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. Столб, которым пользовались как часами, назывался гномоном.
Гномон - солнечные часы, были первыми часами, измерявшими время по длине отбрасываемой тени. У многих народов эти обелиски служили одновременно для почитания культа бога Солнца.
Индийские нищенствующие монахи - факиры превратили в часы обыкновенную дорожную палку – посох. Посох этот был восьмигранный. Наверху в каждой грани высверлено отверстие, в которое вставлялась маленькая палочка. Чтобы узнать, который час, факир поднимает свой посох, держа его за шнурок. Тень, падающая от палочки на грань отвесно висящего посоха, показывала время. На грани посоха вырезаны черточки, обозначающие часы. Но зачем нужно столько граней? Казалось бы, достаточно и одной, но дело в том, что в разное время года видимый путь солнца различен. Поэтому и тень, которая во всем зависит от солнца, ведет себя летом и зимой неодинаково. Летом солнце поднимается на небе выше, чем зимой; оттого тень в летний полдень короче, чем в зимний. Вот почему посох сделан многогранным. Каждая грань размечена для одного какого-нибудь времени года и не годится для другого.
Представьте себе древний город Вавилон около 3,5 тысяч лет тому назад Каждый день от восхода до заката Солнца наверху старинной башни, где была обитель верховного божества Эилиля, находился дежурный жрец и наблюдал за движением солнечной тени от вершины столба. Стоило тени коснуться очередной линии, как он подносил ко рту рог и громко оповещал: «Знайте, свободные и рабы, миновал еще один час после восхода Солнца!»
Из Вавилона солнечные часы разбрелись по миру. Раньше по главной площади древнегреческого города Афины бегали люди-часы и сообщали желающим, который час. Они узнавали время по единственным в городе солнечным часам и за мелкую монету сообщали время. Вавилоняне научили древних греков делить время на равные промежутки - часы. Они же научили греков строить новые солнечные часы - первые часы с циферблатом.
В солнечных часах небольшой стержень (гномон) укрепляли на плоскости (кадран), разграфленной линиями, - циферблате, часовой стрелкой служила тень от гномона.
Исторические источники считают самым первым упоминанием о солнечных часах сообщение о них в рукописи китайца Чиу-пи периода около 1100 г. до н.э.
Первые обелиски и пилоны, предназначавшиеся в Египте для измерения времени, были построены, по всей вероятности, уже в XIV в. до н.э. До сих пор сохранился такой обелиск высотой в 35,5 м на площади св. Петра в Риме, который был доставлен туда в 38 г. Калигулой из Гелиополиса.
Известны более ранние сведения о солнечных часах в Древнем Египте, например, изображение солнечных часов и способа пользования ими на гробнице Сети около 1300 г. до н.э
Известия о самых древних из древнеегипетских солнечных часов относятся к эпохе правления Тутмоса III – первой половине XV в. до н.э. Египетские гномоны были весьма неточными хронометрическими приборами. Они показывали время правильно лишь дважды в год – в дни весеннего и осеннего равноденствия. Позднее под влиянием греков египтяне стали строить солнечные часы с особыми шкалами для разных месяцев.
В Средние века солнечные часы могли выглядеть неожиданно. На площади, опираясь на косу стояла скульптура старухи-смерти, а древко ее косы являлось гномоном горизонтальных часов.
Разновидности солнечных часов были весьма многообразны. Кроме горизонтальных часов, греки имели еще и более совершенные вертикальные солнечные часы, так называемые гемоциклы, которые они располагали на общественных зданиях.
Были и зеркальные солнечные часы, которые отражали солнечный луч зеркалом на циферблат, расположенный на стене дома.
Солнечные часы встречались не только в виде часов, расположенных на открытом воздухе – на земле. колоннах и т.п., но и в виде небольших настольных часов.
Приблизительно в начале XVI в. появились оконные солнечные часы. Они были вертикальными, и их циферблатом была поверхность окна храма или ратуши. Циферблат этих часов, встречающихся довольно часто в Германии и в Англии, обычно состоит из мозаичной филенки, залитой свинцом. Прозрачная шкала позволяла наблюдать время, не выходя из здания.
Существовали и переносные солнечные часы, но они показывали правильное время, если были верно установлены, т.е.сориентированы.
К первым создателям солнечных часов с корректирующим компасом относится астроном Региомонтан, работавший в середине XV в. в Нюрнберге. Сочетание солнечных часов с компасом привело к тому, что солнечные часы стало возможным использовать повсеместно и появились их портативные, карманные или дорожные модели.
В 15-16 вв. пользовались карманными солнечными часами. Когда крышку коробочки поднимали, между ней и донцем натягивался шнурок - гномон. На донце - горизонтальный циферблат, а на крышке - вертикальный. Встроенный компас позволял развернуть гномон к северу, а миниатюрный отвес - держать коробочку горизонтально. Тень гномона показывала время сразу на оба циферблата. Специальная бусинка, закрепленная на гномоне, своей тенью отмечала дату года.
В минувшую войну во влажных и жарких дебрях Африки где воевали солдаты, современные механические часы безнадежно ломались. А простые маленькие солнечные часы из пластмассы не боялись ни влаги, ни жары, ни пыли. Для задания правильного положения карманные солнечные часы должны иметь встроенный магнитный компас или сами поворачиваться на север.
Самые большие солнечные часы «Самрат Янгра» имеют длину гномона 27 м и высоту 36 м. Они построены в 1724 г. в Джайпуре, Индия.
Самый современный вариант!
В США запатентованы цифровые солнечные часы, не имеющие подвижных деталей. В зависимости от положения солнца солнечный свет, проходя через фильтры (в виде цифр), высвечивает на табло время с точностью до 10 минут.
На дороге, ведущей из Петербурга в Москву, до сих пор стоят кое-где каменные верстовые столбы, поставленные еще при Екатерине II. На столбе с одной стороны надпись: «от Санкт-Петербурха 22 версты», а с другой - плита с железной треугольной пластинкой посередине и римскими цифрами вокруг. Римские цифры обозначают часы. А стрелки заменяет тень от пластинки. Тень движется, как стрелка часов, и показывает время.
Солнечные часы живы до сих пор, хотя и имеют большой недостаток: ночьюи в пасмурную погоду они бесполезны.
Первые часы были… звёздными. По наблюдениям за движением Луны и Солнца в Месопотамии и Египте около 4 000 лет назад возникли методы шестидесятеричной системы отсчёта времени.
Чуть позже такая же система самостоятельно возникла в Мезоамерике - культурной области Северной и Южной Америки, простирающейся от центра современной Мексики до Белиза. Гватемалы, Сальвадора, Никарагуа и северной Коста-Рики.
Все эти древние часы, в которых «стрелками» были лучи Солнца или тени, называют теперь солнечными. Некоторые учёные относят к солнечным часам каменные сооружения-круги по типу Стоунхенджа, обнаруженные в разных частях мира.
Но мегалитические цивилизации (древние, те, что делали сооружения из больших камней, не используя связующий раствор) не оставили после себя письменных свидетельств учёта времени, потому учёным приходится строить и доказывать весьма сложные гипотезы осознания времени как материи и собственно происхождения часов.
Изобретателями солнечных часов называют египтян и междуреченцев, или месопотамцев. Однако первыми посчитали время: разделили год на 12 месяцев, день и ночь - на 12 часов, час - на 60 минут, минуту - на 60 секунд - всё-таки в Междуречье, или Месопотамии, царстве Вавилонии.
Это сделали вавилонские жрецы, используя солнечные часы. Сначала их инструментом были самые простые часы с плоским циферблатом и центральным стержнем, отбрасывающим тень. Но в течение года солнце садилось и вставало по-разному, и часы начинали «врать».
Усовершенствовал древние солнечные часы жрец Бероз. Циферблат часов он изготовил в виде чаши, точно повторяющей видимую форму небосвода. На конце иглы-стержня Бероз закрепил шарик, чья тень измеряла часы. Путь солнца в небе точно отражался в чаше, а на краях её жрец так хитро сделал разметку, что в любое время года его часы показывали верное время. Лишь один недостаток был у них: часы были бесполезны в пасмурную погоду и ночью.
Часы Бероза служили много веков. Ими пользовался Цицерон, их нашли на развалинах Помпей.
Происхождение песочных часов до сих пор не выяснено. Им предшествовали часы водяные - клепсидры и часы огненные. Песочные же, по данным Американского института (Нью-Йорк), могли быть изобретены в Александрии в 150 году до н. э.
Потом их след в истории исчезает и появляется уже в раннем Средневековье. Первое упоминание о песочных часах в эту пору связано с монахом, служившим в соборе Шартре (Франция) с использованием песочного хронометра.
Частотные упоминания песочных часов начинаются примерно с XIV века. Большинство их - об употреблении часов на кораблях, где применять или огонь как измерители времени просто невозможно. Движение судна не влияет на движение песка между двух сосудов, как не влияет и изменение температуры, потому песочные часы - у моряков: склянки - показывали более точное время в любых условиях.
Существовало множество моделей песочных часов - огромных и крошечных, служивших для разных хозяйственных нужд: от свершения церковной службы до измерения времени, нужного для приготовления выпечки.
Применение песочных часов пошло на спад после 1500 года, когда начинают активно использовать часы механические.
Сведения по этому вопросу противоречивы. Но большинство учёных склоняется к тому, что первыми создали механические часы в 725 году н. э. китайские мастера Лян Линцзань и И Син, жившие в правление династии Тан.
Они использовали в часах жидкостный анкерный (спусковой) механизм. Их изобретение усовершенствовали мастера Чжан Сисунь и Су Сун империи Сун (конец Х – начало XI века).
Однако позже в Китае технология пришла в упадок, зато была освоена арабами. По всей видимости, именно от них жидкостный (ртутный) анкерный механизм стал известен европейцам, которые с XII века начинают устанавливать башенные часы с водяным/ртутным спусковым механизмом.
Следующим часовым механизмом становятся грузы на цепях: колёсную передачу приводит в движение цепь, а регулирует шпиндельный ход и балансир фолио в форме коромысла с двигающимися гирями. Механизм был весьма неточен.
В XV веке появляются устройства с пружинным ходом, что позволяет сделать часы маленькими и использовать не только на башнях, но и в домах, носить в кармане и даже на руке.
Точных данных об изобретении нет. Одни источники называют 1504 год и жителя Нюрнберга Питера Генлейна. Другие связывают появление наручных часов с именем Блеза Паскаля, который просто привязал карманные часы на запястье с помощью тонкой верёвки.
Появление их относят и к 1571 году, когда граф Лестер подарил королеве Елизавете I браслет с часами. С той поры наручные часы стали аксессуаром женским, а у английских мужчин вошло в ход высказывание, что лучше уж носить юбку, чем часы на руке.
Есть и ещё одна дата - 1790 год. Считается, что именно тогда швейцарская фирма «Жаке Дроз и Лешо» выпустила первой наручные часы.
Кажется, всё, что связано с часами, каким-то таинственным образом скрывается не то временем, не то историей. Это справедливо и для электронных часов, на изобретение которых сразу несколько претендентов.
Самой же вероятной кажется «болгарская версия». В 1944 году болгарин Петыр Димитров Петров уезжает на обучение в Германию, а в 1951 году - в Торонто. Талантливый инженер становится участником программ НАСА, а в 1969 году, используя свои знания космических технологий, создаёт начинку для первых электронных часов «Пульсар».
Часы выпускает Hamilton Watch Company, а авторитетнейший часовой эксперт Г. Фрайд называет их появление «самым значительным рывком вперёд с того времени, как в 1675 году изобретена волосковая часовая пружина».
Солнечные часы
В наше время вопрос «Который час?» не вызывает особых затруднений, ведь при себе всегда имеются наручные часы или выставлено время на мобильном телефоне. Но эти предметы - достояние современности, а как же в древности определяли время?
Когда появились солнечные часы, точно неизвестно. Первое упоминание о приборе, измеряющем время по солнечным лучам относится к периоду 1306 - 1290 годы до нашей эры. В Древнем Египте была найдено описание прибора, измеряющего время по солнечным лучам в одной из гробниц. Солнечные часы того периода представляли собой прямоугольную площадку(пластину) с разметкой. На одном конце прямоугольника прикреплялся невысокий длинный брусок, служивший часовой стрелкой.
В Каирском музее хранятся другие виды древних солнечных часов. Конструкция этих часов несколько отличается. В отличие от плоской площадки, основу этих часов представляет две наклонные плоскости со ступенями. Одну наклонную плоскость устанавливали на восток, вторую - на запад. В первой половине дня тень скользила по первой плоскости, спускаясь по ступеням, как по делениям,а во второй части переходила на вторую плоскость.
Имя изобретателя солнечных часов осталось неизвестным, мало того, неизвестно, в какой стране появились первые солнечные приборы времени. Право первенства оспаривают: Древний Египет, Древний Рим и Китай.
В китайских источниках первое упоминание о солнечных часах относится к 1100 году до нашей эры. Конструкция китайских солнечных часов состояла из каменного диска, который устанавливался параллельно линии небесного экватора. Через центр диска проходил стержень. Линия стержня была параллельно земной оси. Китайские умельцы также создали небольшие солнечные часы, в которых был устроен компас.
У древних греков солнечные часы - скафис имели полусферическую форму, со временем конструкция солнечных часов претерпела немало изменений. О тонкостях строения солнечных часов было написано немало трактатов арабскими астрономами. На циферблатах арабских солнечных часов была нанесена еще одна линия - кибла, указывающая направление к Мекке. Время, когда тень от гномона (вертикального шеста, выполняющего роль часовой стрелки в солнечных часах) падала на линию киблы, считалось священным.
Существует несколько основных видов конструкций солнечных часов: экваториальные, горизонтальные, вертикальные и аналемматические.
В вертикальных солнечных часах циферблат, соответственно, расположен в вертикальном положении, а гномон (часовая стрела) выставляется в зависимости от широты местности, где установлены часы и азимута стены, где они будут располагаться. Вертикальные солнечные часы устанавливают в основном на фасадах зданий.
Горизонтальные солнечные часы уже давно стали частью ландшафтного дизайна. Их устанавливают в скверах, парках, в зонах отдыха в качестве декоративного элемента. У часов этой конструкции циферблат имеет горизонтальное положение, а гномон устанавливают, ориентируясь на широту и долготу местности, где будут расположены часы.
Циферблат экваториальных часов имеет шкалу, равномерно разделенную по часам, размещается в плоскости экватора. К экваториальным часам относится армиллярная сфера - часы, повторяющие строение солнечной системы.
У стационарно расположенных солнечных часов есть более миниатюрные модели. В древности индийские странники в путешествия брали с собой посох с солнечными часами. В посохе делались отверстия и вставлялся стержень, который при вертикальном положении посоха отбрасывал тень на разметку.
Сегодня, несмотря на изобилие механических и электронных носителей времени, интерес к солнечным часам не угас. Так, например, английская королева Елизавета II в 1977 году получила в дар великолепные солнечные часы. Конструкция часов представляет собой скульптурную композицию: два дельфина поддерживают циферблат, поднимаемый морской волной. Автором проекта этих удивительных солнечных часов является Кристофер Даниэль.
Установка солнечных часов требует определенных знаний астрономии и географии. Для каждой местности отдельно рассчитывается конструкции циферблата и гномона. Без этих расчетов солнечные часы теряют свою функциональность, превращаясь просто в оригинальный элемент ландшафтного дизайна.
Самые простые солнечные часы - наклонные , т. е. с наклонным кадраном, для изготовления которого подойдут материалы, не боящиеся дождя. Не следует забывать, что для кадрана подойдут только светлые материалы, иначе «часовая стрелка» будет плохо видна.
Циркулем из центра плиты проводим окружность - границу будущего циферблата. Эту окружность делим на 24 равные части. Каждое часовое деление, если делить циферблат транспортиром, будет равно 360°:24=15° (см. рис. I).
На кадране в центре окружности сверлим или долбим углубление в 1-2 см и закрепляем там цементом или водостойким клеем гномон. Я ограничился тем, что в кадран вбил длинный гвоздь. Гномон должен стоять строго перпендикулярно к кадрану, что легко проверить прямоугольным треугольником.
В зависимости от размера циферблата, на нем можно отметить получасовые и четвертьчасовые деления. Их я нанес шариковой ручкой, а затем покрыл водостой-ким клеем. Теперь я сделал деления из кусочков нержавеющей проволоки, наклеив ее на кадран водостойким клеем.
Последовательность обозначений идет по часовой стрелке в соответствии с движением на кадране тени от гномона. Ориентиром служит так называемая полуденная линия, идущая от основания гномона к одному из делений на циферблате. Это тень отходит от гномона в 13 часов декретного времени. Ее определяют по механическим или электронным часам.
Итак, циферблат на кадране сделан, гномон установлен: часы готовы. Теперь надо поставить их на постоянное место. Часы будут правильно показывать время, если плоскость кадрана-циферблата установлена наклонно точно в сторону севера. При этом часовая отметка «13» должна находиться с северной стороны от гномона прямо на полуденной линии. Под южную часть плиты подкладываем подставку из камня или дерева так, чтобы угол наклона плоскости кадрана к северу был равен 90°- f, где f - географическая широта местности. Например, уклон кадрана к северу в ближнем Подмосковье равен 90°-56°=34°, где 56°- географическая широта Москвы (рис. II).
Наклонные часы показывают время в период с 22 марта по 22 сентября, пока солнце в нашем Северном полушарии. После осеннего равноденствия циферблат оказывается в постоянной тени. Горизонтальные же солнечные часы показывают время круглый год. Эти часы отличаются от вертикальных только разбивкой циферблата на кадране и установкой гномона. Здесь гномон устанавливают под углом к кадрану, равным географической широте местности. Разбивку на кадране циферблата лучше проводить по показаниям точных механических часов. Для этого часовые деления циферблата отмечают по положению тени от гномона на каждый конкретный час декретного времени. Таким образом, можно обозначить весь циферблат за один день. Угловые размеры между часовыми делениями будут уже не 15°, как у наклонных, а разные - для каждого часа свои.
На постоянное место кадран этих часов устанавливают горизонтально. Проверять горизонтальность плоскости удобно при помощи наполненной до краев водой тарелки. Летняя часовая отметка «13» должна находиться на полуденной линии с северной стороны плоскости кадрана.
Третий тип солнечных часов - вертикальные . Идеальная ориентация кадрана у этих часов - юг, перпендикулярно полуденной линии, но можно поставить кадран и под острым углом к ней. В обоих случаях гномон устанавливают несколько выше центра кадрана, в вертикальной плоскости, проходящей по полуденной линии. Гномон наклонен вниз под углом, равным 90°- f (географическая широта местности). Часовые деления лучше принять по показаниям механических часов, но последовательность будет идти в обратном направлении. Деление «13» - внизу циферблата на вертикали от основания гномона. Эти часы располагают высоко от земли - на столбах, оградах, стенах построек (рис. III). Для нас солнечные часы оказались очень полезной вещью.
В. МОЛОДОВ, Москва
