Slnečné hodiny sú zariadenie na meranie času Slnkom, je to jedno z najjednoduchších chronometrických zariadení, ktoré je navrhnuté na základe denného pohybu Slnka a v ojedinelých prípadoch aj ročného pohybu. Ide o najstarší vedecký merací prístroj, ktorý neprešiel výraznými zmenami, prechádzajúcimi storočiami až do súčasnosti. Slnečné hodiny sú zariadenie, do ktorého boli investované všetky dostupné poznatky starovekého človeka o pohybe nebeských telies.
Najstaršie známe slnečné hodiny vznikli okolo roku 1500 pred Kristom. e. Boli to kamenné hodiny v tvare kvádra, ktorých dĺžka bola približne 30 cm, vybavené hlavicou v tvare T inštalovanou na jednom konci bloku. Na blok boli aplikované zárezy predstavujúce nerovnaké intervaly. Čas bol určený týmito zárezmi. Boli inštalované horizontálne pozdĺž olovnice, každé ráno bol koniec v tvare T nastavený na východ, popoludní bol otočený na západ, tieň získaný z horného okraja bol braný ako čas. Mnohé staroveké slnečné hodiny boli „nerovnaké hodiny“, ktoré boli vyvinuté rozdelením času od východu do západu slnka na daný počet komponentov. Dĺžka denného svetla sa v priebehu celého roka mení, v dôsledku toho sú denné hodiny kratšie v zime a dlhšie v lete. Slnečné hodiny boli vytvorené s hodinovými čiarami vzhľadom na určité dni v roku, ktoré boli oddelené približne jedným mesiacom vzhľadom na dni rovnodennosti a slnovratov.
Písomný popis slnečných hodín pochádza z roku 73 pred Kristom. e. v Biblii, dvadsiatej kapitole Knihy kráľov, sa hovorí o slnečných hodinách Achaza, čo boli obelisk.

Začiatok kresťanskej éry znamenal objavenie princípu nakloneného gnómonu, čo viedlo k vytvoreniu „rovnakých hodín“, ktoré umožnili určiť presnejší čas. Pri inštalácii gnomónovej tyče na nebeský pól tyč predstavovala os rovnobežnú s rovníkom kruhu, čo je kruh otáčania Slnka. Tento kruh bol rozdelený na 4 rovnaké časti, čo umožnilo vytvoriť hodiny s rovnakým trvaním. Slnečné hodiny presného a jednotného poriadku začali predstavovať výlučne geometrickú a trigonometrickú aktivitu. K zdokonaleniu slnečných hodín prispel rozvoj matematiky a astronómie. Po veľmi dlhú dobu vytváranie takýchto hodiniek vykonávali remeselníci, ktorí ovládali gnómoniku. V storočiach XIV-XVIII. Pomerne široko sa vyrábali vysoko presné vreckové slnečné hodiny, ktoré sú považované za perlu svetového hodinárstva. Takmer do 18. storočia. solárne chaty sa používali na ukladanie času. Potom sa spolu s vývojom mechanických hodiniek vyvinuli aj slnečné hodiny, ktoré boli vytvorené na stanovenie priemerného času. So zavedením štandardného času sa na štandardný čas orientovali aj slnečné hodiny. V XIX-XX storočia. Na meranie štandardného času boli vyvinuté presné slnečné hodiny, stredný slnečný čas na pevnom poludníku sa takéto hodiny nazývali heliochronometre.

Na inštaláciu slnečných hodín je špeciálne miesto, pre ktoré sa určuje jeho zemepisná šírka, poloha vzhľadom k horizontu a poludník, kde budú umiestnené hodinové čiary.
Hlavnými časťami slnečných hodín sú ciferník, čo je povrch s aplikovanými hodinovými čiarami, a gnómon, určený na vrhanie tieňa. Okraj gnomonu, ktorý označuje čas, musí byť nainštalovaný na nebeskom póle, nazýva sa „ukazovateľ“.

Výška ukazovateľa zodpovedá uhlu sklonu ukazovateľa k číselníku. Stred číselníka je bodom radiálnej divergencie hodinových čiar a je priesečníkom ukazovateľa s rovinou číselníka.

Na ukazovateli je špeciálny bod, nazývaný uzol, tieň z uzla je určený na meranie nadmorskej výšky, deklinácie, azimutu a času.

Čas je určený slnkom tromi spôsobmi:

1) meranie času je založené na hodinovom uhle od poludníka, ktorý sa používa v bežných záhradných slnečných hodinách;

2) pozostáva z merania výšky nad horizontom;

3) meranie nadmorskej výšky azimutom, t.j. uhlom medzi smerom k juhu a vertikálnym kruhom pohybujúcim sa cez Slnko, sa meria aj v azimute, vertikálny ukazovateľ na gnómone; sa vyžaduje.

Mnoho stacionárnych slnečných hodín ukazuje čas na základe spôsobu merania hodinového uhla. Zvyšné metódy sa používajú pre prenosné slnečné hodiny.

Čas podlieha trom metódam indikácie: tieň, svetelný bod, magnetická ručička. Hlavná časť slnečných hodín sa vyznačuje tieňovou indikáciou, v stacionárnych hodinách sa používajú tri metódy; Magnetická ručička sa používa v dvoch typoch slnečných hodín. Prvá zahŕňa hodinky s hodinovými značkami umiestnenými na puzdre kompasu štvorcového tvaru, pričom puzdro sa otáča so zmiznutím tieňa na jeho bočných plochách, potom je čas určený orientáciou ručičiek. Druhým typom magnetických slnečných hodín sú hodiny s hodinovými značkami umiestnenými na eliptickom páse, ktorý sa pohybuje vzhľadom na deň v roku. Tento prístup je typický pre veľké množstvo azimutálnych hodín, pričom puzdro sa otáča, až kým nezmizne tieň na bočných stranách. Potom podľa smeru šípky určite čas. Bolo zaznamenané pomerne presné meranie času pomocou slnečných hodín tohto typu. Ich nevýhodou je odchýlka magnetickej strelky od skutočného smeru na sever.

Horizontálne slnečné hodiny sa stali najbežnejšími, často sú inštalované v mestských záhradách a parkoch.

Vertikálny ciferník sa používa na hodinách namontovaných na stenách, ktoré sú orientované k svetovým stranám. Ak steny nie sú orientované na svetové strany, použije sa otočený číselník.
Šikmé a vychýlené typy sú určené pre viacstranné hodinky vrátane 3 alebo aj viacerých ciferníkov, takéto hodinky sa vyznačujú tvarom kocky. Zároveň sú ciferníky naklonené smerom k pozorovateľovi alebo odklonené od pozorovateľa. Slnečné hodiny tohto typu sú umiestnené na hrebeňoch stien, ktoré sú orientované k svetovým stranám, alebo na strechách. Otočné-deklinované a otočne-sklonené číselníky sú určené na inštaláciu na budovách, ktoré nie sú orientované na svetové strany.

Rovníkové a polárne slnečné hodiny sú vybavené rovinami číselníka, ktoré sú rovnobežné s rovníkovou rovinou a polárnou osou.

Analematické rovníkové hodiny boli vybavené ručičkou nasmerovanou kolmo na rovinu hodinovej stupnice umiestnenou nie v rovine rovnobežnej s rovníkom, ale v horizontálnej rovine, dokonca priamo na zemi. Na meranie času pomocou analemmatických hodín je potrebné umiestniť hodinovú stupnicu na eliptickú krivku a súčasne pohybovať ručičkou v rovine poludníka vzhľadom na ročné obdobie. Slnečné hodiny tohto typu boli opísané v astronomických prácach 16. storočia, ale ich použitie na ukazovanie času bolo podrobne rozpracované v polovici 18. storočia. astronóm Joseph Jarome Lalande, riaditeľ parížskeho observatória.
Armilárne slnečné hodiny sú vybavené rovníkovým ciferníkom a sú vybavené niekoľkými krúžkami označujúcimi veľké kruhy zemskej a nebeskej sféry, ktorých počet môže byť v desiatkach. V týchto hodinkách sú hodinové dieliky umiestnené vo vnútornej časti rovníkovej kružnice. Hodiny majú tyč zobrazujúcu polárnu os.

Refrakčné slnečné hodiny boli vybavené miskou s hodinovou stupnicou a tieňovou ručičkou. Operácia je založená na princípe lomu svetelného lúča prechádzajúceho šikmo do roviny oddelenia dvoch rôznych médií.

Miska je naplnená vodou do vopred stanovenej výšky, pri oddelení vzduchu a vody dochádza k lomu. Výsledný lomený lúč je nasmerovaný na časovú stupnicu inštalovanú vo vode, ktorá určuje čas.

Refrakčné hodiny sa vyrábali vo forme pohárov alebo nádob.

Zrkadlové slnečné hodiny sú vytvorené na základe odrazu slnečného lúča pomocou zrkadla na ciferník, ktorý bol inštalovaný na stene domu. O takýchto hodinkách sa prvýkrát zmienil Benedictus vo vedeckých prácach, ktoré boli publikované v roku 1754 v Turíne. Na zámku v Olsztyne je zachovaný ciferník pre zrkadlové slnečné hodiny, ktorých vznik sa pripisuje Mikulášovi Kopernikovi. Slnečné hodiny tohto typu sa značne rozšírili začiatkom 17. storočia.

Existujú slnečné hodiny založené na ľudskej ruke, kde palec slúžil ako ukazovateľ tieňa. Najjednoduchším meraním času, nazývaným vidiecke hodiny, bol pohyb ľavej ruky, dlaňou nahor, s palcom smerujúcim nahor, ktorý hral úlohu tieňovej šípky. Čas bol určený trvaním tieňa palca vo vzťahu k dĺžke tieňa zostávajúcich prstov. Vo vidieckych oblastiach sa tento spôsob merania času používal až do 20. storočia. Aj pre túto metódu bola ako tieňový ukazovateľ použitá krátka vetva, nie väčšia ako malíček, ktorá bola inštalovaná kolmo medzi malíček a prstenník.

Toto je pravdepodobne najstarší vedecký prístroj, ktorý sa k nám dostal v nezmenenej podobe a predstavuje prvé využitie poznatkov o pohybe nebeských telies človekom.

Hoci je známa široká škála slnečných hodín, všetky sa dajú rozdeliť do niekoľkých hlavných typov. Najbežnejšie hodinky horizontálne typ; možno ich vidieť v mnohých parkoch a záhradách. Hodiny od vertikálne ciferníky sa zvyčajne nachádzajú na stenách orientovaných k svetovým stranám. Otočené Ciferník je vyrobený na vertikálnych hodinách umiestnených na stenách, ktoré nie sú orientované k svetovým stranám. A odmietol A uklonil sačíselníky sú naklonené smerom od a smerom k pozorovateľovi. Zvyčajne sa nachádzajú na viacstranných hodinkách, ktoré kombinujú tri alebo viac ciferníkov a často majú tvar kocky; sú umiestnené na strechách a hrebeňoch stien orientovaných k svetovým stranám. Otočené-odchýlené A sústružené-ohnuté Ciferníky sú umiestnené na budovách, ktoré nie sú orientované na svetové strany. U rovníkový A polárny hodiny sú roviny číselníkov rovnobežné s rovinou rovníka a polárnej osi, resp. Armillary hodinky majú rovníkový ciferník; často sa používajú na dekoratívne účely. Obsahujú dva až desať prstencov, ktoré predstavujú veľké kruhy pozemskej a nebeskej sféry. Hodinové časti sú vyznačené vo vnútri rovníkového kruhu a tie, ktoré vrhajú tieň gnomon slúži ako tyč predstavujúca polárnu os.

Najstaršie slnečné hodiny, ktoré sú dnes známe, boli vyrobené okolo roku 1500 pred Kristom. Sú vyrobené z kameňa vo forme bloku asi 30 cm dlhého s vertikálnym vrcholom v tvare T na jednom konci. Čas sa počítal značkami vyznačenými na bloku v nepravidelných intervaloch. Hodiny boli nastavené vodorovne a kolmo. Koniec v tvare T bol ráno otočený na východ a popoludní na západ. Tieň z horného okraja "T" ukazoval čas. Tieto a ďalšie staroveké solárne prístroje vykazovali „nerovnaké hodiny“, čo vyplývalo z rozdelenia času od východu do západu slnka na pevný počet častí. Keďže sa počas roka mení dĺžka denného svetla, menila sa aj dĺžka hodiny: v lete bola dlhšia a v zime kratšia.

Vyrobiť takéto hodinky nebolo ťažké. Mnohé z nich mali hodinové čiary pre konkrétne dni v roku, oddelené asi mesiacom, ako aj pre dátumy rovnodenností a slnovratov. Hodinové značky pre každý deň boli získané spojením bodov, na ktorých ležal tieň vrhaný gnómónom v dňoch rovnodennosti a slnovratu v danú hodinu.

Približne na začiatku kresťanskej éry bol objavený princíp nakloneného gnómonu, ktorý umožnil zaviesť „rovnaké hodiny“, ktoré zaisťovali presnejšie ukladanie času. Zistilo sa, že ak je tyč gnómonu nasmerovaná k nebeskému pólu, stane sa akoby osou kruhu rovnobežnou s rovníkom, pozdĺž ktorého sa Slnko točí. Rozdelením na 24 rovnakých častí sme dostali hodiny s rovnakým trvaním. Potom sa výroba presných a rovnomerne chodiacich slnečných hodín stala jednoduchou geometrickou a trigonometrickou úlohou.

Vývoj slnečných hodín išiel ruka v ruke s rozvojom matematiky a astronómie. Po mnoho storočí však umenie vytvárania slnečných hodín ovládali iba remeselníci oboznámení s gnómonikou. Od 14. do 18. storočia mnohí remeselníci preukázali vynaliezavosť a zručnosť pri výrobe vysoko presných vreckových slnečných hodín, ktoré sa stali korunovačnými klenotmi hodinárstva.

Vzhľad mechanických hodiniek zanikol až v 18. storočí. pomocou slnečných hodín na udržanie času. Výrobcovia slnečných hodín držali krok s konštruktérmi mechanických hodín a vynašli solárne prístroje na určenie „stredného času“. Keď bol zavedený „zónový čas“, slnečné hodiny boli prispôsobené aj tomuto. (Plošný štandardný čas je stredný slnečný čas na určitom poludníku.) Koncom 19. a začiatkom 20. storočia bolo vyrobených veľa veľmi presných slnečných hodín na určenie štandardného času, tzv. heliochronometre.

Konštrukcia hodín.

Aby boli slnečné hodiny užitočné, musia byť postavené na vhodnom mieste. Musí byť známa zemepisná šírka miesta, ako aj poloha vzhľadom k horizontu a poludníku miesta alebo povrchu, na ktorom budú nakreslené hodinové čiary.

Najdôležitejšie časti slnečných hodín sú ciferník hodín, t.j. povrch, na ktorý sú aplikované hodinové čiary, a gnomon vrhnúť tieň. Ukazovateľ, t.j. ten okraj gnómonu, ktorého tieň ukazuje čas, je vždy nasmerovaný k nebeskému pólu. Výška ukazovateľa je uhol, pod ktorým je ukazovateľ naklonený k číselníku, a stred číselníka (bod, z ktorého vychádzajú hodinové čiary) je bod, v ktorom ukazovateľ pretína rovinu číselníka. Uzol je špeciálny bod na ukazovateli, ktorého tieň sa používa na meranie nadmorskej výšky, deklinácie a azimutu, ako aj času.

Metódy určovania času podľa slnka.

Existujú tri spôsoby určovania času zo slnka: meraním jeho hodinového uhla od poludníka, ako v bežných záhradných slnečných hodinách; meraním jeho výšky nad horizontom a jeho azimutu (uhol meraný v rovine horizontu medzi smerom na juh a vertikálnou kružnicou prechádzajúcou cez slnko), čo si vyžaduje vertikálny ukazovateľ na gnómone. Väčšina stacionárnych slnečných hodín meria hodinový uhol. Ďalšie dve metódy sa často používajú v prenosných hodinkách.

Existujú tiež tri spôsoby, ako určiť čas: tieň, svetelný bod a magnetická ihla. Väčšina hodín používa tieň. Svetlo sa v stacionárnych hodinách používa zriedka. A v prenosných sa používajú všetky tri spôsoby. Existujú dva typy magnetických hodín. V prvom sú na tele kompasu, ktoré má zvyčajne štvorcový tvar, umiestnené hodinové značky. Po otočení puzdra tak, aby tiene na jeho bočných stranách zmizli, odčítajte čas v smere šípky. V zariadeniach druhého typu sú hodinové značky aplikované na eliptický pás, ktorý sa pohybuje v súlade s dňom v roku, ako v mnohých azimutálnych hodinách. V tomto prípade sa telo tiež otáča, kým nezmizne tieň na bočných plochách a čas sa odčíta v smere šípky. Tento typ hodiniek je presnejší; ich chyba je určená len skutočnosťou, že magnetická strelka sa odchyľuje od skutočného smeru na sever.

Od nepamäti si ľudia organizovali svoj život podľa zdanlivého pohybu Slnka. Hovoríme „zdanlivý pohyb“, pretože rotácia Zeme okolo svojej osi samozrejme vedie k pohybu tieňov, ktoré vidíme každý deň. Každú hodinu sa Zem otočí o 15°, je to tiež, ako keby sa Slnko na svojej dennej dráhe posunulo o 15°. Oba prístupy sa používajú na výrobu slnečných hodín, ale všeobecne sa uznáva, že sa pohybuje Slnko. Snáď najjednoduchší spôsob, ako pochopiť, ako fungujú slnečné hodiny, je predstaviť si zemeguľu zo severného pólu. Na obrázku vyššie sa zdá, že toto Slnko sa každú hodinu pohne o 15°. Prvok slnečných hodín, ktorý vrhá tieň, sa nazýva gnomon.

Ak sa pozriete prísne zhora, zo strany imaginárneho fotoaparátu, môžete zachytiť obrázky tieňa z imaginárneho gnómona v rôznych časoch:

Hodiny, ktoré si predstavujeme, že sa nachádzajú na severnom póle, sa nazývajú rovníkové slnečné hodiny. Je to preto, že rovina číselníka je rovnobežná s rovinou rovníka.
Rovníkové slnečné hodiny možno nazvať „základnými“ slnečnými hodinami, pretože s nimi možno postaviť mnoho iných typov slnečných hodín. Robí sa to premietaním hodinových čiar rovníkových hodín na akýkoľvek iný vhodný povrch. Polárne hodiny zobrazené nižšie sú jasným príkladom.

Zima nastáva na severnej pologuli, keď je os rotácie Zeme odklonená od Slnka. Od októbra do marca Slnko nikdy nevyjde na severnom póle a nikdy nezapadne na južnom póle.
Letné leto na severnej pologuli nastáva, keď je os rotácie Zeme naklonená smerom k Slnku. Od apríla do septembra Slnko nikdy nezapadá na severnom póle a nikdy nevychádza na južnom póle.

Hodiny s hrubým gnómónom a jeho poludňajšou značkou

Slnku trvá pohyb o jeden stupeň zemepisnej dĺžky z východu na západ štyri minúty (na severnej pologuli, kým na južnej pologuli sa slnko pohybuje opačným smerom). Slnečné hodiny na rovnakej zemepisnej dĺžke (na rovnakom poludníku) ukazujú rovnaký čas. Slnečné hodiny na poludníku 4° západnej zemepisnej dĺžky sú 16 minút po Greenwichskom čase (hlavný poludník) a na poludníku 8° západnej dĺžky sú už o 32 minút pozadu. Príklad: Plymouth je 4° 08' západne od Greenwichu, takže slnečné hodiny v Plymouthe sú vždy o 16 minút a 32 sekúnd pozadu. Podľa toho sa hodiny nachádzajúce sa východne od Greenwichu ponáhľajú o čas vypočítaný z pomeru 1 stupeň - 4 minúty. V roku 1880, aby sa zabránilo chaosu na železniciach, britský parlament ustanovil Greenwichský stredný čas (GMT) ako jednotný britský čas a všetky hodiny v Spojenom kráľovstve začali ukazovať rovnaký čas ako hodiny Big Ben v Londýne. Prvé presné mechanické hodinky vyrobil v roku 1656 dánsky vedec Christian Huygens. Jeho neskoršie modely boli presné na jednu sekundu za deň. Nastavením svojich mechanických hodín na slnečné hodiny mohol Huygens predpokladať, že jeho hodiny neboli presné počas celého roka, ale presné boli jeho hodiny a slnečné hodiny buď meškali, alebo sa ponáhľali. Údaje všetkých známych hodín nebudú zodpovedať údajom slnečných hodín, pretože dĺžka slnečného dňa sa počas 3 mesiacov zvýši o niekoľko sekúnd, potom sa počas 3 mesiacov primerane zníži a proces sa opakuje počas zostávajúcich šiestich mesiacov. . Ak na nejaké miesto nasmerujeme fotoaparát na statíve na juh a každé poobedie po 10 dňoch fotíme v režime viacnásobnej expozície, uvidíme postavu pripomínajúcu osmičku.

Toto číslo sa nazýva analéma. Vzhľad takejto postavy je spôsobený nerovnomerným pohybom Slnka cez nebeskú sféru. Kvôli excentricite obežnej dráhy Zeme trvá v zime na severnej pologuli deň o niečo dlhšie ako v lete a na južnej pologuli je to naopak. Preto bol zavedený koncept priemerného slnečného dňa, ktorý sa rovná 24 hodinám počas celého roka. Na definovanie pojmu priemerného slnečného dňa sa zavádza ďalší pojem „priemerné slnko“ - fiktívny bod, ktorý sa rovnomerne pohybuje pozdĺž nebeského rovníka (nie pozdĺž ekliptiky!). Rozdiel medzi stredným a slnečným časom sa nazýva časová rovnica. Časová rovnica vám umožňuje prejsť od skutočného slnečného času k strednému slnečnému času a naopak. Na použitie časovej rovnice potrebujeme buď tabuľku s korekčnými hodnotami v minútach a sekundách pre každý deň, alebo ročný graf, z ktorého vieme určiť hodnotu dennej korekcie

Ak by Zem zamrzla na jednom mieste a len by sa otáčala okolo svojej osi, potom by dĺžka všetkých dní bola rovnaká. Keď sa však pozeráme na Slnko, sami ho pozorujeme počas pohybu. Práve zmena rýchlosti nášho pohybu po eliptickej dráhe okolo Slnka a sklon osi rotácie Zeme určujú hodnoty časovej rovnice.
Slnečné hodiny orientované na juh majú v strede ciferníka vertikálnu poludňajšiu čiaru a okolo nej sú symetrické značky hodín.

Slnečné hodiny na stenách, ktoré nie sú presne orientované k svetovým stranám, sa nazývajú otočené. Poludňajšia čiara otočených hodín bude tiež vertikálna, ale samotný gnomon bude otočený tak, aby sa zhodoval s osou rotácie Zeme.

Výroba slnečných hodín nie je náročná. Základné pravidlá sú jednoduché: gnomon musí byť orientovaný v smere striktne na sever a musí byť rovnobežný so svetovou osou, t.j. majú sklon vzhľadom k horizontu v uhle rovnajúcom sa zemepisnej šírke miesta, kde sú hodiny nainštalované. Pri používaní slnečných hodín treba počítať s tým, že v bežnom živote v Ruskej federácii používame priemerný čas pôrodu, t.j. čas pre hlavný poludník akceptovaného časového pásma plus jedna hodina. Napríklad Petrohrad leží na poludníku 30 stupňov východnej dĺžky, čo zodpovedá hlavnému poludníku druhého časového pásma. To znamená, že ak chcete prejsť na hodnoty slnečných hodín, musíte okrem časovej rovnice pridať jednu hodinu alebo posunúť stupnicu slnečných hodín dopredu o jednu hodinu. V Moskve je to ešte ťažšie, pretože... nachádza sa 7 stupňov východne od hlavného poludníka druhého časového pásma. Nie je ťažké vypočítať, že 7 stupňov zemepisnej dĺžky zodpovedá 28 minútam času. Tie. poludnie nastáva v Moskve o 28 minút skôr ako v Petrohrade. Preto bude konštantná korekcia údajov slnečných hodín umiestnených na 37-stupňovom poludníku smerom k strednému času Moskvy +1 hodina 28 minút. Tiež by sme nemali zabúdať na rovnicu času. Priemerný čas sa zhoduje so slnečnými hodinami len štyrikrát do roka – 15. apríla, 12. júna, 1. septembra a 24. decembra. Počas zostávajúcich dní v roku sú slnečné hodiny buď rýchle, alebo pozadu (+ 14) – (-16) minút. Bežné hodinky pomáhajú riešiť praktické záležitosti – nemeškať do práce, vstávať načas. Toto je veľmi užitočná vec - pravidelné jachtárske hodinky. Vo svete, kde sú cestovné poriadky a ceny benzínu reálnejšie ako samotné Keplerove zákony, nemôžete žiť deň bez obyčajných hodín. Výsledky evolúcie sa však nedajú zrušiť a naše telá naďalej žijú podľa skutočného slnečného času a naďalej si pamätajú, ako sa cítili naši vzdialení predkovia, ktorí ešte neoddelili čas od vesmíru, ani seba od prírody a boli preto šťastní. sám. Slnečné hodiny nám pomáhajú skromnejšie posúdiť našu úlohu v tomto svete. Pomáhajú nám zapamätať si, že Zem je veľmi malá planéta s obmedzenými zdrojmi, že sa točí okolo stredne veľkej žltej hviezdy a že táto hviezda samotná je len jednou z mnohých podobných, ktoré tvoria našu malú domovinu – Milky. Cesta galaxia.

V tomto článku sa pozrieme na históriu slnečných hodín, vôbec prvých vytvorených človekom. Potreba merať čas bola diktovaná potrebou starovekého človeka sledovať meniace sa ročné obdobia. Pre človeka bol dôležitý čas sejby, zber, sezónnosť pohybu sťahovavých vtákov.

História slnečných hodín sa začala, keď sa pre človeka stala zrejmá súvislosť medzi umiestnením a dĺžkou slnečného tieňa z objektov a polohou Slnka na oblohe. Dodnes sa zachovalo niekoľko starovekých grandióznych stavieb, vďaka ktorým je možné s úžasnou presnosťou sledovať polohu Slnka, hviezd a Mesiaca na oblohe, ako aj východ a západ nebeských objektov v každý deň v roku.

História slnečných hodín

Jednou z týchto stavieb v Európe je Stonehenge, ktorý slúžil ako veľmi presný kalendár na predpovedanie zmeny ročných období, nevyhnutný pre poľnohospodárstvo, a observatórium na predpovedanie zatmení Slnka a Mesiaca, zrejme nevyhnutné na vykonávanie náboženských obradov.

Doba jeho výstavby sa podľa vedeckých výskumov datuje do roku 1850 pred Kristom.

Obrovské kamenné budovy na astronomické pozorovania sa našli v rôznych častiach sveta: na územiach starovekého Babylonu, Egypta a Číny.

Najznámejšie z nich sú Kleopatrina ihla, teraz v Londýne, a obrovský obelisk neďaleko Káhiry, postavený 3000 pred Kristom.

História slnečných hodín má svoj pôvod v Asýrii a Babylone. Babylončania dosiahli veľké úspechy v astronómii a matematike.

Jedným z prístrojov potrebných na astronomické pozorovania boli pologuľové slnečné hodiny, ktoré prispôsobili aj na určovanie nočného času. Dvanásť súhvezdí známych starovekým astronómom, ktoré dnes poznáme ako „znamenia zverokruhu“, sa objavilo na oblohe v rozmedzí jednej hodiny od seba.

Po ciferníku sa v tvare misky posúvala gulička drôtu. Okolo lopty bol kruh predstavujúci ekliptiku.

Bolo na ňom znázornených dvanásť súhvezdí, takže uhlové vzdialenosti zodpovedali skutočnosti.

Pomocou takéhoto prístroja bolo možné určiť miesto Slnka na drôtenej guli, ak človek vedel o polohe denného svetla v určitom znamení zverokruhu.

Toto astronomické zariadenie umožnilo všimnúť si rozdiel medzi slnečným a hviezdnym časom a porovnať čas cesty Slnka a súhvezdí pozdĺž ekliptiky. Porovnanie sa uskutočnilo pomocou vodných hodín (clepsydra).

Slnečné hodiny (gnómon) starovekého Babylonu tak položili základ pre rozvoj samostatného odvetvia vedy - gnomoniky, úzko súvisiacej s astronómiou a matematikou.

Múzeá v Káhire a Berlíne obsahujú niekoľko starovekých nástrojov na pozorovanie Slnka a hviezd, ktoré sa našli počas vykopávok v Egypte.

Najstaršia zmienka o slnečných hodinách v egyptských rukopisoch pochádza z roku 1521 pred Kristom, čo však neznamená, že sa tam predtým nepoužívali.

Egyptské slnečné hodiny toho obdobia určovali čas podľa dĺžky tieňa gnómona.

O slnečných hodinách v starovekej Judei vieme z Knihy proroka Izaiáša. Keď kráľ Ezechiáš prosí Boha o znamenie, Boh mu odpovedá prostredníctvom svojho proroka: „Hľa, vrátim späť o desať krokov tieň slnka, ktorý prešiel po schodoch Achaza, a slnko sa vrátilo o desať krokov po schodoch, na ktorých zostúpilo." (Izaiáš 38:8)

Aké boli teda „Achazove kroky“?

Učenci Svätého písma veria, že nejde o nič iné ako o slnečné hodiny, ktorých dizajn si Achaz požičal od Asýrčanov a Babylončanov.

Podľa tých istých bádateľov pozostávali zo stĺpa stojaceho na kopci, z ktorého sa spúšťali schody, ktoré boli rozdeleniami a čas určoval dopad tieňa na ne. Vláda kráľa Achaza bola 873-852 pred Kristom.

V Číne sa gnómon používa na určovanie ročných období od 8. storočia pred Kristom.

V okrese Guizhou našli archeológovia nefritové slnečné hodiny z 3. storočia pred naším letopočtom. Kvôli zvláštnostiam počítania času je história slnečných hodín v Číne celkom originálna.

Bol to kotúč vyrobený z kameňa s gnomonom inštalovaným v strede.

Na oboch stranách disku bola stupnica, blízko dielikov, na ktorých boli napísané názvy 12 čínskych dvojitých hodiniek.

Čas od jarnej do jesennej rovnodennosti sa meral pozdĺž hornej časti disku a od jesennej do jarnej rovnodennosti pozdĺž spodnej časti.

História slnečných hodín v Grécku však nie je taká jasná: existuje názor, že už v 10. storočí pred n. Slnečné hodiny boli do Grécka privezené z Asýrskeho alebo Babylonského kráľovstva. Niet pochýb o tom, že slnečné hodiny boli požičané od Babylončanov, čo vzhľadom na vtedajšie obchodné vzťahy nie je prekvapujúce.

V 3. storočí pred Kr. V Grécku sa používali pologuľové slnečné hodiny, pri ktorých sklon pologule opakoval sklon ekliptiky v zemepisnej šírke miesta, kde bol vyrobený.

Staroveké Grécko urobilo významný pokrok v astronómii a matematike. Kužeľové slnečné hodiny boli vynájdené na základe Apolloniovej teórie o kužeľosečkách.

Podstatou týchto hodín je, že os konkávneho segmentu kužeľa je rovnobežná so zemskou osou.

Kužeľ je nasmerovaný rovnakým smerom ako horizontálny gnomon.

Na hlavnej, južne orientovanej strane slnečných hodín bol ciferník umiestnený kolmo na kužeľovú os a rovnobežný s rovníkom. Hodinové čiary boli nakreslené cez oblúky rozdelené na 12 rovnakých častí.

Padajúci tieň pretínal tieto oblúky a podľa priesečníkov sa dalo zistiť, koľko je hodín. V Louvri je teraz uložených niekoľko kužeľových slnečných hodín.

Ploché slnečné hodiny sa objavili v dôsledku vylepšení kužeľových. Takéto hodiny s vertikálnym ciferníkom boli inštalované na veži, aby už z diaľky bolo vidieť, koľko je hodín. Takto sa objavili prvé solárne. V Aténach sa na Veži vetrov nachádzajú azda najstaršie vertikálne slnečné hodiny, ktoré sa zachovali dodnes. Vo všeobecnosti je táto veža samotná jedinečná tým, že je prvou meteorologickou stanicou. Na streche bola korouhvička, na samotnej streche boli vodné hodiny a na fasáde prvé slnečné vežové hodiny.

V Ríme sa prvé slnečné hodiny objavili v roku 292 pred Kristom. V dôsledku prvej púnskej vojny a po jej skončení Rimania dobyli grécke ostrovy a hodinky si odtiaľ odniesli ako trofej. Kvôli tomu však ukazovali čas miesta, kde boli vyrobené. Veľmi skoro sa slnečné hodiny stali neoddeliteľnou súčasťou rímskeho života. Boli inštalované na námestiach, pri kostoloch a iných verejných miestach.

Na námestí Piazza Montecitorio v Ríme môžete dodnes vidieť jeden z najstarších obeliskov so slnečnými hodinami. Inštalovaný za čias cisára Augusta na Campus Martius bol odstránený z námestia počas úpadku impéria, ale bol nájdený v roku 1463 a znovu nainštalovaný v roku 1792.

Rimania začali inštalovať a používať slnečné hodiny pre rôzne domáce potreby. Používali sa teda na reguláciu vstupu do kúpeľov.

V súkromných vilách sa objavili hodiny a prenosné slnečné hodiny, ktoré bolo možné vziať so sebou na cesty. Zohľadnili časový rozdiel vo veľkých mestách – Rím, Alexandria a iné. Existovali aj slnečné hodiny pre všetky zemepisné šírky, z ktorých sa dodnes zachovali dve kópie.

Rimania priniesli do vývoja gnómoniky len málo; používali to, čo grécki majstri.

Na začiatku stredoveku sa v Európe používali iba slnečné a vodné hodiny.

Okolo 13. stor. tam sa začnú používať presýpacie hodiny,

ktoré sa ako alternatíva k vodným rozšírili začiatkom 14. storočia.

V Byzancii boli v stredoveku obľúbené vertikálne slnečné hodiny. Boli umiestnené na fasádach kláštorov, veží, verejných budov a chrámov. Po prvýkrát sa na číselníku zobrazujú čísla. Vzhľadom na obľubu táborových hodiniek sa objavuje povolanie hodinára. Hipparchov astroláb sa vylepšuje. Arabskí remeselníci sa zároveň od Byzantíncov naučili vyrábať slnečné a vodné hodiny. Rozvoj gnómoniky v Indii a na moslimskom Blízkom východe v stredoveku dal podnet k štúdiu trigonometrie, geometrie a matematiky. Hinduisti vo svojich výpočtoch aktívne využívajú Pytagorovu vetu a ďalšie poznatky požičané od Helénov.

Vývoj trigonometrie medzi Arabmi bol vedený objavením sa prekladov diel Ptolemaia a indických „siddhantov“.

Po dobytí Konštantínopolu Turkami boli na všetkých mešitách inštalované slnečné hodiny, na ktoré sa často menili pravoslávne kostoly. Určili čas modlitieb a na ciferníku bola nakreslená čiara označujúca smer do Mekky.

Observatóriá boli postavené v Bagdade a Damasku.

Moslimskí vedci, ktorí prevzali od Byzantíncov umenie vytvárania astrolábov a goniometrických prístrojov, vodných a slnečných hodín, dosiahli veľký úspech v ich zlepšovaní.

V Európe bol jedným z prvých ľudí, ktorí prejavili záujem o gnómoniku, pápež Silverst II. Po prečítaní Boethiových kníh o geometrii a astronómii, kde boli opísané hlavné typy vtedajších hodín, napísal pojednanie o geometrii, kde načrtol základné pravidlá konštrukcie slnečných hodín. Vďaka nemu sa Európa dozvedela o štruktúre a využití astrolábu. Bolo to v 10. storočí nášho letopočtu.

V 12. - 13. storočí boli arabské astronomické tabuľky a traktáty preložené do latinčiny. Gnomonics pokračoval vo svojom rozvoji v Európe.

Preklad gréckych textov v 14. storočí prispel k novému záujmu o vedu a o gnómoniku ako jej osobitný smer. Koncom 14. stor. Európa prešla na nový časový systém založený na rovnakých denných a nočných hodinách. A to bol veľmi dôležitý krok pre celú históriu hodiniek. Na tento čas bolo potrebné zmodernizovať slnečné hodiny.

V 16. storočí boli slnečné hodiny inštalované na fasády verejných budov a katedrál, veží a múrov. Sú už prispôsobené na meranie rovnakých hodín. Prenosné slnečné hodiny, vrátane tých kombinovaných s kompasom, si získavajú na popularite. V 16. – 18. storočí boli ešte celkom populárne, no ako sa mechanické hodinky zlacňovali a zdokonaľovali, ich používanie začalo postupne upadať. Ako vidíme, história slnečných hodín zahŕňa rôzne časové obdobia vo vývoji gnómoniky: od staroveku, cez obdobie staroveku a stredoveku až po 14. storočie, kedy sa začali postupne presadzovať mechanické hodinky, ktoré si získavali popularitu. vymeniť solárne hodinky.

V našej dobe sa však stalo módou zdobiť parky, bulváry a verejné záhrady slnečnými hodinami.

Slnečné hodiny v Sevastopole.

A tak napríklad v roku 2008, k 225. výročiu mesta, boli na Prímorskom bulvári v Sevastopole v blízkosti Pamätníka potopených lodí inštalované slnečné hodiny, ktoré sa nepochybne stali ozdobou mesta. Priťahujú pozornosť mnohých turistov a obyvateľov mesta. Ciferník je lemovaný rôznofarebnými dlaždicami a tieň malého gnómona ukazuje čas celkom presne.

Čo je k tomu potrebné

Dva hrubé listy kartónu A4 (obyčajný list papiera na písanie);

- kompas;
- nožnice;
- uhlomer;
- naostrená ceruzka;
- pravítko s milimetrovými deleniami;
- štvorcový (na zostrojenie pravých uhlov).

I. Zhotovenie ciferníka hodiniek

1. List položte vodorovne. Približne do stredu listu umiestnite bod „1“ a nakreslite ním dve navzájom kolmé čiary: vodorovnú a zvislú.

2. Všetky konštrukcie sa dajú ľahko kresliť bez stlačenia ceruzky. Mnohé riadky zohrávajú podpornú úlohu a budú neskôr vymazané!

3. Nakreslite tri kruhy so stredom v bode „1“ s polomermi 5, 6,5 a 7,5 cm.

4. Pomocou uhlomeru vyznačte hodinové čiary okolo celého kruhu okolo bodu „1“ každých 15°. Vezmite vodorovnú čiaru ako východiskový bod. Potom nakreslite tieto čiary od stredu k prvému kruhu a pokračujte v nich od druhého kruhu
do tretice.

5. Z bodov, kde zvislá čiara pretína najväčší kruh (body „2“ a „3“), nakreslite ďalšie dve vodorovné čiary presne kolmé na túto vertikálu. Odmerajte od bodov „2“ a „3“ doprava 9 cm dlhé segmenty na týchto nových rovných čiarach a spojte ich pravé konce s ďalším vertikálnym segmentom. Teraz ľavý polkruh a výsledný obdĺžnik načrtávajú presný obrys budúceho číselníka.

6. Pokračujte vo výslednom vertikálnom segmente nahor a nadol o ďalších 1,5 cm a spojte výsledné body („4“ a „5“) s bodmi „2“ a „3“. Výsledné dva trojuholníky budú ohnuté nahor.

7. Predĺžte dve vodorovné čiary za body „2“ a „3“ o 1,5 cm a spojte oba nové body. Výsledný pás bude tiež ohnutý nahor.

8. Aby ste potom trojuholníky a prúžok spojili na úzku nohu trojuholníkov, musíte nakresliť klopu dlhú 1,5 cm a rovnakú šírku. Chlopne by sa mali mierne zužovať, keď sa vzďaľujú od strany trojuholníka. Presne pozdĺž strany budú ohnuté dovnútra a prilepené k pásu zvonku.

9. Opatrne vymažte oba vnútorné kruhy, ako aj pravú polovicu veľkého kruhu umiestneného vo vnútri veľkého obdĺžnika. Predĺžte hodinové čiary pravého polkruhu, kým nepretínajú hranice priamky
štvorec

10. Označte si líniu budúceho rezu, odvážne ju nakreslite od pravého okraja obdĺžnika 4,5 cm do stredu.

11. Podpíšte hodiny na každej hodinovej čiare ciferníka (na tento účel je medzi dvoma vnútornými kruhmi špeciálne ponechaná medzera). Najprv umiestnite číslo 12 (alebo HP) napravo oproti stredovej vodorovnej čiare (presne tam, kde bude rez na inštaláciu gnomonu). Potom označte riadky v smere hodinových ručičiek, aby ste zvýšili hodiny a proti smeru hodinových ručičiek ich znížili. Ciferník je pripravený!

12. Vystrihnite výsledný číselník spolu s klopami. Pomocou čepele vyrežte štrbinu na šírku vašej lepenky. Zložte trojuholníky a pásy a zlepte ich dohromady.

II. Vytvorenie gnómonu (ukazovateľa) slnečných hodín

1. Druhý hárok položte tiež vodorovne a okom označte bod približne v strede spodnej strany hárku (bod „5“). Nakreslite cez ňu zvislú čiaru striktne kolmú na vodorovnú stranu.

2. Odmerajte túto čiaru presne 9 cm (toto bude bod „6“). Z nej, pričom ako počiatočný bod vezmite zvislú čiaru, zmerajte uhol rovný uhlu sklonu rovníka vo vašom meste (90 ° mínus zemepisná šírka miesta; pre Moskvu je zemepisná šírka 56 °, preto je uhol 34 °).

3. Od bodu „5“ doprava odmerajte 9 cm pozdĺž spodnej strany listu. Tiež
a napravo od bodu „6“ presne vodorovne odmerajte segment 1,5 cm Spojte tieto dva body. Výsledkom je lichobežník so širokou základňou a úzkym vrcholom.

4. Označte široký oblúk na pravej strane lichobežníka, začínajúc od horného bodu tejto strany a končiaci vo vzdialenosti 3,5 cm od jeho spodného konca.

5. Zostáva už len pripevniť na hornú stranu lichobežníka malú chlopňu dlhú 1,5 cm, ktorá sa pri odďaľovaní od boku mierne zužuje. Touto chlopňou bude gnomon pripevnený k ciferníku (aj na jeho vonkajšej strane).

6. Teraz označte 4,5 cm dlhý výrez z bodu „5“ do bodu „6“ pozdĺž zvislej čiary.

7. Tento rez urobte čepeľou rovnakej šírky, ako je hrúbka kartónu. Vystrihnite celý lichobežník, pričom si ponechajte klopu. Gnomon je pripravený!

8. Vložte gnomon s výrezom do výrezu ciferníka tak, aby „dlhý“ trojuholník smeroval nahor. Hodiny sú pripravené!

Ako ich používať?

Hodiny je potrebné nastaviť tak, aby gnómon hrotom ukazoval presne na Polárku. Ciferník smeruje nahor, ale je naklonený k horizontu rovnakým spôsobom ako k rovníku. Preto sa hodinky, ktoré ste vyrobili, nazývajú rovníkové.

Na zabezpečenie ich správnej inštalácie stačí pomocou kompasu určiť smer na sever a nastaviť hodinky tak, aby čiara 12 - 24 hodín bola orientovaná na sever a delenie 12 hodín na sever. . Potom bude hrot gnomona nasmerovaný k severnej hviezde. Teraz vám tieto hodinky ukážu, ako sa nachádza rovina nebeského rovníka, ako prechádza os sveta.

Skontrolujte, ako fungujú vaše hodinky. Vždy označujú miestny skutočný slnečný čas. Všimnete si, že ich hodnoty sa líšia od hodnôt mechanických hodiniek, ktoré vždy uvádzajú priemerný štandardný čas.

Na základe materiálov z fóra na webovej stránke http://www.starlab.ru

Člen fóra s názvom paradajka píše:

Keď som trávil zvyšok dovolenky na chate, rozhodol som sa vytvoriť niečo pre dušu a estetiku s astronomickým nádychom. Eco zabalené)) Toto sa stalo...

Mramorová doska 60x40 cm, hliníkový gnomon, šnúrky, čísla dverí. Každú hodinu som sa ponáhľal k tomuto zázraku, aby som si všimol tieň.

Hodiny visia na dvoch silných pántoch, čo vám umožňuje ich inštaláciu v rovine východ-západ, a je tu upevňovacia tyč. Gnómon má uhol miestnej zemepisnej šírky. Centrálny reťazec (medzi 12 a 1) označuje čas pravého poludnia (13h34 min.) Bežia celkom presne, 3 minúty.

V odpovedi na túto správu nasledujúci účastník fóra podľa mena píše:VR :

Tieto slnečné hodiny boli vyrobené a nainštalované na chate v roku 2001. Odvtedy sú v dobrom servise bez opravy. Po zime je potrebné hodiny raz ročne „natiahnuť“ (poloha stĺpika sa vplyvom mrazu mierne mení). Šípka je vyrobená z hliníkového drôtu a je orientovaná k nebeskému pólu. Ciferník je umiestnený kolmo na šípku (v rovine nebeského rovníka). Cena rozdelenia je 10 minút. Ale zo vzdialenosti 2 metrov zistíte čas s presnosťou na 2 minúty. Hodinky s vertikálnym ciferníkom, podobne ako predchádzajúci model (pozri vyššie), ukazujú čas len 12 hodín denne, no po celý rok. Tento dizajn umožňuje zistiť čas od východu do západu slnka, ale len vtedy, keď je slnko na južnej nebeskej pologuli, t.j. od marca do septembra. Hodiny je možné vidieť takmer odkiaľkoľvek na mieste, ako aj z domu. Veľmi pohodlná vec.

Dizajn hodiniek som reprodukoval zo spomienok z detstva. V roku 1965, keď som mal 8 rokov, sme boli s rodičmi na dovolenke v okolí Anapy. Bývali sme v stane priamo na pláži. Môj otec vyrobil slnečné hodiny z dosky preglejky, ktorú jednoducho zaryl do piesku. Mnohí okoloidúci dovolenkári si svoje náramkové hodinky prispôsobili slnku. Obzvlášť zvedaví ľudia sa pozerali pod list preglejky v nádeji, že tam nájdu mechanizmus. Jedna žena, ktorá sa v škole predstavila ako učiteľka fyziky, jednoducho požadovala...