Какое периодическое движение положено в основу принципа действия солнечных часов

Обновлено: 02.07.2024

Рисунок справа поясняет принцип, который лежит в основе аналемматических солнечных часов. Зеленым и красным цветом нарисованы траектории и горизонтальные проекции движения Солнца в разное время года. В одно и тоже истинное время дня (но разное время года) тень от вертикального гномона будет отбрасываться в разных направлениях. Исключением является полдень, когда тень всегда падает в направлении севера. В аналемматических часах вертикальный гномон перемещается в течение года таким образом, чтобы в одно и тоже время дня тень всегда была направлена на одну и ту же часовую отметку.

Циферблат таких часов лежит в горизонтальной плоскости и представляет собой эллипс. Большая полуось AO и малая полуось OC эллипса, вдоль которого откладываются часовые отметки, связаны между собой отношением, которое зависит от широты φ места установки следующей формулой:

В центре эллипса О располагается площадка с отметками времени года. Встав на соответствующую отметку, человек отбросит свою тень в сторону показаний часов на циферблате. Площадка располагается вдоль меридианной линии, при этом отметки 1 и 3 на площадке соответствуют дням равдоненствия, на отметку 2 надо вставать в день летнего солнцестояния, а на отметку 4 - в день зимнего солнцестояния. Если большую полуось эллипса посчитать равной 1, то все относительные смещения L от точки О по площадке можно вычислить по формуле:

В этой формуле σ обозначает склонение солнца в заданный день года. Обычно отметки на площадке выбирают на начало месяца календарного или истинного. В последнем случае отметки делают знаками Зодиака, как описано в разделе теории истинного времени. Например, отметка 2 для дня летнего солнцестояния (σ=23,5°) будет отстоять от точки 0 для Москвы на расстояние L = tg(23,5°) cos(56°), что составляет 0,24. То есть, если ОА равно 2 метрам, то расстояние между положениями 1 и 2 будет 48 сантиметров. Временные отметки на циферблате всегда размещаются строго на построенном эллипсе. Можно определить их, как пересечение эллипса и прямых линий, выходящих из точки О под разными углами к линии меридиана. Для данной временной отметки искомый угол α можно вычислить из формулы:

В приведенной выше формуле HA обозначает истинное время в градусах. Перевод во временные единицы делается из расчета 1 час времени равен 15°.

На чертеже серым цветом отмечены вспомогательные линии, а черным и оранжевым - результат построения.

Рисуем перпендикулярные прямые AB и CD с точкой пересечения O. Выбираем точку F, исходя из требуемого масштаба. OF будет радиусом большой окружности, ограничивающей циферблат будущих часов. Из точки F под углом φ (широта), равным 56 градусам на чертеже, проводим линию до пересечения с CD в точке 12-часовой отметки (О12).
Начинаем строить эллиптический циферблат. Из точки О рисуем окружность с радиусом FO12=R1 и еще одну с радиусом ОО12=R2. Для понимания: линия CD лежит в плоскости меридиана, C - указывает на север, а D - на юг. Окружности делим на 24 части: 24 часа по 15 градусов для расчета часовых отметок, как на чертеже. Если нужна большая точность, то окружности можно делить на 48 (получасовые отметки), 96 (отметки через 15 минут) и т.д. Через часовые отметки на меньшей окружности проводим горизонтальные линии, а на большей - вертикальные. В точках их пересечения образуются часовые отметки. На чертеже видно, что эти отметки не лежат в местах пересечения эллипса с 15-градусными линиями, проходящими через центр О, как могло бы показаться логичным.
Из второго фокуса F1 (OF=OF1) проводим линии, соответствующие величине склонения Солнца на ту дату, отметку которой мы планируем сделать на площадке для гномона (обозначена оранжевым цветом). На чертеже показаны только 3 отметки: дни равноденствия в точке О, день летнего солнцестояния (на OC) и день зимнего солнцестояния (на OD). Если нужно сделать отметку, например, для 8 марта, то надо провести линию из F1 под углом, равным склонению Солнца 8 марта. Зависимость склонения Солнца от дня года обычно печатается в справочных таблицах, называемых эфемеридами или расчитывается специальными программами. По нашим расчетам - это примерно -5°. Именно под таким углом из точки F1 надо провести прямую до пересечения с CD (в сторону D, поскольку склонение еще отрицательное). Все описанные построения можно сделать и из другого фокуса - точки F.

Если совместить на одной поверхности солнечные часы с полярным гномоном с аналемматическими, то такая конструкция может служить компасом. Правильная ориентация таких часов сводиться к такому положению, когда оба показания времени совпадают. В этом случае полуденная часовая линия будет направлена на север.

Поскольку эллиптический циферблат аналемматических часов и размер площадки зависит от широты места установки, то в разных местах земного шара часы будут различаться. В частности, на полюсах эллипс превратится в окружность, а площадка - в точку. Фактически аналемматические часы превратятся в экваториальные. В то же время на экваторе эллиптический циферблат станет отрезком прямой линии, а площадка будет расположена к ней перпендикулярно.

К категории аналемматических часов обычно относят и часы Ламберта, которые по своему принципу работы аналогичны описанным. Разница в том, что в часах Ламберта циферблат рисуется на окружности, а гномон перемещается по площадке под углом (90°+φ)/2. Такие часы менее распространены вероятно потому, что трезвому человеку устоять под таким углом невозможно (если только он не на полюсе).

СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ
старинный прибор для измерения времени по Солнцу. Вероятно, это древнейший научный инструмент, дошедший до нас без изменений и представляющий первое применение человеком его знаний о движении небесных тел. Хотя известны самые разнообразные солнечные часы, все их можно разделить на несколько основных типов. Наиболее распространены часы горизонтального типа; их можно увидеть во многих парках и садах. Часы с вертикальным циферблатом обычно встречаются на стенах, ориентированных по сторонам света. Повернутый циферблат делают у вертикальных часов, размещенных на стенах, которые не ориентированы по сторонам света. А отклоненный и склоненный циферблаты наклонены соответственно от наблюдателя и к нему. Обычно они встречаются на многосторонних часах, объединяющих в себе три или более циферблатов и часто имеющих форму куба; их размещают на крышах и гребнях стен, ориентированных по сторонам света. Повернуто-отклоненный и повернуто-склоненный циферблаты размещают на неориентированных по сторонам света зданиях. У экваториальных и полярных часов плоскости циферблатов параллельны соответственно плоскости экватора и полярной оси. Армиллярные часы имеют экваториальный циферблат; их часто используют для декоративных целей. Они содержат от двух до десяти колец, представляющих большие круги земной и небесной сфер. Часовые деления нанесены внутри экваториального круга, а отбрасывающим тень гномоном служит стержень, представляющий полярную ось.

ЕГИПЕТСКИЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ, сделанные из камня около 1500 до н.э., в послеобеденном положении. Утром они были развернуты в другую сторону.

Древнейшие из известных ныне солнечных часов были изготовлены около 1500 до н.э. Они сделаны из камня в форме бруска длиной около 30 см с вертикальным Т-образным навершием на одном конце. Время отсчитывалось по засечкам, нанесенным на бруске через неравные интервалы. Часы выставлялись горизонтально по отвесу. Т-образный конец утром поворачивали к востоку, а после обеда - к западу. Тень от верхней кромки "Т" указывала время. Эти и другие древние солнечные приборы показывали "неравные часы", образующиеся в результате деления времени от восхода до заката Солнца на фиксированное число частей. Поскольку длительность светового дня в течение года меняется, менялась и длина часа: летом он был длиннее, а зимой - короче.

ТИПИЧНЫЕ САДОВЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ. Они показывают истинное солнечное время, которое отличается от поясного времени по-разному в различные сезоны года. "Гномон" - общее название для отбрасывающего тень индикатора, а "указатель" - это тот край гномона, по которому ведется отсчет. Для точного измерения времени угол между указателем и горизонтальным циферблатом должен быть равен географической широте места.

СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ ДЛЯ "СРЕДНЕГО ВРЕМЕНИ". В алидаде (угломер с визирами) солнечный луч падает на аналемму (фигура в виде восьмерки, показывающая сезонные отклонения солнца). Когда алидада установлена так, что световая точка попадает на отметку данного дня, указатель показывает среднее солнечное время. Так эти часы "автоматически" компенсируют сезонную неравномерность в движении солнца.

Важнейшие части солнечных часов - это циферблат, т.е. поверхность, на которой нанесены часовые линии, и гномон для отбрасывания тени. Указатель, т.е. тот край гномона, тень которого указывает время, всегда направляют на полюс мира. Высота указателя - это угол, под которым указатель наклонен к циферблату, а центр циферблата (точка, из которой радиально расходятся часовые линии) - это точка пересечения указателя с плоскостью циферблата. Узел - это особая точка на указателе, тень от которой используют для отсчета высоты, склонения и азимута, а также времени. Методы определения времени по солнцу. Существуют три метода определения времени по солнцу: путем измерения его часового угла от меридиана, как в обычных садовых солнечных часах; по измерению его высоты над горизонтом и по его азимуту (угол, измеряемый в плоскости горизонта, между направлением на точку юга и вертикальным кругом, проходящим через солнце), для чего требуется вертикальный указатель у гномона. В большинстве стационарных солнечных часов измеряется часовой угол. Два других метода часто используют в портативных часах.

ПОРТАТИВНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ (Испания, 16 в.).

Существуют также три способа индикации времени: тенью, световой точкой и магнитной стрелкой. В большинстве часов используется тень. Свет редко используют в стационарных часах. А в портативных применяют все три способа. Часы с магнитной стрелкой бывают двух типов. В первом часовые отметки наносят на корпусе компаса, которому обычно придают квадратную форму. Повернув корпус так, чтобы тени на его боковых гранях исчезли, по направлению стрелки считывают время. В приборах второго типа часовые метки наносят на эллиптический пояс, который передвигается в соответствии с днем года, как во многих азимутальных часах. В этом случае также корпус поворачивают до исчезновения тени на боковых гранях и по направлению стрелки считывают время. Часы этого типа более точны; их ошибка определяется лишь тем, что магнитная стрелка отклоняется от истинного направления на север.
Специальные солнечные часы. Как правило, солнечные часы устраивают в определенном месте, но можно сделать и универсальные часы для использования в любом месте. Иногда их делают только для указания полудня или праздничных дней. В наше время наиболее распространены горизонтальные часы с треугольным гномоном и вертикальные на стенах домов. Однако можно встретить и множество других конструкций. Изготовление портативных солнечных часов стало сейчас популярным хобби.
См. также НЕБЕСНАЯ СФЕРА; ВРЕМЯ.

СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ – старинный прибор для измерения времени по Солнцу. Вероятно, это древнейший научный инструмент, дошедший до нас без изменений и представляющий первое применение человеком его знаний о движении небесных тел.

Хотя известны самые разнообразные солнечные часы, все их можно разделить на несколько основных типов. Наиболее распространены часы горизонтального типа; их можно увидеть во многих парках и садах. Часы с вертикальным циферблатом обычно встречаются на стенах, ориентированных по сторонам света. Повернутый циферблат делают у вертикальных часов, размещенных на стенах, которые не ориентированы по сторонам света. А отклоненный и склоненный циферблаты наклонены соответственно от наблюдателя и к нему. Обычно они встречаются на многосторонних часах, объединяющих в себе три или более циферблатов и часто имеющих форму куба; их размещают на крышах и гребнях стен, ориентированных по сторонам света. Повернуто-отклоненный и повернуто-склоненный циферблаты размещают на неориентированных по сторонам света зданиях. У экваториальных и полярных часов плоскости циферблатов параллельны соответственно плоскости экватора и полярной оси. Армиллярные часы имеют экваториальный циферблат; их часто используют для декоративных целей. Они содержат от двух до десяти колец, представляющих большие круги земной и небесной сфер. Часовые деления нанесены внутри экваториального круга, а отбрасывающим тень гномоном служит стержень, представляющий полярную ось.

Сделать такие часы было несложно. Многие из них имели часовые линии для определенных дней года, разделенных примерно месяцем, а также для дат равноденствий и солнцестояний. Часовые отметки на каждый день получали, соединяя точки, на которые ложилась в данный час тень, отброшенная гномоном в дни равноденствий и солнцестояний.

Постройка часов.

Чтобы от солнечных часов была польза, их нужно сооружать в подходящем месте. Должна быть известна широта места, а также положение относительно горизонта и меридиана той площадки или поверхности, на которой будут нанесены часовые линии.

Важнейшие части солнечных часов – это циферблат, т.е. поверхность, на которой нанесены часовые линии, и гномон для отбрасывания тени. Указатель, т.е. тот край гномона, тень которого указывает время, всегда направляют на полюс мира. Высота указателя – это угол, под которым указатель наклонен к циферблату, а центр циферблата (точка, из которой радиально расходятся часовые линии) – это точка пересечения указателя с плоскостью циферблата. Узел – это особая точка на указателе, тень от которой используют для отсчета высоты, склонения и азимута, а также времени.

Методы определения времени по солнцу.

Существуют три метода определения времени по солнцу: путем измерения его часового угла от меридиана, как в обычных садовых солнечных часах; по измерению его высоты над горизонтом и по его азимуту (угол, измеряемый в плоскости горизонта, между направлением на точку юга и вертикальным кругом, проходящим через солнце), для чего требуется вертикальный указатель у гномона. В большинстве стационарных солнечных часов измеряется часовой угол. Два других метода часто используют в портативных часах.

Специальные солнечные часы.

Как правило, солнечные часы устраивают в определенном месте, но можно сделать и универсальные часы для использования в любом месте. Иногда их делают только для указания полудня или праздничных дней. В наше время наиболее распространены горизонтальные часы с треугольным гномоном и вертикальные на стенах домов. Однако можно встретить и множество других конструкций. Изготовление портативных солнечных часов стало сейчас популярным хобби.
См. также НЕБЕСНАЯ СФЕРА; ВРЕМЯ.

Различают солнечные часы горизонтальные, вертикальные (если плоскость циферблата вертикальна и направлена с запада на восток), утренние или вечерние (плоскость вертикальна, с севера на юг), экваториальные. Строились также конические, шаровые, цилиндрические солнечные часы.

Простейшие солнечные часы.

Древнейшим инструментом для определения времени служил гномон. Изменение длины его тени указывало время суток. О таких простейших солнечных часах упоминается в Библии:

Четвертая книга Царств, глава 20

9. И сказал Исаия: вот тебе знамение от Господа, что исполнит Господь слово, которое Он изрек: вперед ли пройти тени на десять ступеней, или воротиться на десять ступеней?

10. И сказал Езекия: легко тени подвинуться вперед на десять ступеней; нет, пусть воротится тень назад на десять ступеней.

11. И воззвал Исаия пророк к Господу, и возвратил тень назад на ступенях, где она спускалась по ступеням Ахазовым, на десять ступеней.

8. Вот, я возвращу назад на десять ступеней солнечную тень, которая прошла по ступеням Ахазовым. И возвратилось солнце на десять ступеней по ступеням, по которым оно сходило.

В библейском стихе упоминаются солнечные часы, построенные в Иерусалиме при царе Ахазе в VIII веке до н.э.

Одни из первых солнечных часов, найденных в захоронении Наут (Ирландия), датируются 5000 годом до н.э.

Первое известное описание солнечных часов в Древнем Египте — надпись в гробнице Сети I, датируемая 1306—1290 гг. до н. э. Там говорится о солнечных часах, измерявших время по длине тени и представлявших собой прямоугольную пластину с делениями. На одном конце её прикреплён невысокий брусок с длинной горизонтальной планкой, которая и отбрасывала тень. Конец пластины с планкой направлялся на восток, и по меткам на прямоугольной пластине устанавливался час дня, который в Древнем Египте определялся как 1/12 промежутка времени от восхода до заката. После полудня конец пластины направлялся на запад.

Реконструкция по описанию Египетских солнечных часов из гробницы Сети I в послеобеденном положении. Утром они были развернуты в другую сторону.

Сделанные по такому принципу инструменты также были найдены. Один из них восходит ко времени правления Тутмоса III и датируется 1479—1425 гг. до н. э., второй — из Саиса, он на 500 лет моложе. На конце у них есть только брусок, без горизонтальной планки, а также имеется желобок для отвеса для придания устройству горизонтального положения.

Солнечные часы времен правления Тутмоса III. Эти часы так же требовалось разворачивать после полудня.

Другими двумя типами древнеегипетских часов, измерявших время по длине тени, были часы, в которых тень падала на наклонную плоскость или на ступени. Они были лишены недостатка часов с ровной поверхностью: в утренние и вечерние часы тень выходила за пределы пластины. Эти типы часов были объединены в модели из известняка, хранящейся в Каирском египетском музее и датируемой несколько более поздним временем, нежели часы из Саиса. С одной стороны модели — две наклонные плоскости со ступенями, одна из них была ориентирована на восток, другая при этом указывала на запад. До полудня тень падала на первую плоскость, постепенно опускаясь по ступеням сверху вниз, а после полудня — на вторую плоскость, постепенно поднимаясь снизу-вверх, в полдень тени не было. С другой стороны модели — две наклонные плоскости без ступеней, этот тип часов действовал аналогично часам со ступенями.

Модель солнечных часов из Каирского египетского музея.

Конкретной реализацией типа солнечных часов с наклонной плоскостью были переносные часы из Кантары, созданные около 320 до н. э. с одной наклонной плоскостью, на которой были нанесены деления, и отвесом. Плоскость ориентировалась на Солнце.

Рисунок часов с наклонной плоскостью. Примерно так выглядели часы из Кантары.

В 2013 году учёные Базельского университета сообщили о находке солнечных часов, предположительно вертикальных, возрастом в 3,3 тысячи лет, нарисованных на остраконе известняка. Они были обнаружены в Долине царей возле жилища рабочих между гробницами KV29 и KV61.

Часы – скафис.

Из Греции солнечные часы достигли Рима. В 293 г. до н. э. Папирий Курсор велел соорудить солнечные часы в храме Квиринал, а в 263 г. до н. э. другой консул, Валерий Мессала, привёз солнечные часы из Сицилии. Устроенные для более южной широты, они показывали час неверно. Для широты Рима первые часы устроены около 170 г. до н. э. Марцием Филиппом.

Скафис — солнечные часы древних. На сфероидальной выемке нанесены линии часов. Тень бросал горизонтальный или вертикальный прут, или шарик в центре инструмента. Угол, под которым срезана верхняя часть камня, зависит от широты места, для которого изготовлены часы. Поэтому строились такие часы в том месте, где должны были и использоваться.

Горизонтальные солнечные часы.

Горизонтальные солнечные часы состоят из кадрана и гномона . Кадран устанавливается параллельно плоскости горизонта. Чаще всего гномон представляет собой треугольник, перпендикулярный плоскости кадрана, а одна из его сторон наклонена к ней на угол, равный географической широте места установки часов. Линия пересечения гномона и кадрана направляется параллельно полуденной линии — линии, вдоль которой в данном месте направлена тень вертикального стержня в истинный полдень.

Простой и наглядный макет солнечных часов.

Старинные горизонтальные солнечные часы.

Древние Солнечные Часы.

Вертикальные солнечные часы.

Вертикальные солнечные часы обычно размещают на стенах зданий и различных строений. Поэтому их кадран вертикален — перпендикулярен плоскости горизонта, но может быть повёрнут в различные стороны. От стороны, в которую повёрнут кадран, зависит расположение часовых делений на кадране. Симметричными относительно полуденного деления они будут лишь при кадране, обращённом строго на юг (географический, а не магнитный!) - в северном полушарии, или на север - в южном полушарии, иными словами - при кадране, перпендикулярном полуденной линии. Для так направленного кадрана гномон должен лежать в плоскости небесного меридиана, иными словами - быть перпендикулярным как плоскости кадрана, так и плоскости горизонта, а одна из его сторон должна быть параллельной земной оси.

Вертикальные солнечные часы.

Вертикальные Солнечные Часы на фасаде храма Мерафима Саровского в Помосковье. Инаерманский известняк, медь, 100х50см.

Вертикальные Солнечные часы, 1623. Реконструкция в 1991г.

В Московском планетарии установлены вертикальные солнечные часы, показывающие время и дату.

Это редкая конструкция солнечных часов, в которых гномон, указывающий на Полярную звезду, нижним концом соединен с диоптром. Световое отверстие в виде Солнца с короной отбрасывает зайчик на вертикальный щит-циферблат, на поверхности которого нанесена система дат и часов. Плоскость часов ориентирована в направлении запад-восток.

Вертикальные солнечные часы в большой обсерватории Московского планетария.

Сверху вниз по стенду идет веер прямых линий, размеряющих часы и минуты, а по горизонтали – пучок гипербол, вдоль которых тень от Солнца скользит в разные месяцы на разной высоте. Солнечный зайчик одновременно указывает время суток и время года.

Хорошо видно, что в день летнего солнцестояния, когда Солнце отдаляется максимально высоко от небесного экватора и достигает тропика Рака, зайчик ходит по нижней кромке координатной сетки. В дни весеннего и осеннего равноденствий солнечный круг пройдет по средней горизонтальной линии, по экватору. А зимой зайчик будет ходить по верхам.

Экваториальные часы.

Экваториальные солнечные часы так же состоят из кадрана (плоскость с часовыми делениями) и гномона. Часовые деления на кадран наносятся через равные угловые промежутки, как на циферблате обыкновенных часов, а гномон обычно представляет собой металлический стержень, устанавливаемый на кадране перпендикулярно его поверхности. Затем кадран ориентируется в горизонтальной плоскости так, чтобы прямая, соединяющая основание гномона и часовое деление, соответствующее полудню, была направлена параллельно полуденной линии в сторону юга — для Северного полушария, или в сторону севера — для Южного полушария, и наклоняется относительно плоскости горизонта, соответственно, в сторону севера или сторону юга на угол α=90°-φ, где φ — географическая широта места установки солнечных часов. Кадран будет параллелен небесному экватору (отсюда — название этого типа солнечных часов), а поскольку небесная сфера в течение дня вращается равномерно, то и тень от гномона за любой час дня будет описывать равные углы (поэтому часовые деления и проводятся так же, как на циферблате обычных часов).

Схема Экваториальных солнечных часов. Их еще называют наклонными.

Экваториальные солнечные часы.

Экваториальные солнечные часы Ausburgo. - сделано в Испании.

Равные угловые промежутки (t=15°) между соседними часовыми делениями, как на циферблате обычных часов, и перпендикулярность гномона кадрану являются основными преимуществами экваториальных солнечных часов над горизонтальными и вертикальными. Главный недостаток экваториальных солнечных часов — то, что они, в отличие от горизонтальных, будут работать только от дня весеннего равноденствия до дня осеннего равноденствия (в Северном полушарии весеннее равноденствие — в марте, осеннее — в сентябре, в Южном полушарии весеннее равноденствие — в сентябре, осеннее — в марте). В остальную часть года они работать не будут, поскольку Солнце будет находиться по другую сторону от плоскости небесного экватора, и вся верхняя поверхность кадрана будет в тени. Конечно, этот недостаток можно устранить, если сделать кадран в виде пластины, нанести часовые деления и на верхнюю, и на нижнюю поверхность, а гномон продолжить под пластину, но и тогда в дни, близкие к дню весеннего или осеннего равноденствия солнечные часы не будут работать — Солнце будет светить на пластину не сверху и не снизу, а сбоку.

В Китае, в эпоху Чжоу применялись экваториальные солнечные часы в виде каменного диска, устанавливаемого параллельно небесному экватору и пронизывающего его в центре стержня, устанавливаемого параллельно земной оси. В эпоху Цин в Китае изготавливали портативные солнечные часы с компасом: либо экваториальные — опять-таки со стержнем в центре диска, устанавливаемого параллельно небесному экватору, либо горизонтальные — с нитью в роли гномона над горизонтальным циферблатом.

Экваториальные солнечные часы в Запретном городе (Китай).

Фото 1 – слева солнечные часы – календарь индийского храма; справа – старинные английские солнечные часы.

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.

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.

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.

Полярные солнечные часы с вертикальным циферблатом

Обычно устанавливаются на южной стене зданий.

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.

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.

Грандиозное сооружение возведено в 1734 году.

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.

Читайте также: