tačke („4” i „5”) sa tačkama „2” i „3”, respektivno. Dobivena dva trokuta bit će savijena prema gore.

7. Proširite dvije horizontalne linije izvan tačaka “2” i “3” za 1,5 cm i povežite obje nove tačke. Dobivena traka će također biti savijena prema gore.

8. Da biste zatim spojili trouglove i traku zajedno na uski krak trouglova, potrebno je da nacrtate rever dužine 1,5 cm i iste širine. Reveri bi se trebali blago sužavati dok se udaljavaju od strane trougla. Tačno sa strane oni će biti savijeni prema unutra i zalijepljeni na traku izvana.

9. Pažljivo obrišite oba unutrašnja kruga, kao i desnu polovinu velikog kruga koji se nalazi unutar velikog pravougaonika. Produžite satne linije desnog polukruga sve dok ne preseku granice prave
kvadrat

10. Označite liniju budućeg reza, hrabro je povucite od desne ivice pravougaonika 4,5 cm do centra.

11. Potpišite sat na svakoj satnoj liniji brojčanika (u tu svrhu je posebno ostavljen razmak između dva unutrašnja kruga). Prvo stavite broj 12 (ili HP) desno nasuprot središnjoj horizontalnoj liniji (baš tamo gdje će biti rez za ugradnju gnomona). Zatim označite linije u smjeru kazaljke na satu da povećate sate, a suprotno od kazaljke na satu da ih smanjite. Brojčanik je spreman!

12. Izrežite rezultirajući brojčanik zajedno s reverima. Upotrijebite oštricu da izrežite prorez širine vašeg kartona. Presavijte trouglove i trake i zalijepite ih zajedno.

II. Izrada gnomona (pokazivača) sunčanog sata

1. Postavite i drugi list vodoravno i okom označite tačku približno na sredini donje strane lista (tačka „5“). Nacrtajte okomitu liniju kroz nju strogo okomito na horizontalnu stranu.

2. Izmjerite ovu liniju tačno 9 cm (ovo će biti tačka “6”). Od nje, uzimajući vertikalnu liniju kao početnu tačku, izmjerite ugao jednak kutu nagiba ekvatora u vašem gradu (90° minus geografska širina mjesta; za Moskvu je geografska širina 56°, dakle ugao je 34° °).

3. Od tačke “5” udesno izmjerite 9 cm duž donje strane lista. Također
a desno od tačke “6” tačno horizontalno izmerite segment od 1,5 cm. Povežite ove dve tačke. Rezultat je trapez sa širokom bazom i uskim vrhom.

4. Označite široki luk na desnoj strani trapeza, počevši od gornje tačke ove strane i završavajući na udaljenosti od 3,5 cm od njegovog donjeg kraja.

5. Ostaje samo da se na gornju stranu trapeza pričvrsti mali preklop dužine 1,5 cm, koji se lagano sužava dok se udaljava od strane. Sa ovim preklopom gnomon će biti pričvršćen za brojčanik (također na njegovoj vanjskoj strani).

6. Sada označite izrez dužine 4,5 cm od tačke “5” do tačke “6” duž okomite linije.

7. Napravite ovaj rez sa oštricom iste širine kao i debljina kartona. Izrežite cijeli trapez, zadržavajući rever. Gnomon je spreman!

8. Umetnite gnomon sa izrezom u izrez na brojčaniku sa „dugačkim“ trouglom okrenutim prema gore. Sat je spreman!

Kako ih koristiti?

Potrebno je podesiti sat tako da gnomon svojim vrhom pokazuje tačno na zvijezdu Sjevernjaču. Brojčanik je okrenut prema gore, ali je nagnut prema horizontu na isti način kao i ekvator. Zato se sat koji ste napravili nazivaju ekvatorijalnim.

Da bi se osigurala njihova ispravna ugradnja, dovoljno je pomoću kompasa odrediti smjer sjevera i sat postaviti tako da linija od 12 do 24 sata bude orijentirana na sjever, a podjela na 12 sati na brojčaniku okrenuta prema sjeveru. . Tada će vrh gnomona biti usmjeren prema Sjevernjači. Sada vam ovaj sat pokazuje kako se nalazi ravan nebeskog ekvatora, kako prolazi osa svijeta.

Provjerite kako vaš sat radi. Oni uvijek pokazuju lokalno pravo solarno vrijeme. Primijetit ćete da se njihova očitanja razlikuju od očitavanja mehaničkih satova, koji uvijek pokazuju prosječno standardno vrijeme.

Na osnovu materijala sa foruma na web stranici http://www.starlab.ru

Član foruma po imenu paradajz piše:

Dok sam ostatak svog odmora provodio na dachi, odlučio sam da napravim nešto za dušu i estetiku sa astronomskim zaokretom. Eko zavrsio)) Evo sta se desilo...

Mermerna ploča 60x40 cm, aluminijumski gnomon, konci, brojevi vrata. Svaki sat jurila sam na ovo čudo da bih primetila senku.

Sat visi na dvije moćne šarke, što vam omogućava da ga postavite u ravnini istok-zapad, a tu je i šipka za fiksiranje. Gnomon ima ugao lokalne geografske širine. Centralni niz (između 12 i 1) označava vrijeme pravog podneva (13h34 min.) Trče prilično precizno, 3 minute.

U odgovoru na ovu poruku, sledeći učesnik foruma po imenu piše:VR :

Ovaj sunčani sat je proizveden i instaliran na dachi 2001. Od tada je u dobrom servisu bez popravke. Nakon zime potrebno je jednom godišnje “namotati” sat (položaj stuba se neznatno mijenja zbog mraza). Strelica je napravljena od aluminijumske žice i orijentisana je prema nebeskom polu. Brojčanik je postavljen okomito na strelicu (u ravni nebeskog ekvatora). Cijena podjele je 10 minuta. Ali s udaljenosti od 2 metra možete saznati vrijeme s točnošću od 2 minute. Sat sa okomitim brojčanikom, kao i prethodni model (vidi gore), pokazuje vrijeme samo 12 sati dnevno, ali tokom cijele godine. Ovaj dizajn vam omogućava da saznate vrijeme od izlaska do zalaska sunca, ali samo kada je sunce na južnoj nebeskoj hemisferi, tj. od marta do septembra. Sat se može vidjeti sa skoro bilo kojeg mjesta na lokaciji, kao i iz kuće. Veoma zgodna stvar.

Dizajn sata sam reproducirao iz sjećanja iz djetinjstva. 1965. godine, kada sam imao 8 godina, moji roditelji i ja smo bili na odmoru u okolini Anape. Živjeli smo u šatoru na samoj plaži. Moj otac je napravio sunčani sat od šperploče koju je jednostavno iskopao u pijesak. Mnogi turista, koji su tuda prolazili, prilagodili su svoje ručne satove suncu. Posebno radoznali ljudi gledali su ispod lista šperploče u nadi da će tamo pronaći mehanizam. Jedna žena, koja se predstavljala kao profesorica fizike u školi, jednostavno je zahtijevala...