Как пользоваться солнечными часами
Какие бывают солнечные часы
Солнечные часы подобны человеческой душе, они работают только, когда светло. 
Столб, которым пользовались как часами, назывался гномоном. Солнечные часы - прибор 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. Одни из первых солнечных часов, найденных в захоронении Наут (Ирландия), датируются 5000 годом до нашей эры. Обелиски Древнего Египта и Вавилона использовались для определения времени дня по длине тени.
Совершенствованием солнечных часов занимались величайшие философы и математики Древней Греции — Анаксимандр, Анаксимен, Евдокс, Аристарх. У древних народов не было деления суток на 24 равные части. На 12 часов они делили световой день, от рассвета до захода солнца, поэтому в разное время года длина часа была разной. В древних солнечных часах — скафисе — время определялось по длине тени, отбрасываемой гномоном на поверхность сферической выемки, размеченной сложными кривыми. С введением равных часов дня и ночи время стали определять не по длине тени, а по ее направлению.
Простейшие солнечные часы показывают солнечное время, то есть, не учитывают деление Земли на часовые пояса. Пользоваться солнечными часами можно только днём и при наличии солнца. В солнечный день любой столб отбрасывает тень. Чтобы узнать, сколько времени, люди мерили тень шагами. Утром она была длиннее, в полдень становилась совсем коротенькой, а к вечеру опять удлинялась. У многих народов эти обелиски служили одновременно для почитания культа бога Солнца.Во внутреннем дворике Музея древностей Керченского историко-культурного заповедника выставлена действующая модель солнечных часов. Теперь любой желающий может увидеть, как измеряли время древние греки, жившие на территории Керчи сотни лет назад. Это действующая модель, оригинал хранится в экспозиции, посетители музея могут его увидеть. Копия часов установлена с учетом всех местных особенностей и действительно отсчитывает время в солнечный день.
Различают солнечные часы горизонтальные, вертикальные (если плоскость циферблата вертикальна и направлена с запада на восток), утренние или вечерние (плоскость вертикальна, с севера на юг). Строились также конические, шаровые, цилиндрические солнечные часы. Кроме часов из драгоценных и обычных металлов, камня, дерева и бумаги, люди изыскивали и примитивные способы измерения времени по тени, когда единственным пособием для этого была человеческая рука с пятью пальцами. Простейшим способом измерения времени с помощью так называемых солнечных часов было то, что левую руку поворачивали ладонью вверх и ее направленный вверх большой палец выполнял роль теневой стрелки. В зависимости от длины этой тени в сравнении с остальными пальцами руки можно было примерно определить время. Этот простой способ измерения времени сохранялся среди сельского населения весьма долгое время. В качестве теневого указателя достаточно было короткой веточки длиной с мизинец, которую держали перпендикулярно между мизинцем и безымянным пальцем.
Предложение от нашего партнера Какие бывают солнечные часыСолнечные часы и солнечный компас | Интернет проект Я выживу
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.
Солнечные часы
Фото 1 – слева солнечные часы – календарь индийского храма; справа – старинные английские солнечные часы.
Самое первое осознание размерности времени произошло в Древнем Египте более 3500 лет назад. Наблюдения жрецов за движением «небесной колесницы» бога Солнца – Ра открыло закономерности астрономических циклов планеты Земля.
Принцип работы солнечных часов
Фото 2 – схема простейших солнечных часов.
Фото 3 – солнечные часы в Древнем Египте
Тень от вертикально установленного колышка перемещалась вслед за солнцем ежедневно, удлиняясь и укорачиваясь на одинаковую величину.
Фото 4 - тень обелиска и метки солнечных часов
Служители храмов, отмечая значимость этого открытия, перед входами воздвигали священные обелиски – гномоны.
Фото 5 - обелиск перед египетским храмом
Их тень перемещалась по размеченной окружности. Равномерно нанесенные риски отмеряли равные отрезки времени.
Фото 6 – модель солнечных часов в музее Каира, Египет.
Применяя законы движения Солнца на видимом небосводе, вращение земли вокруг своей оси, лунные циклы, мастера создавали солнечные часы из камня, ценных пород дерева, драгоценных металлов. Гномоны устанавливали в общественных местах: цирках, банях, на площадях.
Фото 7 – Башня Ветров с солнечными часами в Афинах.
Большие солнечные часы на башне Ветров в античных Афинах датируются 1 веком до н.э. Грандиозное сооружение диаметром 8 метров поднималась на двенадцати метровую высоту.
Фото 8 – артефакт часов для отсчета ночного времени.
Гениальное озарение египетских мастеров явило изобретение часов, указывающих время ночью. Два священных прямоугольных бруска с прикрепленными нитями размещали параллельно небесному меридиану, направляя на Полярную звезду. Количество звезд на небе, пересекающих эту ориентированную линию, отмеряло время.
Фото 9 – египетские солнечные часы 13 век.
Недостатками первых примитивных «приборов» времени являлась их существенная погрешность, зависящая от долготы места расположения, работа ограничивалась видимостью солнечного диска над линией горизонта.
Фото 10
Артефакты солнечных часов в эпохи древних цивилизаций Междуречья, Египта, Китая находят при целенаправленных археологических раскопках культурных слоев земли. Механик Ветрувий, живший в эпоху расцвета Римской Империи описал около тридцати различных типов солнечных часов.
Фото 11
Виды солнечных часов
Древние солнечные часы состоят из двух элементов: гномон (указатель) и циферблат. Различают конструкции по ориентировке этих частей друг относительно друга и их внешнему виду.
Полярные солнечные часы с горизонтальным циферблатом – парковые. Гномон ориентирован по оси вращения Земли в направлении Полярной звезды.
Фото 12
Полярные солнечные часы с вертикальным циферблатом
Обычно устанавливаются на южной стене зданий.
Фото 13
Фото 14 – вертикальные солнечные часы и указатель расстояния на верстовом столбе в Петербурге
Экваториальные солнечные часы. Циферблат часов разделен на 24 равные части, расположен параллельно плоскости экватора. В зимнее время, когда солнце находится ниже экватора, время определяется по обратной стороне циферблата. Нумерация отсчета идет против часовой стрелки.
Фото 15 - экваториальные солнечные часы. Испания
Гномон и циферблат расположены полярно, параллельно оси вращения Земли. Недостатком является рабочее состояние конструкции от 7 до 17 часов.
Фото 16
Солнечные часы с вертикальным гномоном – аналемматические. (Аналемма – это кривая линия, соединяющая точки движения Солнца на небосводе в одно и то же время в течение года).
Самые древние аналемматические солнечные часы, датируемые 12 веком до н.э., были обнаружены археологической экспедицией 2011 года на раскопках кургана бронзового века в Донецкой области России.
Фото 16 – схема установки часов из артефактов кургана бронзового века в Донецкой области.
Представляют собой каменную плиту 100 на 70 см, весом более 130 кг. Самые большие солнечные часы Самурат Янтра находятся в индийском городе Джайпур штата Раджастан.
Фото 17
Грандиозное сооружение возведено в 1734 году.
Фото 18
Высота гномона 21,34 м, размеры полукруглых шкал – циферблатов составляет около 15 м, точность показаний не превышает 2 минуты.
Самый высокий обелиск 35 метров установлен на площади Святого Петра в Ватикане. Он был вывезен из Египта императором Калигулой. Четырехгранный шпиль высечен из розового гранита, увенчан бронзовым шаром. Легенда гласит, что в шаре заключен прах Юлия Цезаря.
Фото 19 - обелиск на площади Святого Петра в Ватикане
Экваториальные солнечные часы династии Чжоу, Китай.
Фото 20
Огромный диск из белого мрамора параллелен экватору. На его двух сторонах видны деления циферблата. Железный гномон направлен на ось земного шара. В зависимости от положения Солнца над экватором определялось «зимнее» или «летнее» время. Эти каменные часы из Запретного города в Пекине – олицетворение символа власти и могущества императора.
Другие статьи по теме:
Гномон - это простейшие солнечные часы
Все мы пользуемся часами. Создание современных устройств во многом облегчило жизнь человека. Раньше наблюдать за временем было также необходимо, поэтому существовали другие часы. А назвали их интересным словом «гномон». С древнегреческого оно переводится как «указатель». Что они из себя представляли, как ими пользовались ранее? Об этом мы сегодня и расскажем.
Гномон - точнейший указатель истинного времени
Гномон – это древнейший астрономический инструмент, который позволяет по наименьшей длине тени его колонны определить угловую высоту солнца. Такие своеобразные часы были созданы очень давно, они помогали определять время в солнечный день. Солнце тут как раз играет ключевую роль, точнее говоря, тень от него. Иными словами, гномон – это простейшие солнечные часы.
Помимо колонны и тени от нее в часах есть циферблат, который позволяет более точно определять время и, соответственно, высоту солнца.
В различных точках Земли разделение циферблата будет неодинаковым. Это зависит от конкретной точки, где предполагается установить гномон. В астрономии такой прибор предназначен для определения высоты солнца. В течение дня оно располагается в различных точках, соответственно, тень, отбрасываемая предметами, тоже различается. Это позволяет узнавать время. Определение производится по градусам дуги. Азимут и высота солнца – вот, что позволяет определять его точно. Помимо этого, по тени гномона выясняют, например, день равноденствия, так с любой датой. Выглядеть подобные часы могут по-разному. Чаще всег, это круг на плоскости, с прикрепленным к нему треугольником. По солнечным часам легко определять время, но насколько оно точное?
Солнечные часы всегда или спешат, или несколько отстают от настоящего времени. Лишь четыре раза в году они показывают абсолютно верное время, а в остальные дни не совпадают с ним. На самом деле, солнечные часы показывают верное время, а не наручные, придуманные людьми. Но все же, чтобы лучше ориентироваться во времени, используют специальный график, который, как правило, помещают рядом с часами. Обычно в солнечных часах предусмотрено сразу два способа узнать время.
Тень гномона - указатель времени
Гномоном называют часы, но если говорить точнее, то это всего лишь их часть, а именно предмет, отбрасывающий тень. Чаще всего – это треугольник. От географической широты зависит угол его наклона. Гномон всегда направлен на север. У точных часов два гномона. Одна грань представляет собой изогнутый контур.
Сделан он с той целью, чтобы не перепутать, по какой из граней измерять время, а смотрится это довольно эстетично. Также в целях эстетики можно делать гномон слегка изогнутым. Самое главное, чтобы грань, предназначенная для регистрации времени, была прямой.
Разнообразие солнечных часов
Иногда создаются часы, у которых предусмотрено сразу три гномона. Первый гномон - это тот, что измеряет местное времени, второй измеряет поясное, а третий нужен, чтобы измерять азимут солнца.
Интересное о солнечных часах
Солнечные часы, в отличие от наручных, показывают настоящее солнечное время, тогда как время, придуманное человеком, во многом упрощено. По солнечным часам наглядно можно увидеть полдень. Промежуток между двумя полуднями носит название солнечных суток. Солнечные часы напрямую зависят от солнца, а сконструировать механический агрегат, ориентированный на светило, практически невозможно. Время, придуманное человеком не только не точное, но еще и постоянное, что исключает эту самую точность.
Таким образом, гномон – это одна из главных частей солнечных часов. По виду это красивая конструкция. Наблюдение за гномоном позволяет узнать точное время, зависящее от солнца, то есть истинное.
