У цій статті ми розглянемо історію сонячного годинника, першого з створених людиною. Необхідність вимірювати час була продиктована потребою давньої людини стежити за зміною пір року. Час посіву, збирання врожаю, сезонність пересування перелітних птахів було важливим для людини.

Історія сонячного годинника почалася тоді, коли людині став очевидним зв'язок між розташуванням і довжиною сонячної тіні від предметів і положенням Сонця на небосхилі. До наших днів збереглося кілька стародавніх грандіозних споруд, що дозволяють із дивовижною точністю відстежувати становище Сонця, зірок та Місяця на небосхилі, сходи та заходи небесних об'єктів у кожен із днів року.

Історія сонячного годинника

Однією з таких споруд у Європі є Стоунхендж, який служив дуже точним календарем для прогнозування зміни пір року, необхідного для ведення сільського господарства, та обсерваторією для передбачення сонячних та місячних затемнень, необхідного, мабуть, для здійснення культових обрядів.

Час його спорудження, згідно з дослідженнями вчених, датується 1850 роком до н.е.

Величезні кам'яні споруди для астрономічних спостережень знайдено у різних куточках світу: територіях Стародавнього Вавилону, Єгипту, у Китаї.

Найвідоміші з них це "Голка Клеопатри", що знаходиться зараз у Лондоні, і гігантський обеліск неподалік Каїра, побудований за 3000 років до н.е.

Історія сонячного годинника бере свій початок в Ассирії та Вавилоні.Вавилонці досягли великих успіхівв астрономії та математики.

Одним з інструментів, необхідних для астрономічних спостережень були напівсферичний сонячний годинник, який він пристосував і для визначення нічного часу. Дванадцять відомих стародавнім астрономам сузір'їв, які ми зараз знаємо як "знаки зодіаку", з'являлися в небі з різницею в одну годину.

Куля з дроту ковзала по циферблату у вигляді чаші. Навколо кулі було коло, яке представляє екліптику.

На ньому зображалися дванадцять сузір'їв, щоб кутові відстані відповідали реаліям.

За таким інструментом можна було визначити місце Сонця на дротяній сфері, якщо мати знання про стан денного світила у тому чи іншому знаку зодіаку.

Цей астрономічний прилад дозволяв помітити різницю між сонячним та зоряним часом, порівняти час шляху Сонця та сузір'їв з екліптики. Порівняння проводилося за допомогою водяного годинника (клепсидри).

Таким чином, сонячний годинник (гномон) Стародавнього Вавилону започаткував розвиток самостійної гілки науки - гномоніки, тісно пов'язаної з астрономією та математикою.

У музеях Каїра та Берліна є кілька стародавніх інструментів для спостережень за Сонцем та зірками, знайдених під час розкопок у Єгипті.

Найраніша згадка в єгипетських рукописах про сонячний годинник датується 1521 роком до н.е., хоча це зовсім не означає, що до цього часу вони там не використовувалися.

Єгипетський сонячний годинник того періоду визначав час за довжиною тіні від гномона.

Про сонячний годинник у Стародавній Юдеї ми знаємо з Книги пророка Ісаї. Коли цар Єзекія просить у Бога знамення, Бог відповідає йому через свого пророка: " - Ось, я поверну назад на десять ступенів сонячну тінь, що пройшла ступенями Ахазовим. І повернулося сонце на десять ступенів по сходах, якими воно сходило." (Ісая 38;8)

Отже, що ж являли собою "Ахазові щаблі"?

Дослідники Святого Письма вважають, що це не що інше, як сонячний годинник, пристрій якого Ахаз запозичив у ассирійців і вавилонян.

Як вважають ті ж дослідники вони являли собою колону, що стоїть на піднесенні, від неї вниз йшли щаблі, що є поділами, по падінню тіні на які визначали час. Час правління царя Ахаза 873-852 роки до н.

У Китаї гномоном користувалися визначення пір року з VIII століття до нашої ери.

В окрузі Гуйчжоу археологи знайшли нефритовий сонячний годинник, що відноситься до III століття до н.е. Через особливості обчислення часу історія сонячного годинника в Китаї досить самобутня.

Це був диск із каменю із встановленим у центрі гномоном.

На двох сторонах диска була шкала, біля поділів якої написані назви 12-ти китайських здвоєних годинників.

По верхній частині диска вимірювали час від весняного до осіннього рівноденняа по нижній частині від осіннього до весняного рівнодення.

Однак, історія сонячного годинника в Греції не така однозначна: існує думка, що вже в X-му столітті до н.е. до Греції був привезений сонячний годинник з Ассирійського або Вавилонського Царства. Безсумнівно лише запозичення у вавилонян сонячного годинника, що, враховуючи торговельні зв'язки того часу, не дивно.

У III столітті до н.е. в Греції використовувалися напівсферичний сонячний годинник, в якому нахил півсфери повторював нахил екліптики на широті місця де був виготовлений.

В античній Греції досягли значних успіхів в астрономії та математиці. Конічний сонячний годинник був винайдений на основі теорії конічних перерізів Аполлонія.

Суть цього годинника в тому, що вісь увігнутого сегмента конуса знаходиться паралельно до Земної осі.

Конус направлений туди, куди і горизонтальний гномон.

На основній, спрямованій на південь, стороні сонячного годинника був циферблат, розташований перпендикулярно до конусної осі і паралельно екватору. Через розділені на 12 рівних частин дуги було проведено годинникові лінії.

Тінь, що падає, перетинала ці дуги, і по точках перетину можна було дізнатися яку годину. Кілька конічних сонячних годинників зараз зберігаються в Луврі.

Плоский сонячний годинник з'явився в результаті вдосконалення конічних. Такий годинник з вертикальним циферблатом встановлювали на вежі, щоб по ньому можна було здалеку бачити котра година. Так з'явилися перші сонячні. В Афінах на Башті Вітрів знаходиться чи не найдавніший вертикальний сонячний годинник, що зберігся до наших днів. Загалом, ця вежа сама по собі унікальна вже тим, що є першою метеорологічною станцією. На даху був розташований флюгер, в ній самій знаходився водяний годинник, на фасаді перший сонячний баштовий годинник.

У Римі перший сонячний годинник з'являється в 292 році до нашої ери. В результаті Першої Пунічної війни і вже після її закінчення римлянами були завойовані грецькі острови і годинник був вивезений звідти як трофей. Втім, через це вони показували час того місця, де були зроблені. Вже дуже скоро сонячний годинник став невід'ємною частиною побуту римлян. Їх встановлювали на площах, біля храмів та інших громадських місцях.

На площі Монтечіторіо в Римі і зараз можна побачити один із найдавніших обелісків із сонячним годинником. Встановлений ще за часів імператора Августа на Марсовому полі, він був прибраний з площі в епоху занепаду імперії, але знайдений в 1463 і поставлений знову в 1792 році.

Римляни стали встановлювати та використовувати сонячний годинник для різних побутових потреб. Так, ними регулювали вхід у лазні.

З'явився годинник на приватних віллах і переносний сонячний годинник, який можна було брати з собою в дорогу. Вони враховували різницю у часі у містах - Римі, Олександрії та інших. Існував також сонячний годинник для всіх широт, з яких до наших днів збереглося два екземпляри.

Римляни мало привнесли у розвиток гномоніки, вони користувалися тим, що робили грецькі майстри.

На початку Середніх віків у Європі користувалися лише сонячним і водяним годинником.

Приблизно XIII в. там входять у вжиток пісочний годинник,

які, будучи альтернативою водяним, набувають значного поширення вже на початку XIV століття.

У Візантії, в Середньовіччі був популярний вертикальний сонячний годинник. Їх розміщували на фасадах монастирів, веж, громадських будівель та храмів. На циферблатах уперше вказують числа. У зв'язку з популярністю похідного годинника з'являється професія годинникара. Удосконалюється астролябія Гіппарха. У цей же час арабські майстри навчаються у візантійців виготовляти сонячний та водяний годинник. Розвиток гномоніки в Індії та на мусульманському Близькому Сході в середньовіччі дає початок вивченню тригонометрії, геометрії та математики. Індуси активно використовують у розрахунках теорему Піфагора та інші знання, запозичені у еллінів.

До розвитку тригонометрії у арабів призвела поява перекладів праць Птоломея та індійських "сіддхант".

Після завоювання турками Константинополя на всіх мечетях, в які нерідко переробляли Православні храми, встановлювали сонячний годинник. За ними визначали час молитов, але в циферблаті наносилася лінія, що вказує напрямок Мекку.

У Багдаді та Дамаску були побудовані обсерваторії.

Перейнявши у візантійців мистецтво створення астролябій та кутомірних інструментів, водяного та сонячного годинника мусульманські вчені досягли великих успіхів у їх вдосконаленні.

У Європі одним із перших людей, які виявили інтерес до гномоники, був папа Сільверст II. Прочитавши книги Боеція з геометрії та астрономії, де були описані основні види годинника того часу, він написав трактат з геометрії, де озвучив основні правила для спорудження сонячного годинника. Завдяки йому Європа дізналася про будову та застосування астролябії. Це було X століття нашої ери.

У XII - XIII століттях арабські астрономічні таблиці та трактати переклали латинською мовою. Гномоніка продовжила свій розвиток вже у Європі.

Переклад грецьких текстів у XIV столітті сприяв новому інтересу до науки і до гномоники, як її приватного спрямування. Наприкінці XIV ст. Європа перейшла на новий рахунок часу, заснований на рівних денних і нічних годинах. І це був дуже важливий крок для всієї історії годинника. Потрібно було модернізувати сонячний годинник до цього часу.

У XVI столітті сонячний годинник встановлює на фасадах громадських будівель і Соборів, вежах і стінах. Вони вже адаптовані для вимірювання рівного годинника. Набирають популярність переносний сонячний годинник, у тому числі поєднаний у виконанні з компасом. У XVI-XVIII століттях вони ще досить популярні, але в міру здешевлення та вдосконалення механічних годинників, застосування їх починає поступово падати. Як ми бачимо, історія сонячного годинника включає в себе різні тимчасові періоди розвитку гномоніки: від Стародавнього світу, через епоху античності і середньовіччя до XIV століття, коли механічний годинник, що набирає популярності, став поступово витісняти сонячний.

Однак у наш час стало модним прикрашати сонячним годинником парки, бульвари та сквери міст.

Сонячний годинник Севастополя.

Так, наприклад, у 2008-му році, до 225-річчя міста, на Приморському бульварі Севастополя, поблизу Пам'ятника затонулим кораблям був влаштований сонячний годинник, який безсумнівно став окрасою міста. Вони привертають увагу численних туристів та городян. Циферблат викладений різнокольоровою плиткою, а тінь невеликого гномона досить точно вказує час.

Давайте жити, давайте жити за сонячним годинником
І стане на землі ще тепліше...

Сонячний годинник

Найпоширенішим хронометричним приладом можна вважати сонячний годинник, заснований на добовому, а іноді і річному русі Сонця. З'явився такий годинник не раніше усвідомлення людиною взаємозв'язку між довжиною та положенням тіні від предметів. Але навіть усвідомивши це, навряд чи хтось кинувся будувати годинник, треба було ще зрозуміти, що таке час. Відомо, що у своєму первісному вигляді сонячний годинник мав форму обеліска, але точна датаїх виникнення невідоме. І до речі, їх могли винайти у різних місцях.

Традиційна історія вважає, що найпершим згадав сонячний годинник китаєць Чіу-пі (близько 1100 до н.е.). У своєму рукописі він рідною мовою повідомив, що за їх допомогою китайці легко встановили літню та зимову висоту Сонця і визначили нахил екліптики в 23°52". Щоправда, не ясно, як вони це міряли, оскільки багато знань, необхідних для цього, - "Тригонометрія, - з'явилися значно пізніше. Та й навіщо вони це зробили, теж незрозуміло. Припустимо, через вроджену китайську допитливість. Причому донедавна китайці вважали свою країну Середньою імперією, накритою куполом неба, і ніякого уявлення ні про кулястість". Землі не мали, тож достовірність факту винаходу сонячного годинника оперетковим персонажем Чіу-Пі можна вважати не достовірним.

Найсприятливіші кліматичні умови для вимірювання часу за допомогою сонячного годинника мав Єгипет, тому більш достовірною видається думка, що перший сонячний годинник - гномон, вертикальний обеліск зі шкалою, нанесеної на землю біля нього, – з'явилися саме тут. Обеліски служили одночасно для шанування культу бога Сонця. Ці священні обеліски стояли, як правило, перед входами до храмів. Цікаво, що традицію встановлювати сонячний годиннику храмів можна простежити й у Європі до XIX століття. А от у Росії не завжди сонячно, тож у нас збирають віруючих у храм боєм дзвонів.

Досі зберігся єгипетський обеліск заввишки 34 метри. Вважається, що в царювання Августа його перевезли з Єгипту до Риму і за вказівкою імператора встановлено на Марсовому полі, а керував цією операцією математик Факундус Новус. Гномон поставили у центрі спеціальної панелі, де накреслили циферблат; годинникові лінії були викладені із бронзових частин. За словами Плінія Старшого, обеліск служив для визначення пори року та довготи дня. Він простояв кілька століть, але в епоху занепаду Стародавнього Риму був скинутий і надовго забутий. В 1463 його знову знайшли, але тільки в 1792 знову встановили на площі Монтечіторіо в Римі, де він стоїть і понині.

У Єгипті, крім обелісків, були створені й інші конструкції сонячного годинника. Наприклад, що складаються з горизонтальної частини - лінійки з хронометричною шкалою довжиною близько 30 см - і перпендикулярного їй «плеча», що відкидає тінь на шкалу. Ще тут був ступінчастий годинник з двома похилими поверхнями, орієнтованими по осі схід-захід і розділеними на сходи. При сході Сонця тінь падала край верхньої сходинки однієї з цих поверхонь, східної, потім поступово опускалася, а опівдні зникла. Після полудня тінь знову з'являлася в нижній частині західної поверхні, звідки вона піднімалася доти, доки при заході Сонця не торкалася межі верхньої сходинки. У таких годин визначалося довжиною, а не напрямом тіні.

Вимірювання часу довжиною тіні подекуди збереглося до пізнього Середньовіччя. Лікар і географ Паоло Тосканеллі збудував у 1468-1482 роках на костелі св. Марії де Фіоре у Флоренції гномом заввишки 84,5 метра, за допомогою якого вдавалося вимірювати з півсекундною точністю місцевий опівдні. За допомогою цього гномона Тосканеллі уточнив дані астрономічних таблиць.

Сонячний годинник - зі світла в тінь переповзаючи

Були інші сонячний годинник, З шкалою для визначення часу за напрямом тіні, що відкидається, хоч і з'явилися вони, напевно, пізніше. Для правильного показання часу верхня лінія шкали була горизонтальною і шкала становила прямий кут з площиною місцевого меридіана. Для правильної установки годинника доводилося вести спостереження за моментами сонцестоянь або рівнодення. На стародавньому сонячному годиннику поділу наносили виходячи з практичного досвіду, потім - на основі теоретичного розрахунку, щоправда, невірного. Єгиптяни знали, що тінь, що відкидається гномоном, різна залежно від пори року, але різниця не враховувалася. Абсолютно точний час тутешні гномони показували лише двічі на рік: у дні весняного та осіннього рівнодення. Щоб покращити точність, почали будувати сонячний годинник з особливими шкалами для різних місяців.

Створення сонячного, водяного, пісочного годинника сприяло розвитку точної механіки, а вона, у свою чергу, була сполучною ланкою між приладобудуванням та досвідченою наукою. Візантія серед усіх країн досягла найвищого рівня розвитку техніки. Араби навчалися у візантійців багато чому, в тому числі і конструювання та виготовлення різних видів сонячного годинника. А в самій Візантії був дуже поширений сонячний настінний вертикальний годинник. Вони були на стінах церков та громадських будівель і були приблизно такого ж типу, як на стінах Вежі вітрів в Афінах та на стіні візантійської церкви, побудованої на місці язичницького храму Грація. На циферблаті для позначення годинника вперше з'являються числа.

Свідоцтва про наявність у Константинополі годинника історики знаходять у документах, віднесених ними до VI століття, але, на жаль, без будь-якого пояснення їхнього пристрою. На підставі епіграми, що відноситься до часу царювання Юстина II (565-578), вчений Рейську укладає, що вже в VI столітті у візантійських греків був годинник з боєм, принаймні великі міські. Датування такого повідомлення потребує додаткової перевірки та великих роздумів.

У «Статуті» Костянтина Багрянородного (911-959) згадується професія годинникара. Тут же йдеться про наявність в імперії спеціальних людей, які відбивали годинник церковних служб та молитов. Передбачається, що у палаці відбивання годин необхідно було стільки для молитов і церковних зборів, скільки позначення часу зборів воїнів, відкриття і закриття палацу, зміни варти та інших дій, що відбуваються регулярно.

Однак врахуємо, що за панування аграрного ладу та ремісничої техніки (будь то в Стародавньому світіабо в Середні віки) не було потреби ділити час на дрібні відрізки і точно їх вимірювати, як тепер. Люди визначали час за природним освітленням Сонця, довгі літні дніі короткі зимові, однаково ділили на 12 годин, а тому літні та зимові годинники були різними.

Підкреслимо це особливо: під впливом нахилу Сонця, що змінюється, змінювалася протягом року довжина денних і нічних годин. Узгоджувати годину, яку показують прилади з рівномірною шкалою (водяний, вогневий, пісочний та механічний годинник) з тривалістю години сонячного годинника - найважча проблема.

Пізніший сонячний годинник отримав криволінійні шкали, що усунуло цей недолік. Таким годинником зі складними шкалами, розрахованими для квартальних чи місячних інтервалів, користувалися приблизно до XV століття. Також до кінця XIV століття в Центральній Європі був дуже поширений сонячний настінний вертикальний годинник з горизонтальною тіньовою штангою, що прийшла спочатку з Єгипту. Але в Єгипті, завдяки порівняно малій віддаленості від екватора, час визначався з прийнятним ступенем точності, тоді як у Греції, Італії чи Чехії ця точність була значно гіршою.

Нову епоху в розвитку сонячного годинника відкрив важливий винахід, зроблений у 1431 році. Принцип його полягав у встановленні тіньової стрілки у напрямку земної осі; таку стрілку назвали піввіссю. Цим простим нововведенням було досягнуто те, що тепер тінь рівномірно оберталася навколо півосі, повертаючись щогодини на 15°. Якби нам знадобилося вимірювати цим годинником час, то треба було б винести годинникову шкалу на еліптичну криву і при цьому одночасно змінювати положення стрілки в меридіональній площині стосовно сезону року. Опис таких годинників з'явилося в астрономічних працях XVI століття, але детальними вимірами за допомогою цього годинника займався лише в середині XVIII століття астроном і директор Паризької обсерваторії Джозеф Джером Лаланд.

Стало можливим ввести рівномірний час для всього року, причому відрізки, що відповідають годинникам, були однаковою довжини незалежно від висоти Сонця, що змінюється. Однією з перших згадок про годинник із піввіссю є рукопис Теодорика Руффі від 1447 року. Деякий сонячний годинник того часу мав одночасно гномон і піввісь; вони описані в рукописі арабського астронома XV століття Сібт-аль-Марідіні; аналогічний годинник побудував приблизно в той же час єгипетський астроном Ібн-аль-Магді.

Прогрес, яким ознаменувалася наука в епоху Відродження, позначився і на конструкції сонячного годинника. Порівняно швидко, приблизно за 130 років, колишній недосконалий годинник перетворився на вельми точні для свого часу хронометричні прилади, якими можна було вимірювати час у будь-якому місці Земної кулі. Для правильної установки годинника стали використовувати компас.

Один з перших творців сонячного годинника з коригуючим компасом - астроном і математик Регіомонтан, справжнє ім'я якого Йоган Мюллера (Müller) (1436-1476), відомий також як Жоан де Монте Регіо, який працював у середині XV століття в Нюрнберзі. Він був також автором першої спеціальної праці про сонячний годинник. Поєднання сонячного годинника з компасом призвело до того, що його стало можливо використовувати повсюдно, і з'явилися портативні, кишенькові, або дорожні моделі годинника. Сонячний годинник у вигляді порожньої півкулі зі стрілкою, що відкидає тінь на внутрішню порожнину, почав будувати з 1445 року.

Сонячний портативний годинник.

Цікавий сонячний кільцевий годинник, один з варіантів дорожніх, - вони одночасно служили і як декоративна підвіска. Головною їхньою частиною було латунне кільце діаметром кілька сантиметрів, пов'язане з іншим рухомим кільцем, з отвором для сонячного променя. На зовнішній поверхні головного кільця гравірували початкові літери місяців, а проти них, на внутрішній поверхні, була годинникова шкала. Перед виміром треба було повернути менше колечко так, щоб отвір для променя лежав у найменування потрібного місяця. Для вимірювання часу годинник виставляли так, щоб сонячний промінь проходив через отвір і вказував годину на шкалі. Перший опис такого годинника - у вигляді персня з печаткою - міститься в книзі лікаря Боне, виданої в Парижі в 1500 році.

Одним з найпопулярніших різновидів сонячного дорожнього годинника був так звані пластинчастий годинник. Перші екземпляри з'явилися у Європі у 1451-1463 роках. Зазвичай вони складалися з двох, іноді трьох однакових за величиною чотиригранних прямокутних пластинок, з'єднаних підвісками, причому в нижній пластинці обов'язково повинен був знаходитися компас.

Сонячний годинник - палиця для паломника

Є опис дерев'яних восьмигранних палиць завдовжки 160 см, з металевим вістрям та з вирізаними годинниковими шкалами. Це сонячний годинник (ашадах), яким користувалися в Середні віки індійські паломники. У ручці такої палиці просвердлювали зазвичай чотири наскрізні отвори, в які над шкалою для відповідного місяця всувався стрижень довжиною близько 15 см так, щоб його вістря при вертикальному положенні палиці відкидало тінь на шкалу. На палиці мало бути 12 шкал. Оскільки для днів, віддалених від сонцестояння на однаковий час, діяли однакові умови, достатньо було мати 8 шкал. Найменування «ашадах» цей годинник отримав за тим сезоном (червень - липень), в якому відбувалися паломництва.

З початку XVI століття теорію сонячного годинника почали викладати в університетах Віттенберга, Тюбінгена, Інгольдштадта, у Празі та в Штирському Градці як складову частину математики.

Приблизно в цей час з'явилися віконні сонячний годинник. Вони були вертикальними, їх циферблатом була поверхня вікна храму чи ратуші. Циферблат зазвичай складався з мозаїчної фільонки, залитої свинцем. Стрілка відкидала тінь на циферблат, влаштований так, щоб кінець тіні вказував не тільки годинник, а й положення Сонця в зодіаку. Прозора шкала дозволяла спостерігати час, не виходячи із будівлі.

Був і дзеркальний сонячний годинник, який відбивав сонячний промінь дзеркалом на циферблат, розташований на стіні будинку. Першим такий годинник описав Й. Б. Бенедиктус у книзі, виданій у Турині 1574 року. За деякими відомостями, конструюванням дзеркального годинника займався і Микола Коперник, чому можна повірити, бо досі зберігся циферблат дзеркального годинника на замку в Ольштині імовірно його роботи.

З точністю сонячного годинника не могли зрівнятися механічні до того, як у них почали застосовувати маятниковий осцилятор. Але і після його появи сонячний годинник зберігав свою популярність. Найбільшого розквіту їх виробництво досягло XVI і XVII століттях; їх створенням займалися передові європейські математики та астрономи. До того ж, вони дуже довго залишалися обов'язковою приналежністю всіх обсерваторій. Ще й у XVIII столітті їх будували в астрономічних обсерваторіях країн Сходу, наприклад, в Індії. Яї Сінг II, князь Джайпур, заснувавши в 1708-1710 роках велику обсерваторію в Діллі, поставив там гномон заввишки 18 метрів. Незабаром після цього він наказав побудувати подібний годинник у Бенаресі, Муттржі, Уйгаїні та в Джайпурі.

Але люди шукали і примітивні способи вимірювання часу за допомогою Сонця; іноді єдиним «інструментом» для цього була людська рука. Перші повідомлення про такі «години» відносяться до початку XVI ст. Ліву рукуповертали долонею вгору, і її спрямований вгору великий палецьвиконував функцію тіньової стрілки. Залежно від довжини цієї тіні порівняно з рештою пальців руки можна було приблизно визначити час. Цей простий спосіб виміру часу у Франції, Південній Німеччині та деяких інших місцях був добре відомий навіть у XIX столітті.

У далеких морських плаваннях визначення точного часу було дуже важливою справою, без цього не можна зрозуміти де знаходиться судно. Водяний або пісочний годинник треба постійно коригувати, але як? За допомогою сонячного годинника, якої б досконалості вони не досягли, робити це в умовах качки і постійних розворотів неможливо.

Залишалося використовувати для визначення часу «природний годинник» - зоряне небо. Можна припустити, що дуже довго це робили «вручну» люди, які мають величезний досвід. Але розвиток мореплавання йшов швидко, були потрібні прилади. А оскільки першими реальними мореплавцями були не міфічні аргонавти, а моряки-візантійці та араби, які здійснювали плавання Червоним та Аравійським морями в Індію, природно, що їхні вчені і зайнялися цим питанням.

Найважливіший прилад, створений ними - астролябія. Цей кутомірний прилад служив до XVIII століття визначення широти і довготи місцевості, і навіть горизонтальних кутів при землемірних роботах. До наших днів дійшов трактат про астролябію, написаний візантійським ученим Філопоном (Іоанн Граматик) у 625 році. Приблизно в цей час трактат на ту саму тему написав сирієць Себохта, а Сирія входила до складу Візантійської імперії. Тим часом винайшов астролябію, як вважають, стародавній грек, астроном Гіппарх у 150 році до н.е., за 775 років до того, як Філопон взявся писати про цей прилад перший відомий нам трактат. Взагалі Гіппарху (180 або 190-125 р. до н.е.) приписують винаходи, які могли бути реалізовані лише в VI-VII століттях н.е., а в деяких випадках навіть у XV столітті. Наприклад, він визначав довготу, спостерігаючи те саме місячне чи сонячне затемнення з різних за довготою місць. Для цього йому треба було б уявити про наскрізний час, тобто використовувати механічний годинник, синхронізований для таких спостерігачів.

Такі самі міркування можна навести з приводу багатьох так званих давньогрецьких учених. На наш погляд, це візантійці VI-XII століть, дійсні винахідники багатьох корисних речей, чиї прізвиська міфологізувалися, а дати життя набагато пізніше були відсунуті. До того ж «творці» історії приписали цим ученим відкриття пізнішого часу.

Судіть самі: Птоломей Клавдій (бл. 90 - бл. 160 н.е.) знав про Східну Африку, про Індокитаї та Східний Китай, про Британські острови та Балтійське море. І це за півтора тисячоліття до широкого мореплавання, до появи компаса, корабельного керма та механічного годинника! Так от, Птолемей теж винайшов мідну астролябію, а користуватися нею стали чомусь лише з XVI ст. На відміну від міфічної давньогрецької історії, у Візантії розвиток військової техніки та реальне створення астролябії та годинника сприяли вдосконаленню механічного мистецтва.

До появи астролябії були вже прилади для фіксування становища зірок під час спостережень: це візирна дошка та виска. Роботу виконували дві особи. Спостерігач сідав обличчям на північ і тримав перед собою дощечку та схилу; навпроти нього сідав його помічник, який також тримав схилу. Уявна лінія від ока спостерігача до Полярної зірки мала проходити через розщеп візирної дощечки, і обидва схилу. Час проходження зірки через площину, що визначається цією уявною лінією та схилами, був моментом проходження нею меридіана місцевості, на підставі чого і складалися зіркові карти, зразки яких нам відомі.

Потім з'явилася астролябія, і протягом століть вона була найпоширенішим астрономічним приладом; нею користувалися на суші та на морі. За виміряним за її допомогою положенням зірки можна визначити час. Араби за допомогою астролябії визначали час із похибкою лише за 1-2 хвилини. Вимірювання часу методом визначення висот зірок застосовувалося до середини XVII століття багатьма астрономами, зокрема і Тихо Браге, який досяг точності виміру за кілька секунд.

У Середні віки бронзові астролябії, що мали основу у вигляді круглої плити, розділеної на 360 °, зазвичай вкладали в пакети з астрономічними таблицями або картами земної поверхні, складеними для різних географічних широт. Астролябію доповнювала зіркова мапа зі знаками зодіаку.

Найстаріший і найбільш довго вживаний зірковий каталог називають каталогом Гіппарха: у ньому були дані про рух 1022 зірок, а середня похибка сягала чотирьох хвилин. Західноєвропейські довгий час користувалися так званими Толедськими таблицями Альфонса, названими так на ім'я іспанського короля Альфонса X, який доручив скласти їх у 1252 році. Прусські планетарні таблиці, видані в 1551 Еразмом Рейнгольдом, були створені задля уточнення даних цих таблиць. Однак найбільшої точності досяг у своєму зоряному каталозі Тихо Бразі; в ньому згадувалося лише 997 зірок, але середня похибка не перевищувала однієї дугової хвилини.

У першій половині XVI століття поширилося у Європі будівництво «армілярних» сфер, які з системи кіл. Ці кола зображали екватор, меридіани, тропіки, висотні кола та екліптику зі знаками зодіаку, світової осі, траєкторій та положень Сонця та Місяця. Як правило, армілярні сфери мали місячні календаріі схему розташування планет і служили для демонстрації положень сузір'їв і планет у певний час у різних координатних системах. Існували й наглядові армілярні сфери, призначені для виміру, проте вони були дуже рідкісними, і збереглося дуже мало. Ці прилади так і не замінили астролябію. Вважається, що єдиним виробником був Тихо Браге.

Найпростіший сонячний годинник - похилі, Т. е. з похилим кадраном, для виготовлення якого підійдуть матеріали, що не бояться дощу. Не слід забувати, що для кадрану підійдуть лише світлі матеріали, інакше «годинна стрілка» буде погано видно.
Циркулем із центру плити проводимо коло – межу майбутнього циферблату. Це коло ділимо на 24 рівні частини. Кожен годинний поділ, якщо ділити циферблат транспортиром, дорівнюватиме 360°:24=15° (див. рис. I).
На кадрані в центрі кола свердлимо або довбаємо заглиблення в 1-2 см і закріплюємо там цементом або водостійким клеєм гномон. Я обмежився тим, що у кадран убив довгий цвях. Гномон повинен стояти строго перпендикулярно кадрану, що легко перевірити прямокутним трикутником.
Залежно від розміру циферблата, на ньому можна відзначити півгодинні та чвертьгодинні поділки. Їх я наніс кульковою ручкою, а потім покрив водостійким клеєм. Тепер я зробив поділки зі шматочків нержавіючої дроту, наклеївши її на кадран водостійким клеєм.
Послідовність позначень йде за годинниковою стрілкою відповідно до руху на кадрані тіні від гномона. Орієнтиром служить так звана південна лінія, що йде від основи гномона до одного з поділів на циферблаті. Ця тінь відходить від гномона о 13 годині декретного часу. Її визначають за механічним або електронним годинником.
Отже, циферблат на кадрані зроблено, гномон встановлений: годинник готовий. Тепер слід поставити їх на постійне місце. Годинник буде правильно показувати час, якщо площина кадрана-циферблата встановлена ​​похило точно у бік півночі. При цьому годинникова позначка «13» повинна перебувати з північного боку від гномона прямо на південній лінії. Під південну частину плити підкладаємо підставку з каменю або дерева так, щоб кут нахилу площини кадрану на північ дорівнював 90 ° - f, де f - географічна широта місцевості. Наприклад, ухил кадрану на північ в ближньому Підмосков'ї дорівнює 90 ° -56 ° = 34 °, де 56 ° - географічна широта Москви (рис. II).
Похилий годинник показує час у період з 22 березня по 22 вересня, поки сонце в нашій Північній півкулі. Після осіннього рівнодення циферблат виявляється у постійній тіні. Горизонтальніж сонячний годинник показує час цілий рік. Цей годинник відрізняється від вертикальних тільки розбивкою циферблату на кадрані та встановленням гномона. Тут гномон встановлюють під кутом до кадрану, що дорівнює географічній широті місцевості. Розбивку на кадрані циферблата краще проводити за показаннями точних механічних годинників. Для цього годинникові поділки циферблату відзначають за положенням тіні від гномона на кожну конкретну годину декретного часу. Таким чином можна позначити весь циферблат за один день. Кутові розміри між годинниковими поділками будуть вже не 15 °, як у похилих, а різні - для кожної години свої.
На постійне місце кадран цього годинника встановлюють горизонтально. Перевіряти горизонтальність поверхні зручно за допомогою наповненої до країв водою тарілки. Літня годинна позначка «13» повинна перебувати на південній лінії з північного боку площини кадрану.
Третій тип сонячного годинника - вертикальні. Ідеальна орієнтація кадрану у цих годин - південь, перпендикулярно південній лінії, але можна поставити кадран і під гострим кутом до неї. В обох випадках гномон встановлюють трохи вище центру кадрану, у вертикальній площині, що проходить по південній лінії. Гномон нахилений донизу під кутом, рівним 90°- f (географічна широта місцевості). Часові поділки краще прийняти за показаннями механічного годинника, але послідовність буде йти у зворотному напрямку. Поділ «13» - внизу циферблату на вертикалі від основи гномона. Цей годинник має високо від землі - на стовпах, огорожах, стінах будівель (рис. III). Для нас сонячний годинник виявився дуже корисною річчю.

В. МОЛОДІВ, Москва

Сонячний годинник

В наш час питання «Котра година?» не викликає особливих труднощів, адже при собі завжди є наручний годинникабо виставлено час на мобільному телефоні. Але ці предмети - надбання сучасності, а як у давнину визначали час?

Коли з'явився сонячний годинник, точно невідомо. Перша згадка про прилад, що вимірює час сонячних променів відноситься до періоду 1306 - 1290 роки до нашої ери. У Стародавньому Єгиптібуло знайдено опис приладу, що вимірює час сонячних променів в одній з гробниць. Сонячний годинник того періоду був прямокутним майданчиком (пластиною) з розміткою. На одному кінці прямокутника прикріплювався невисокий довгий брусок, що був годинниковою стрілкою.

У Каїрському музеї зберігаються інші види стародавнього сонячного годинника. Конструкція цього годинника дещо відрізняється. На відміну від плоского майданчика, основу цього годинника представляє дві похилі площини зі сходами. Одну похилу площину встановлювали Схід, другу - захід. У першій половині дня тінь ковзала першою площині, спускаючись сходами, як у поділах, а другій частині переходила на другу площину.

Ім'я винахідника сонячного годинника залишилося невідомим, мало того, невідомо, в якій країні з'явилися перші сонячні прилади часу. Право першості оспорюють: Стародавній Єгипет, Стародавній Рим та Китай.

У китайських джерелах перша згадка про сонячний годинник відноситься до 1100 до нашої ери. Конструкція китайського сонячного годинника складалася з кам'яного диска, який встановлювався паралельно лінії небесного екватора. Через центр диска проходив стрижень. Лінія стрижня була паралельно до земної осі. Китайські умільці також створили невеликий сонячний годинник, в якому було влаштовано компас.

У стародавніх греків сонячний годинник - скафіс мали напівсферичну форму, згодом конструкція сонячного годинника зазнала чимало змін. Про тонкощі будови сонячного годинника було написано чимало трактатів арабськими астрономами. На циферблатах арабського сонячного годинника була нанесена ще одна лінія - кібла, що вказує напрямок до Мекки. Час, коли тінь від гномона (вертикального жердини, що виконує роль годинникової стрілки в сонячному годиннику) падала на лінію кібла, вважалося священним.

Існує кілька основних видів конструкцій сонячного годинника: екваторіальні, горизонтальні, вертикальні та аналематичні.

У вертикальному сонячному годиннику циферблат, відповідно, розташований у вертикальному положенні, а гномон (годинна стріла) виставляється в залежності від широти місцевості, де встановлений годинник і азимуту стіни, де вони будуть розташовуватися. Вертикальні сонячні годинники встановлюють в основному на фасадах будівель.

Горизонтальний сонячний годинник вже давно став частиною ландшафтного дизайну. Їх встановлюють у скверах, парках, у зонах відпочинку як декоративний елемент. У годинника цієї конструкції циферблат має горизонтальне положення, а гномон встановлюють, орієнтуючись на широту і довготу місцевості, де буде розташований годинник.

Циферблат екваторіального годинника має шкалу, рівномірно розділену по годинниках, розміщується в площині екватора. До екваторіального годинника відноситься армілярна сфера - годинник, що повторює будову сонячної системи.

У стаціонарно розташованого сонячного годинника є більш мініатюрні моделі. У давнину індійські мандрівники в подорожі брали із собою палицю із сонячним годинником. У палиці робилися отвори і вставлявся стрижень, який при вертикальному положенні палиці відкидав тінь на розмітку.

Сьогодні, незважаючи на достаток механічних та електронних носіїв часу, інтерес до сонячного годинника не згас. Так наприклад, англійська королеваЄлизавета II в 1977 році отримала в дар чудовий сонячний годинник. Конструкція годинника є скульптурною композицією: два дельфіни підтримують циферблат, що піднімається морською хвилею. Автором проекту цього дивовижного сонячного годинника є Крістофер Даніель.

Встановлення сонячного годинника потребує певних знань астрономії та географії. Для кожної місцевості окремо розраховується конструкція циферблату і гномона. Без цих розрахунків сонячний годинник втрачає свою функціональність, перетворюючись просто на оригінальний елемент ландшафтного дизайну.

У сонячний день будь-який стовп відкидає тінь. Щоб дізнатися скільки часу, люди міряли тінь кроками. Вранці вона була довша, опівдні ставала зовсім коротенькою, а надвечір знову подовжувалася. Стовп, яким користувалися як годинником, називався гномоном.

Гномон - сонячний годинник, був першим годинником, що вимірював час по довжині тіні, що відкидається. У багатьох народів ці обеліски служили одночасно шанування культу бога Сонця. Індійські злиденні ченці - факіри перетворили на годинник звичайний дорожній ціпок - палицю. Посох цей був восьмигранний. Нагорі в кожній грані висвердлено отвір, в який вставлялася маленька паличка.

Щоб дізнатися, котра година, факір піднімає свою палицю, тримаючи її за шнурок . Тінь, що падає від палички на грань палиці, що висить висить, показувала час. На межі палиці вирізані рисочки, що позначають годинник. Але навіщо потрібно стільки граней?

Здавалося б, достатньо й однієї , Але річ у тому, що у різний час року видимий шлях сонця різний. Тому й тінь, яка у всьому залежить від сонця, поводиться влітку та взимку неоднаково. Влітку сонце піднімається на небі вище, ніж узимку; тому тінь у літній полудень коротший, ніж у зимовий. Ось чому палиця зроблена багатогранною.

Кожна грань розмічена для однієї якоїсь пори року і не годиться для іншого. Уявіть собі стародавнє місто Вавилон близько 3,5 тисячі років тому. Щодня від сходу до заходу Сонця нагорі старовинної вежі, де була обитель верховного божества Еіліля, знаходився черговий жрець і спостерігав за рухом сонячної тіні від вершини стовпа. Варто було тіні торкнутися чергової лінії, як він підносив до рота ріг і голосно сповіщав: «Знайте, вільні та раби, минула ще одна година після сходу Сонця!»

З Вавилону сонячний годинник розбревся світом. Раніше по головної площідавньогрецького міста Афіни бігали люди-годинники і повідомляли бажаючим, котра година. Вони впізнавали час за єдиним у місті сонячним годинником і за дрібну монету повідомляли час.

Вавилонці навчили древніх греків ділити час на рівні проміжки - годинник. Вони ж навчили греків будувати новий сонячний годинник - перший годинник з циферблатом. У сонячному годиннику невеликий стрижень (гномон) укріплювали на площині (кадран), розграфленій лініями, — циферблаті, годинниковою стрілкою служила тінь від гномона.

Історичні джерела вважають найпершою згадкою про сонячний годинник повідомлення про нього в рукописі китайцяЧиу-лі періоду близько 1100 до н.е. Перші обеліски і пілони, що призначалися в Єгипті для вимірювання часу, були побудовані, ймовірно, вже в XIV ст. до н.е.

Досі зберігся такий обеліск заввишки 35,5 м на площі св. Петра у Римі , який був доставлений туди у 38 р. Калігулою з Геліополісу. Відомі більш ранні відомості про сонячний годинник у Стародавньому Єгипті, наприклад, зображення сонячного годинника і способу користування ними на гробниці Мережі близько 1300 до н.е.