Солнечные часы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Настенные солнечные часы в Соловецком монастыре. Время съёмки 13:40 по московскому времени

Со́лнечные часы́ — простейшее приспособление для определения времени суток на основании положения Солнца на небе. Обычно солнечные часы представляют собой ось, воткнутую в землю или в стену, тень от которой и показывает время (служит «стрелкой» солнечных часов). Ось должна быть направлена на полюс мира.

Разумеется, показания солнечных часов показывают солнечное время, а не местное, то есть, не учитывают деление Земли на часовые пояса. Кроме того, солнечные часы не учитывают летнего времени. Пользоваться солнечными часами можно только днём и при наличии Солнца. В настоящее время солнечные часы по прямому назначению практически не используются и уступили место различным видам других часов.

[править] История

Древнейшим инструментом для определения времени служил гномон. Изменение длины его тени указывало время суток. О таких простейших солнечных часах упоминается в Библии (4 Царств, 20:10, Исайя, 38:8). Аристофан сопоставляет время обеда с эпохой дня, когда тень гномона достигает десяти футов. По рассказам греческих писателей, настоящие солнечные часы, т. е. специальные инструменты, указывавшие дневные часы, заимствованы были греками у вавилонян. Бероз, по рассказу Витрувия поселившийся в VI в. до н.э. на острове Косе, устроил т. н. скафис (рис. 2). Эти солнечные часы были усовершенствованы Анаксимандром и Анаксименом. В средине XVIII столетия при раскопках в Италии нашли именно такой инструмент, какой описан у Витрувия.

Скафис - солнечные часы древних. На сфероидальной выемке нанесены линии часов. Тень бросал горизонтальный или вертикальный прут, или шарик в центре инструмента.

Все древние народы делили не сутки на 24 часа, но день от восхода до заката солнца на 12 часов и ночь на 12 часов, и поэтому их час (как мера времени) был различной длины в зависимости от времени года. Поверхность выемки в солнечных часов и «часовые» линии на ней подбирались так, чтобы конец тени прута указывал час. Угол, под которым срезана верхняя часть камня, зависит от широты места, для которого изготовлены часы. Последующие геометры и астрономы (Эвдокс, Аполлоний, Аристарх) придумывали разнообразные формы для солнечных часов. Сохранились описания таких инструментов, носивших самые странные названия сообразно их виду. Иногда штифт, бросающий тень, помещался параллельно оси земли.

Первые солнечные часы привезены в Рим консулом Валерием Массала из Сицилии в 263 г. до н.э. Устроенные для более южной широты, они показывали час неверно. Для широты Рима первые часы устроены около 170 г. Марцием Филиппом.

Арабские астрономы (Тебит-бен-Кора, Абул-Гассан-Али, Эбн-Юнис) оставили обширные трактаты по гномонике, или искусству строить солнечные часы. Основанием служили правила тригонометрии. Кроме «часовых» линий, на поверхности арабских часов наносилось ещё направление к Мекке, так называемая кибла. Особенно важным считался момент дня, когда конец тени вертикально поставленного штифта приходился на линии киблы.

Вместе с введением равных часов дня и ночи (не зависящих от времени года) задача гномоники упростилась значительно: место того, чтобы замечать место конца тени на сложных кривых, стало достаточно замечать направление тени. Если только штифт расположен по направлению оси земли, то тень его лежит в плоскости часового круга солнца, а угол между этой плоскостью и плоскостью меридиана есть часовой угол солнца или истинное время. Остаётся только находить пересечение последовательных плоскостей с поверхностью «циферблата» часов. Чаще всего это была плоскость, перпендикулярная штифту, т. е. параллельная небесному экватору (равноденственные часы); на ней направление тени изменяется на 15° за каждый час. При всех других положениях плоскости циферблата углы, образуемые на ней направлением тени с линией полудня, не растут равномерно (рис. 1).

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.

Гномоника занималась составлением правил нахождения различных положений тени на этих поверхностях. Солнечные часы, как уже сказано, дают не среднее, но истинное солнечное время. Одной из специальных задач гномоники было строить кривую на циферблате солнечных часов, которая указывала бы «средний» полдень в различное время года. В средние века гномоникой занимались: Апиан, Альбрехт Дюрер, Кирхер. Живший в начале XVI в. Мюнстер был призван «отцом гномоники». После изобретения маятника и пружинных часов гномоника и устройство солнечных часов стало не более чем забавой.